有机分子空间构型.doc

一、四个基本结构单元
(1)甲烷为正四面体结构,键角109о28′。
(2)乙烯为平面型结构,键角120о。
(3)乙炔为直线型结构,键角180о。
(4)苯为平面型结构,键角120о。
(5)在1,3-丁二烯分子中,四个碳原子和六个氢原子都在同一平面上,键角接近120о。
二、注意事项
1、以碳原子和化学键为立足点,若氢原子被其它原子所代替,其键角基本不变。
例1、甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是:( )
A、CH3Cl不存在同分异构体 B、CH2Cl2不存在同分异构体
C、CHCl3不存在同分异构体 D、CH4中四个价键的键长和键角都相等
解析:
甲烷不论是正四面体结构,还是平面正方形结构,CH3Cl、CHCl3都无同分异构体,故选项A、C的理由不充分。若甲烷是平面正方形结构,CH2Cl2存在两种同分异构体:
而实际CH2Cl2不存在同分异构体,因此假设不合理。若甲烷是正四面体结构,此时CH2Cl2不存在同分异构体,故选项B是正确的。选项D也是错误的,因为甲烷不论是正四面体结构,还是平面正方形结构,CH4中四个价键的键长和键角都相等,故理由不充分。

2、若两个平面型结构的基团之间以单键相连,这个单键可以旋转,则两个平面可能共面,但不是“一定”。
例2、已知“C-C”单键可以绕轴旋转,结构简式为的烃,含苯环且处于同一平面的C原子个数至少有( )
A、6 B、8 C、9 D、14
解析:
“至少”实际是说一定处于同一平面的C原子个数。苯分子是一个平面型分子,分子中的六个碳原子和六个氢原子都在同一平面上。所以,与苯环直接相连的原子都在苯环所确定的平面上,即下图所标的碳原子1和8肯定在左边苯环所决定的平面上。又由于苯分子中的键角是120о,所以碳原子4、7、8、9肯定在同一条直线上,即9号碳原子也一定在左边苯环所决定的平面上。此题如果说最多可能有多少碳原子共平面,那么,应该是14个碳原子即全部。
3、若两个苯环共边,则两个苯环一定共面。例如,下列各结构中所有原子都在同一平面上。
4、若甲基与一个平面型结构相连,则甲基上的氢原子最多有一个氢原子与其共面。若一个碳原子以四个单键与其它原子直接相连,则这四个原子为四面体结构,不可能共面。同时,苯环对位上的2个碳原子及其与之相连的两个氢原子,这四原子共直线。
例3、下列分子中的14个C原子可能处于同一平面的是( )


解析:
A中,如下图所示,带星号的这个碳原子与和它所直接相连1、2、3这三个碳原子成三角锥形;B中苯环两两共边,所以所有原子共面;C中两个甲
基分别和两个苯环直接相连,苯环间以单键相连,所以所有碳原子有可能共面,有九个碳原子一定共面,但一定还要注意并不是指所有原子,甲基上的氢原子最多只有一个和碳原子共面;D中的情况和A中是极其相似的,也是带星号的这个碳原子与和它所直接相连1、2、3这三个碳原子成三角锥形;E中带星号的这个碳原子与和它所直接相连1、2、3、4这四个碳原子构成了类似甲烷的四面体结构;综上所述,B、C分子中的14个C原子有可能处于同一平面,A、D、E分子中的14个C原子不可能全部都处于同一平面。
答案为:B、C
[参考练习]
1、