同系物和同分异构体

第二节同系物和同分异构体

【知识网络】

一．同分异构体：

1．缺乏空间感受，导致同分异构体的重复计数。

Cl H

如：二氯甲烷误认为H-C-H与Cl-C-H互为同分异构体。

Cl Cl

2．向缺乏“等效变换”的观念，不会巧断异构体数目。

如：由二氯苯（C6H4Cl2）的同分异构体有3种，即可推知四氯苯（C6H2Cl4）的同分异构体也必有3种（4个H原子与4个Cl原子的“等效变换”）。

3．判断同系物要点:

①同系物通式一定相同。

②通式相同不一定是同系物。

③同系物组成元素种类必须相同。

④同系物是结构相似，不是相同，如CH3CH2CH3和(CH3)4C前者无支链,后者有支链能互称同系物(结构相似不一定完全相同)。

⑤在分子组成上必须相差一个或几个CH2原子团，但通式相同组成上相差若干个CH2原子团

不一定是同系物，如CH 3CH 2Br 和CH 3CH 2CH 2Cl 都是卤代烃,且结构相差一个CH 2原子团不是同系物。

【典型例题评析】

例1 下列各对物质中属于同分异构体的是(2000年理科综合题)

思路分析：

本题考查对同位素、同素异形体、为“司空见惯”的简单问题，抓住同分异构体的“分子式相同”这一特征即可。

答案：D

引申发散：“四同”比较

体：（1998年全国高考题）

据此，可判断1,2,3,4,5-五氯环戊烷（假定五个碳原子也处于同一平面上）的异构体数目是 A.4 B.5 C.6 D.7

思路分析：本题将同分异构体知识与空间结构相结合，突出了空间想像能力的考查。五个氯原子在环戊烷平面上可分为五上（或五下）

答案：A

C 、H 原子都未画出

一题多解：本题以三元环取代物的几何异构为给予信息，并让考生将该信息迁移到另一新情景中去，以此考查考生自学能力，并在此基础上考查了逻辑思维,抽象思维和空间概念。解题时，将环戊烷用键线，写在纸平面上，在纸平面下方的氯原子可不写出，在纸平面前方的氯原子则用碳原子上涂黑点的方法表示，5个氯原子都在后方的只有1个异构体，将其中1个氯原子移至前方的也只有1个异构体，将2个氯原子移至前方的则有两个异构体，前移三个氯原子与前移两个重复；前移4个，5个分别跟前移1个，全部在后重复，所以共有4种异构体。

例3 化合物丙由如下反应: 其不意 得到丙的结构简式不可能的是（2000年春季高考） A.CH 3CH 2CHBrCH 2Br B.CH 3CH(CH 2Br)2 C.CH 3CHBrCHBrCH 3 D.(CH 3)2CBrCH 2Br

思路分析：本题以隐含条件的形式考查同分异构体知识，强化了思维的深刻性。丁烯有： CH 2=CH-CH 2-CH 3、CH 3-CH=CH-CH 3、CH 2=C(CH 3)2三种同分异构体，与Br 2加成后分别得到A 、

C 、

D 三种结构。

答案：B

方法要领：物质“乙”为烯烃由其同分异构体确定与Br 2加成产物。

例4 某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是（1996年全国高考题）

A.C 3H 8

B.C 4H 10

C.C 5H 12

D.C 6H 14 思路分析：烃的一氯代物只有一种，H 原子分布必须完全对称。如：

CH 3 CH 3 CH 3

CH 4、CH 3-CH 3、CH 3-C-CH 3、CH 3-C----C-CH 3等。

CH 3 CH 3 CH 3

答案：C

方法要领：烃的一氯代物无同分异构体，逆推其烃具有高度的对称性。先写出一个C 原子以此C 原子为中心，然后在其四个价键上分别添上H 原子、C 原子，再判断结构。

例5 用式量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得芳香烃产物的数目为（1997年上海高考题）

A.3

B.4

C.5

D.6

思路分析：本题将几种同分异构现象进行组合，突出了思维严密性和广阔性的考查。式量为43的烷基为C 3H 7-，包括丙基（CH 3CH 2CH 2-）和异丙基[(CH 3)2CH-]，分别在甲苯苯环的邻、间、对位上取代，共有6种。

答案：D

或Al 2O 3,Δ Br 2,CCl 4 丙

乙 甲 C 4H 8Br 2 C 4H 10C 4H 8 H 2SO 4(浓),Δ

--CH--CH 2C(CH 3)3 CH(CH 2CH 3)2 CH 2CH 2CH(CH 3)2

CHCH(CH 3)2 CH 3 方法要领：本题既考查学生对苯类化合物同分异构种数的判断，又考查了学生根据式量求烃基方法掌握情况。

烃及烃基的推算，通常将式量除以14（即-CH 2-的式量），从所得的商及余数或差数便能判断是何种烃或烃基：其整数值为通式中的n 值，余数便为H 原子“2n ”应加的个数，差数便为H 原子“2n ”应减的个数。常用有以下几种：

式量/14的值 余数 物质

n 余2 烷

n 余1 烷基

n 无余数 烯（或环烷）

n 差2 炔（或二烯）

n 差6 苯类

本题涉及的是烷基（-C 3H 7），防止只注意正丙基，而忽略了异丙烷基[(CH 3)2CH-]的存在。 例6 烷基取代苯（C 6H 5-R ）可以被KMnO 4的酸性溶液氧化成（C 6H 5COOH ）。但若烷基R 中直接与苯环连接的碳原子上没有C —H 键，则不容易被氧化得到，现有分子式是C 11H 16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化为苯甲酸的异构体有7种，其中的3种是：

请写出其他四种的结构简式： ，

， ，

。（2000年春季高考题）

思路分析：本题主要考查接受并运用新信息的能力和

分析、推理能力。由题示信息可知：C 11H 16必含有 或 结构片段。或以 为母体，则其余部分为丁基，有4种异构体（题干中已经给出2种）；若以 为母体，则其

余部分分别为：①2个乙基；②1个甲基和1个丙基（已知）；③1个甲基和1个异丙基。

答案： 方法要领：只要注意题中信息：直接与苯环连接的碳原子上没有C —H 键，则不容易被氧化得到，首先写出苯环上直接相连的碳上至少有一个H ，然后再接余下的基团。

例7 如果定义有机物的同系列是一系列的结构式符合A[W]n B(其中n ＝0，1，2，3…)的化合物)。式中A 、B 是任意一种基团(或氢原子)，W 为2价的有机基团，又称为该同系列的系差。同系列化合物的性质往往呈现规律性的变化。下列四种化合物中，不可．．

称为同系列的是（1994年全国高考题）

A ．CH 3CH 2CH 2CH 3 CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3 CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3

B ．CH 3CH=CHCHO CH 3CH=CHCH=CHCHO CH 3(CH=CH)3CHO

C ．CH 3CH 2CH 3 CH 3CHClCH 2CH 3 CH 3CHClCH 2CHClCH 3

D ．ClCH 2CHClCCl 3 ClCH 2CHClCH 2CHClCCl 3 ClCH 2CHClCH 2CHClCH 2CHClCCl 3

思路分析：本题是涉及同系物概念的新信息题。题中定义有机物的同系列，它们的结构式只需符合A[W]n B(其中n ＝0，1，2，3…)。A 和B 是结构两端的任意一种已被确定的一价原子基团或氢原子。

A 项中结构为：CH 3[CH 2]n CH 3，

B 项中结构为：CH 3[CH=CH]n CHO ，D 项中结构为：Cl[CH 2CH(Cl)]n CCl 3，只有

C 项无[W]规律变化的系差。

--CH 2-- --CH----CH 2--