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第十二章有机化学基础（选考）第1讲有机物的结构特点和分类基础盘点一、有机化合物的分类1．按碳的骨架分类物链状化合物(如)环状化合物脂环化合物(如)芳香化合物(如)CH3CH2CH3(1)有机化合2.按官能团分类酯酯基CH3COOC2H5乙酸乙酯思考1具有同一官能团的有机物是否为同一类有机物？提示不一定。如：(1)CH3—OH、虽然都含有—OH官能团，但二者属不同类型的有机物。(2)含有醛基的有机物，有的属于醛类，有的属于酯类，有的属于糖类。思考2具有同一通式的有机物是否一定属于同系物？提示不一定。如：(1)和均符合CnH2n－6O的通式，但前者属酚类，后者属于醇类，它们不是同系物。(2)CH2==CH2和均符合CnH2n的通式，它们分别属烯烃和环烷烃。二、有机化合物的结构特点1．有机化合物中碳原子的成键特点成键数目―→每个碳原子形成4个共价键成键种类―→单键、双键或三键连接方式―→碳链或碳环2．同系物(1)结构相似：官能团的种类和数目相同。(2)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。3．有机物的同分异构现象(1)同分异构体(2)同分异构体的常见类型①异构：碳链骨架不同。②异构：官能团的位置不同。③异构：具有不同的官能团。碳链位置官能团指点迷津同分异构体概念的理解(1)分子结构式的写法与分子真实结构的差别。如和是同种物质，而不是同分异构体。(2)同分异构体的分子式、相对分子质量、最简式都相同，但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体，如C2H6与HCHO；最简式相同的化合物也不一定是同分异构体，如C2H2与C6H6。(3)同分异构体结构不同，可以是同一类物质，也可以是不同类物质。(4)同分异构体不仅存在于有机物和有机物之间，也存在于有机物和无机物之间，如尿素[CO(NH2)2，有机物]和氰酸铵(NH4CNO，无机物)互为同分异构体。三、有机化合物的命名1．烷烃的习惯命名2．烷烃的系统命名法命名步骤如下：(1)选主链(最长碳链)，称某烷；(2)编碳位(最小定位)，定支链；(3)取代基，写在前，注位置，短线连；(4)不同基，简到繁，相同基，合并算。另外，常用甲、乙、丙、丁……表示主链碳原子数，用一、二、三、四……表示相同取代基的数目，用1、2、3、4……表示取代基所在的碳原子位次。如命名为：；命名为：。2,2二甲基丙烷2,5二甲基3乙基己烷3．烯烃和炔烃的命名(1)选主链，定某烯(炔)：将含有的最长碳链作为主链，称为“”或“”。(2)近双(三)键，定号位：从距离最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位。(3)标双(三)键，合并算：用阿拉伯数字标明的位置(只需标明的数字)。用“二”、“三”等表示的个数。例如：；。双键或三键某炔双键或三键双键或三键双键或三键碳原子编号较小双键或三键1丁烯4甲基1戊炔某烯4．苯的同系物的命名(1)习惯命名法如称为甲苯，称为乙苯，二甲苯有三种同分异构体，其名称分别为：邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。(2)系统命名法将苯环上的6个碳原子编号，以某个甲基所在的碳原子的位置为1号，选取最小位次号给另一甲基编号，则邻二甲苯也可叫作，间二甲苯叫作，对二甲苯叫作。1,2二甲苯1,3二甲苯1,4二甲苯5．烃的衍生物命名有机化合物的命名，是以烷烃的命名为基础的，简单来说，烷烃的命名需经过选主链、编序号、定名称三步。在给其他有机化合物命名时，一般也需经过选母体、编序号、写名称三个步骤，下面我们主要介绍烃的衍生物的命名：卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯等的命名，因为在这些有机物中，都含有官能团，所以在选母体时，如果官能团中没有碳原子(如—OH)，则母体的主链必须尽可能多地包含与官能团相连接的碳原子；如果官能团含有碳原子(如—CHO)，则母体的主链必须尽可能多地包含这些官能团上的碳原子，在编序号时，应尽可能让官能团或取代基的位次最小。四、研究有机化合物的一般步骤和方法1．研究有机化合物的基本步骤分离提纯元素定量分析确定实验式测定相对分子质量确定分子式波谱分析确定结构式2．分离、提纯有机化合物的常用方法(1)蒸馏和重结晶适用对象要求蒸馏常用于分离、提纯态有机物①该有机物性较强②该有机物与杂质的相差较大重结晶常用于分离、提纯态有机物①杂质在所选溶剂中溶解度②被提纯的有机物在此溶剂中溶解度受液热稳定沸点固很小或很大温度影响较大(2)萃取分液①液液萃取：利用有机物在，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。②固液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。③色谱法a．原理：利用吸附剂对不同有机物吸附作用的不同，分离、提纯有机物。b．常用吸附剂：碳酸钙、硅胶、氧化铝、活性炭等。两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同特别提醒依据被提纯物质的性质，选择适当的物理方法和化学方法可以解决有机物的分离提纯问题。在分离和提纯时要注意以下几点：(1)除杂试剂需过量；(2)过量试剂需除尽；(3)除去多种杂质时要考虑加入试剂的顺序；(4)选择最佳的除杂路径。3．有机物分子式的确定(1)元素分析①定性分析用化学方法鉴定有机物分子的元素组成，如燃烧后C―→CO2，H―→H2O，S―→SO2，N―→N2。②定量分析将一定量有机物燃烧后分解为简单无机物，并测定各产物的量从而推算出有机物分子中所含元素原子最简单的整数比，即实验式。③李比希氧化产物吸收法用CuO将仅含C、H、O元素的有机物氧化后，产物H2O用无水CaCl2吸收，CO2用KOH浓溶液吸收，计算出分子中碳氢原子的含量，其余的为氧原子的含量。(2)相对分子质量的测定——质谱法质荷比(分子离子与碎片离子的相对质量与其电荷的比值)的即为该物质的相对分子质量。(3)有机物分子式的确定最大值4．分子结构的鉴定(1)化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。(2)物理方法①红外光谱(IR)当用红外线照射有机物分子时，不同官能团或化学键吸收频率不同，在红外光谱图中处于不同的位置。②核磁共振氢谱a．处在不同化学环境中的氢原子在谱图上出现的位置不同；b．吸收峰的面积与氢原子数成正比。考点精讲考点一有机物的结构及命名例1下列是八种环状的烃类物质：(1)互为同系物的有__________和__________(填名称)。互为同分异构体的有__________和__________、__________和________……(填写名称，可以不填满，也可以再补充)。(2)正四面体烷的二氯取代产物有______种；立方烷的二氯取代产物有______种；金刚烷的一氯取代产物有______种。(3)写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式(举两例)并用系统命名法命名：______________、_____________________________。(4)以立方烷的一种属于芳香烃的同分异构体为起始物质，通过加成、消去反应可制得苯乙炔，写出有关化学方程式(所需的试剂自选)：__________________、__________________。解析(1)根据同系物和同分异构体的概念即可作出判断。同系物：结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物，因此判断出环己烷与环辛烷(均为环烷烃)互为同系物；同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物，因此苯与棱晶烷(分子式均为C6H6)，环辛四烯与立方烷(分子式均为C8H8)互为同分异构体。(2)正四面体烷完全对称，只有一种氢原子，故二氯代物只有一种；立方烷分子中只有一种氢原子，但其二氯代物有3种，分别为；金刚烷分子中有两种氢原子，其一氯代物有2种。。(1)环己烷环辛烷苯棱晶烷环辛四烯立方烷(2)132答案规律方法分析每个问题时注意以下几个方面：(1)互为同分异构体的物质要求分子式相同，结构不同；(2)互为同系物的有机物要求结构相似(即属于同类物质)，组成上相差一个或若干个CH2原子团；(3)灵活应用等效氢法分析有机物卤代物的同分异构体；(4)结构决定性质，能够正确对有机物进行分类，并根据官能团分析其性质。即时巩固1如图是由4个碳原子结合成的6种有机物(氢原子没有画出)(1)写出有机物(a)的系统命名法的名称______________。(2)有机物(a)有一种同分异构体，试写出其结构简式____。(3)上述有机物中与(c)互为同分异构体的是______(填代号)。(4)任写一种与(e)互为同系物的有机物的结构简式______。(5)上述有机物中不能与溴水反应使其褪色的有________(填代号)。(6)(a)(b)(c)(d)(e)五种物质中，4个碳原子一定处于同一平面的有____________(填代号)。解析(a)～(f)6种有机物的结构简式和名称分别为：(2甲基丙烷)、(2甲基1丙烯)、CH3—CH==CH—CH3(2丁烯)、CH2==CH—CH==CH2(1,3丁二烯)、CH≡C—CH2—CH3(1丁炔)、(环丁烷)。分析每个问题时注意以下几个方面：①用系统命名法命名有机化合物时要选含有官能团的碳链作为主链；②互为同分异构体的物质要求分子式相同，结构不同；③互为同系物的有机物要求结构相似(即属于同类物质)，组成上相差若干个CH2原子团；④分子中含有不饱和碳碳键的有机物能使溴水褪色。答案(1)2甲基丙烷(2)CH3CH2CH2CH3(3)(b)、(f)(4)CH≡CH(或其他合理答案)(5)(a)、(f)(6)(b)、(c)、(d)考点二确定有机物分子式、结构式的思维模型例2有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：实验步骤解释或实验结论(1)称取A9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍。试通过计算填空：（1）A的相对分子质量为。(2)将此9.0gA在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g。(2)A的分子式为________。(3)另取A9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状况)。(3)用结构简式表示A中含有的官能团______、______。(4)A的核磁共振氢谱如下图：(4)A中含有________种氢原子。(5)综上所述，A的结构简式为__________。解析(1)A的密度是相同条件下H2密度的45倍，相对分子质量为45×2＝90。9.0gA的物质的量为0.1mol。(2)燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g，说明0.1molA燃烧生成0.3molH2O和0.3molCO2。1molA中含有6molH、3molC。(3)0.1molA跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状况)，说明分子中含有一个—COOH和一个—OH。(4)A的核磁共振氢谱中有4个峰，说明分子中含有4种处于不同化学环境下的氢原子。(5)综上所述，A的结构简式为。答案(1)90(2)C3H6O3(3)—COOH—OH(4)4(5)规律方法有机化合物的结构测定流程图：即时巩固2碳、氢、氧3种元素组成的有机物A，相对分子质量为102，含氢的质量分数为9.8%，分子中氢原子个数为氧的5倍。(1)A的分子式是____________。(2)A有2个不同的、位于碳链两端的含氧官能团，其名称是________、________。(3)一定条件下，A与氢气反应生成B，B分子的结构可视为1个碳原子上连接2个甲基和另外2个结构相同的基团。①A的结构简式是______________________________。②A不能发生的反应是________(填写序号字母)。a．取代反应b．消去反应c．酯化反应d．还原反应(4)写出两个与A具有相同官能团、并带有支链的同分异构体的结构简式：___________________________________。(5)A还有另一种酯类同分异构体