中学化学竞赛试题资源库——顺反构象异构体.doc

1、中学综合学科网 第 1 页 共 13 页 http:/中学化学竞赛试题资源库顺反构象异构体A 组1二氟二氯（N 2F2）分子中的四个原子都在一个平面上，由于几何形状的不同，它有两种同分异构体，如右图所示。这种原子排布次序相同，几何形状不同的异构体被称为几何异构体，在下列化合物中存在着几何异构体的是A CHClCHCl B CH2CCl 2 C CH2CHCH 2CH3 D CH3CCH2N 2H2 有两种同分异构体，是哪两种？为什么 C2H2 无同分异构体？3因有机物分子中碳碳双键（ ）不能旋转而产生的同分异构体叫顺反异构体。某些顺反异构体在光的照射下可以相互转化，例如顺式丁烯二酸 反式丁烯二

2、酸人和高等动物眼睛里的光敏细胞中含有镶嵌在视蛋白中的单顺式视黄醛，在光的作用下可转化为全反式视黄醛：单顺式视黄醛 全反式视黄醛由于全反式视黄醛分子的侧链是“直”的，导致其脱离视蛋白，并由此引起人和动物的视觉。（1）视黄醛分子的顺反异构体共有 A 4 种 B 8 种 C 16 种 D 32 种（2）1mol 视黄醛分子与 H2 充分发生加成反应时要消耗 mol H2。（3）将视黄醛链端的CHO 还原为CH 2OH 即得维生素 A。以下关于维生素 A 的叙述中正确的是 A 人体缺乏维生素 A 时易患夜盲症B 维生素 A 是易溶于水的醇B 侧链上的碳原子都在同一平面上D 所有碳原子都在同一平面上B

3、组4下列化合物中，有顺、反异构体的是A C6H5CH CH2 B C6H5NHOHC C6H5CHNOH D C6H5NHNH 251，2，3，4，5，6环己六醇的所有异构体（包括顺反、旋光）共有中学综合学科网 第 2 页 共 13 页 http:/A 7 个 B 8 个 C 9 个 D 10 个6下列化合物中哪一个，其偶极短显然不等于零。A B C D E 7分子式为 C5H10 的烃的同分异构体中，属于顺反异构的结构式是 ，具有对映异构的结构式是 。8如果不考虑环形化合物，下列分子的构造异构体和几何异构体是多少？（1）C 3H5Cl， （2）C 3H4Cl2， （3）C 4H7Cl， （4

4、）C 5H10？9写出 C4H8 的所有构造异构体和几何异构体？10下面化学式分别能画出几种构造异构体：（1）C 5H12， （2）C 3H7Cl， （3）C3H6Cl2， （4） C4H8Cl2， （5） C5HllCl， （6）C 6H14， （7）C 7H1611用纽曼投影式面出乙烷的重叠式构象和交叉式构象，并回答下列问题：（1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象是乙烷仅有的两种构象吗？（2）室温下乙烷的优势构象是哪一种？为什么？（3）温度升高时构象会发生什么变化？12用纽曼投影式画出下列化合物的交叉式构象，并比较其稳定性：（1）CH 3CH2CH 2CH3 （2）(CH 3)2CHCH 2C

5、H313将下列透视式改写成相应的纽曼投影式：14下列化合物是否有顺反异构体？若有，试写出它们的顺反异构体。 15下列各对化合物中，哪一对互为异构体？A 和 B 和 C 和中学综合学科网 第 3 页 共 13 页 http:/D 和 E 和16试写出分子式为 C4H7Cl 的所有异构体的结构简式。17有机化合物的最简式是 C2H3Br，A 有两种异构体 A1 和 A2；它们被 O3 氧化后，在 Zn/H 作用下最终得到相同的有机产物 B；A 1 在金属钠作用下可以得到 C，而 A2 不能；C 可以被酸性 KMnO4 溶液作用，得到 D；D 在干燥剂作用下得到碳氧化合物 E；E 中碳、氧两元素的质

6、量分数分别为 0.50；经光谱分析知，E 分子是平面分子，且分别有两种不能类型的碳原子和氧原子。（1）A 的化学式是 。（2）A 1 和 A2 的结构简式是 。（3）写出 A 除 A1、A 2 以外的全部链状同分异构体的结构简式（有立体异构体的只要指出即可） 。（4）写出 BE 的结构简式。18醛、酮最主要的化学性质发生在碳氧双键上。由于碳基原子带部分正电荷，易受亲核试剂的进攻而发生亲核加成反应。如 NH2OH（羟氨）与醛、酮反应就能得到一种叫做肟的化合物。请回答：（1）为什么 NH2OH 和对称的酮 R2CO 反应得到单一的肟，而和醛或不对称酮（RRCO）反应时可得到两种不同的肟？（2）酮肟

7、在酸性催化剂（如 PCl5）存在下可重排为酰胺（Beckmann 重排） ，反应是经过向缺电子的氮进行 1，2迁移而完成的。请问：从环己酮的肟经重排后得到什么化合物？19化学式为 C5H4 的烃，理论上同分异构体的数目可能有 30 多种。如： CH 2C CCCH 2 CHCCHC CH 2 CCH CHCH 2请不要顾忌这些结构能否稳定存在，完成下面各小题：（1）异构体、是链状分子，请再写出 2 种链状分子的结构简式： （2）若核磁共振表明氢原子的化学环境没有区别，则满足条件的异构体除、外还有 （只需答出一例）（3）有人认为异构体中四个氢原子是共平面的，也有人认为不共平面，请分别写出这两种观

8、点中碳原子的杂化类型和碳原子间 键成键情况；（4）异构体和中四个碳原子是否共平面，方便说明理由；（5）比较异构体和，何者相对更稳定些，为什么？（6）除题干和以上小题涉及到的异构体外，请至少再写出 5 种异构体，要求每种异中学综合学科网 第 4 页 共 13 页 http:/构体都有对称性（存在一条对称轴） 。20顺式4叔丁基环己醇的优势构象是A B C D 21下面几个邻2二甲基环己烷的 Newman 投影式中，最稳定的构象是A B C D C 组22用 Newman 投影式表示 2,3 一二甲基丁烷的各种构象异构体（交叉式和重叠式） ，并比较其相应能量高低。23试分析为什么 1,2 一二甲基

9、环己烷较稳定的异构体为反式；1,3 一二甲基环己烷较稳定的构象为顺式；1,4 一二甲基环己烷较稳定的构象为反式。24在环己烷的椅式构象中，薄荷醇的羟基和邻位的CH(CH 3)2 是反式构型，而新薄荷醇的羟基和邻位的CH(CH 3)2 是顺式构型，它们互为构型异构体。但它们分别与对硝基苯甲酰氯作用生成酯时，其反应速度前者是后者的 16.5 倍。请解释为什么薄荷醇的酯化速度比新薄荷醇的酯化速度快？25卤代烃用 NaOH/C2H5OH 处理时可以得到醇。顺1异丙基4氯环己烷和它的反式异构体分别用 NaOH/C2H5OH 处理时，请用构象分析说明哪一个的反应速度快？26根据原子或原子团之间的相互排斥作

10、用，将丁烷的各种构象依次画出，可得四种极限构象：（1）按名称画出相应的纽曼投影式a 反交叉式；b 部分重叠式；c 顺交叉式；d 全重叠式（2）上述几种构象中，稳定性大小依次排列为： 。（3）依次画出 2,3 一二甲基丁烷的三种交叉式构象，并比较其能量高低。27试指出下列化合物哪些是顺式？哪些是反式？并指出构象的类型。（1） （2）中学综合学科网 第 5 页 共 13 页 http:/（3） （4）28A 的双键位上的亚甲基的氢被氘选择性地取代，然后溴化，再消除溴化氢，便得到产物 B 和无氘产物 C：A： B： C：（1）一氘化的 A 有什么构型？解此题需要写出反应并简短地解释为什么只生成 B和

11、 C。（2）给出由无氟化合物 A 起始，立体选择性地生成一氘化物的步骤。29羧酸是一类重要的有机物。（1）试写出丁烯二酸的结构式。（2）丁烯二酸存在两种异构体 A 和 B，试写出 A 和 B 的立体结构式，标出其构型和俗名。（3）A 和 B 是顺反异构体还是对映异构体？说明理由。（4）在室温、无光照下，A 和 B 跟溴反应得到什么化合物？写出反应的化学方程式，指出产物的构型和系统命名的名称。（提示：在上述条件下，溴在烯双键上的加成为异面加成）30某羧酸 A 的分子式为 C5H8O2，有两种几何异构体：cis A和 transA。用Pt/H2 氢化上述 A 的两种异构体，都得到相同的外消旋的羧酸

12、 B，B 可拆分成光学异构体() B 和( ) B ，在 293K 及黑暗条件下，A 和 A都能快速地与 1mol Br2 的四氯化碳溶液反应。（1）试写出 A 和 B 的结构式。（2）试写出 A和 A的立体结构式和 B 的光学异构体的 Fischer 投影式不考虑符号（）或（）。（3）用溴处理 A和 A，将能同时生成 C 的几种立体异构体？（4）简明地叙述（3）的答案的理由。（5）写出 C 的所有立体异构体的 Fischer 投影式和 Newman 投影式（构象式） 。指明对映异构体与非对映异构体。31含碳 85.7的烃有两种异构体 A 和 B。（1）写出它们的化学通式；烃 A 和 B 具有

13、如下的性质：它们与臭氧反应后生成的物质在酸的存在下用锌粉处理后得到一种单一有机物 C。产物 C 经氧化得到一种单一的羧酸 D。根据光谱数据，除羧基上氢以外，该酸中的氢原子都在甲基上。在标准状况下 D 的蒸气密度为 9.1g/L。在同冷的中性高锰酸钾反应时，化合物 A 比 B 更为活泼。从 A 得到单一化合物 F，从 B 得到异构体 G1 和 G2 所构成的 11 的混合物。中学综合学科网 第 6 页 共 13 页 http:/（2）分别画出化合物 D 在水溶液中和在气相中的结构式。（3）写出 C 的分子式。（4）画出异构体 A 和 B 的结构式。（5）写出由 A 或 B 转化为 C 和 D 的

14、反应式。写出由 A 和 B 转化为 F，G 1 和 G2 的反应式。（6）在酸存在下，G 1 和 G2 都易于和丙酮反应，生成化合物 H1 和 H2，画出 H1 和H2 的结构式。（7）化合物 A 和 B 与溴水反应，这些反应产物之一是非极性的（该分子的偶极矩事实上为零） ，并无光学活性，画出该产物的立体化学结构；写出生成该产物的反应式。确定该分子中手性原子的绝对构型，并用 R 或 S 来表示。烯烃与过氧酸反应，将氧加到双键上，而生成含氧的三元环。这种环氧化反应具有高的立体选择性，而保持与氧原子相连接的键上的各构成部分相对位置不变。A 跟过氧酸反应产生单一化合物 K。在同样条件下，B 产生异构

15、体 L1 和 L2 的混合物（11） 。（8）说明化合物 K 是否具有光学活性。画出 K 的立体结构式。说明单一的化合物L1 和 L2 是否具有光学活性，画出 L1 和 L2 的结构。中学综合学科网 第 7 页 共 13 页 http:/参考答案（F9 ）1 A2 N2H2 分子中 NN 为双键，不能自由旋转（因双键中 轨道叠加有方向性） ，故有顺式和反式两种异构体，它们的结构式如下：两种异构体中 N 原子都用 sp2 杂化轨道成键，分子呈平面形。顺 N2H2 分子属 C2v。点群，反N 2H2 分子属 C2h 点群。两者皆无旋光性。C2H2 分子的 C 原子采用 sp 杂化轨道成键，分子呈直

16、线形，属 Dh 点群，因而它无同分异构体。C 2H2 分子的结构如下图。3 （1）32 （2）6mol （3）A 、C4 C5 C6 A7 和 8 （1）4 （2）7 （3）11 （4）69 10 （1）3 （2）2 （3）4 （4）9 （5）8 （6）5 （7）911 乙烷的重叠式构象 ；交叉式构象（1）乙烷的重叠式构象和交叉式构象不是乙烷仅有的两种构象，它们仅是乙烷的两个极端构象，介于它们二者之间还有无数个中间状态的构象。（2）室温下乙烷的优势构象是交叉式构象。在 CC 键旋转的过程中，相邻碳原子上 CH 键的电子云互相排斥，交叉式中两个碳原子上的 CH 键相距最远，排斥力中学综合学科网

17、第 8 页 共 13 页 http:/最小。因此，该构象体系的能量最低，稳定性增加，为乙烷的优势构象。（3）分子在不停地运动，温度越高，CC 键旋转的速度越快，重叠式等能量较高的构象出现的概率增加。12 （1）A： B： C：稳定性 AB，C；B ，C 的稳定性相同。（2）A： B： C：稳定性 A，BC；A，B 的稳定性相同。13 14 （1） 和（2）无顺反异构体（3） （4）15 C16 ClCH 2CH2CHCH 211 12 13 1415 16 17 1817 （1）C 4H6Br2中学综合学科网 第 9 页 共 13 页 http:/（2）B 1： Br BrCH3 3CHC ；

18、B 2： BrBrCH3 3CHC （3）CH 3CHCHCHBr 2（顺反异构体） 、CH 3CHCBrCH 2Br（顺反异构体） 、CH3CBrCHCH 2Br（顺反异构体） 、CH 2BrCHCHCH 2Br（顺反异构体） 、CHBr2CH2CH CH2、CH 2BrCHBrCHCH 2（对映异构体） 、CH 2BrCH2CBrCH 2、CH2BrCH2CH CHBr（顺反异构体） 、CH 3CBr2CHCH 2、CH3CHBrCBr CH2（对映异构体） 、CH 3CHBrCHCHBr （顺反异构体） 、CH3CH2CBrCHBr（顺反异构体） 、CH 3CH2CHCBr 2（4）B：

19、CH 3COOH、C： 、D： 、E：18 （1）在 XN 中有 键，因而当原来的 x0 上连有不同的基因时，得到的后有顺、反异构体： 和（2）19 （1）CHCC CCH 3 CHCCH 2C CH （2） 或 （3）中间三个碳原子 sp 杂化，两端两个碳原子 sp2 杂化 共平面 键是 和5（互相垂直） ；不共平面 键是两个 （互相垂直） 4（4）不共平面，4 位碳原子 sp 杂化，两端两个 键只能垂直 也不共平面，中间碳原子 sp 杂化，两个三角形面垂直 （5）相对更稳定些，三元环的张力比小（sp 2 对 sp） （6） 、 、 、 、 、 、 、 、20 B21 C22 a b c d

20、 e f 其能量顺序为 f(ed)(cb)a23 环己烷的构象（椅式）可知无论是 1,2二甲基环己烷，1,3二甲基环己烷还是 1,4二甲基环己烷，均有顺、反式两种不同的结构，其结果如下：（顺1,2 一二甲基环己烷） 、中学综合学科网 第 10 页 共 13 页 http:/（反1,2 一二甲基环己烷） ；（反1,3 一二甲基环己烷） 、（顺1,3 一二甲基环己烷） ；（顺1,4 一二甲基环己烷） 、（反1,4 一二甲基环己烷） 。很明显，反1,2顺1,3和反1,4异构体的构象为 aa 型，环翻转之后变为 ee型，因此是它们各自的稳定构象。24 薄荷醇和新薄荷醇的最稳定构象（优势构象）如下：薄荷

21、醇： 新薄荷醇：从它们的优势构象中可知，薄荷醇的OH 和邻位的CH(CH 3)2 是反式构型，为e，e 型。新薄荷醇的OH 和邻位的CH(CH 3)2 是顺式构型，为 e，a 型，CH(CH 3)2体积较大，处于 e 键，而OH 则处于 a 键。酯化时，OH 处于 a 键上，空间位阻较大，相对来说，OH 处于 e 键上易受到试剂的进攻，因此薄荷醇的酯化速度比新薄荷醇的酯化速度快。25 顺1异丙基4氯环己烷和它的反式异构体的稳定构象为在反应中 OH 从氯的相反方向进攻而取代氯原子生成醇。羟基进攻反 1异丙基4氯环己烷将受到 3，5 位键的空间位阻而难于发生反应，它必须从其稳定构象变为不稳定构象以

22、满足立体化学的要求：反式（稳定） 反式（不稳定）这种翻转不仅需要能量，也需要时间，因此其反应速度较慢。中学综合学科网 第 11 页 共 13 页 http:/26 （1） （2）a c bd （3） 能量 acb27 （1）反式，e，e 型 （2）顺式，e ，a 型 （3）反式，a ，a 型 （4）反式，e，e 型28 （1）A 一氘化生成的顺式（ Z 型）烯烃，因为浓的加成属于反式加成，HBr 的消除又是通过双分子消除（E 2）历程，需 H 和 Br 的反位排列。若由 A氘化生成的反式（E 型）烯烃，则得反式（E）B 和顺式（Z）C。（2）全溴化后发生消除反应生成 E 和 Z 两种混烯，将

23、E、Z 分离，Z 型异构体用Na/tBuOD 处理（Na 为还原剂） ，生成后经反式消除反应生成 E 型一氘化物：29 （1）HOOCCHCH COOH（2）A： Z或顺 B： E或反马来酸或失水苹果酸 富马酸或延胡索酸（3）A 和 B 属于顺反异构体，即由于双键不能自由旋转使得基团不同所形成的异构体。这两个异构体无旋光性，不属于对映体。中学综合学科网 第 12 页 共 13 页 http:/（4）30 （1）A：CH 3CHC(CH 3)COOH B：CH 3CH2CH(CH3)COOH（2）A： A： B： （3）4（4）当用溴处理后，溴分别加成至碳 2、碳 3 位上，致使碳 2、碳 3 均成为手性碳原子，这两个手性碳原子不相同，故有 4 种（2 2）旋光异构体。（5）由 A得到 C： ； 由 A得到 C： ； 与、与互为对映体，与、，与、 为非对映异构体。31 （1）A、B 的化学通式为 CnH2n（2）D 在溶液中：(CH 3)3CCOOH在蒸气中是二聚体：（3）C 为(CH 3)3CHO，分子式为 C5H10O中学综合学科网 第 13 页 共 13 页 http:/（4）A： B：（5）（6）H 1 和 H2 的结构式为： （7）该产物的结构式可表示为（用箭头标出 R、S 构型）：或 或反应式为：（8）无光学活性 有光学活性 有光学活性