Question

判斷同分異構體的種類（不考慮立體異構）：
（1）某烷烴的相對分子質量為114，且分子中含有兩個相同的支鏈，則該烷烴可能的結構共有

 

種；
（2）“立方烷”（如圖1）與氯氣發(fā)生取代反應，生成的二氯代物共有

 

種；
（3）甲苯的二氯取代物共有

 

種；
（4）“金剛烷”（如圖2），它可看作是由四個等同的六元環(huán)組成的空間構型．
請判斷：
①一溴代物有

 

種；
②由氯原子取代金剛烷亞甲基（-CH₂-）中氫原子所形的二氯取代物共有

 

種．

Answer 1

考點：有機化合物的異構現(xiàn)象,常見有機化合物的結構

專題：有機化學基礎

分析：（1）根據(jù)鏈烴的通式及相對分子量進行討論，然后確定該鏈烴的分子式，且分子中含有兩個相同的支鏈書寫同分異構體；
（2）烴的二氯代物的同分異構體可以采用固定一個氯原子的方法來尋找；
（3）甲苯分子中的氫原子均可以被取代，發(fā)生二元取代，可以取代甲基上的2個H原子，可以取代甲基上1個H原子、苯環(huán)上1個H原子，也可以全部取代苯環(huán)上的2個H原子，據(jù)此書寫判斷；
（4）①金剛烷的結構可看作是由四個等同的六元環(huán)組成的空間構型，它是一個高度對稱的結構，整個結構由四個完全等同的立體六元環(huán)構成，含6個亞甲基、4個次甲基，以此來解答；
②金剛烷的結構可看做是由四個等同的六元環(huán)組成的空間構型，利用等效氫，先固定一個氯原子，再移動另一個氯原子．據(jù)此判斷亞甲基上發(fā)生二氯取代的異構體數(shù)目．

解答： 解：（1）相對分子質量為114，常見的鏈烴有烷烴、烯烴和炔烴等，根據(jù)

114

14

=8…2可知，該有機物為烷烴，其分子式為C₈H₁₈，支鏈為兩個甲基，主鏈有6個碳原子，兩個甲基在同一個碳上有兩種（分別在1，2碳上），在不同碳上有4種（1和2，1和3，1和4，2和3），故答案為：6；
（2）立方烷的二氯代物的同分異構體分別是：一條棱、面對角線、體對角線上的兩個氫原子被氯原子代替，所以二氯代物的同分異構體有三種，故答案為：3；
（3）若取代甲基上的2個H原子，有1種結構；
若取代甲基上1個H原子、苯環(huán)上1個H原子，則苯環(huán)上的Cl原子相對甲基有鄰、間、對共3種結構；
若全部取代苯環(huán)上的2個H原子，若其中1個Cl原子與甲基相鄰，另一個Cl原子有如圖所示四種取代位置，有4種結構，
若其中1個Cl原子處于甲基間位，另一個Cl原子有如圖所示2種取代位置，有2種結構；
故甲苯的二氯代物共有1+3+4+2=10種，故答案為：10；
（4）①結構對稱，6個亞甲基相同、4個次甲基相同，則分子中含2種位置的H，由溴原子取代分子中的氫原子形成的一溴代物有2種，故答案為：2；
②金剛烷的結構可看作是由四個等同的六元環(huán)組成的空間構型，它是一個高度對稱的結構，整個結構由四個完全等同的立體六元環(huán)構成，
因此，金剛烷六個亞甲基（-CH₂-）上的氫原子是完全等效的，所以金剛烷亞甲基（-CH₂-）中氫原子所形成的一氯取代物只有 1 種，
當亞甲基有一個氯原子取代后，亞甲基上氫原子三種環(huán)境（含被氯連接的碳原子），所以由氯原子取代金剛烷亞甲基（-CH₂-）中氫原子所形成的二氯取代物只有 3 種．
故答案為：3．

點評：本題考查同分異構體的書寫，難度中等，注意二元取代利用“定一移一”書寫，解題關鍵是對空間結構有清晰的理解．