高中化学竞赛题--单手性旋光异构

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1、中学综合学科网 第 1 页 共 16 页 http:/中学化学竞赛试题资源库单手性旋光异构A 组1在有机物分子中，当碳原子连有 4 个不同的原子或原子团时，这种碳原子称为“手性碳原子” ，凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性。例如，右下图所示有机物含有一个手性碳原子，具有光学活性。当发生下列化学变化，生成的新有机物无光学活性的是A 与新制银氨溶液共热B 与甲酸在一定条件下发生酯化反应C 与金属钠发生置换反应D 与氢气发生加成反应2在下列有机物中，若某个碳原子边连接着四个不同的原子或原子团，这种碳原子称为“手性碳原子” 。凡有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性。已知右面给出的物质具有光

2、学活性，发生下列反应后生成的有机物无光学活性的是A 与甲酸发生酯化反应 B 与 NaOH 水溶液共热C 与银氨溶液作用 D 在催化剂存在下与氢气作用32001 年诺贝尔化学奖被美国的诺尔斯、夏普雷斯和日本的野依良治获得，他们发现了某些手性分子可用作某些化学反应的催化剂，为合成对人类有用的重要化合物开辟了一个全新的研究领域。在有机物分子中，若某个碳原子连接 4 个不同的原子或基因，则这种碳原子称为“手性碳原子” ，如CH3Cl2H5。在烷烃的同系物中，含有手性碳原子，且碳原子数最小烷烃是A C5H12 B C6H14 C C7H16 D C8H18左右手互为镜像，许多分子也有如同左右手的关系（互

3、为不能重叠的镜像），组成和结构相同而只是手性不同的一对分子称为对映异构体，各占 50时的对映体的混合物称消旋体生命体特别钟爱手性分子，生命作中最大量的物质蛋白质、糖、核菩酸都有手性。许多药物也具有手性，然而，用传统方法合成手性药物经常同时得到一对消旋体，这一对化合物中只有一个有药效，另一个或毫无药效或有毒副作用1984 年，野依良治发明了一种手性催化剂，成功地合成了跟天然薄荷中的提取物分子的手性完全相同的薄荷醇，且生产规模已达到每年 1.20kt 题中所给的是从天然薄荷中提取出来的一种有机物（X）的结构简式，标有“* ”是手性碳原子根据以上材料。回答下列 2小题。4关于 X 的说法不正确的是A

4、 X 滴加溴水、酸性高锰酸钾溶液，都能由于发生化学反应而褪色B 1mol X 分子最多可以跟 3mol H2 发生加成反应C 天然薄荷中提取的 X 是消旋体中学综合学科网 第 2 页 共 16 页 http:/D X 不能发生银镜反应5X 分子有多个同分异构体，若不考虑手性异构体，试分析具有酚结构的同分异构体种数A 12 种 B 4 种 C 3 种 D 多于 12 种62001 年诺贝尔化学奖被美国的诺尔斯、沙普雷斯和日本的野依良治获得，以表彰他们发现某些被称为手性的分子可以用来加速并控制化学反应的创造性工作。在有机物分子中，若某碳原子连接四个不同的原子或基团，则这种碳原子称为“手性碳原子”。

5、例如： 中*C 就是手性碳原子。含 “手性碳原子”的物质通常具有不同的光学特征（称为光学活性）。（1）据报道最新合成的有机物 A 为： 具有光学活性，若要使 A 失去光学活性，可将 A 与浓硫酸共热，使 变为：列出可采用的其他方法（最少列举三种方法）_；_；_；_；（2）某有机物 B 的化学式为 C3H7NO2，B 既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应。且 B 具有光学活性。则 B 的结构简式为 ；已知二分子 B 在一定条件下生成环状化合物 C，则 C 的结构简式为 ；若 B 能在一定条件下生成高分子化合物 D，写出 B 形成 D 的化学方程式：72001 年诺贝尔化学奖被美国的诺尔斯、夏普

6、雷斯和日本的野依良治获得，他们发现了某些手性分子可用作某些化学反应的催化剂，为合成对人类有用的重要化合物开辟了一个全新的研究领域。在有机物分子中，若某个碳原子连接 4 个不同的原子或基因，则这种碳原子称为“手性碳原子” ，如 。若同一个碳原子上连着 2 个碳碳双键（如 CC C）时，极不稳定，不存在。某链烃 C7H10 的众多同分异构体中：（1）处于同一平面上的碳原子数最多有 。A 6 个 B 5 个 C 7 个 D 4 个（2）含有“手性碳原子” ，且与足量 H2 发生加成反应后仍具有“手性碳原子”的有5 种。它们的结构简式除以下 3 种外，还有 、 。 中学综合学科网 第 3 页 共 16

7、 页 http:/（3）含有“手性碳原子” ，但与足量 H2 发生加成反应后，不具有“手性碳原子”的结构简式是 。82001 年 10 月 10 日，诺贝尔化学奖授予美国科学家巴里麦普莱斯、威廉诺尔斯和日本科学家野依良治，以表彰他们在“手性催化氢化反应”和“手性催化氧化反应”领域所作的贡献。在有机物分子中，如果一个碳原子连接 4 个互不相同的原子或原子团，该碳原子就是手性碳原子。只有一个手性碳原子或几个不相同手性碳原子的物质就可能具有光学活性。（1）有机物 A 的分子式为 C5H9Cl，它和 H2 发生下面的变化：A（有光学活性） B（无光学活性） ，那么 A 的结构简式是 。 2（2 从在一

8、定条件下会发生消去反应（指从分子中脱去 1 分子 HCI）生成有机物 C。已知 C 分子中所有碳原子都连有氢原子；用 1mol C 和 1mol Br2 发生加成反应时，产物有多种可能。请分别写出 C 与等物质的量的溴加成的产物可能的结构，并在后面注明“有”或“无”光学活性：（a） ， （ 光学活性）（b） ， （ 光学活性）（c） ， （ 光学活性）9在分子结构 中，当 a、b、x、y 为彼此互不相同的原子或原子团时，称此分子为手性分子、中心原子为手性碳原子，在特殊的光学仪器中，常表现出旋光性。现有旋光性的物质 A（分子式为 C10H12O3）能溶于稀碱溶液，且能发生碘仿反应（有机分析中碘仿

9、反应应用于鉴别一 COCH3 或一 CHOHCH3 原子团的存在） 。鉴定过程表示如下：已知：（1）写出结构简式：A B C D （2）写出 DE 的化学反应方程式： 。10有机化学中常用各种投影式表示分子中各个原子的空间关系。下面是 D 和 L甘油醛的 Fischer 投影式（图中 A 式和 B 式） ，它们表示如果以 2位碳原子为中心，放在纸平面上，则该碳原子分别向纸后方向连接了 CHO 和 CH2OH，向纸前方向连接了 H和 OH 请特别注意，横线表示向前，竖线表示向后。A 式和 B 式非常相似，互为镜像，但不能叠合，恰如左右手的关系。所以它们互称为对映异构体。2位碳原子就称为手性碳原子

10、。中学综合学科网 第 4 页 共 16 页 http:/ 请指出下面式式，哪几个跟（A ）式是完全相同的，哪几个跟（B）式是完全相同的（以结构式的编号填空） 。 答：跟（A）式相同的有 ；跟（B）式相同的有 。11某具有五元环的化合物（C） ，分子式 C6H10，催化加氢后可得到化合物（D） ，分子式 C6H12。 （C）有手性， （D ）没有。请写出（C）的所有可能结构式，用*号标示其手性碳原子。B 组12下列具有对映异构体的有机物是 CH 3CH(OH)COOH CH 3CH(OH)CHO CH(OH)CH 3 HOCH 2CH(OH)CHOA 只有 B 只有 C 和 D 13下列分子中构

11、型与 相同的是A B C D 14下列构型式是 S 的是A B C D 15下列说法中不正确的是A 具有对称轴的化合物，一定没有旋光性B 具有对称面的化合物，一定没有旋光性C 具有对称中心的化合物，一定没有旋光性D 具有 Sn 轴（ n0）的化合物，一定没有旋光性16具有下列结构式的分子中，没有手性的是A B 中学综合学科网 第 5 页 共 16 页 http:/C D 17CH 4 分子为正四面体结构，若 CH4 分子中的氢原子能被 F、Cl 、Br、I 四种卤原子取代，那么所得卤代烃有多少种？ A 68 B 69 C 70 D 71 18如果 CH4 分子中的氢原子能被 F、Cl、Br、I

12、 四种卤原子取代，那么所得卤代烃有_种，其中具有光学活性的有 种。19请写出链烷烃（C nHn2 ，n 为整数）中分子量最小的实验式，它至少有一个构造异构体具有旋光性。20试写出 CH3 CH2CH3 的一氯取代物的所有异构体。21对下列每种分子、离子，判定其有何种对称要素存在。在答卷相应直行中用表示对称要素存在，表示不存在。在旋光性直行下用或表明各物有无旋光性。A CH3CH(OH)COOH B CH2C CHCl C D E F G H I J transPt(C6H5NH2)2(NH3)22 2Cl22沙利度胺（thalidomide）商品药名为“反应停” ，它的结构式为：中学综合学科网

13、 第 6 页 共 16 页 http:/在 20 世纪 60 年代曾用此药的消旋体作缓解妊娠反应药物，一些服用这种外消旋药物的孕妇产生畸形婴儿。后来研究表明，该药的两种对映体中只有 R 构型对映体具有镇静作用，而 S 构型对映体则是一种强烈致畸剂。这种 R 和 S 混合的消旋药物造成了不少悲剧。试作图画出这种药物的 R 构型和 S 构型的立体结构。23有一个旋光性的醇C 8H12O（） ，催化加氢后得到不旋光性的醇C 8H14O（） ，试写出（）和（）的构造式。24有关手性分子的系列问题：材料一：R、S 标记法，它是根据手性碳原子所连四个不同原子或基团在空间的排列顺序标记的。例如：根据投影式判断构型，首先要明确，在投影式中，横线所连基团向前，竖线所连基团向后；再根据“次序规则”排列手性碳原子所连四个基团的优先顺序（用“”表示优于） ，在上式中：BrCOOHCH 2CH 3；将最小基团氢原子作为以碳原子为中心的正四面体顶端，其余三个基团为正四面体底部三角形的角顶，从四面体底部向顶端方向看三个基团，或者说，站在最小原子的对面观察其余三个基团的排列顺序，从最优基团开始，顺时针为 R，逆时针为 S。在上式中，从Br COOH CH 2CH 3 为顺时针方向，因此投影式所代表的化合物为 R 构型，它的对映体即为 S 构型。材料二：自然界里有很多手性化合物，但我们