同分异构体问题分析和解答——李丽

同分异构体问题分析和解答

单位：迁安一中

任教学科：化学

姓名：李丽

同分异构体问题分析和解答

一、案例背景：

多年来，同分异构现象和同分异构体一直是高考化学命题的热点。它综合性强，考查范围广，不但考查考生对同分异构体概念的理解、有机物结构等知识的掌握程度，还要考查考生均思维能力及品质，特别是思维的严密性、有序性。在实际高考备考过程中，我发现学生在解答同分异构体问题时候，总是不得要领，基于这种情况设计了如下解决方案。

二、案例主题

同分异构体的书写与数目的计算往往能联系当年的时事热点、最新科研成果、重大事件，所以此内容仍然会成为命题的热点，形式上仍然以特定条件下，同分异构体书写与数目计算为主，难度不会加强。

三、案例分析与启示

（一）、同分异构体的分类

同分异构体通常可以有以下类型：①碳链异构，由碳原子排列顺序不同造成，如正丁烷与异丁烷。②位置异构，碳原子连接次序未变而官能团位置不同形成的异构。如l 一丁烯，2一丁烯或l一丙醇，2一丙醇等。③官能团异构（类别异构），分子组成相同，但官能团不同，如烯与环烷，醛与酮，羧酸与酯等。④立体异构（高中阶段不要求出现则以信息题形式出现）。关系如下图

同分异构体的种类

（二）、同分异构体的书写规律

同分异构体的书写是有一定规律的，按一定顺序来书写的，不是随意的拆分与组合。一般先判断有无类间异构，然后对每一类先写碳链异构再写官能团、位置异构，这样不容易漏写或重复。或是先写碳链异构，再写位置异构，最后写官能团异构。

1.碳链异构的书写规律是主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间。例如

①；②；

③；④；⑤

注意：在第1位C原子上不能出现甲基，在第2位C原子上不能出现乙基，在第3位C原子上不能出现丙基，以上写出了由6个C原子所形成的碳链异构形式共5种。

那么C6H13Cl的同分异构体相当于在以上碳链上加Cl即可（即官能团的位置异构），由①得3种，由②得4种，由③得5种，由④得2种，由⑤得3种，共17种。同样，C6H13N02相同官能团的同分异构体也为l 7种；C7H1402属于饱和一元羧酸的同分异构体有17种。C6H13CH0即可看出相同官能团同分异构体的种数也为17种。

链端官能团的同分异构体的书写由以上所述可以总结出规律

作为将要高考的学生必须掌握六个碳原子以内所有烷烃的碳架和所有的烷基见下

2．链中官能团：如碳碳双键、碳碳叁键、酯基或

他们的同分异构体就相当于在碳链异构的基础上向碳与碳之间夹入这些

官能团。如书写C6H12属于烯烃的同分异构体时，先写出如前所述的5种碳链，再看双键可在什么位置（如上述五种碳链图示）：很明显第一种碳链有三种加入双键方式；第二种碳链有四种；第三种碳链有三种；第四种碳链有一种；第五种碳链有两种，由此确定C6H12在烯烃范围内共有l3种同分异构体。

如书写分子式为C6H1202属于酯的同分异构体可以这样来考虑：C5H12一C00CH3，5碳链

有：①、②、③，由第一种碳链

有三种

C—H，这样就有三种酯；有两种碳碳键就有四种酯（酯基可以翻转）。例如

(夹入碳氢键的)；（夹入碳碳键的）如果将酯基翻转有可得到。而第二种碳链有三种

碳碳键和四种碳氢键这样就有十种同分异构体，第三种碳链则有一种碳碳键和一种碳氢键异构体就有三种，那么C6H1202属于酯的同分异构体就有20种。当然像这个问题也可以采用纯粹的碳链异构：甲酸戊酯相当于戊基的种类8中，乙酸丁酯相当于丁基的种类共有4种，丙酸丙酯相当于丙基的种类2种，丁酸乙酯也相当于丙基的种类2种，戊酸甲酯相当于丁基的种类为4种，共计20种。当然采用哪种方法适用就看你哪个用的熟练。

3.立体结构找对称(等效)是关键

如的氯代物同分异构现象。先写一氯代物：烃的一氯代物数等于烃分子等效

氢的种类、，也可以通过找对称的方法有a、b两条对

称轴可知等效氢只有2种。(可通过旋转、翻转l80°后比较，若重合则为同一物质) 再写二氯代物：烃的二氯代物可认为是一氯代物又一次一氯取代，这样二氯代物的写法就与一氯代物的写法一样了，将上述两个一氯代物上再替代上一氯即可，只是要注意：写第二组时，与第一组一氯代物中氯原子等效的位置上不要排氯，否则会重复。先固定其中一个Cl的位置，移动另外一个Cl，从而得到其异构体。（相当于定动原则，定

一动一）如下图所示有7种；有3种(×表示另一个Cl原子

的可能位置)所以他的二氯带物共计10种。

四、案例问题解决

同分异构体的常见题型及解法：限定范围书写或补写，解题时要看清所限范围，分析已知的几个同分异构体的结构特点，对比联想找出规律补写，同时注意碳的四价原则和官能团存在位置要求。例如04年全国卷的有机题的最后一问：

⑸写出同时符合下列两项要求的E的所有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为甲基、羟基和含有结构的基团。经过推断已经知道E的结构为，当年学生出现的错误就是没有看清楚

条件写了很多种，造成了失分。如果仔细分析条件除了一个甲基和一个羟基外还有2个C、2个O、3个H，还应具有—COO—，根据方法2叙述，属于酯的异构体有3个属于酸的异构体有1个，共有4个异构体。如下列结构

。

3．2判断是否是同分异构体。做此类题时要先看分子式相同，再看结构不同。对结构不同要从两个方面来考虑：一是原子或原子团连接顺序；二是原子的空间位置。例如05年全国卷的有机题的第二问：

（A）（B）（C）（D）

（2）在上面化合物(A)～(D)中，与2－萘酚（）互为同分异构体的有

（填字母代号）。通过分析不难得出答案为（A）（B）（C）。

3．3判断取代产物同分异构体种类的数目。其分析方法是分析有机物的结构特点，确定不同位置的氢原子种数，再确定取代产物同分异构体数目；或者依据烃基的同分异构体数目进行判断。

例如07年高考全国Ⅰ有机题的第四问：

（4）符合下列3个条件的B （）的同分异构体数目有个。(i)

含有邻二取代苯环结构、(ii)与B有相同官能团、(iii)不与FeCl3溶液发生显色反应。写出其中任意一个同分异构体的结构简式：。

通过分析不难得出符合三个条件有3种同分异构体，他们分别是：

、、。

例如07年高四川理综有机题的第三问：

（3）①芳香化合物E的分子式是C8H8Cl2。E的苯环上的一溴取代物只有一种，则E的所有可能的结构简式是_________________________________________。

分析：该问要求苯环上的一溴取代物只有一种实际是要求苯环上剩余的氢只有一种位置，所以可以从苯环侧链的种类和位置综合分析同分异构体的。若苯环只有一个侧链，则苯环上的氢原子有三个位置不符合题意；若有两个相同的取代基应该在对位，应为两个“—CH2Cl”；若为三个相同的取代基则应在间位，根据有机物的分子式，除了一个苯环外不可能形成三个相同的取代基，该情况不成立；若为四个取代基应该是两对相同的取代基应该采用定动原则进行书写共有六种。答案如下：

CH2Cl

ClCH2、

CH3CH3

Cl——Cl

、

Cl

CH3CH3

Cl

Cl

CH3

CH3

Cl

、