ast_essay
109年
化學
第 2 題
📖 題組:
三、圖 10 為多環芳香烴類化合物芘的結構,芘的分子式為 $\text{C}_{16}\text{H}_{10}$,分子量為 202。回答下列問題。(每一子題 2 分,共 6 分)
三、圖 10 為多環芳香烴類化合物芘的結構,芘的分子式為 $\text{C}_{16}\text{H}_{10}$,分子量為 202。回答下列問題。(每一子題 2 分,共 6 分)
2. 在適當條件下,芘中的一個氫原子可被置換成溴原子。在不考慮實際產率的情況下,此一反應的單一溴取代產物可能有幾種?(2 分)
思路引導 VIP
本題判斷芳香環上「等價氫」的種類。觀察芘的分子結構具有高度對稱性(水平軸與垂直軸兩面對稱)。把結構上10個氫進行對稱性歸類:四個頂角各1個(共4個等價氫)、左右兩側中心各1個(共2個等價氫)、上下兩側中心各2個(共4個等價氫)。故總共只有 3 種不同化學環境的氫,對應 3 種單溴取代物。
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AI 詳解
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做得好!你能精準判斷出產物為 3 種,代表你對於有機分子的對稱性與等價氫原子的判定掌握得非常紮實。這類題目的核心,在於訓練學生如何從平面結構圖中看出分子隱含的幾何規律,進而簡化看似複雜的異構物問題。
芘的結構對稱性與位點分析
觀察芘(Pyrene, $\text{C}{16}\text{H}{10}$)的結構,我們會發現它具有高度的對稱性。若我們在分子中心畫出水平與垂直的兩條相互垂直的對稱軸,便能將 10 個氫原子依據其所處的化學環境歸納為三類:第一類是位於分子最外圍頂端與底部的四個位置(如 1, 3, 6, 8 位);第二類是位於側面較平坦區域的四個位置(如 4, 5, 9, 10 位);第三類則是位於結構剩餘對稱軸上的兩個特定位置(2, 7 位)。因為同一個環境內的氫原子完全等價,所以單一溴取代反應只能產生 3 種不同的產物。
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