04 析结构 促迁移——以芳香烃的考点为例-《中学生数理化》高考理化2024年12月刊

析结构 促迁移 ———以芳香烃的考点为例 ■重庆市开州区陈家中学 李 花 芳香烃因有特殊结构苯环而呈现出特殊 性。学习芳香烃时,除抓住其概念外,还要深 挖其结构特征,即苯环的结构特点、性质,以 及苯基与其他基团的相互影响,这对于深度 理解芳香族化合物性质具有重要意义。 考点一:芳香烃的结构 考点导引:芳香烃是指含有苯环的烃,苯 环是芳香烃的特殊稳定结构,但苯环不是官 能团。苯环上的碳原子都是sp2 杂化,并形 成共轭大π键,故苯环上的6个碳原子构成 平面正六边形,与苯环直接相连的原子可生 成至少有12个原子的共平面结构。 例 1 甲烷分子中的4个氢原子全部 被苯基取代,可得结构为 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏 的分 子,对该分子的描述不正确的是( )。 A.该化合物为芳香烃 B.分子中所有原子一定处于同一平面 C.分子式为C25H20 D.该分子中至少有4个原子共线 解析:由有机物的结构简式可知,该有机 物分子中含有四个苯环,属于芳香烃,A项正 确。若有机物分子中含有饱和碳原子,分子中 所有原子不可能处于同一平面,由有机物的结 构简式可知,与四个苯环相连的碳原子为饱和 碳原子,则分子中所有原子不可能处于同一平 面, B项错误。有机物分子中含有四个苯环, 属于芳香烃,分子式为C25H20,C项正确。由 于苯属于平面正六边形分子,故该分子对称轴 上至少有4个原子共线, D项正确。 答案:B 灵犀一点:解答分子中的原子共线、共面 问题时,一般可采用换元思想解答,即以甲 烷、乙烯、乙炔、苯为基点,其分子中的氢原子 被其他原子或原子团所取代而得到的衍生 物。如本题中的有机物可看作是甲烷分子的 氢原子全部被苯基取代而得,因甲烷分子中 的任意4个原子不共面,故得所有碳原子不 能共面。还可以从碳原子杂化角度分析,碳 原子发生sp3 杂化是四面体结构,碳原子发 生sp2 杂化是平面结构,碳原子发生sp杂化 是直线型结构,并注意只有非环上的单键才 能发生旋转,如题中的中心碳原子是sp3 杂 化,故与其相连的所有原子不可能共平面。 考点二:芳香烃的命名 考点导引:芳香化合物的命名要求比较简 单,一般是选取苯环为母体的有机物来考查。 例 2 (原创题)下列有机物命名正确 的是( )。 A.CH3 CH C􀪅 CH3 CH3 3-甲基-2-丁烯 B. 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏 CH3 CH3 CH3 1,3,4-三甲基苯 C. 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏 CH3 Cl 邻氯甲苯 D. 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏 CH3 CHO 甲基苯甲醛 解 析:CH3 CH C􀪅 CH3 CH3 的 名 称 为 2-甲基-2-丁烯,A项错误。 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏 CH3 CH3 CH3 的名称 为1,2,4-三甲基苯,B项错误。 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏 CH3 Cl 含有 苯环、甲基、碳氯键,命名为邻氯甲苯或2-氯甲 31 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2024年12月 苯,C项正确。 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀜏􀜏 CH3 CHO 的名称是邻甲基 苯甲醛,D项错误。 答案:C 灵犀一点:苯的同系物是由一个苯环与 几个烷烃基构成的,其命名时一般把甲基所 在的碳原子位置编为1号,然后选取最小位 次号给其他烷烃基编号。若苯环上含有卤素 原子,则把卤素原子作为取代基来对待。 考点三:芳香烃的性质 考点导引:苯环因形成大π键而呈现出特 殊稳定性,因其具有难加成、难氧化及可取代性 质而被称为芳香性,高考中常以非苯的同系物 为情境,考查苯环及其他有关基团的性质。 例 3 (改编题)研究发现含有二苯乙 烯结构的孟鲁司特对某种病毒有抑制作用, 二苯乙烯的结构简式为 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏 􀪅􀪅 􀜍􀜍 􀜏􀜏􀜏􀜏。下列 说法正确的是( )。 A.二苯乙烯比水重 B.二苯乙烯既能发生加成反应又能发生 取代反应 C.二苯乙烯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.1 mol二苯乙烯在一定条件下与足量 H2 反应最多消耗1 mol H2 解析:任何烃都比水轻,A项错误。二苯 乙烯中含有碳碳双键和苯环,既能发生加成 反应又能发生苯环上的取代反应,B项正确。 二苯乙烯中含有碳碳双键,能使酸性高锰酸 钾溶液褪色,C项错误。1 mol二苯乙烯在一 定条件下与足量 H2 反应,2 mol苯基能与 6 mol氢气加成,1 mol碳碳双键能与1 mol 氢气加成,则最多消耗7 mol H2,D项错误。 答案:B 灵犀一点:对物质的性质问题进行分析 时,首先通过结构简式找出官能团及有无特 殊结构———苯环,然后再依据官能团对应的 典型代表物及苯或苯的同系物的性质进行类 比迁移即可。本题分子中含有碳碳双键及苯 环,故可从碳碳双键及与苯环直接相连的碳 为不饱和状态的角度分析,能被酸性高锰酸 钾溶液氧化;从苯环及碳碳双键角度分析能 与氢气发生加成;从苯环角度分析能发生取 代与加成。 考点四:芳香化合物的结构与性质 考点导引:芳香化合物是指具有芳香性 的化合物。芳香性是因环较稳定而导致的难 加成、难氧化、易取代等性质的总称。芳香性 不是苯环所独有的,只要环上原子都是sp2 杂化并存在单双键交替出现关系时,形成大 π键Πmn,若m=4n+2(n 为自然数),则环状 结构一般具有芳香性质。 例 4 (改编题)ADP的结构简式如下 所示,下列说法错误的是( )。 A.框内所有原子共面 B.1 mol ADP与足量 NaOH 溶液反应 时消耗6 mol NaOH C.核磁共振氢谱共有13个吸收峰 D.ADP一定条件下可发生氧化、消去、 取代、加成反应 解析:框内有1个全部以单键存在的 N 原子外,其余C、N均为sp2 杂化,为平面形, 故框 内 所 有 原 子 共 面,A 项 正 确。1 mol ADP水解后生成2 mol H3PO4,与氢氧化钠 反应消耗6 mol NaOH,B项正确。结构式最 左侧2个羟基是相同的,分子中共有12个不 同环境的氢,故核磁共振氢谱共有12个吸收 峰,C项错误。ADP中含有羟基,一定条件 下可发生氧化、消去、取代反应;环中含有不 饱和键,能发生加成反应,D项正确。 答案:C 灵犀一点:有机物的环上出现共轭双键时, 位于两个双键原子之间且与两个原子直接相连 的原子常考虑sp2 杂化,形成具有芳香性的环状 结构。对于有机物在碱性条件下的水解,需要 分析其水解产物的性质,才能正确解答消耗多 少氢氧化钠的问题。 (责任编辑 谢启刚) 41 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2024年12月