1、.;關(guān)于有機(jī)物結(jié)構(gòu)的兩條新思路 -基團(tuán)分類和結(jié)構(gòu)插入有機(jī)物是由碳、氫以及氮、氧、硫等原子構(gòu)成的，這些原子通過(guò)結(jié)成許多基團(tuán)來(lái)構(gòu)成有機(jī)物的。CH3甲基CH三價(jià)甲基CH2亞甲基C四價(jià)甲基按原子組成，這些基團(tuán)可以分為烴基和官能團(tuán)；只含一個(gè)碳原子的烴基按其含有的氫原子數(shù)可細(xì)分為甲基、亞甲基、三價(jià)甲基和四價(jià)甲基，如下圖所示；官能團(tuán)按其對(duì)有機(jī)物性質(zhì)的影響又可細(xì)分為羥基、醛基、羧基等。其實(shí)，從這些基團(tuán)在有機(jī)物結(jié)構(gòu)中的位置還可以對(duì)它們進(jìn)行分類。依據(jù)位置對(duì)基團(tuán)進(jìn)行分類：BrOHCHOCOOHCH3H無(wú)論怎樣，甲基對(duì)外只伸出一個(gè)價(jià)鍵(俗稱一個(gè)手)，它只能處在碳鏈的一端，不能處于中間，可把這種基團(tuán)稱為端基；氫原子、鹵

2、原子、羥基、醛基、羧基等都屬于端基：OCSOCC亞甲基對(duì)外伸出兩只手，它不能處在碳鏈的一端而只能處在碳鏈的中間，它就象橋梁一樣把左邊和右邊的兩個(gè)基團(tuán)聯(lián)接起來(lái)，可把這種基團(tuán)稱為橋梁基；氧原子、硫原子、羰基等都屬于橋梁基：N而三價(jià)甲基和四價(jià)甲基，在含有這些基團(tuán)的有機(jī)結(jié)構(gòu)中，支鏈交匯于這些基團(tuán)，據(jù)此，可把它們統(tǒng)稱為中心基，根據(jù)它們的形狀可分別稱為三叉基和十字基；下述兩項(xiàng)也屬于三叉基：CHCH3CHCCH2CH3CH3CH3CH3CH3例一：設(shè)烷烴分子中含有的甲基、亞甲基、三價(jià)甲基和四價(jià)甲基的數(shù)目分別為n1、n2、n3、n4，例如在下圖所示的分子中n1 =6，n2 =1，n3 =2，n4 =1。試根據(jù)

3、不同烷烴的組成和結(jié)構(gòu)，分析出烷烴(除甲烷外)中各基團(tuán)數(shù)的關(guān)系。(1)設(shè)烷烴分子中氫原子數(shù)為n0 。則n0與n1、n2、n3、n4的關(guān)系是：n0= 或n0= ；(2)四種甲基個(gè)數(shù)之間的關(guān)系是n1= 。分析：根據(jù)每種基團(tuán)含有的氫原子數(shù)可以立即寫出氫原子總數(shù)n0=3n1+2n2+n3 ；另外根據(jù)烷烴通式，氫原子總數(shù)比碳原子總數(shù)的兩倍還多2，可以寫出：n0=2(n1+n2+n3 +n4 )+2；從數(shù)學(xué)的角度可以有很多的方法得出四種甲基個(gè)數(shù)之間的關(guān)系。下面從化學(xué)結(jié)構(gòu)的角度來(lái)解答這個(gè)問(wèn)題。在一個(gè)直鏈烷烴中，甲基只有兩個(gè)，分處在碳鏈的兩端，在這兩個(gè)甲基之間是亞甲基，一個(gè)亞甲基作為橋梁基或多個(gè)亞甲基相聯(lián)成一個(gè)

4、長(zhǎng)橋梁基把兩個(gè)甲基聯(lián)接起來(lái)，橋梁基的有無(wú)或多少都對(duì)甲基的個(gè)數(shù)不造成影響；但如果碳鏈中加進(jìn)一個(gè)三叉基，則會(huì)增加一條支鏈，支鏈的末端要一個(gè)甲基，即便是在支鏈中增加一個(gè)三叉基，也是這樣，所以，每增加一個(gè)三叉基就要增加一個(gè)端基；同理，在一個(gè)烷烴中每增加一個(gè)十字基，不論它是在主鏈上還是在支鏈上，都會(huì)相應(yīng)的增加兩條支鏈從而增加兩個(gè)甲基。所以，在烷烴中的甲基總數(shù)為n1=2n4 +n3 +2。結(jié)構(gòu)插入：關(guān)于結(jié)構(gòu)插入，先看一個(gè)例題。例二：合成大分子烴的研究已經(jīng)取得了很大成效，其中C1134H1146已被合成。現(xiàn)模擬C1134H1146的一種同分異構(gòu)體，其分子是一種只含CC、CC和CH三種共價(jià)鍵的鏈烴分子，則該模

5、擬分子中含多少個(gè)CC？分析：如果沒(méi)有CC，則該烴只含CC和CH，即烷烴。所以可把該烴視為在一個(gè)烷烴中插入多個(gè)CC而形成。設(shè)題中模擬分子是在CxH2x+2中插入y個(gè)CC而形成，根據(jù)C、H原子守恒有：x+2y=1134；2x+2=1146。解得：x=572，y=281。上例體現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)插入的思想。但并未對(duì)基團(tuán)插入的位置進(jìn)行詳細(xì)分析。CH3CH3CHCH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CCH3CH2CH2CH2如果沒(méi)有中心基，兩個(gè)端基就可以構(gòu)成一個(gè)完整結(jié)構(gòu)，例如兩個(gè)甲基直接相聯(lián)就形成乙烷；如果有中心基(三叉基或十字基)，在它伸出的每個(gè)手上接上端基就形成完整結(jié)構(gòu)，例如，2-

6、甲基丙烷就是在三叉基上接三個(gè)甲基，2，2-二甲基丙烷就是在十字基上相接四個(gè)甲基。至于橋梁基，不論有多少，都可以直接插入到或幾個(gè)相聯(lián)成一個(gè)長(zhǎng)橋梁基后再插入到任意兩個(gè)另外的基團(tuán)之間，如兩個(gè)端基之間、端基與中心基之間、中心基與中心基之間，而對(duì)它兩邊的基團(tuán)結(jié)構(gòu)不會(huì)造成影響，例如，2，2-二甲基己烷就可看成是在2，2-二甲基丙烷中插入了三個(gè)橋梁基(亞甲基)或是插入了一個(gè)由三個(gè)亞甲基組成的長(zhǎng)橋梁基。CH例三：某分子中含有的基團(tuán)種類和個(gè)數(shù)分別如下：兩個(gè)CH3，一個(gè)OH，一個(gè) ，兩個(gè)CH2，問(wèn)該物質(zhì)可能有幾種結(jié)構(gòu)？CH分析：該題中甲基和羥基都屬于端基， 是中心基，CH2是橋梁基，排除中心基后可立即寫出該物質(zhì)的

7、結(jié)構(gòu)(母體)如下圖；再在其中分別插入兩個(gè)橋梁基后得到結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2；把兩個(gè)橋梁基合成一個(gè)長(zhǎng)橋梁基插入后又得到結(jié)構(gòu)3和結(jié)構(gòu)4：母體結(jié)構(gòu)CHCH3CH3OHCHOHCH2CH2CH3CH3結(jié)構(gòu)1CHOHCH2CH2CH3CH3結(jié)構(gòu)2CHOHCH2CH3CH3CH2結(jié)構(gòu)3CHOHCH2CH3CH3CH2結(jié)構(gòu)4所以，該物質(zhì)共有四種可能結(jié)構(gòu)。綜合任用：例四：1993年報(bào)道合成了一種烴A，其分子式是：C1134H1146。A分子只具有下列a、 b、 c三種結(jié)構(gòu)單元。已知A分子中沒(méi)有苯環(huán)連苯環(huán)或脂基連脂基的結(jié)構(gòu)，而且除苯環(huán)外不再有另外的環(huán)。求A分子中有上述結(jié)構(gòu)單元各多少個(gè)？aCCbC(CH3)3c分析：根據(jù)

8、題意，a基團(tuán)與a基團(tuán)不能直接相連，b與b、c與c、b與c也不能直接相連，c只能與a相連，b必須插在a與a之間，而且相鄰的兩個(gè)a基團(tuán)之間只能通過(guò)一個(gè)b基團(tuán)相接。根據(jù)基團(tuán)分類和結(jié)構(gòu)插入的思想，a基團(tuán)是中心基(三叉基)，c基團(tuán)是端基，b基團(tuán)是橋梁基，由它們依照上面的條件構(gòu)成的最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是下圖結(jié)構(gòu)0，但此中無(wú)b基團(tuán)，插入b基團(tuán)后的最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)1(注意b與c不能直接相連)，稍微復(fù)雜一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)就是結(jié)構(gòu)2：結(jié)構(gòu)1accaccb結(jié)構(gòu)2accaccbacb結(jié)構(gòu)0accc結(jié)構(gòu)0中含有一個(gè)a基團(tuán)、三個(gè)c基團(tuán)，據(jù)此可簡(jiǎn)寫為ac3；結(jié)構(gòu)1可簡(jiǎn)寫為a2bc4，它比前面的物質(zhì)多了一個(gè)a、一個(gè)b和一個(gè)c；結(jié)構(gòu)2可簡(jiǎn)寫為a3b2c5，它比前面的物質(zhì)又多了一個(gè)a、一個(gè)b和一個(gè)c；比結(jié)構(gòu)2又復(fù)雜一點(diǎn)的是下圖3，可簡(jiǎn)寫為a4b3c6，它又比前面的物質(zhì)多了一個(gè)a、一個(gè)b和一個(gè)c；accacbacbaccb結(jié)構(gòu)3至此可形成一系列物質(zhì)，題中物質(zhì)就位于這一列，這一系列物質(zhì)中相鄰分子其組成之差是abc，所以，可設(shè)題中物質(zhì)是由結(jié)構(gòu)0插入了x個(gè)(abc)而形成的，可寫成為ax+1bxcx+3，（x1，正整數(shù)）。至