同分异构体数目判断四法

同分异构体数目判断四法
同分异构体是指具有相同的分子式，但具有不同结构式的化合物。

同分异构体数目的判断是有机化学中的一个难点,下面介绍四种常见的判断方法。

一、等效氢法
要点：①同—C上的H是等效的；②同—C上所连的上的H是等效的；③同一分子中处于轴对称或中心对称位置上的H是等效的。

例1 化合物中,若两个H被一个和一个取代，则得到的同分异构体数目为(）种。

解析：有两条对称轴即，所以有两种一氯代物即和，而这两种一氯代物都没有对称轴,所以从中再插入一个硝基各有7种,故共有14种。

二、不饱和度法
不饱和度又称缺氢指数,即是将有机物分子与碳原子数相等的烷烃相比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度增加1,用表示。

若有机物为含氧化合物，因为氧为二价，C=O与C=C“等效"，所以在进行不饱和度计算时可不考虑氧原子。

至于有机物分子中的卤素原子,可视为氢原子。

例2 化学式为，且遇溶液呈紫色的芳香族化合物的数目是（)种。

解析：首先确定的不饱和度，由题中知其为芳香族化合物，而的不饱和度即为4，所以除苯环外，其他都是饱和的,即还有一个和一
个，上连接一个和一个，有邻、间、对三种位置，故这类芳香族化合物的数目为3种。

三、优先组合法
不同基团的连接组合方法：①定中心，连端基；②插桥梁基，定结构。

例3 已知某有机物的化学式为,结构中有2个，2个,1个，和1个，写出其可能的结构。

解析:首先定中心，连端基：即，再插入桥梁基，2个可分为两个和1个。

两个的插法有两种，即
和；1个的插法有两种，即和。

四、换元法
例4 已知二氯苯的同分异构体有3种，从而推断四氯苯的同分异构体有（）种；一氯戊烷有8种同分异构体，则戊醇属于醇类的同分异构体有()种。

解析：苯只有1种等效氢共6个，从6个中选2个与从6个中选4个完全相同，所以二氯苯的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种。

同理：把一氯戊烷中的氯换成醇
中的，即得戊醇属于醇类的同分异构体有8种。

一.书写同分异构体的一个基本策略
1.判类别：据有机物的分子组成判定其可能的类别异构(一般用通式判断).
2。

写碳链:据有机物的类别异构写出各类异构的可能的碳链异构.一般采用“减链法”，可概括为：写直链，一线串；取代基，挂中间；一边排,不到端;多碳时,整到散.即①写出最长碳链，②依次写出少一个碳原子的碳链,余下的碳原子作为取代基,找出中心对称线，先把取代基挂主链的中心碳，依次外推，但到末端距离应比支链长，③多个碳作取代基时，先做一个,再做两个、多个,依然本着由整大到散的准则.
3。

移官位：一般是先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各余碳链上依次移动官能团的位置,有两个或两个以上的官能团时，先上一个官能团，依次上第二个官能团，依次类推。

4.氢饱和：按“碳四键"的原理,碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，就可得所有同分异构体的结构简式.
按“类别异构—碳链异构—官能团或取代基位置异构”的顺序有序列举的同时要充分利用“对称性”防漏剔增.
二．确定同分异构体的二个基本技巧
1。

转换技巧——适于已知某物质某种取代物异构体数来确定其另一种取代物的种数。

此类题目重在分析结构,找清关系即找出取代氢原子数与取代基团的关系，不必写出异构体即得另一种异构体数.
2.对称技巧--—适于已知有机物结构简式,确定取代产物的同分异构体种数，判断有机物发生取代反应后,能形成几种同分异构体的规律.可通过分析有几种不等效氢原子来得出结论。

①同一碳原子上的氢原子是等效的。

②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。

③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面镜成像时，物与像的关系)。

三。

书写或判断同分异构体的基本方法
1．有序分析法
例题1 主链上有4个碳原子的某烷烃，有两种同分异构体，含有相同碳原子数且主链上也有4个碳原子的单烯烃的同分异构体有
A．2种 B．3种 C。

4种 D。

5种
解析：根据烷烃同分异构体的书写方法可推断,主链上有4个碳原子的烷烃及其同分异构体数分别为:一个甲基(1种）；两个甲基（2种）；三个甲基（1种);四个甲基(1种）。

所以符合此条件的烷烃的碳原子数为6个。

故含有相同碳原子数且主链上也有4个碳原子的单烯烃有：
共4种.故答案为C项.
注意：(1)含官能团的开链有机物的同分异构体一般按“类别异构—碳链异构-官能团或取代基位置异构"的顺序有序列举，一定要充分利用“对称性"防漏剔增.
（2）碳链异构可采用“减链法” ,此法可概括为“两注意、四句话”.两注意：①选择最长的碳链为主链；②找出中心对称线.四句话:主链由长到短（短不过三），支链由整到散,位置由心到边(但不到端)，排布由对到邻到间(对、间、邻…)。

(3）苯的同系物的同分异构体的判断技巧主要把握以下两个方面。

①烷基的类别与个数，即碳链异构。

②烷基在苯环上的位次，即位置异构：如果是一个侧链，不存在位置异构；两个侧链存在邻、间、对三种位置异构；三个相同侧链存在连、偏、均三种位置异构.
2．等效氢法
例题2 分子式是C8H10苯的同系物在苯环上的一硝基取代物的同分异构体共有多少种？
解析判断有机物发生取代反应后生成同分异构体数目，可采用“等效氢法",即找出该有机物分子中有多少种“等效氢原子",具体分析如下：
，
共计9种.又例如：
3．背景转换法（排列组合法)
依据：烃分子中若有n个氢原子，其中m个氢原子被取代的产物数目与（ n -m)个氢原子被同一原子或原子团取代的产物数目相等。

例题4 已知萘的n溴代物和m溴代物的种数相等，则n与 m（m≠n）的关系是 A．m+n=6 B．m+n=4 C．m+ n= 8 D．无法确定
解析:解题过程要避免犯策略性的错误,相当多的同学按照常规思维方式思考：根据萘的结构利用等效H原子的方法判断知道，它的一溴代物有2种、二溴代物有10种、……六溴代物有10种、七溴代物有2种，再利用数学的不完全归纳法才发现同分异构体数目相等时的m与n的定量关系：1+7=8,2+6=8,……m+n=8,用了好长时间才确定答案为C。

也有部分同学因为书写或判断同分异构体的复杂性,不到终点就放弃作答。

聪明的同学会见机行事，变“正面强攻"为“侧面出击”，迅速转换思维的角度和思考的方向。

正确的思路是:从萘的分子式C10H8出发，从分子中取代a个H原子（C10H8-a Br n）与取代8—a个H原子（C10H n Br8—a）的同分异构体数目应该是相等的，因为对C10H8—a Br a 若观察的是个Br的位置，而对C10H n Br8-a则转化为观察a个H的位置关系了。

从数学角度思维可使用排列组合的方法:C8a=C88—a(因为C m n=C m m-n）。

解答本题的策略在于等价变通，例如CH2=CHCl与CCl2=CHCl C5H11Cl与C5H12O的醇等的关系都是同分异构体数目相等。

解题思维策略对完成条件向结果转化和实现解题起着关键性的作用。

策略性错误主要是指解题方向上的偏差，造成思维受阻或解题过程中走了弯路，费时费事，还不一定能够做对。

4．烷基异构规律法
例题5 能和金属钠反应，分子组成为C4 H100的同分异构体有 ( ） A．4种 B．5种 C．6种 D．7种
解析思维模式：烷烷基烷的一元取代物
C3H89 （1种) -C3H7（2种）2种
C4H10 （2种）—C4H9 （4种） 4种
C5H12 (3种）-C5H11(8种） 8种
注意：烷基的种类数是对应的烷的所有同分异构体分子中的所有等效H原子的加和。

当丁基与任何原子或原子团连接时都会因丁基的不同产生4种结构。

因此，分子式为C4H9Cl的卤代烃、分子式为C4H l0O的醇、分子式为C5H l0O的醛、分子式为C5H l0O2的羧酸及分子式为C10H14且只有一个侧链的芳香烃都有4种同分异构体.能与钠反应且分子式为C4H l0O 的有机物为丁醇,根据丁基异构规律可推知，符合条件的异构体有4种.故答案为A项。

例题6 -C4H9丁基有4种异构体，①问饱和卤代烃C4H9X有多少种异构体；②醇C4H90H有几种？③C5H1002属于酯的同分异构体有几种
解析可理解为—C4H9有几种异构体，所以①C4H9X相当于C4H9-X有4种异构体;②C4H9OH（属醇的结构)相当于C4H9—0H,同理推得有4种醇的异构体。

同样在苯的同系物范围内有四种异构体。

C5H10O（属于醛的异构）相当与C4H9—CHO，也有4种同分异构体;同理，C5H10O2的羧酸，即是C4H9—COOH,因而属于酸的同分异构体有4种同分异构体
③C5H10O2属于酯类的同分异构体可以这样理解：类似与HCOOC4H9的有4种,CH3COOC3H7的有2（—C3H7有2种),C2H5COOC2H5的只有1种,C3H7COOCH3的有2种，共计有9种。

5.二元取代物同分异构体的“定一变一，注意重复"法
例题7 判断二氯蒽的同分异构体有几种?
解析: 烃的二元取代物的判定的基本思路是:“定一变一，注意重复”。

对于蒽结构中
第一氯原子的位置可选在图中蒽结构式中对称轴的一侧表示:，这样可以得到三种一氯蒽：
在此基础上再考虑二氯蒽的同分异构体,此时另一个氯原子的位置可以用序号表示，以计算同分异构体的种类数
，共计15种.
6．特殊关系法
例8某烃的一种同分异构体只能生成1种一氯代物，该烃的分子式可以是( )
解析：思维方式一-—先按照书写的基本策略熟练列举出对应烷的同分异构体,再依据等效H原子的方法判断出起一元取代物的同分异构体数目；思维方式二—--—-逆向思考,若只有一种一元取代物,则对应的烷中只会有一种H原子,而烷的任何结构中都必含甲基，因此它
的结构中H原子应该全部以甲基的形式存在，故烷的分子式中的H原子总数一定是3的整数倍.显然答案为C。

7．不饱和度法
例题9A、B两种有机化合物，分子式都是C9H1102N。

（1）化合物A是天然蛋白质的水解产物，光谱测定显示，分子结构中不存在甲基（—CH3)。

化合物A的结构式是。

(2)化合物B是某种分子式为C9H12的芳香烃硝化后的惟一产物(硝基连在苯环上)。

化合物B的结构式是___________。

解析不饱和度又称缺氢指数。

有机物分子中与碳原子相等的开链烷烃相比较，每减少
2个氢原子,则有机物的不饱和度增加1,用Ω表示.对于有机物C x H y0z，其Ω=。

若含有氮原子,每有一个氮原子增加O．5个不饱和度；当Ω=1时，分子结构中含有一个C=O 键或C=C键或单键构成的环；当Ω≥4时,分子结构中含有苯环的可能性极大。

(1)由分子式可计算其Ω=+0。

5=5,则A中有苯环,且A是天然蛋白质水解的产物(a一氨基酸），分子中无甲基，据此可推知A的结构为
（2)B与A属类别异构，应为硝基芳烃,故符合条件的B的结构为
8．命名法
例题10一氯丁烯(C4H7C1)的同分异构体只有8种，某学生却写了如下10种：
_
其中，两两等同的式子是_________和_________，__________和________。

解析对给出的结构式用系统命名法命名，若分子式相同名称也相同，则属同一物质；若分子式相同名称不同，则两者互为同分异构体。

用系统命名法对给出的结构命名.A：1—氯-1—丁烯,B:2—氯-1-丁烯，C：3—氯—1—丁烯,D:4-氯-1—丁烯，E：1—氯—2—丁烯，F：2-氯-2-丁烯，G：2-氯-2-丁烯，H:1-氯-2-甲基-1—丙烯，I：3—氯-2-甲基-1-丙烯,J：3-氯—2-甲基-1-丙烯。

其中F和G，I和J 两组的分子式相同，名称也相同，故两两等同的式子是F和G，I和J。

9．公共边数法
例题11 在烟囱灰、煤焦油、燃烧烟草的烟雾及内燃机的尾气中,含有一种强致癌性物质苯并（a）芘，它是由五个苯环并合而成，它的分子结构简式如右图所示，与它互为同分异构体的有（)
A．①② B．②④C．③④ D．①④
解析此法适用于判断稠环芳烃。

判断方法为；对于苯环数目相同的稠环芳烃，若公共边数相同，苯环的排列顺序也相同，则属于同一物质；若公共边数相同，但苯环的排列顺序不同,则互为同分异构体；若公共边数不同，则既不是同一物质，也不是同分异构体.苯并(a)芘的公共边数为6，给出的4种稠环芳烃的公共边数分别为：①7条；②4条；③6条；④6条.故答案为C项。

10.二价基团插入法
此法适用于给出有机碎片，要求推断有机物结构的试题.方法是先把三价基团(中心基)与一价基团(端基）连接起来，然后根据对称性、互补性、有序性原则插入二价基团(桥梁基),即可无重复、无遗漏地推出所有的同分异构体。

例题12 已知某链烃，分析数据表明：分子中有含有两个-CH3，三个-CH2—，一个—CH—和一个—Cl的可能的结构有（)
A．4 B．6种 C．7种 D．8种
解析先把三价基团（一个次甲基)与一价基团两个甲基、一个氯原子）连接起来，然后插入二价基团，分析过程如下：
故答案为B项。

11.由加成产物确定不饱和有机物同分异构体数
例题13 某有机物与H2按l：1物质的量比加成后生成的产物结构为：
则该有机物可能的结构有________种(已知羟基不连接在C=C键上）。

解析某有机物与H2按l：l物质的量比加成说明原来的有机物为烯烃，又由C的四价原则，双键位置的情况有3种，再考虑酮的存在情况。

答案是4种。

该类题目的特点是：已知某不饱和有机物加成后产物结构,确定原不饱和有机物的同分异构体的种数。

解此类题的关键是：抓住加成反应的特点即反应前后(不饱和键变成饱和键)碳链结构不变，确定不饱和键（双键、叁键）的可能位置(注意碳原子在共价化合物中的四价原则)，进而得到有机物的结构及种数。

一. 一般思路
分子式相同，结构不同的化合物互称为同分异构体。

在中学阶段结构不同有以下三种情况:类别不同，碳链不同，位置不同(环上支链及官能团)。

因此同分异构体书写的一般思路为：类别异构→碳链异构→位置异位。

例1. 写出的所有同分异构体的结构简式.
分析：（1）类别异构:根据通式可知在中学知识范围内为羧酸和酯两类。

(2）碳链异构：四个碳原子的碳链有二种连接方式
(3）位置异构：对于羧酸类，只能连接在碳链两边的碳原子上，直接用去取代上述分子中标有1、2、5、6(未标号的两个碳原子与5号碳原子位置相同）号碳原子上的一个氢原子即可。

则羧酸的异构体为
对于酯类：则是由酯基的位置引起的,可将酯基插入上述分子中C＆＃0;C键及C ＆＃0；H键之间即可。

插入之间为：
插入间为
，插入之间为，
，插入的键之间为、插入
的键为，插入的键之间为
，插入的键之间为。

二。

常见方法
1. 等效氢法
同一碳原子上的氢原子互为等效;与同一碳原子上相连的甲基上的氢原子互为等效；处于镜面对称位置的碳原子上的氢原子互为等效；特别适合于环状化合物异构体书写。

例2。

写出联二苯的一氯取代物
分析：注意C＆＃0;C的可旋转性,可以确定对称性。

说明联二苯中只有a、b、c三个碳原子上的位置不同，则联二苯的异构体有三种,分别为：
2. 转换法
例3。

写出苯环上连有四个甲基的异构体。

分析：依据教材知识，二甲苯有三种形式，
可将二甲苯中两个甲基换为2个氢原子，其余四个碳上的氢原子换为甲基,便可得题目所求异构体：
3. 逐个引入法
当题目所求异构体中包含多个官能团时,可以采取逐个依次引入。

例4。

苯丙醇胺（英文缩写为PPA)其结构简式如下：
将、、在碳链上的位置作变换，可以写出多种同分异构体（、不能连在同一个碳原子上），请写出这些异构体。

分析：（1）先解决碳链异构→
(2）引入，其可能的位置为1、2、3、4、5号五个碳原子上（5、6两个甲基位于同一个碳原子上，所处位置相同），然后再引入线路图如下：
故:题目所求同分异构为上述9种。

4. 移位法
例5. 写出与互为同分异构体且含有苯环，又属于酯类化合物的结构简式.
分析：属于酯类化合物，结构中必含，且不能直接连接在氢原子上,故可对题给结构中有关原子或原子团的位置作相应变动即可。

（1）结构中,将移至苯环与羰基之间为：
依据教材知识，苯环上连有两个取代基，不管取代基相同不相同，均存在三种位置关系,移动在苯环上的位置得
,。

（2）在结构中，将移至羰基与氢原子之间为,又将移至苯环与羰基之间为
,再将移至苯环与之间为。

故：题目所求同分异构体有六种,它们分别是：
5。

分类法
例6. 1、2、3＆#0;三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷平面的上下,因此有两种异构体.
据此，可判断1、2、3、4、5&＃0；五氯环戊烷(假定五个碳原子也处于同平面上）的异构体数是( )
A. 4
B. 5
C. 6 D。

7
分析：依据题设信息，可以对五个氯原子在环戊烷平面上的位置做分类处理，五个上有一种，四个上一个下有一种，三个上两个下有两种,很容易写出其异构体，故选A.。