第二十五讲 有机物的同分异构体和系统命名法

第二十五讲有机物的同分异构体和系统命名法
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考纲导引考点梳理
1．了解有机化合物异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体（不包括手性异构体）。

2．能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物1.了解有机化合物存在异构现象。

2.判断简单有机化合物的同分异构体。

3.能根据有机化合物命名规则命名简单的有机化合物。

基础知识梳理
一、有机物的同分异构体
1. 同分异构体的概念化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。

具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

同系物、同分异构体、同素异形体和同位素的比较
概念同系物同分异构体同素异形体同位素研究范围有机物化合物单质原子
限制条件
结构相似分子式相同同一元素质子数相同组成相差CH2原子团结构不同性质不同中子数不同
注意：①分子式相同则相对分子质量必然相同，但相对分子质量相同而分子式不一定相同。

如：H3PO4与H2SO4、C2H6O与CH2O2的相对分子质量相同，但分子式不同。

最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如：HCHO、CH3COOH、HCOOCH3、C6H12O6的最简式相同，但分子式不同。

②分子结构不同是由分子里原子或原子团的排列方式不同而引起的，如：CH3CH2OH和CH3OCH3、CH3CH2CHO和CH3COCH3等。

③同分异构现象在有机化合物中广泛存在，既存在于同类有机物中，又存在于某些不同类有机物中，如：CH3CH2 CH2 CH2CH3、CH3CH2CH（CH3）CH3、C（CH3）4；CH3COOH、HCOOCH3。

同分异构现象在某些无机化合物中也存在，如：CO(NH2)2与NH4OCN、HOCN（氰酸）和HNCO（异氰酸）。

④化合物的分子组成、分子结构越简单，同分异构现象越弱。

反之，化合物的分子组成、分子结构越复杂，同分异构现象越强。

如甲烷、乙烷、丙烷等均无同分异构现象，而丁烷、戊烷的同分异构体分别为2种、3种。

⑤同分异构体之间的化学性质可能相同也可能不同，但它们的物理性质一定不同。

各同分异构体中，分子里支链越多，熔沸点一般越低。

2．同分异构体的类型①碳链异构：指的是分子中碳原子的排列顺序不同而产生的同分异构体。

如：所有烷烃异构都属于碳链异构。

②位置异构：指的是分子中官能团（包括双键、叁键或侧链在苯环上）位置不同而产生的同分异构。

如：1-丁烯与2-丁烯；1-丙醇与2-丙醇；邻二甲苯、间二甲苯与对二甲苯。

③官能团异构：指的是分子中官能团不同而分属不同类物质的异构体。

常见的如：碳原子数相同的烯烃与环烷烃；炔烃与二烯烃、环烯；醇与醚；醛与酮、烯醇、环醚、环醇；羧酸与酯、羟基醛；酚与芳香醇、芳香醚；硝基烷与氨基酸等。

3. 同分异构体的书写方法一
①列出有机物的分子式。

②根据分子式找出符合的通式，由通式初步确定该化合物为烷烃、；烯烃或环烷烃、；炔
烃、二烯烃或环烯烃；芳香烃及烃的衍生物等。

③书写顺序：先写碳链异构，再写位置异构，最后写官能团异构。

碳链异构的书写顺序
应遵循：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间，后三句是指支链的大小、支链的移动及排布形式，或参考“成直链，一线穿，从头摘、挂中间，往边排、不到端”
的口诀书写，要注意思维有序，谨防重复和遗漏。

同分异构体的书写方法二
①“减碳移位”法
一般采用“减碳法”，可概括为“两注意，四句话”．
a．“两注意”：选择最长的碳链为主链；找出中心对称线．
b．“四句话”：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻间．
②等效氢法
a．有机物中位置等同的氢原子叫等效(性)氢原子，烃的分子中等效氢原子的种类有多少，则其一元取代物种类就有多少．
b．“等效氢原子”种类的判断通常有如下三个原则：同一碳原子所连的氢原子是等效的；
同一碳原子所连的甲基上的氢原子是等效的；同一分子中处于轴对称或镜面对称(相当于平面镜成像时，物与像的关系)，对称位置上的氢原子是等效的．
3.同分异构体数目的确定方法
①基元法：如丁基有四种，则丁醇、戊醛、戊酸等都有四种同分异构体。

②替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有三种同分异构体，四氯苯也有三种同分异构体(将H替代Cl)；
如CH4的一氯代物只有一种，新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有一种。

③等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：同一碳原子上的氢等效；
同一碳原子上的甲基氢原子等效；位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。

有几种等效氢，一卤代物就有几种。

二、有机物的命名
有机物的命名法要求必须反映分子结构，使我们根据一个名称就能写出它的结构式，或者根据一个结构式就能叫出它的名称。

烷烃命名法是有机物命名法的基础，常用习惯命名法和系统命名法。

1．习惯命名法
通常把烷烃命名为“某烷”。

“某”是指烷烃中碳原子的数目，一到十依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。

如CH4命名为甲烷、CH3CH3命名为乙烷、CH3CH2CH3命名为丙烷，依次类推。

自十一起用汉字数字表示，如C12H26命名为十二烷。

为了区别异构体，常用正、异、新来表示。

直链烷烃叫“正某烷”；把碳链的一末端带有两个—CH3的特定结构称为“异某烷”；把碳链的一末端带有3个—CH3的特定结构称为“新某烷”。

如CH3CH2CH2CH2CH3名为正戊烷；CH3CH2CH(CH3)2名为异戊烷；C（CH3）4命名为新戊烷。

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COOCH 2CH 3 此命名法只适用于简单的有机化合物，对于复杂的有机化合物有些无法区别，故用系统命名法。

2.系统命名法 （1）烷烃的命名
①选主链：选择一个最“长”的碳链（注意拉直和旋转）为主链，当出现碳链等长时，则选具有支链最“多”的为主链。

按其碳原子数目称为“某烷”，作为母体。

②编号位：把主链里离支链最“近”的一端做起点，用1，2，3，……给主链的各个碳原子依次编号定位，以确定支链的位置。

当支链与端点距离相等时，选离较“简”单支链最近的一端做起点，进行编号。

当支链与端点距离相等且均为简单支链时，编号要使取代基位次和最“小”。

③写名称：依次为支链位置（阿拉伯数字）→支链数目（汉字）→支链名称→某烷（母体）；阿拉伯数字与汉字之间用短线隔开，阿拉伯数字之间则用逗号隔开；相同取代基的位置罗列，用逗号隔开。

顺序为：先较小取代基，后较大取代基。

命名时，名称中不能出现“1—甲基”、“2—乙基”、“3—丙基”等。

常见烷基的名称：—CH 3
名为甲基；—CH 2 CH 3名为乙基；—CH 2CH 2 CH 3名为丙基；—CH CH 3名为异丙基；—CH 2(CH 2)2
CH 3名为正丁基；—CH 2CH(CH 3)2名为异丁基；—C （CH 3）3名为叔丁基。

（2）烯烃的命名
烯烃命名是在烷烃命名的基础上围绕碳碳双键进行命名的。

①选主链：选含碳碳双键的最长碳链为主链。

②编号位：从离双键最近的一端开始编号。

③写名称：支链位置→支链数目→支链名称→双键位置→某烯烃。

其它与烷烃命名相同。

如：
命名为3，4，4—三甲基—2—戊烯。

烯烃命名时，若双键离两端等距离，则应从支链小的一端开始编号；若既等距离，支链大小又相等，则应从位次代数和最小的一端开始编号。

（3）炔烃的命名
炔烃的命名与烯烃相似，步骤相似。

如：
命名为3，4，4—三甲基—1—戊炔。

（4）苯的同系物及苯的取代物命名
苯的同系物及苯的取代物命名时，苯环上的编号既可顺时针编，亦可逆时针编，但是要从环上最简单的取代基或侧链编起，且使各取代基或侧链的位置之和最小。

（也可能用习惯命名
法），如： 邻—二甲苯（1，2-二甲苯）； 间—二甲苯（1，3-二甲苯）； 对—二甲苯（1，4-二甲苯）。

（5）饱和一元醇的命名
①选主链：选择含官能团—OH 的最长碳链为主链。

②编号位：从离—OH 最近的一端开始编号。

③写名称：支链位置→支链数目→支链名称→羟基位置→某醇。

这种基本命名比较简单，只要按照基本步骤把主链选好，编好号即可。

命名时醇是母体，主链有几个碳则命名为“某醇”，不要把羟基作为取代基。

如：
命名为3—甲基—3—戊醇。

（6）卤代烃的命名
卤代烃命名时母体是烃，而卤原子作为取代基。

如： CH 3—CH —CH —CH 2CH 3
命名为3—氯—2—甲基戊烷。

(7)饱和一元醛和饱和一元羧酸的命名
在醛和羧酸的分子中，—CHO 与—COOH 总在分子的1号位，不必写官能团的位置；选主链和编号位与前面的相似。

如：CH 3—CH —CHO 命名为2—甲基丙醛
CH 3—CH —CH —COOH 命名为2，3—二甲基丁酸。

（8）酯的命名
根据它的羧酸和醇来命名，成为“某酸某（醇字省略）酯”。

如：CH 3COOCH 3命名为乙酸
甲酯； 命名为苯甲酸乙酯；CH 3OOCCOOCH 3命名为乙二酸二甲酯。

典型例题
例题1 金刚烷（C 10H 16）的结构如右图所示，它可以看成四个等同的六元环组成的空间构型。

该金刚烷的二氯代物的数目是（ ）
A.4种
B.5种
C.6种
D.7种
例题2 化学式为C 9H 12的芳香烃的一卤代物数目和化学式为C 7H 8O 且遇FeCl 3溶液显紫色的芳香族化合物数目分别为（ ）
A.7种和2种
B.8种和3种
C.42种和3种
D.56种和3种
例题3 萘的结构为 。

已知萘的n 溴代物和m 溴代物的数目相等，则n 与m （n≠m ）
HO CH 3 Cl CH 3
CH 3CH 3
CH 3
的关系是（）
A.m+n = 6
B. m+n = 4
C. m+n = 8
D.无法确定
模拟演练
1．（2006，上海）下列有机物命名正确的是（）A．2－乙基丙烷
B．CH3CH2CH2CH2OH 1－丁醇
C．间二甲苯
D．2—甲基—2—丙烯
2．（2000春季）萘环上的碳原子的编号如（Ⅰ）式，根据系统命名法，（Ⅱ）式可称为2-硝基萘，则化合物（Ⅲ）的名称应是
A．2，6-二甲基萘B．1，4-二甲基萘
C．4，7-二甲基萘D．1，6-二甲基萘
3.维生素E是一种脂溶性维生素，对抗衰老等有特殊作用，经研究发现维生素E有α、β、γ、δ四种类型，其结构简式如图所示（R为-CH2CH2CH2[CH(CH3)CH2CH2]2CH(CH3)2）。

上述互为同分异构体的是（）
A．α β B．β γ C．γδ D．α δ
4．芳香族化合物A的分子式为C7H6O2，将它与NaHCO3溶液混合加热，有酸性气体产生。

那么包括A在内，属于芳香族化合物的同分异构体的数目是（）
A．5 B．4 C．3 D．2
5.（2002广东）1mol某烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气179.2 L（标准状况下）。

它在光
照的条件下与氯气反应能生成三种不同的一氯取代物。

该烃的结构简式是( )
A. B.CH3CH2CH2CH2CH3
C. D.CH3－－CH3
6．胡椒酚是植物挥发油中的一种成分。

关于胡椒酚的下列说法：①该化合物属于芳香烃；②分子中至少有7个碳原子处于同一平面；③它的部分同分异构体能发生
银镜反应；④1mol该化合物最多可与2molBr2发生反应。

其中正确的是胡椒酚
( )
A．①③B．①②④
C．②③D．②③④
7. （2001浙江）已知化合物B3N3H6（硼氮苯）与C6H6（苯）的
分子结构相似，如右图：则硼氮苯的二氯取代物B3N3H4CI2 的同
分异构体的数目为（）
A．2 B. 3 C. 4 D. 6
8. （2002春季）某化合物的分子式为C5H11Cl，分析数据表明：
分子中有两个－CH3、两个－CH2－、一个和一个－Cl，它的可能的结构有几种（本题不考虑对映异构体）
A.2
B.3
C.4
D.5
9. （2003广东江苏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）
CH3－CH－CH3
CH2 CH3
CH3
CH3－C＝CH2
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（CH 2OH 乙CHO （CH
3—O — （CH 2—CH 2—CH 3 CH （CH 3）2
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 . ②和④ D. ③和④
10.下列五种基团，—CH 3、—OH 、—CHO 、—C 6H 5、—COOH ，两两组成的物质中，能与NaOH 反应的有机物有多少种 （ ） A ．4种 B ．5种 C ．6种 D ．7种
11．分子式为C 8H 16O 2的有机物A ，它能在酸性条件下水解生成B 和C ，且B 在一定条件下
能转化成C 。

则有机物A 的可能结构有 ( ) A ．1种 B ．2种 C ． 3种 D ．4
12.有机物CH 2=CH －CHO 可以简写成键线式： 。

与键线式为：
的物质互
为同分异物体的是 （双选） （ ） A ．
B ．
C D
一、1、B 2、D 3、B 4、A 5、B 6、C 二、7、C 8、C 9、D 10、B 11、B 12、AD
答案
例1、解析：二氯代物中的两个氯可以放在同一个碳原子上，这样只可放在—CH 2—上，就只有一种可能性。

然后固定一个氯原子在某个碳原子上，如在—CH 2—上，这样另一个氯原子就
有在同一环上的邻、间、对位和不同环—CH 2—上4种可能性。

再把氯原子连在—CH —上，另一个氯原子只能连在另一个—CH —上，这样的可能性只有一种。

因此，金刚烷的二氯代物共有6种结构。

答案：C 。

例2、解析：先分析化学式为C 7H 8O 且遇FeCl 3溶液显紫色的同分异构体数目。

C 7H 8O 的同分异构体有
① ② ③ ④
⑤ ，其中能遇FeCl 3显紫色的应该是酚，则只有③④⑤3种。

而分子式为
C 9H 12的芳香烃则有：① ② ③
④ ⑤ ⑥ ⑦
⑧ ，其中①的一卤代物有6种；②的一卤代物有7种；③的一卤代物有7种；
④的一卤代物有5种；⑤的一卤代物有5种；⑥的一卤代物有4种；⑦的一卤代物有6种；⑧的一卤代物有2种，共有42种。

答案：C 。

例3、解析：从萘的分子式C 10H 8出发，可知分子中取代a 个H(C 10H 8-a Br a )与8-a 个H(C 10H a Br 8-a )的同分异构体数目相等。

故m+n = a + (8-a) = 8。

答案：C 。

OH OH
a OH
（CH 2CH
CH 2CH 3
CH 2CH 3 CH 3
CH 3 CH 3。