例题 01 四种有机物的结构判断
题目
下列有机物分子具有手性异构体的是( )
A.CH₄
B.CH₃CH₂OH
C.
D.CH₃COOH
答案与解析
解析
原C图为CH₃—CH(Br)—OH,中心连接H、Br、OH、CH₃,四组不同,为本题的普通手性碳。
A的CH₄四个H重复;B的CH₃CH₂OH中甲基三H、亚甲基两H重复;D的CH₃COOH中甲基重复H、羧基C非四面体。三者都无本题所问普通局部中心,选C。不是只因C含Br和OH就判断,还须核H与CH₃。
本题结论
C
约 2597 字大约 9 分钟
手性是三维对象与镜像的关系;手性碳计数则是逐个局部中心的连接检查。先补省略的H,沿每条支链比较完整基团,再回到原图编号,不能只看元素种类或四条连线。
手性指对象与其镜像不能通过整体旋转、平移重合。不能把翻转纸张、镜面反射本身当作允许的整体空间旋转;要比较真实三维排列。IUPAC手性定义
本课普通四面体碳连接四个彼此不同的完整原子或基团时,可形成局部手性中心,常用星号标记。但“整体与镜像不能重合”和“某个碳四组不同”不能无条件互换:多个局部中心不保证整个分子有手性,手性也不只来自这种普通碳中心。

原图1的CHBrClF中心连接H、Br、Cl、F四种原子;原图2丙氨酸中心连接H、CH₃、NH₂、COOH四个不同组。实线、楔线和虚线帮助表示前后方向;原镜像图是教学表示,不把纸面线的位置当作真实平面四配位。
R₁、R₂、R₃、R₄必须互不相同,星号只是标记,不会自动证明四组不同。原图十字连线按连接示意理解,普通手性碳的空间模型是四面体而不是平面正方形。
从候选碳沿四条连接逐支列组。两支第一原子都为C,不代表整组相同:CH₃、CHO、CH₂OH、COOH的后续连接不同。结构简式省略一个H时,须把H列进四组清单;只见三条纸面支链不能少数一组。
| 常见碳位置 | 初步处理 | 理由 |
|---|---|---|
| CH₃ | 排除这种普通局部中心 | 有三个相同H |
| CH₂ | 排除 | 有两个相同H |
| 羰基、羧基中的C | 不按普通四面体手性碳计 | 局部平面三角模型 |
| 苯环C | 不按该普通四面体中心计 | 局部平面成键 |
| 四面体CH或无H的四连接碳 | 保留候选,再列四组 | 有四条连接不等于四组各不相同 |
候选碳接OH或卤素也不自动成立;判断的是该碳的四个连接组,不是全分子有几种元素或官能团。
先找普通四面体饱和碳,排甲基、亚甲基和羰基;对余下中心补H并列完整组。由一个明确单中心判断本题所问手性异构,别把局部方法扩大为所有手性现象的唯一定义。
题目
下列有机物分子具有手性异构体的是( )
A.CH₄
B.CH₃CH₂OH
C.
D.CH₃COOH
解析
原C图为CH₃—CH(Br)—OH,中心连接H、Br、OH、CH₃,四组不同,为本题的普通手性碳。
A的CH₄四个H重复;B的CH₃CH₂OH中甲基三H、亚甲基两H重复;D的CH₃COOH中甲基重复H、羧基C非四面体。三者都无本题所问普通局部中心,选C。不是只因C含Br和OH就判断,还须核H与CH₃。
本题结论
C
列清四组后再对应图中编号,不按想象的左右顺序重编号。两个含碳支链须比完整连接,不能在第一原子都是C时就停止。
题目
手性分子往往具有一定光学活性。乳酸分子是手性分子,如图
。乳酸中的手性碳原子是( )
A.① B.②
C.③ D.②③
解析
原图①为CH₃,②为CHOH,③为COOH。
②连接H、OH、CH₃、COOH,四组各不相同;CH₃与COOH虽首原子都是C,完整基团不同。因此②为手性碳,选B。
①重复三个H,不成立;③是羧基中的平面碳,不按本课普通四面体中心计,所以A、C、D均不合。
原解析“四种不同的基因”是“基团”的用词笔误,不是遗传学概念。题干光学活性的背景不改变本题的局部连接判据。
本题结论
B
按每个候选碳分别记“位置—四组—重复项—是否计入”,先排明显重复H与平面碳,再查其余四面体碳。一个碳有重复组时只排该中心,还须沿分子继续检查其他碳,最后合计并回选项。
题目
当一个碳原子连接四个不同原子或原子团时,该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是( )


解析
两张原选项图合起来给出完整A、B、C、D,逐碳清单如下:
| 选项 | 可计中心及四组 | 排除部分 | 数目 |
|---|---|---|---|
| A | 中CHOH:H、OH、CHO、CH₂OH | CHO为羰基C,CH₂OH有两H | 1 |
| B | 图中C:H、Br、Cl、CH₂CHO | 上CH₂重复H,CHO为羰基C | 1 |
| C | 上CHOH:H、OH、COOH、CH₂CHBrCl;下CHBrCl:H、Br、Cl、CH₂CH(OH)COOH | 中CH₂两H,COOH的C非四面体 | 2 |
| D | 上CHCl:H、Cl、OH、下方碳支链 | 中央C两条CH₃相同;甲基、苯环C均不计 | 1 |
D中央碳虽然有四条连线且含氯支链和苯基不同,仍有两条相同CH₃,必须排除;但其上方CHCl四组不同,不能据中央被排就把整个D判成0。
C有两处局部中心,原解析星号图如下,答案C。
本题结论
C
连线数只说明连接方向。两条都为CH₃就重复,不因其画在左右或上下而变成不同组;CH₃与COOH却不能因首原子都为C而误判相同。沿整条基团比较,而非数元素种类。
CHOH等简式中的H要补入,CH₂的两H和CH₃的三H不能因没逐条画出就消失。羰基或苯环C不是把多键画成几条线后就变成普通四面体中心;先核成键模型,再谈四组。
原资料“有机物有手性由于含手性碳”的概括只在这里普通碳中心例子的范围内理解。多中心分子可能整体仍与镜像重合,也存在不靠这种普通碳中心的手性;因此计完局部中心后,若问题改问整体手性,仍须另查三维镜像能否重合。
本章三题分别练单中心筛选、原编号回代、多中心逐碳计数,不用重复自编题再练同一张清单,也不由中心个数擅自推出所有立体异构体数。
本章整合高中KB“分子结构与性质”3篇手性正文,3道独特原题C/B/C全部保留;8张原图按知识、题干、解析位置归位,标星答案图默认折叠。只按当前KB和所注明定义编写,不声称其原DOCX或扫描本次已独立核读。