高中化学选修5 有机化学 同分异构体的书写及其判断方法

高中化学选修5 有机化学同分异构体的书写及其判断方法
一、同分异构体的概念
同分异构体是指分子式相同而结构式不同的物质之间的互称，关键要把握好以下两点：
1、分子式相同
2、结构式不同：
（1）碳链异构（烷烃、烷烃基的碳链异构）
（2）位置异构（官能团的位置异构）
（3）官能团异构（官能团的种类异构）
同分异构体的书写步骤一般为：官能团异构→碳链异构→位置异构
二、同分异构体的书写方法
基本方法：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边（烃基不能到端），排布由邻位到间位，再到对位（或同一个碳原子上）。

位置：指的是支链或官能团的位置。

排布：指的是支链或官能团的排布。

例如：己烷（C6H14）的同分异构体的书写方法为：
⑴写出没有支链的主链。

CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
⑵写出少一个碳原子的主链，将这个碳原子作为支链，该支链在主链上的位置由心到边，但不能到端。

CH3—CH2—CH—CH2—CH3 CH3—CH2—CH2—CH—CH3
CH3CH3
⑶写出少两个碳原子的主链，将这两个碳原子作为支链连接在主链上碳原子的邻位、间位或同一个碳原子上。

CH3
CH3—CH—CH—CH3 CH3—C—CH2—CH3
CH3
CH3CH3
故己烷（C6H14）的同分异构体的数目有5种。

三、同分异构体的判断方法
1、记忆法
记住一些常见的物质的同分异构体数目。

例如：
⑴甲烷、乙烷、新戊烷（可看作CH4的四甲基取代物）、2,2,3,3—四甲基丁烷（可看作乙烷的六甲基取代物）等分子，其一卤代物只有一种；
⑵甲基、乙基的结构只有一种，即甲基（—CH3）、乙基（—CH2CH3）；
⑶丙基的结构有两种，即—CH2CH2CH3、；
⑷丁基（—C4H9）的结构有4种，戊基（—C5H11）的结构有8种。

该方法可以借助书写碳链异构的基本方法和等效氢法来辅助记忆，例如戊基的8种结构的判断方法为：
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3（有3种等效氢）
（有4种等效氢）
（有1种等效氢）
故戊基的结构共有8种。

2、基元法
例如：丁基（—C4H9）的结构有4种，则：
C4H9Cl、C4H10O属于醇（可写成C4H9OH）、C5H10O属于醛（可写成C4H9CHO）、C5H10O2属于酸（可写成C4H9COOH）的同分异构体数目均为4种。

C4H8O2属于酯的同分异构体数目的判断方法：
R 1—C —O —R 2
碳原子数
碳原子数 4种 0 3 2种
1 2 1种 2 1 1种 O 方法一： 方法二：先写出官能团之外的剩余基团的结构简式。

判断：对称碳碳单键种数+不对称碳碳单键种数×2
+ 碳氢单键种数
CH 3—CH 2—CH 3 —C —O —
该结构简式中含1种不对称碳碳单键，2种碳氢单键，
故可得酯4种。

O
3、替代法
例如：C 6H 4Cl 2的同分异构体有3种，故C 6H 2Cl 4的同分异构体也有3种(将H 替代Cl)。

4、不饱和度转换法 根据结构简式判断：
不饱和度 = 双键数 + 三键数×2 + 环数（注：苯环可看成是三个双键和一个环）
同分异构体的分子式相同，所以同分异构体的不饱和度也相同，因此只需注意双键数、三键数和环数，无需数H 原子数。

例如：（2003广东卷.15.）人们使用四百万只象鼻虫和它们的215磅粪物，历经30年多时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下（括号内表示④的结构简式）
以上四种信息素中互为同分异构体的是：
A ①和②
B ①和③
C ③和④
D ②和④
解析：①和②的不饱和度均为3，但①比②多一个碳原子，所以①和②不可能互为同分异构体；③和④的不饱和度均为2，结合选项采用排除法可选出正确选项为：C
5.对称法（又称等效氢法）
一元取代物同分异构体数目的判断方法
等效氢的判断方法：
⑴ 同一碳原子上的氢原子是等效氢原子 ⑵ 同一碳原子上的甲基氢原子是等效氢原子 ⑶ 处于镜面对称位置上的氢原子是等效氢原子
一元取代物同分异构体数目的判断方法：物质的结构简式中有多少种等效氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体。

例如：
NO 2
2
分子中苯环上的氢原子被氯原子所取代，其一氯代物共有多少种？
解析：该有机物分子中共有3种等效氢，如图所示： NO 2
2
c
a
b c ，故该有机物分子中的氢原子被氯原子所取代，
其一氯代物共有3种。

6、二元取代物同分异构体数目的书写方法 步骤：判断等效氢 → 定位组合法
例如： CH 3
分子中苯环上的氢原子被氯原子所取代，其二氯取代物共有多少种？
解析： CH 3
分子中苯环上共有7种等效氢原子，如图所示：
CH 3
a b
c d
e
f g ，根据定位组合可以得到其二元取代物
的同分异构体数目：
a —
b b —
c c —
d d —
e e —
f f —
g a — c b — d c — e d — f e — g 1种 a — d b — e c — f d — g 2种 a — e b — f c — g 3种 a — f b — g 4种 a — g 5种 6种
所以共有 21 种同分异构体。

还可以通过排列组合公式进行计算：211
26
72
7=⨯⨯=
C （种） 练习：
判断满足下列条件的同分异构体数目：
C 5H 10O 2（酯）………………………………………………………………… 参考数目：9种 C 6H 13Cl 、C 6H 13—NO 2、C 6H 14O （醇）、C 7H 14O 2（羧酸）、C 7H 14O （醛）… 参考数目：17种 C 5H 10 （烯烃，不考虑顺反异构）…………………………………………… 参考数目：5种 C 8H 8O 2（酯）………………………………………………………………… 参考数目：6种
1、下列烷烃中，进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的产物的是（ ）
A ．(CH 3)2CHCH 2CH 2CH 3
B ．(CH 3CH 2)2CHCH 3
C ．(CH 3)2CHCH(CH 3)2
D ．(CH 3)3CCH 2CH 3
2、分子式为C 10H 20O 2的有机物A ，能在酸性条件下水解，生成有机物C 和D ，且C 在一定的条件下可转化为D ，则A 的可能结构有（ ）
A ．2
B ．3
C ．4
D ．5 3、C 8H 8分子呈正六面体结构,如图所示，因而称为“立方烷”，它的六氯代物的同分异构体共有（ ）种
A ．3
B ．6
C ．12
D ．24
4、下列化学式所表示的化合物中，具有两种或两种以上同分异构体的有（ ） A ．CH 2O 2 B ．CH 2Cl 2 C ．C 7H 8O D ．C 2H 5NO 2
5、下列各对物质：①葡萄糖，甘油；②蔗糖，麦芽糖；③淀粉，纤维素；④氨基乙酸，硝基乙烷；⑤苯甲醇，2－甲基苯酚。

其中互为同分异构体的是 （ ）
A ．②④
B ．①②③
C ．②③④
D ．②④⑤
6、下列化学反应中的产物中不存在同分异构体的是 （ ）
A ．2－丁醇在浓硫酸存在下发生脱水反应
B ．丙烯与HCl 的加成
C ．1－氯丙烷在NaOH 溶液中水解
D ．甲苯在Fe 粉作用下与氯气的反应 7、 在下列各组有机化合物中，既不属于同分异构又不属于同系物的一组物质是（ ）
A ．甲酸、乙酸、软脂酸
B ．甲酸、石炭酸、苯甲酸
C ．1－丙醇，2－丙醇，甲乙醚
D ．丙醛、丙酮、丙烯醇
8、 有一环状化合物C 8H 8，它不能使溴的CCl 4溶液褪色；它的分子中碳环上的1个氢原子被氯取代后的有机生成物只有一种。

这种环状化合物可能是 ( )
9、 蒽的结构简式是 ，如果将蒽分子中减少3个碳原子，而H 原子数保持不变，形成的 稠环化合物的同分异构体数目是 （ ）
A ．2
B ．3
C ．4
D ．5
10、已知某有机物的结构简式如右：
写出同时符合下列两项要求的同分异构体的结构简式。

①、化合物是1,3,5-三取代苯②、苯环上的三个取代基分别是甲基、羟基和含有
酯基结构的基团。

参考答案：1、 D 2、 C 3、 A 4、 D 5、 D 6、 C 7、 B 8、 C 9、 A
10、。