《同分异构现象同分异构体推导专题》学案

同分异构现象同分异构体推导复习讲练

【教学目标】

1．了解有机化合物数目众多和异构现象普遍存在的本质原因，碳原子彼此连接的可能形式；

2．理解同分异构的概念；

3．能够识别结构简式中各原子的连接次序和方式；

4．能够辨认和列举异构体。

一、概念辩析(同分异构同一种物质同系物 )

同分异构化合物具有相同的分子式,但结构不同的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

在中学阶段，引起同分异构的原因主要有三种：碳架异构、位置异构和官能团异构。识别两者是否是同分异构体，首先要查碳原子数，判别分子式是否相同，然后再看结构式。在分子式相同的情况下，若结构不同，则两者必为同分异构体。

同一种物质两者不仅分子式相同，而且结构也完全相同，则为同一种物质。

同一种物质应具有相同的物理参数，如有相同的熔沸点。判断两结构是否相同方法有二：(1) 将分子整体翻转或沿对称要素(面、线)旋转后能“重合”者；

(2)用系统命名法命名,所得名称相同者。

同系物结构相似，在分子组成上相差一个或几个-CH2原子团的物质互称同系物.

结构相相似是指分子中含有官能团的种类和数目都要相同.如乙醇与丙醇为同系物,但乙二醇与丙三醇就不属同系物了。

【题型一】同分异构同一种物质同系物判断

1、数不饱和度。在C.O.N.Cl等原子数对应相同的前提下，不饱和度相同的，分子式

一定相同。如

HO

Cl O

Cl

两者C.O. Cl原子数相同，不饱度都是4，所以两结构式具有相同的分子式。而结构显然不同，因此两者应为同分异构体。

2、对于稠环芳香烃利用公用边数目来确定两个已知结构式的关系。

在苯环数相同的前提下，若公用边数相同，且各苯环排列顺序又相同，则两者表示的是同一种物质；若公用边数相同，且各苯环排列顺序不相同，则两者表示的是同分异构体；若公用边数不同，则两者即不是同分异构体，也不是同一物物质。例见[练1-3]。

[练1-1]下列4式表示的是棉子象鼻虫的四种的信息素的结构简式，其中互为同分异构体是（）

[练1-2]下列各组物质中属于同分异构体的是，属于同系物的是，

既不是同系物又不同分异构体的是，属于同一种物质的是。

①

②酸和硬脂酸③硝酸乙烷和氨基乙酸④苯甲酸和对苯二甲酸

⑤

[练1-3]萘分子的结构可以表示为或，两者是等同的。苯并

[α]芘是强致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦油、燃烧的烟雾和内燃机的尾气中）。它的分

子由5个苯环并合而成，其结构式可以表示为（Ⅰ）或（Ⅱ）式：

（Ⅰ） (Ⅱ) 这两者也是等同的。现有结构式A B C D

A B C D

其中：与（Ⅰ）、（Ⅱ）式等同的结构式是（）；

与（Ⅰ）、（Ⅱ）式同分异构体的是（）。

二．烃的异构

（1）烷烃的异构(碳架的异构)

熟记C1-C6的碳链异构: CH4、C2H6、C3H8无异构体；C4H10 2种、C5H12 3种、C6H14 5种。

（2）烯炔的异构(碳架的异构和双键或叁键官能团的位置异构)

如丁烯C4H8有两碳链形成叁种异构体：

（3 ）苯同系物的异构(侧链碳架异构及侧链位置的异构) 如C9H12有7种异构体：

三、烃的一元取代物的异构（取代等效氢法）

卤代烃、醇、醛、羧酸、胺都可看着烃的一元取代物。确定它们异构体可用取代等效氢法。

等效氢概念

有机物分子中位置等同的氢叫等效氢，分子中等效氢原子有如下情况：

①分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效。

②同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。如新戊烷（可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得），其四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。

③分子中处于镜面对称位置（相当于平面镜成像时，物与像的关系）上的氢原子是等

效的。如分子中的18个H原子是等效的。

取代等效氢法要领利用等效氢原子关系，可以很容易判断出有机物的一元取代物异构体数目。其方法是先写出烃（碳架）的异构体，观察分子中互不等效的氢原子有多少种，则一元取代物的结构就有多少种。

C3H7X 一种碳链，共有 2 种异构体C4H9X 二种碳链，共有 4 种异构体

C5H11X叁种碳链，共有 8 种异构体

这里的一元取代基X，可以是原子，如卤原子，也可以是原子团，如-OH、-NH2、-CHO、-COOH、HCOO-等。因此，已知丁基-C4H9有四种，则可断定丁醇、丁胺、戊醛、戊酸以及甲酸丁酯都有4种异构体。

例：菲和蒽互为同分异构体，菲的结构简式为从菲的结构简式分析，菲的一氯取代物共有（）

A．4种 B.5种 C．10种 D．14种

[练3-1] 分子式为C11H16的一烷基取代苯的同分异体共有种

[练3-2]对位上有-C4H9的苯胺可能的同分异构体共有种，写出它们的结构简式例：乙苯异构体有4 种

对应环上一卤代物种数 3 2 3 1

注意对甲乙苯，环上一卤代物应为 2 种

[练3-3]蓝烷分子结构如试写出蓝烷分子式样C10H10它的一氯代物共有种{说明}常可根据某些烃存在的一元取代物数目，反推原烃分子结构式。如含碳原数少于10的烷烃中，其中一卤代物不存在异构体的有 4 种，它们分别是：

又如，已知烯烃C6H12的一氯代物只有一种，则可断定该烯烃的分子结构为

四、烃的二元(或三元)取代物的异构

(1)有序法（定一移一）

有序法要求解决问题时遵循一定的特定线索和步骤去探索的一种思维方法。应用有序法解决烃的多元取代物异构体问题的步骤顺序是：先写出碳架异构，再在各碳架上依次先定一个官能团，接着在此基础上移动第二个官能团,依此类推，即定一移一。

[例] 二氯丙烷有 4 种异构体，它们的结构简式是

[练4-1] 苯丙醇胺（PPA）结构简式如下：

Ф-CH-CH--CH3其中-Ф代表苯基

OH NH2

将-Ф、NH2、-OH在碳链上的位置作变换，还可以写出其它 8 种异构体（不包括-OH和-NH2连在同一碳原子的异构体。试写出包括PPA自身在内的这些异构体的结构简式。

[练4-2] 蒽的结构式为它的一氯代物有种，二氯代物又有种。

(2)换元法

[例] 已知C6H4Cl2有三种异构体，则C6H2Cl4有三种异构体。（将H代替Cl）

[练4-3]已知A的结构为

A的n溴代物与m溴代物的异构体数目相同，则n和m必满足关系式

五．酯的异构

（1）插入法

将酯基插入烃的碳链中则为酯，此法也适用于醚和酮等。解法步骤：

第一步：先写去掉酯基余下组成（烃）的各可能的碳链结构；