同分异构体的书写及数目判断

同分异构体书写及数目判断

四川省旺苍中学杨全光 628200

同分异构体的书写及数目确定是高考的必考点，通常有两种考查形式：一是以选择题的形式考查同分异构体的数目；二是以非选择题的形式考查某些具有特定结构的同分异构体的书写及数目判断。

一、同分异构体的书写

先根据化学式写出通式进行物质类别判断后，书写时一定做到有序性和规律性。

1、降碳法（适用于烷烃）：书写时要做到全面避免不重复，具体规则为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列由邻到间，碳满四价。

例1、写出分子式为C7H16的所有有机物的结构简式。

【解析】经判断，C7H16为烷烃。

第一步：写出最长碳链(只写出了碳，氢原子根据“碳满四价”补足)：

（得到1种异构体）；

第二步：去掉最长碳链中1个碳原子作为支

链（取代基），余下碳原子作为主链，依次找出

支链在主链中的可能位置(↓表示取代基连接在

主链上碳的位置)，注意主链结构的对称性和等同

性：（主链结构沿虚线对称，2与5、3与4处于对称位置，甲基

连接在1或6将会和第一步中结构相同）；

第三步：去掉最长碳链中的两个碳原子作为支链，出现两种

情况：

⑴两个碳原子作为2个支链（两个甲基）（主链结构沿3号

碳原子对称，采取“定一移二”法〈先将一个甲基固定在2号碳

原子后另一个甲基可能连接在2或3或4位置得到3种异构体，

然后将固定在2号碳原子的甲基固定在3号碳原子上，则另一个

甲基只能连接在3位置得到1种异构体〉将得到4种异构体）；

⑵作为一个支链（乙基）（得到1种异构体）；

第四步：去掉最长碳链中的3个碳原子作为支链，也出现两种

情况：

⑴作为三个支链（三个甲基）（得到1种异构体）；

⑵作为两个支链（一个甲基和一个乙基）：不能产生新的同分

异构体。

第五步：最后用氢原子补足碳原子的四个价键。

2、插入法（适用于烯烃、炔烃、酯、醚、酮类等）：所谓“插入法”是将官能团拿出，利用降碳法写出剩余部分的碳链异构，再找官能团（相当于取代基）在碳链上的位置（C和H原子间或C和C原子间），将官能团插入，产生位置异构。书写要做到思维有序，如按照碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写，也可按照官能团异构→碳链异构→官能团位置异构的顺序书写，不管按照哪种方法书写都必须注意官能团结构的对称性和官能团位置的等同性，防漏写和重写。

碳链异构：碳骨架（碳原子的连接方式）不同而产生的异构现象。如书写C5H10O的醛的同分异构体时，将官能团—CHO拿出，利用降碳法写出剩余四个碳的碳链异构，再找—CHO在碳链上的位置，将其插入，产生位置异构。

由得到CH 3CH 2CH 2CH 2CHO （戊醛）与CH 3CHCH （CH 3）CHO(2-甲基丁醛)； 由得到（CH 3）3CHCHO (2，2-二甲基丙醛)与（CH 3）2CHCH 2CHO(3-甲基丁醛)。 官能团位置异构：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构现象。如书写C 3H 8O 的醇的同分异构时易得到CH 3CH 2CH 2OH （1-丙醇）和CH 3CH （OH ）CH 3(2-丙醇)两种同分异构体；书写C 4H 8的烯烃同分异构时易得到CH 3CH 2CH=CH 2和CH 3CH=CHCH 3 （CH 3）2C=CH 2三种同分异构体。

官能团异构：由于官能团的种类不同而产生的异构现象。如C 2H 6O 符合饱和一元醇和饱和醚的通式C n H 2n+2O ，书写C 2H 6O 的同分异构体时应考虑—OH 和两种官能团，易得到CH 3CH 2OH （乙醇）和CH 3OCH 3（二甲醚）两种同分异构体。

考虑官能团异构主要有以下几种情况，烯烃～环烷烃，二烯烃～炔烃，饱和一元醇～醚，饱和一元醛～酮，饱和一元羧酸～酯，芳香醇～芳香醚～酚，硝基化合物～氨基酸，葡萄糖～果糖，蔗糖～麦芽糖。如，CH 3CH 2COOH （丙酸）与CH 3COOCH 3（乙酸甲酯）是同分异构体，但淀粉和纤维素由于n 不等，所以不是同分异构体。

例2、写出A()属于酯类化合物且分子结构中含有苯环的同分异构体的结构简式。

【解析】依据题意不难发现符合条件的是芳香酯。将酯基拿出后剩

余部分为，结构中能插入的有4类碳氢键和1类不对称的碳碳键。

将C O O

插入四类碳氢键（1、2、3、4处），形成四种同分异构体：

将插入不对称的碳碳键（5处）形成二种同分异构体：

注意：酯基C O O

是不对称结构，两边连接的基团对调，结构会发生改变，所以插入C －H 键中可以形成羧酸和甲酸酯；插入不对称的C －C 键中能形成两种酯，而插入对称的C －C 键中则只能形成一种酯。

例3、分子式为C 6H 10属于炔烃（不考虑环状）的同分异构体有多少种？

【解析】将碳碳叁键拿出，剩余部分碳链C 4H 10有两种结构如下：

因碳碳叁键结构对称，插入每类C －H 键或C －C 键只形成一种炔烃。将

插入四类C －H 键（1、2、3、4处）得4种炔烃，插入三类C －C 键（5、6、7处）得3种炔烃，总共有7种同分异构体。 1 6 7 5 2 3 4

CH 3

CH 3—CH 2—CH 2—CH 3 CH 3—CH —CH 3

例4、烷烃CH 3CH 3CH 3CH 3CH CH CH C C H 3CH 3C 2H 5

是烯烃R 和１mol H 2发生加成反应的产物，则

R 可能的结构简式有（ ）

A ．4种

B ．5种

C ．6种

D ．7种

【解析】由烯烃R 与１mol H 2加成生成烷烃知烯烃R 结构中只有一个碳碳双键，现从烷烃CH 3C H 3C H 3C H 3C H C H C H C C H 3C H 3

C H 2C H 312

3456结构入手，1～6位置相邻的两碳原子各去一个H 引入双

键，得到六类碳碳双键，即R 有6种同分异构体，选C 。

注意：烯烃催化加氢后得到烷烃，其特点是双键两端的碳原子各加上一个H ，碳碳双键变为碳碳单键而碳链不变。反过来，烷烃相邻的两碳原子各去一个H 就能形成烯烃，关

系如图， C C C C H H

-2H +2H

，炔烃与烯烃类似。

总结：下表列举了用“插入法”产生的几种常见的类别异构，以供参考

3、取代法（适用于卤代烃、醇、醛、羧酸等）：

书写分子式为C 5H 12O 的同分异构体，其书写思路如下：

（1）先不考虑分子式中的氧原子，写出C 5H 12的同分异构体，共有三种碳链结构：

（I ）、(II)、(III)。

通式 实例 提出的

官能团 剩余部分的碳链异构 插入位置 形成类别异构

和同分异构数

C n H 2n+2O C 4H 10O —O — 1 CH 3 CH 3—CH 2—CH 2—CH 3 CH 3—CH —CH 3 2 3 4 7

6 5 C 和H 原子间 醇4种，插入每类C －H 键各只有一种 C 和C 原子间 醚3种，插入每类C －C 键各只有一种

C n H 2n O C 5H 10O 1 CH 3 CH 3—CH 2—CH 2—CH 3 CH 3—CH —CH 3

2 3 4 7

6 5 C 和H 原子间 醛4种，插入每类C －H 键各只有一种 C 和C 原子间 酮3种，插入每类C －C 键各只有一种

C n H 2n O 2 C 5H 10O 2 C O O

1 CH 3 CH 3—CH 2—CH 2—CH 3 CH 3—CH —CH 3

2

3

4 7

6 5 C 和H 原子间 羧酸4种，插入每类C －H 键各只有一种

C 和H 原子间 甲酸酯4种，插入每类C －H 键各只有一种 C 和C 原子间 酯5种，插入每类不对

称的C －C 键形成两种酯，插入每类对称的C

－C 键只形成一种酯

C n H 2n —2 C 6H 10 1

CH 3 CH 3—CH 2—CH 2—CH 3 CH 3—CH —CH 3 2 3 4

7 6 5

C 和H 原子间 和C 和C 原子间 炔烃7种，插入每类C －H 键和C －C 键各只有一种