有机物组成和结构的几种表示方法

有机物组成和结构的几种表示方法

种类实例含义

分子式C2H4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目

最简式(实验式) CH2①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子；②由最简式可求最简式量；③分子式是最简式的整数倍

电子式用“·”或“×”表示原子最外层电子成键情况的式子

结构式①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型

结构简式CH2===CH2结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)

球棍模型小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)

比例模型用不同体积的小球表示不同大小的原子比较乙酸、水、乙醇、碳酸分子中羟基氢的活泼性

乙酸水乙醇碳酸

分子结构CH3COOH H—OH C2H5O H

与羟基直接

相连的原子

或原子团

—H C2H5—

遇石蕊试液变红不变红不变红变浅红与Na 反应反应反应反应与Na2CO3反应水解不反应反应羟基氢的活

动性强弱

CH3COOH>H2CO3>H2O>CH3CH2OH

烷烃的系统命名

(1)最长、最多定主链

a．选择最长碳链作为主链。

b．当有几条不同的碳链时，选择含支链最多的一条作为主链。如

含6个碳原子的链有A、B两条，因A有三个支链，含支链最多，故应选A为主链。

(2)编号位要遵循“近”、“简”、“小”

a．以离支链较近的主链一端为起点编号，即首先要考虑“近”。

b．有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即同“近”，考虑“简”。

c．若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其他支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各位次和最小者即为正确的编号，即同“近”、同“简”，考虑“小”。如

(3)写名称

按主链的碳原子数称为相应的某烷，在其前面写出支链的位号和名称。原则是：先简后繁，相同合并，位号指明。阿拉伯数字用“，”相隔，汉字与阿拉伯数字用“-”连接。

例如：

3．烯烃和炔烃的命名

(1)选主链：将含有双键或三键的最长碳链作为主链，称为“某烯”或“某炔”。

(2)定号位：从距离双键或三键最近的一端对主链碳原子编号。

(3)写名称：将支链作为取代基，写在“某烯”或“某炔”的前面，并用阿拉伯数字标明

双键或三键的位置。

例如：命名为3-甲基-1-丁炔。

4．苯的同系物命名

(1)苯作为母体，其他基团作为取代基。

例如：苯分子中的氢原子被甲基取代后生成甲苯，被乙基取代后生成乙苯，如果两个氢原子被两个甲基取代后生成二甲苯，有三种同分异构体，可分别用邻、间、对表示。

(2)将某个甲基所在的碳原子的位置编为1号，选取最小位次给另一个甲基编号。

寻找同分异构体的数目

1．记忆法

记住已掌握的常见的异构体数目，例如：①凡只含一个碳原子的分子均无异构体。甲烷、乙烷、新戊烷(看作CH4的四甲基取代物)、2,2,3,3-四甲基丁烷(看作C2H6的六甲基取代物)、苯、环己烷、C2H2、C2H4等分子的一卤代物只有1种；②丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2种；③戊烷、丁烯、戊炔有3种；④丁基、C8H10(芳香烃)有4种。

2．基元法

如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种。

3．换元法

即有机物A的n溴代物和m溴代物，当m＋n等于A(不含支链)中的氢原子数时，则n 溴代物和m溴代物的同分异构体数目相等。例如二氯苯C6H4Cl2有3种，当二氯苯中的H和Cl互换后，每种二氯苯对应一种四氯苯，故四氯苯也有3种。

4．等效氢法

即有机物中有几种氢原子，其一元取代物就有几种，这是判断该有机物一元取代物种数的方法之一。等效氢一般判断原则：①同一碳原子上的H是等效的；②同一碳原子上所连甲基上的H是等效的；③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。

由断键方式理解乙醇的化学性质

如果将乙醇分子中的化学键进行标号如图所示，那么乙醇发生化学反应时化学键的断裂情况如下表所示：

反应 断裂的价键

化学方程式

与活泼金属反应 (1) 2CH 3CH 2OH ＋2Na2CH 3CH 2ONa ＋H 2↑ 催化氧化反应 (1)(3) CuO ＋CH 3CH 2OH ――→△

CH 3CHO ＋Cu ＋

H 2O

与氢卤酸反应 (2) CH 3CH 2OH ＋HBr ――→△ CH 3CH 2Br ＋H 2O

分子间脱水反应

(1)(2)

2CH 3CH 2OH ――→浓硫酸

140 ℃ CH 3CH 2OCH 2CH 3＋

H 2O

分子内脱水反应 (2)(5)

酯化反应 (1)

特别提醒

(1)Na 与醇的反应比与水的反应慢，说明醇羟基不如水中的羟基活泼。 (2)分子内脱水为消去反应，分子间脱水为取代反应。

醇的消去反应和催化氧化反应规律

1．醇的消去反应规律

醇分子中，连有羟基(—OH)的碳原子必须有相邻的碳原子，并且此相邻的碳原子上必须连有氢原子时，才可发生消去反应，生成不饱和键。表示为

如CH 3OH 、 则不能发生消去反应。

2．醇的催化氧化规律

醇的催化氧化的反应情况与跟羟基(—OH)相连的碳原子上的氢原子的个数有关。

卤代烃在有机合成中的“桥梁”作用

1．卤代烃的取代反应与消去反应对比

取代(水解)反应消去反应

反应

条件

强碱的水溶液、加热强碱的醇溶液、加热

反应

本质

卤代烃分子中卤原子被溶

液中的OH－所取代，生成

卤素负离子：R—CH2—X

＋OH－――→

H2O

△

R—CH2OH＋

X－(X表示卤素)

相邻的两个碳原子间脱去小分子HX：――→

乙醇

△

CH2===CH2↑

＋NaX＋H2O(X表示卤素)

反应

规律

所有的卤代烃在NaOH的

水溶液中均能发生水解反

应

①没有邻位碳原子的卤代烃不能发生消去反应，如

CH3Cl②有邻位碳原子，但邻位碳原子上无氢原子的卤代

烃也不能发生消去反应，例如：

③不对称卤代烃的消去反

应有多种可能的方式：

2.卤代烃在有机合成中的经典路线

通过烷烃、芳香烃与X2发生取代反应，烯烃、炔烃与X2、HX发生加成反应等途径可向有机物分子中引入—X；而卤代烃的水解和消去反应均消去—X。卤代烃发生取代、消去反应后，可在更大的空间上与醇、醛、酸、酯相联系。引入卤素原子常常是改变物质性能的第一步反应，卤代烃在有机物的转化、合成中具有“桥梁”的重要地位和作用。其合成路线如下：

(1)一元合成路线

RCH===CH2―→一卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯

(2)二元合成路线

RCH===CH2―→二卤代烃―→二元醇―→二元醛―→二元羧酸―→酯(链酯、环酯、聚酯)(R 代表烃基或H)

实例说明有机分子中基团之间存在相互影响

1．苯、甲苯、苯酚的性质比较

类别苯甲苯苯酚结构简式

氧化反应情况不能被酸性KMnO4

溶液氧化

可被酸性

KMnO4溶液氧

化

常温下在空气

中易被氧化成

粉红色

溴代反应溴的

状态

液溴液溴浓溴水条件催化剂催化剂不需催化剂

产物

Br溴苯

三溴甲苯

三溴苯酚

(白色沉淀)

2.醇与酚的比较

类别脂肪醇芳香醇苯酚实例CH3CH2OH

官能团醇羟基

—OH

酚羟基

—OH

酚羟基

—OH

结构特点—OH与链烃基

相连

—OH与苯环侧链碳

原子相连

—OH与苯环直接相连

(1)甲基、酚羟基对苯环的影响使苯环上的氢原子变得活泼，易被取代。

(2)苯环也影响了羟基或烷基，如OH呈酸性而CH3CH2OH不呈酸性，甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而CH4不能。

醇羟基、酚羟基、羧羟基及水羟基性质的比较

醇、酚、羧酸、水的结构中均有—OH，可分别称之为“醇羟基”、“酚羟基”、“羧羟基”和水羟基，由于与这些—OH相连的基团不同，—OH受相连基团的影响也就不同，故羟基上的氢原子活动性也就不同，表现在性质上也相差较大，比较如下：

结论羟基的活性：羧酸＞酚＞水＞醇。

注意①低级羧酸的酸性都比碳酸的酸性强。②低级羧酸能使紫色石蕊试液变红；醇、酚、高级脂肪酸不能使紫色石蕊试液变红。③酚类物质含有—OH，可以生成酯类化合物，但一般不与酸反应，而是与酸酐反应，生成酯的同时，还生成另一种羧酸。

酯化反应的类型

1．一元羧酸和一元醇的酯化反应

R—COOH＋R′—CH2OH浓H2SO4

△

＋H2O

2．一元羧酸与二元醇或二元羧酸与一元醇间的酯化反应

＋2H2O 2CH 3COOH＋浓H2SO4

△

3．无机含氧酸与醇形成无机酸酯

4．高级脂肪酸与甘油形成油脂

5．多元醇与多元羧酸发生酯化反应形成环酯

6．羟基酸的酯化反应

(1)分子间的酯化反应