Question

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

Answer 1

(1)因為伯、仲、叔、季碳原子結合的H原子分別為3、2、1、0個，所以根據伯、仲、叔碳原子數即可確定烷烴分子中H原子數為3n₁＋2n₂＋n₃；根據烷烴的分子通式為C_nH_2n＋2，n＝n₁＋n₂＋n₃＋n₄，即可確定烷烴分子中的H原子數為2(n₁＋n₂＋n₃＋n₄)＋2。(2)由(1)中H原子數的關系可得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求解：仲碳原子()只有兩個余價，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；叔碳原子()插入碳鏈中，還有一個余價，因此它還需要連接一個一價基團，即—CH₃；季碳原子()插入碳鏈中，還有兩個余價，因此它還需要連接兩個一價基團，即—CH₃，再加上兩端所連的兩個一價基團(—CH₃)，因此所含—CH₃個數(即伯碳原子數)為叔碳原子數＋季碳原子數的2倍＋2。(3)該烷烴分子中含有一個仲碳原子、一個叔碳原子、一個季碳原子，由第(2)小題可知，伯碳原子數(—CH₃)為5個，由于—CH₃只能連在鏈端，而不能夾在中間，所以只需將進行組合連接，然后再補上—CH₃即可。