Question

14．金剛烷結(jié)構(gòu)如圖，其結(jié)構(gòu)非常對(duì)稱，¹H-NMR譜中只有兩個(gè)信號(hào)．
（1）請(qǐng)寫出金剛烷的分子式C₁₀H₁₆，其二氯取代物的同分異構(gòu)體有6種．
（2）四氮金剛烷（烏洛拖品）是金剛烷中的四個(gè)碳原子被氮原子取代的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)也具有很好的對(duì)稱性．將甲醛水溶液與氨水混合蒸發(fā)可制得烏洛拖品．甲醛的分子式為CH₂O，合成時(shí)甲醛與氨的物質(zhì)的量之比為3：2．
（3）金剛乙烷、金剛乙胺等已經(jīng)被批準(zhǔn)用于臨床治療人感染禽流感，已知金剛乙烷可通過下列轉(zhuǎn)化生成金剛乙胺；
$→_{I}^{Cl_{2}}$M$→_{II}^{NH_{3}}$
①金剛乙烷的一氯取代有5種．
②若反應(yīng)I、II均為取代反應(yīng)，且M的分子式為C₁₂H₁₉Cl．寫出反應(yīng)II生成的另一種產(chǎn)物是HCl．

Answer 1

分析 （1）由結(jié)構(gòu)可知分子式，金剛烷為正八面體結(jié)構(gòu)，二氯取代存在面上的相鄰、相對(duì)及體心相對(duì)；
（2）將甲醛水溶液與氨水混合蒸發(fā)可制得烏洛托品，若原料完全反應(yīng)生成烏洛托品，每個(gè)烏洛托品分子中含有6個(gè)C原子、4個(gè)N原子，根據(jù)C原子、N原子守恒判斷甲醛和氨的物質(zhì)的量之比；
（3）①金剛乙烷中存在5種化學(xué)環(huán)境不同的H原子；
②金剛烷與氯氣可發(fā)生取代反應(yīng)，取代產(chǎn)物與氨氣反應(yīng)生成金剛乙胺和氯化氫．

解答 解：（1）金剛烷的分子式為C₁₀H₁₆，金剛烷的結(jié)構(gòu)可看作是由四個(gè)等同的六元環(huán)組成的空間構(gòu)型，分子中含4個(gè)-CH-，6個(gè)-CH₂，共2種位置的H，所以該物質(zhì)的一氯代物有2種，當(dāng)次甲基有一個(gè)氯原子取代后，二氯代物有3種，當(dāng)亞甲基有一個(gè)氯原子取代后，二氯代物有3種，共6種，故答案為：C₁₀H₁₆；6；
（2）將甲醛水溶液與氨水混合蒸發(fā)可制得烏洛托品，若原料完全反應(yīng)生成烏洛托品，每個(gè)烏洛托品分子中含有6個(gè)C原子、4個(gè)N原子，每個(gè)甲醛分子中含有1個(gè)C原子、每個(gè)氨氣分子中含有1個(gè)N原子，根據(jù)C原子、N原子守恒知，要形成一個(gè)烏洛托品分子需要6個(gè)甲醛分子、4個(gè)氨氣分子，則需要甲醛和氨氣分子個(gè)數(shù)之比=6：4=3：2，根據(jù)N=nN_A知，分子數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，所以甲醛與氨的物質(zhì)的量之比3：2，
故答案為：3：2；
（3）①金剛乙烷中存在5種化學(xué)環(huán)境不同的H原子，則一氯代物有5種，故答案為：5種；
②金剛烷與氯氣可發(fā)生取代反應(yīng)，取代產(chǎn)物與氨氣反應(yīng)生成金剛乙胺和氯化氫，另一種產(chǎn)物為HCl，故答案為：HCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力，難度中等，需要學(xué)生熟練掌握官能團(tuán)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化，注意把握同分異構(gòu)體的判斷．