Question

在烷烴分子中的基團(tuán)：—CH₃、—CH₂—、中的碳原子分別稱為伯、仲、叔、季碳原子，數(shù)目分別用n₁、n₂、n₃、n₄表示。例如分子中，n₁＝6，n₂＝1，n₃＝2，n₄＝1。試根據(jù)不同烷烴的組成和結(jié)構(gòu)，分析出烷烴(除甲烷外)中各原子數(shù)的關(guān)系。
(1)烷烴分子中氫原子個(gè)數(shù)為n₀，n₀與n₁、n₂、n₃、n₄的關(guān)系是n₀＝________或n₀＝________。
(2)四種碳原子數(shù)之間的關(guān)系為________。
(3)若某分子中n₂＝n₃＝n₄＝1，寫出該分子的可能的結(jié)構(gòu)簡式：________。

Answer 1

(1)因?yàn)椴�、仲、叔、季碳原子結(jié)合的H原子分別為3、2、1、0個(gè)，所以根據(jù)伯、仲、叔碳原子數(shù)即可確定烷烴分子中H原子數(shù)為3n₁＋2n₂＋n₃；根據(jù)烷烴的分子通式為C_nH_2n＋2，n＝n₁＋n₂＋n₃＋n₄，即可確定烷烴分子中的H原子數(shù)為2(n₁＋n₂＋n₃＋n₄)＋2。(2)由(1)中H原子數(shù)的關(guān)系可得3n₁＋2n₂＋n₃＝2(n₁＋n₂＋n₃＋n₄)＋2，整理即得n₁＝n₃＋2n₄＋2。本題還可以利用仲、叔、季碳原子的自身特點(diǎn)求解：仲碳原子()只有兩個(gè)余價(jià)，我們可以直接將其插入碳鏈中，而無需再接其他原子或原子團(tuán)；叔碳原子()插入碳鏈中，還有一個(gè)余價(jià)，因此它還需要連接一個(gè)一價(jià)基團(tuán)，即—CH₃；季碳原子()插入碳鏈中，還有兩個(gè)余價(jià)，因此它還需要連接兩個(gè)一價(jià)基團(tuán)，即—CH₃，再加上兩端所連的兩個(gè)一價(jià)基團(tuán)(—CH₃)，因此所含—CH₃個(gè)數(shù)(即伯碳原子數(shù))為叔碳原子數(shù)＋季碳原子數(shù)的2倍＋2。(3)該烷烴分子中含有一個(gè)仲碳原子、一個(gè)叔碳原子、一個(gè)季碳原子，由第(2)小題可知，伯碳原子數(shù)(—CH₃)為5個(gè)，由于—CH₃只能連在鏈端，而不能夾在中間，所以只需將進(jìn)行組合連接，然后再補(bǔ)上—CH₃即可。