（材料学专业论文）酚类同分异构体的电化学同时测定及机理研究.pdf

摘要 摘要 酚及各种取代基酚是重要的化学、化工原料及中问体，它们广泛用于染料、 医药、冶金、材料和化工等多种行业。与此同时，酚类化合物也是第二大类环 境污染物，工业生产中产生大量的含酚废水，对人类、动物、植物造成极大危 害，美国国家环保局将酚类列为1 2 6 种优先控制污染物黑名单中的一种。因此， 建立快速、实用的方法来检测酚在环境治理及工业产品质量控制方面意义重大。 酚及取代基酚为芳香族化合物，同一种酚由于苯环上取代基位置的不同可以形 成多种位置异构体，这些异构体化学式相同，但化学性质却有差异，在生产实 践中所起的作用和目的也不同。本论文以酚类化合物的同分异构体为研究对象， 建立电化学同时测定的新方法，成功地实现了萘酚、二硝基酚、苯二酚和硝基 酚四大体系同分异构体的同时检测，这在理论和实践上都具有重要意义。 1 、采用纳米网络结构修饰电极同时检测萘酚异构体：萘酚吸附性很强，在 电化学过程中极易在电极表面氧化聚合，从而污染电极表面，严重影响测量的 稳定性。论文采用氢气还原法制备了线度为1 0n m 的铂纳米粒子，利用n a f i o n 的 协同作用，将纳米铂和碳纳米管( m w c n t ) 同时修饰到玻碳电极表面，形成纳 米管、纳米铂网状结构，此m w c n 聊t g c 复合修饰电极在h a c - n a a c 体系中 对萘酚的氧化表现出良好的电催化性能，不仅测量灵敏度高，而且克服了单一 碳纳米管修饰电极在萘酚测定中重现性差的问题。文中对m w c n t p t g c 抗污 染的机理进行了探讨，通过对萘酚混合液氧化峰的测量，结合半微分技术，首 次实现了萘酚异构体的电化学同时测定。检测限分别为5 0 x 1 0 - 7 和6 0 x 1 0 - 7 m 0 1 l 1 。实验中发现表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺( 蚴) 可有效提高萘 酚在g c 电极上的氧化峰电流，在1 2 x 1 0 4m 0 1 l - 1c t a b 存在的条件下，1 萘酚 和2 萘酚的半微分氧化电流分别提高到2 2 和1 9 倍。在此基础上建立了表面活 性剂效应下的萘酚异构体的g c 电极直接检测方法，并与m w c n t p t g c 复合 修饰电极测定方法进行了对比。 2 、表面活性剂增敏效应下的二硝基酚异构体测定：研究了2 ，4 二硝基酚、 2 ，5 - ：l i f i 基酚异构体在不同电极上的电化学行为，发现二者的氧化峰重叠严重， 氧化电流也比较小，而二者的还原峰电位有明显差异，且还原峰电流值相对较 大。据此，论文采取两种途径来实现2 , 4 二硝基酚和2 ，5 二硝基酚异构体的同时 摘要 检测。一是采用碳纳米管修饰g c 电极测定，利用碳纳米管的电催化活性，显著 提高二硝基酚的还原电流，但2 ，4 二硝基酚和2 ，5 二硝基酚在碳纳米管修饰电极 上的分离度不够，二者的还原峰在底部部分重叠，2 ，5 二硝基酚的存在对2 ，4 二 硝基酚的测定形成干扰，文中采用半微分处理技术解决了这问题，实现了二 者的同时测定。二是采用g c 电极测定，2 ，4 二硝基酚和2 ，5 二硝基酚在g c 电 极上有较高的分离度，但还原峰电流不大，检测灵敏度不高，为此，通过向样 品溶液中添加表面活性剂c t a b 的方法，利用c r a b 的诱导作用，使二者4 位 和5 位硝基的还原电流增加3 , - - 4 倍，且两还原峰不形成干扰，实现了二者在g c 电极上同时检测。与前一方法相比，后者表现出更好的检测效果。 3 、一阶微分导数伏安法测定苯二酚异构体：将羧基化的多壁碳纳米管修饰 到g c 电极上，利用碳纳米管的纳米界面效应，用线性扫描方法实现了对苯二酚、 邻苯二酚氧化峰的分离。文中对这一现象产生的原因进行了探讨，并通过一阶 微分求导的方法进一步提高二者的分离度，在不经分离的情况下首次实现了对 苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚三组分异构体的同时检测，方法线性范围宽，灵 敏度高。实验中还发现对苯二酚、邻苯二酚混合液的氧化峰在g c 电极严重重叠， 但二者的还原峰却部分分离，基于这一点，论文采用微分脉冲方法测定对苯二 酚、邻苯二酚混合液的还原电流，并通过半微分技术处理及添加氯代十六烷基 毗啶( c p c ) 进行增敏，建立了不经修饰、用g c 电极快速检测对苯二酚、邻苯 二酚异构体的实验方法。 4 、酚类化合物电化学检测中表面活性剂的增敏机理及其理论模型建立：表 面活性剂具有亲水、疏水双重性质，广泛用于电化学各研究领域，但用于酚类 测定的研究报道却极少。本文首次报道了表面活性剂c t a b 、c p c 对三硝基酚、 2 ，4 二硝基酚、2 ，5 二硝基酚、间硝基酚、1 萘酚、2 萘酚、对苯二酚、邻苯二酚、 三苯酚的增敏作用，提出了酚类检测中提高灵敏度的一种新途径。文中系统研 究了表面活性剂种类、溶液p h 值、表面活性剂浓度对不同种类酚的增敏效果。 实验表明：具有碳长链的阳离子表面活性剂表现出明显的增敏效应，对可电离 酚，最佳表面活性剂浓度为1 0 x 1 0 。4m 0 1 l - 1 ，其值远低于临界胶柬浓度；对非离 子酚，最佳表面活性剂浓度为1 0 x 1 0 - 3t 0 0 1 l 1 ，其值接近或略高于临界胶柬浓度。 在此基础上，提出了两个表面活性剂作用机理模型：一是“诱导吸附机理”；二 是“氢键作用模型”，所得研究结论对酚和取代基酚的电化学测定具有重要意义。 5 、硝基酚、三硝基酚的检测：采用微分脉冲方法测定问硝基酚、对硝基酚 i i 摘要 的还原电流，并通过一阶微分求导分离二者的还原信号，用g c 电极成功实现了 水溶液中间硝基酚、对硝基酚的同时检测。在p h 5 5 、a a c n a a c 缓冲体系中， 表面活性剂可显著提高三硝基酚中4 位硝基的还原电流，在c p c 存在下，其值 可增加2 5 倍，通过检测还原电流，建立了三硝基酚的电化学检测方法。 关键词：酚；同分异构体；同时测定；修饰电极；表面活性剂；机理。 i i i a b s t r a c t a b s t r a c t a ss o m ek i n d so fo r g a n i cr a wm a t e r i a l sa n di n t e r m e d i a t e s ，p h e n o l sa n d s u b s t i t u t e dp h e n o l sa t ew i d e l yu s e di nt h es y n t h e s i sa n dm a n u f a c t u r eo fd y e ，f l a v o r , g r e a s e ，m e d i c a m e n t ，p e s t i c i d ea n de n g i n e e r i n gp r o d u c t i o n p h e n o l sa n ds u b s t i t u t e d p h e n o l sa r ea l s ok n o w nt ob ew i d e s p r e a da sc o m p o n e n t si n i n d u s t r i a la n dn a t u r a l w a s t e t h e s ec o m p o u n d sh a v et o x i ce f f e c to nh u m a n s ，a n i m a l sa n dp l a n t s ，a n d d i f f i c u l tt od e g r a d e f o rt h e s er e a s o n s ，m a n yo ft h ep h e n o l sh a v eb e e ni n c l u d e da so n e o ft h e1 2 6k i n d so fp r i o r i t yp o l l u t a n t si nt h eu s e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na g e n c y l i s t t h u s ，i ti sn e c e s s a r yt od e v e l o ps i m p l ea n dc o n v e n i e n ta n a l y t i c a lt e c h n i q u et o d e t e c tp h e n o l sa n ds u b s t i t u t e dp h e n o l s p h e n o l sa t ea r o m a t i cc o m p o u n d s t h e ym a y h a v ed i f f e r e n ti s o m e r si nc a s et h a tt h es u b s t i t u t e dg r o u p sa t el o c a t e da td i f f e r e n t p o s i t i o n si na r o m a t i cr i n g t h e s ei s o m e r sh a v et h es a m ec h e m i c a lf o r m u l a sb u t u s u a l l yh a v ed i f f e r e n tc h e m i c a lp r o p e r t i e s ，a n dt h e r e f o r et h e ym a yb e u s e d i n d i f f e r e n t p u r p o s e s i n t h i s p a p e r ，f o u r i s o m e rs y s t e m s ，i n c l u d i n g n a p h t h o l ， d i n i t r o p h e n o l ，d i h y d r o g e n - b e n z e n e a n d n i t r o p h e n o l ， w e t e i n v e s t i g a t e d c o m p r e h e n s i v e l y , a n ds e v e r a le l e c t r o c h e m i c a lm e t h o d sh a v e b e e n e s t a b l i s h e dt o s i m u l t a n e o u s l yd e t e c tp h e n o li s o m e r si ne a c hs y s t e mm e n t i o n e da b o v e t h er e s u l t s o b t a i n e dw i l lb eo fg r e a ts i g n i f i c a n c ei nt h e o r ys t u d ya n di np r a c t i c e 1 s i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no fn a p h t h o li s o m e r sw i t hg ce l e c t r o d em o d i f i e db y p t m w c n tn e t w o r k n a p h t h o lh a ss t r o n ga d s o r p t i o na b i l i t ya n di se a s et op o l y m e r i z eo nt h es u r f a c e d u r i n ge l e c t r o c h e m i c a lp r o c e s s ，s oi ti sd i f f i c u l tt ob ed e t e c t e da c c u r a t e l yf o ri t s s e r i o u sf o u l i n go fw o r k i n ge l e c t r o d e i nt h i sp a p e r ，p tn a n o p a r t i c l e si ns i z eo f1 0a m w e r es y n t h e s i z e db yu s i n gh y d r o g e na sr e d u c t i o nr e a g e n t ，a n dt h ec o m p l e xm o d i f i e d e l e c t r o d ew a sf a b r i c a t e db yi n c o r p o r a t i n gm u l t iw a l ln a n o t u b e s ，p tn a n o p a r t i c l e sa n d n a t i o no n t ot h eg l a s s yc a r b o n ( g c ) e l e c t r o d es u r f a c ea n di sd e n o t e d a s p t m w c n t g ce l e c t r o d e i tw a sf o u n dt h a tt h ep t m w c n t g ce l e c t r o d ee x h i b i t e d g o o de l e c t r o - c a t a l y t i cr e s p o n s et o w a r d sn a p h t h o l s ，a n ds h o w e db e t t e rr e p r o d u c i b i l i t y w a b s t r a c t t h a nt h em w c n t g ce l e c t r o d ed i di nt h ed e t e c t i o nb e c a u s eo ft h ef o r m a t i o no f p t - m w c n rn e t w o r k t h em e c h a n i s mo fa n t i f o u lo fp t m w c n t g ce l e c t r o d ew a s s t u d i e d b yd e t e c t i n gt h eo x i d a t i o np e a kc u r r e n t sa n du s i n gt h es e m i d e r i v a t i v e t e c h n i q u e ，n a p h t h o li s o m e r sh a v eb e e nd e t e r m i n e ds i m u l t a n e o u s l ya n dq u a n t i t a t i v e l y w i t ht h ep t m w c n t g ce l e c t r o d e t h ed e t e c t i o nl i m i t sw e r e5 0 x 1 0 。7m 0 1 l 1f o r 1 - n a p h t h o la n d6 0 x 1 0 一m o l l - 1f o r2 - n a p h t h 0 1 i tw a sa l s of o u n dt h a tt h es u r f a c t a n t o fc e t y lt r i m e t h y la m m o n i u m b r o m i d e ( c r a b ) c o u l de f f e c t i v e l ye n h a n c et h e e l e c t r o c h e m i c a lr e s p o n s e so fn a p h t h o l sa tt h eg ce l e c t r o d e t h es e m i d e r i v a t i v e o x i d a t i o nc u r r e n t so f1 - n a p h t h o la n d2 n a p h t h o li n c r e a s e d2 2a n d1 9t i m e s r e s p e c t i v e l yi nt h ep r e s e n c eo f1 2 x 1 0 qm o l l - 1o fc t a b b a s e do nt h ee n h a n c e m e n t e f f e c to fs u r f a c t a n t , n a p h t h o li s o m e r sh a v ea l s ob e e nd e t e c t e ds i m u l t a n e o u s l ya tg c e l e c t r o d e ，a n dt w od e t e c t i o nm e t h o d sw e r ec o m p a r e dw i t he a c ho t h e r 2 s i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o no fd i n i t r o p h n o l ( d n p ) i s o m e r se n h a n c e d b y s u r f a c t a n t n ee l e c t r o c h e m i c a lb e h a v i o r so f2 , 4 一d n pa n d2 5 一d n pw e r ei n v e s t i g a t e da tt h e m w c n l m o d i f i e de l e c t r o d ea n dt h eg ce l e c t r o d e 1 tw a sf o u n dt h a tt h eo x i d a t i o n p e a kc u r r e n t so fb o t h2 , 4 - d n pa n d2 ，5 d n pw e r es m a l l ，a n dt w oo x i d a t i o np e a k s o v e r l a p p e ds e r i o u s l y h o w e v e lt h er e d u c t i o np e a kc u r r e n t sw e r el a r g e ，a n dt h e r e d u c t i o np e a kp o t e n t i a l so f2 , 5 一d p nw e r ed i s t i n c t l yd i f f e r e n tf r o mt h a to f2 ，4 一d p n t h i sp a p e rs u g g e s t e dt w om e t h o d st os i m u l t a n e o u s l yd e t e c td n pi s o m e r s i nt h ef i r s t o n e ，t h em w c n tm o d i f i e de l e c t r o d ew a su s e da st h ew o r ke l e c t r o d e ，w h i c h e x h i b i t e dg o o de l e c t r o c a t a l y t i c r e s p o n s et o w a r d sd n p s b u tt h es e p a r a t i o no f r e d u c t i o np e a kp o t e n t i a l sb e t w e e n2 , 5 - d p na n d2 , 4 - d p nw a so n l y1 9 0m va n dt w o r e d u c t i o np e a k so v e r l a p p e dp a r t l y , w h i c hm e a n tt h a tt h ep r e s e n c eo f2 ，5 - d n ph a dt h e i n t e r f e r e n c ew i t ht h ed e t e r m i n a t i o no f2 , 4 - d n p w h e nas e m i d e r i v a t i v et e c h n i q u e w a s a d o p t e d t o i m p r o v e t h er e s o l u t i o n ，t h ed n pi s o m e r sw e r ed e t e c t e d s i m u l t a n e o u s l ya tt h em w c n tm o d i f i e de l e c t r o d e i nt h es e c o n dm e t h o d ，g c e l e c t r o d ew a su s e da st h ew o r ke l e c t r o d e d n pi s o m e r se x h i b i t e dg o o dr e s o l u t i o na t t h eg ce l e c t r o d e ，a n dt h es e p a r a t i o no fr e d u c t i o np e a kp o t e n t i a l sw a sa sl a r g ea s2 5 0 m v b u tt h ed e t e c t i o ns e n s i t i v i t yw a sn o th i 。g he n o u g h n u s s u r f a c t a n to fc t a bw a s a d d e dt ot h es a m p l et oe n h a n c et h er e d u c t i o nc u r r e n t s i tw a sf o u n dt h a tt h er e d u c t i o n v a b s t t a c t c u r r e n t so fn i t r y l si np o s i t i o n4 - 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o r d e rd e r i v a t i v et e c h n i q u et oi m p r o v et h er e s o l u t i o n ，d i h y d m x y b e n z e n e i s o m e r s ，i n c l u d i n gh y d r o q u i n o n e ，c a t e c h o l ，a n dr e s o r c i n o l ，h a v e b e e nd e t e c t e d s i m u l t a n e o u s l ya tt h em w c n t m o d i f i e de l e c t r o d ew i t h o u tp r e v i o u ss e p a r a t i o n t h i s p a p e r a l s o s u g g e s t e d af a s ta n dc o n v e n i e n t a n a l y t i c a lt e c h n i q u e t od e t e c t h y d r o q u i n o n ea n dc a t e c h 0 1 i no 1m o l l - 1h a c n a a cb u f f e rs o l u t i o n ( p h5 6 ) t h e r e d u c t i o np e a k so fh y d r o q u i n o n ea n dc a t e c h o lw e r ep a r t l ys e p a r a t e db yd i f f e r e n t i a l p u l s ev o l t a m m e t r ya tt h eg ce l e c t r o d e b ya d d i n gt h es u r f a c t a n to fc e t y lp y r i d i n i u m c h l o r i d e ( c p c ) t oe n h a n c et h ed e t e c t i o ns e n s i t i v i t ya n du s i n gs e m i - d e r i v a t i v e t e c h n i q u et oi m p r o v et h es e p a r a t i o n ，h y d r o q u i n o n ea n dc a t e c h o lw e r ed e t e c t e d s i m u l t a n e o u s l y 4 m e c h a n i s m so fe n h a n c e m e n to fs u r f a c t a n ti nt h ed e t e r m i n a t i o no fp h e n o l sa n d t h ee s t a b l i s h m e n to ft h e o r ym o d e l ： s u r f a c t a n t sw i t ha na m p h i p h i l i cc h a r a c t e rm a yc h a n g et h ee l e c t r i c a lp r o p e r t i e so f t h ee l e c t r o d e s o l u t i o ni n t e r f a c ea n dt h ee l e c t r o c h e m i c a l p r o c e s so f t h eo t h e r s u b s t a n c e s s ot h e ya r ew i d e l yu s e di nm a n yf i e l d so fe l e c t r o c h e m i c a lr e s e a r c h b u t t h e r eh a v eb e e nf e w r e p o r t so nt h ea p p l i c a t i o no fs u r f a c t a n t si nt h ed e t e r m i n a t i o no f p h e n o l s i th a sb e e nf o u n di nt h i sp a p e rt h a tt h ee l e c t r o c h e m i c a lr e s p o n s e so fp h e n o l s c o u l db ee n h a n c e de f f e c t i v e l yb yu s i n gs u r f a c t a n t sa tt h eg l a s s yc a r b o ne l e c t r o d e t h e e n h a n c e m e n to f s u r f a c t a n t ，+ i n c l u d i n g c t a ba n d c p c ，o nt r i n i t r o p h e n o l ， 2 ，4 一d i n i t r o p h e n o l ，2 , 5 一d i n i t r o p h e n o l ， m - n i t r o p h e n o l ，h y d r o q u i n o n e ， c a t e c h o l ， 1 - n a p h t h o l ，2 - n a p h t h o la n dt r i p h e n o lh a sb e e ni n v e s t i g a t e di nh a c - n a a cb u f f e r v i a b s t r a c t s o l u t i o n ，a n dm o s to ft h er e s u l t sa r er e p o r t e df i r s t t h ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s ma m o n g t h ee l e c t r o d e ，s u r f a c t a n ta n dd e t e c t e dp h e n o lw a ss t u d i e dc o m p r e h e n s i v e l ya n dt w o m e c h a n i s mm o d e l sw e r es u g g e s t e d o n ei si n d u c t i o na d s o r p t i o nm o d e l ，a n dt h eo t h e r i sh y d r o g e nb o n dm o d e l t h eo p t i m a lc o n d i t i o n s ，s u c ha sp hv a l u e ，c o n c e n t r a t i o no f s u r f a c t a n tu s e d ，w e r ea l s os t u d i e di nd e t a i l f o ri o n i z e d p h e n o l s t h eo p t i m a l c o n c e n t r a t i o no fs u r f a c t a n ta d d e dw a s1 o x l 0 4m 0 1 l - 1 w h i c hw a sw e l lb e l o wt h e c r i t i c a lm i c e l l ec o n c e n t r a t i o n f o rn o n i o n i z e dp h e n o l s ，t h e r e s p e c t i v ev a l u ew a s 1 0 x l o jt o o l l - 1 ，w h i c hw a sc l o s et ot h ec r i t i c a lm i c e l l ec o n c e n t r a t i o n a l lo ft h e r e s u l t so b t a i n e dw i l lb eo fg r e a ts i g n i f i c a n c et ot h ed e t e r m i n a t i o no f p h e n o l sa n d s u b s t i t u t e dp h e n o l s 5 d e t e r m i n a t i o no fn i t r o p h e n o li s o m e r sa n dt r i n i t r o p h e n o l b yd e t e c t i n gt h er e d u c t i o np e a kc u r r e n t sw i t hd i f f e r e n t i a lp u l s ev o l t a m m e t r ya n d u s i n g 1 - o r d e rd e r i v a t i v e t e c h n i q u e t o i m p r o v er e s o l u t i o n ，m n i t r o p h e n o l a n d p - n i t r o p h e n o lw e r ed e t e c t e ds i m u l t a n e o u s l yi na q u e o u ss o l u t i o n i np h 5 5h a c n a a c b u f f e rs o l u t i o n ，t h ee l e c t r o c h e m i c a lr e s p o n s e so ft r i n i t r o p h e n o lc o u l db ee n h a n c e db y a d d i n gs u r f a c t a n to fc p ci n t ot h es a m p l es o l u t i o n ，a n dt h er e d u c t i o np e a kc u r r e n to f n i t r y l i n4 一p o s i t i o ni n c r e a s e d2 5t i m e si nt h ep r e s e n c eo fc p c as i m p l ea n d c o n v e n i e n tm e t h o dh a sb e e ne s t a b l i s h e dt od e t e c t l x i n i t r o p h e n o l u n d e rt h e e n h a n c e m e n te f f e c to fs u r f a c t a n t k e yw o r d s ：p h e n o l ；i s o m e r ；s i m u l t a n e o u sd e t e r m i n a t i o n ；m o d i f i e de l e c t r o d e ； s u f f a c t a n t ；m e c h a n i s m i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：工日釜而 2 0 0 7 年1 月2 5 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： 王日幻岗 2 0 0 7 年1 月2 5 日 第1 章引言 第1 章引言 1 1 概述：酚类的同分异构体 “同分异构体( i s o m e r ) 这一概念首先由瑞典化学家贝采罩乌斯在1 8 3 0 年正式提出，后由德国化学家维勒( f r i e d r i c hw o h l e r ) 和李比希( j u s t u sv o nl i e b i g ) 进行了补充和说明。同分异构体的具体含义指分子式相同而分子中原子排列不 同的化合物，有机化合物中的同分异构体分为构造异构和立体异构两大类。 1 1 1构造异构 构造异构是指具有相同的分子式而分子中原子或基团连接顺序不同的化合 物。构造异构又可分为链异构、位置异构、官能团异构3 类： 链异构。 链异构指分子式相同而碳骨架不同的化合物。如丁烷c 4 h l o 有正丁烷和异丁 烷两种异构体，前者碳骨架是直链的，后者是支链的；又如在环烃中，环的骨 架也可以不同，环丁烷和甲基环丙烷即为链异构体。 位置异构。 指分子式相同而分子中官能团或取代基在碳链或坏上的位置不同的异构 体。官能团位置异构是因官能团取代不同类型的氢而引起，例如：1 氯丙烷、2 一 氯丙烷：取代基位置异构则由取代基取代不对称环上不同类型的氢而引起，例 如：1 萘酚、2 萘酚等。 官能团异构。 指分子式相同而分子中官能团不同的异构体。例如：乙醇c h 3 c h 2 0 h 和二 甲醚c h 3 0 c h 3 的分子式都是c 2 h 6 0 ，但官能团不同，乙醇的官能团是一o h ，二 甲醚的官能团则为o 。 1 1 2 立体异构 立体异构是在分子中原子的结合顺序相同而原子或基团在空间的相对位置 第1 章引言 不同的化合物。立体异构又可分为构型异构和构象异构两大类： 构型异构。 构型异构又可分为顺反异构和旋光异构两类。 a 顺反异构体：凡分子中由于双键的关系或环的存在等原因使分子的自由 旋转受阻，引起分子中两个相邻原子或基团的相对距离不同的异构体，称为顺 反异构体。 例如：顺丁烯二酸、反丁烯二酸含有不对称因素的分子，就可能有两种不 同的空间位置的异构体。 b 旋光异构体：两个或多个分子由于构型上的差异而表现出不同旋光性能 的现象，这些分子互为旋光异构体。旋光异构体可用d 、o 方法来标记其构型， 也可用r 、s 一法标记其分子中每个原子的构型。 如分子中含有一个手性碳原子时，有两个旋光异构体，它们具有互为实物 和镜像的关系，故也称对映体。对映异构体具有相等的旋光能力，但旋转方向 相反，如甘油醛分为左旋和右旋对映体。 如分子中含有两个相同手性碳原子的分子，则有3 个旋光异构体，如酒石 酸分为左旋、右旋、内消旋3 个旋光异构体。 构象异构。 分子因单键旋转改变了其原子或基团在空问的相对位置而呈现的不同立体 形象，称为构象异构体。对构象的深入研究，可促进人们对许多复杂分子的物 理、化学行为的理解。 构象可以使用纽曼投影式表示。一个分子即使只沿某一个单键旋转，也可 以有无数个构象，但一般只考虑某些有代表性的构象。比如：除环丙烷外，环 烷烃的成环原子均不在同一平面内，为避免相邻原子的重叠式构象存在，整个 环系将倾向于取各构象中更为稳定的形式存在。环己烷就有椅式、船式和扭船 式等构象异构体。 酚及取代基酚属芳香族化合物，依据取代基在苯环上位置的不同，酚类化 合物主要表现为位置异构体。如：苯二酚( d h b ) 具有3 个位置异构体，分别 为邻苯二酚、对苯二酚和问苯二酚；二硝基酚( d n p ) 则有6 个位置异构体， 分别为2 ，3 二硝基酚、2 ，禾二硝基酚、2 ，5 二硝基酚、2 , 6 二硝基酚、3 ，4 二硝基 酚和3 ，5 二硝基酚；萘酚则有1 萘酚、2 萘酚等。 2 第1 章引言 1 2同分异构体化学性质具有差异 同分异构体化学式相同，在其它地方也有诸多相似之处，但由于它们在结 构、旋光、手性上存在差异，因而化学性质也常常不同，j 下是基于这一原因， 各同分异构体往往具有不同的用途和作用，如果将它们“张冠李戴”，在生产实 践中用其中一个代替另一个，不仅不能达到预期的使用效果，甚至会起反面作 用而造成严重后果。以下事例就能