题目

下列基团按次序规则顺序排列，由大到小的顺序是（）(1) -mathrm(OH)(2) -mathrm(CHO)(3) -mathrm(C)_6mathrm(H)_5(4) -mathrm(C)(mathrm(CH)_3)_3A (1)>(2)>>(3)>>(4)B (3)>(2)>(4)>(1)C (2)>(1)>(3)>(4)D (1)>(3)>(4)>(2)

下列基团按次序规则顺序排列，由大到小的顺序是（）

(1) $-\mathrm{OH}$

(2) $-\mathrm{CHO}$

(3) $-\mathrm{C}_6\mathrm{H}_5$

(4) $-\mathrm{C}(\mathrm{CH}_3)_3$

A (1)>(2)>>(3)>>(4)

B (3)>(2)>(4)>(1)

C (2)>(1)>(3)>(4)

D (1)>(3)>(4)>(2)

题目解答

答案

根据次序规则（Cahn-Ingold-Prelog规则），基团优先顺序的比较依据是与手性中心或双键碳直接相连的原子的原子序数，原子序数大的优先；若直接相连原子相同，则比较其相连的下一个原子，依此类推。

对本题四个基团进行分析：

  • (1) —OH：直接相连原子为 O（原子序数8）

  • (2) —CHO：直接相连原子为 C（原子序数6），该C还连有O（原子序数8）和H（原子序数1）

  • (3) —C₆H₅：直接相连原子为 C（原子序数6），该C是苯环上的碳，连有另一个C（苯环内）和H，苯环碳的“虚拟原子”可视为连有C、C、H（按规则处理为苯环碳的取代基优先）

  • (4) —C(CH₃)₃：直接相连原子为 C（原子序数6），该C连有三个C（每个C又连有三个H）

第一步：比较直接相连原子

  • —OH 的直接原子是 O，原子序数8，最大

  • —CHO、—C₆H₅、—C(CH₃)₃ 的直接原子都是 C，原子序数6，次之

因此，—OH 最优先，排在第一位。

第二步：比较三个含C基团

现在比较 (2) —CHO、(3) —C₆H₅、(4) —C(CH₃)₃

对 —CHO：中心C连有 O、H、H → 原子序数序列：O(8) > H(1) > H(1)

对 —C₆H₅：苯环碳连有 C（苯环内）、C（苯环内）、H → 可视为连有 C、C、H（苯环碳的取代基优先级高于烷基）

对 —C(CH₃)₃：中心C连有 C、C、C（每个C连有 H、H、H）→ 原子序数序列：C(6)、C(6)、C(6)

比较 —CHO 与 —C₆H₅：

—CHO 的中心C连有 O，而 —C₆H₅ 的中心C连有 C、C、H → O > C，因此 —CHO > —C₆H₅

比较 —C₆H₅ 与 —C(CH₃)₃：

—C₆H₅ 的中心C连有 C、C、H

—C(CH₃)₃ 的中心C连有 C、C、C

比较第一个原子：都是C，继续比较下一个原子：

—C₆H₅ 的 C 连有 C、C、H

—C(CH₃)₃ 的 C 连有 H、H、H

C > H，因此 —C₆H₅ > —C(CH₃)₃

综上，三个基团优先顺序为：—CHO > —C₆H₅ > —C(CH₃)₃

最终排序：

(1) —OH

(2) —CHO

(3) —C₆H₅

(4) —C(CH₃)₃

即：① > ② > ③ > ④

答案：

A

解析

本题考查有机化学中的次序规则（Cahn - Ingold - Prelog规则）的应用。解题思路是依据次序规则，先比较与中心原子直接相连原子的原子序数，原子序数大的基团优先；若直接相连原子相同，则依次比较其相连的下一个原子，直到比较出大小顺序。

下面对本题四个基团进行详细分析：

  1. 对于基团$-OH$，直接相连的原子是$O$，其原子序数为$8$。
  2. 对于基团$-CHO$，直接相连的原子是$C$，原子序数为$6$，这个$C$原子还连接着$O$（原子序数$8$）和$H$（原子序数$1$）。
  3. 对于基团$-C_6H_5$，直接相连的原子是$C$，原子序数为$6$，该$C$是苯环上的碳，连接着另一个苯环内的$C$和$H$，按照规则可将苯环碳的“虚拟原子”视为连接有$C$、$C$、$H$。
  4. 对于基团$-C(CH_3)_3$，直接相连的原子是$C$，原子序数为$6$，这个$C$原子连接着三个$C$，每个$C$又连接着三个$H$。

第一步：比较直接相连原子
由于$-OH$的直接相连原子$O$的原子序数$8$大于$-CHO$、$-C_6H_5$、$-C(CH_3)_3$直接相连原子$C$的原子序数$6$，所以$-OH$最优先，排在第一位。

第二步：比较三个含$C$基团
现在比较$-CHO$、$-C_6H_5$、$-C(CH_3)_3$。

  • 对于$-CHO$，中心$C$连接的原子情况为$O$、$H$、$H$，其原子序数序列为$O(8)>H(1)>H(1)$。
  • 对于$-C_6H_5$，苯环碳连接的原子情况可视为$C$、$C$、$H$。
  • 对于$-C(CH_3)_3$，中心$C$连接的原子情况为$C$、$C$、$C$，每个$C$又连接着$H$、$H$、$H$，其原子序数序列为$C(6)$、$C(6)$、$C(6)$。

比较$-CHO$与$-C_6H_5$：
$-CHO$的中心$C$连接着$O$，而$-C_6H_5$的中心$C$连接着$C$、$C$、$H$，因为$O$的原子序数大于$C$，所以$-CHO > -C_6H_5$。

比较$-C_6H_5$与$-C(CH_3)_3$：
$-C_6H_5$的中心$C$连接着$C$、$C$、$H$，$-C(CH_3)_3$的中心$C$连接着$C$、$C$、$C$。比较第一个原子都是$C$，继续比较下一个原子，$-C_6H_5$的$C$连接着$C$、$C$、$H$，$-C(CH_3)_3$的$C$连接着$H$、$H$、$H$，因为$C$的原子序数大于$H$，所以$-C_6H_5 > -C(CH_3)_3$。

综上，三个基团优先顺序为$-CHO > -C_6H_5 > -C(CH_3)_3$。

最终排序为$(1) -OH > (2) -CHO > (3) -C_6H_5 > (4) -C(CH_3)_3$，即① > ② > ③ > ④。