
有机物的结构可用“键线式”表示,如:CH 3 CHCHCH 3 可简写为 .有机物X的键线式为 .下列说法不正确的是( ) A. X的化学式为C 8 H 8 B. X能使高锰酸钾酸性溶液褪色 C. 有机物Y是X的同分异构体,且属于芳香烃,则Y的结构简式为 D. X与足量的H 2 在一定条件下反应可生成环状的饱和烃Z,Z的一氯代物有4种
好的,我们一步步推理。
1. 题目信息整理
“键线式”中,每个折点或端点代表一个碳原子,氢原子数由碳的四价补足。
题目给了一个例子:CH₃CH=CHCH₃ 简写为 → 其实就是 2-丁烯的键线式。
题目说有机物 X 的键线式为图中所给。
图我没法看到,但从常见题库可知,这个 X 是立方烷(C₈H₈,笼状结构)或者是苯乙烯的某种写法。
但本题 X 的键线式很可能画成一个八元环?不对,不是芳香环,而是环辛四烯的形状吗?不,常见题型是 X 为 苯乙烯(C₆H₅–CH=CH₂) 的键线式:苯环六元环加一个乙烯基。
常见题回忆:
例如 X 的键线式是一个苯环上连着一个乙烯基。
那么结构简式:C₆H₅–CH=CH₂,分子式 C₈H₈,就是苯乙烯。
2. 分析各选项
A. X的化学式为C₈H₈
如果 X 是苯乙烯,C₆H₅–CH=CH₂:
苯环 C₆H₅(苯环本来 C₆H₆,减去一个 H 换成–CH=CH₂,所以 C₆H₅–)+ C₂H₃(乙烯基)→ C₈H₈。
所以 A 对。
B. X能使高锰酸钾酸性溶液褪色
苯乙烯的侧链有 C=C,能被酸性 KMnO₄ 氧化(双键断裂),所以褪色。
B 对。
C. 有机物Y是X的同分异构体,且属于芳香烃,则Y的结构简式为 …
如果 Y 是 C₈H₈ 芳香烃,常见的有两种:苯乙烯(题中 X 就是这个),和 环辛四烯(非芳香,不符合“属于芳香烃”),还有 立方烷(不是芳香)。
唯一芳香 C₈H₈ 且不是苯乙烯的另一个异构体是 苯环上带两个甲基和一个 C≡CH 的 ?不对,那是 C₉H₈ 了。
其实 C₈H₈ 芳香烃还有另一种:环丙烷并苯,即二环[4.2.0]辛三烯(苯环+四元环并)? 这非芳香。
纯芳香 C₈H₈ 只有苯乙烯(不含立方烷那种),所以“Y 是 X 的同分异构体,且属于芳香烃”,那 Y 一定就是苯乙烯(就是 X 本身),不然就没有第二个芳香 C₈H₈ 了?
除非题库中 X 不是苯乙烯,而是环状的某种其他 C₈H₈,如 环辛四烯(非芳香),这时 Y 是芳香烃 → 苯乙烯。
让我们验证:若 X 是环辛四烯(1,3,5,7-环辛四烯,C₈H₈,不是芳香,但有交替单双键),分子式相同,Y 是同分异构体且芳香烃 → Y = 苯乙烯,C 项给的 Y 结构简式应为
C 项写出来可能是对的。所以 C 也对。
D. X与足量的H₂在一定条件下反应可生成环状的饱和烃Z,Z的一氯代物有4种
这就有问题了。
如果 X 是环辛四烯,加氢后是环辛烷 C₈H₁₆。环辛烷的稳定构象是冠式(Crown),对称性很高,一氯代物种类很少。环辛烷有多少种不等价 H 原子?环烷烃 n≥5 时,n 偶数时对称构象的氢有两种:轴向、平伏?
环辛烷的一种对称结构,所有 CH₂ 化学环境都相同(平面八元环如果所有 C–C 键相同构象?),则 1 种 H,一氯代物 1 种。
但实际环辛烷不是平面,是冠式(D₄d 对称性),有 4 个 C 在上一平面,4 个 C 在下,上平面的 H 是轴向或平伏?每个 C 上两个 H 在化学上相同环境吗?
冠式环辛烷有 8 个 CH₂,从对称性看,分子有 4 重反轴(S₄)操作,因此碳原子分为两组:四个在上平面的、四个在下平面,两组等价。每个 C 上的两个 H 不等价(因为一个是伸向外面的“外”,一个朝向环内“内”),但因为旋转操作会将上平面转到下平面,且可能翻转构象使两个 H 在某种 NMR 中变成等价吗?
常温下,环辛烷构象可翻转,两种 H 快速平均,但在低温或固态 NMR 可能观察到两种 H。
题目可能考的是经典错误:认为加氢后的饱和烃的 H 种类很多,实际上可能只有 2 种。
如果只有 2 种不等价 H,一氯代物就是 2 种(2 种 H 取代位置异构),不是 4 种。
常见题库这道题的 D 项通常设置成“一氯代物有 4 种”为错误,因为加氢产物可能是 立方烷加氢得五环[4.2.0.0²,⁵.0³,⁸.0⁴,⁷]辛烷(C₈H₁₄),但题目说“环状的饱和烃 Z”,那立方烷加氢到饱和 H 就是 C₈H₁₆ 金刚烷式结构?那对称性很高,一氯代物种类很少,不是 4 种。
结论
根据常见题目,不正确的是 D。
最终答案: