有机物分子中原子共线共面问题

有机物分子中原子共线共面问题原子共面共线问题思维的基础：甲烷的正四面体结构；乙烯、苯、萘、蒽的平面结构；乙炔的直线结构。一.甲烷的正四面体结构在甲烷分子中，一个碳原子和任意两个氢原子可确定一个平面，其余两个氢原子分别位于平面的两侧，即甲烷分子中有且只有三原子共面（称为三角形规则）。当甲烷分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，该代替原子的位置，可将它看作是原来氢原子位置。以甲烷母体模型衍变为-------一氯甲烷、乙烷C-C单键可以自由转动，同样这些原子不能共面。可见凡是碳原子以单键形式存在其所连四个碳原子不能共面延伸：甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代，可得如图所示的分子，对该分子的描述不正确的是A．分子式为C25H20B．分子中所有原子有可能处于同一平面C．该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面D．分子中所有原子一定处于同一平面例1：判断丙烷中最多可有几个原子共面？左侧甲基和②C构成“甲烷分子。此分子中⑤H，①C，②C构成三角形。中间亚甲基和①C，③C构成“甲烷”分子。此分子中①C，②C，③C构成三角形，同理②C，③C，④H构成三角形，即丙烷分子中最多三个碳原子（①C，②C，③C）和两个氢原子（④H，⑤H）五原子可能共面。二、乙烯的空间构型----平面型乙烯分子中的所有原子都在同一平面内，键角120°当乙烯分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，则代替该氢原子的原子一定在乙烯的平面内。其结构式可写成如图4所示。三个氢原子（①②③）和三个碳原子（④⑤⑥）六原子一定共面。根据三角形规则[⑤C，⑥C，⑦H构成三角形]。⑦H也可能在这个平面上。至少6个原子（3个碳原子，3个氢原子），至多7个原子[3个碳原子和4个氢原子]共面。例2：判断丙烯中最多有几个原子共面，最少有几个原子共面？三.苯的平面结构苯分子所有原子在同一平面内，键角为120°。当苯分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定在苯分子所在平面内。例3：甲苯中最多有几个原子共面，最少有几个原子共面甲苯中的7个碳原子（苯环上的6个碳原子和甲基上的一个碳原子），5个氢原子（苯环上的5个氢原子）这12个原子一定共面。此外甲基上1个氢原子（①H，②C，③C构成三角形）也可以转到这个平面上，其余两个氢原子分布在平面两侧。故甲苯分子中最多有可能是13个原子共面。同理可分析萘分子中10个碳原子，8个氢原子18原子共面和蒽分子中14个碳原子，10个氢原子，共24个原子共面的问题。四.乙炔的直线结构乙炔分子中的2个碳原子和2个氢原子一定在一条直线上，键角为180°。当乙炔分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共线。①H②C③C④C四原子共线，甲基中的三个氢原子一定不在这条直线上。例4：乙烯基乙炔中一定有几个原子共面？此分子中①C②C③C④H四原子一定在一条直线上。故该分子共有8个原子在同一平面上。例5：中最多有几个碳原子共面，最少有几个碳原子共面？最少6个碳原子（因双键与双键之间的碳碳单键可以转动），最多10个碳原子共面。例6：中一定有几个原子共面？11个碳原子，萘环上的6个氢原子共17个原子共面。亚甲基上的两个氢原子分别位于平面的两侧（①C②C③C构成三角形）。课堂练习1.请分析苯乙炔()分子中有多少个原子共平面?CCH2：有机物分子中至少有多少个碳原子处于同一平面上?3.结构式为的烃，分子中至少有多少个碳原子处在同一平面上？CH3CH34：我国在反兴奋剂问题上的坚决立场是支持“人文奥运”的重要体现．某种兴奋剂的结构如下图所示。试求它的分子中共平面的碳原子最多有多少个？OHOHHOC5H11CCH2H3C