同分異構(gòu)體數(shù)目判斷四法剖析

1、同分異構(gòu)體數(shù)目判斷四法同分異構(gòu)體數(shù)目判斷四法 同分異構(gòu)體是指具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)式的化合物。同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷是有機化學(xué)中的一個難點，下面介紹四種常見的判斷方法。一、等效氫法要點：同C 上的 H 是等效的；同C 上所連的上的 H 是等效的；同一分子中處于軸對稱或中心對稱位置上的 H 是等效的。例 1 化合物中，若兩個 H 被一個和一個取代，則得到的同分異構(gòu)體數(shù)目為（ ）種。解析：有兩條對稱軸即，所以有兩種一氯代物即和，而這兩種一氯代物都沒有對稱軸，所以從中再插入一個硝基各有 7 種，故共有 14種。 二、不飽和度法不飽和度又稱缺氫指數(shù)，即是將有機物分子與碳原子數(shù)相等的烷烴相比較，

2、每減少 2個氫原子，則有機物的不飽和度增加 1，用表示。若有機物為含氧化合物，因為氧為二價，C=O 與 C=C“等效”，所以在進(jìn)行不飽和度計算時可不考慮氧原子。至于有機物分子中的鹵素原子，可視為氫原子。例 2 化學(xué)式為，且遇溶液呈紫色的芳香族化合物的數(shù)目是（ ）種。解析：首先確定的不飽和度，由題中知其為芳香族化合物，而的不飽和度即為 4，所以除苯環(huán)外，其他都是飽和的，即還有一個和一個，上連接一個和一個，有鄰、間、對三種位置，故這類芳香族化合物的數(shù)目為 3 種。 三、優(yōu)先組合法不同基團的連接組合方法：定中心，連端基；插橋梁基，定結(jié)構(gòu)。例 3 已知某有機物的化學(xué)式為，結(jié)構(gòu)中有 2 個，2 個，1個

3、，和 1 個，寫出其可能的結(jié)構(gòu)。解析：首先定中心，連端基：即，再插入橋梁基，2 個可分為兩個和 1 個。兩個的插法有兩種，即和；1 個的插法有兩種，即和。 四、換元法例 4 已知二氯苯的同分異構(gòu)體有 3 種，從而推斷四氯苯的同分異構(gòu)體有（ ）種；一氯戊烷有 8 種同分異構(gòu)體，則戊醇屬于醇類的同分異構(gòu)體有（ ）種。解析：苯只有 1 種等效氫共 6 個，從 6 個中選 2 個與從 6 個中選 4 個完全相同，所以二氯苯的同分異構(gòu)體有 3 種，四氯苯的同分異構(gòu)體也有 3 種。同理：把一氯戊烷中的氯換成醇中的，即得戊醇屬于醇類的同分異構(gòu)體有 8 種。 一一. . 書寫書寫同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體的一個基本

4、策略的一個基本策略 1.判類別：據(jù)有機物的分子組成判定其可能的類別異構(gòu)(一般用通式判斷)。 2.寫碳鏈：據(jù)有機物的類別異構(gòu)寫出各類異構(gòu)的可能的碳鏈異構(gòu)。一般采用“減鏈法”，可概括為：寫直鏈，一線串；取代基，掛中間；一邊排，不到端；多碳時，整到散。即寫出最長碳鏈，依次寫出少一個碳原子的碳鏈，余下的碳原子作為取代基，找出中心對稱線，先把取代基掛主鏈的中心碳，依次外推，但到末端距離應(yīng)比支鏈長，多個碳作取代基時，先做一個，再做兩個、多個，依然本著由整大到散的準(zhǔn)則。 3.移官位：一般是先寫出不帶官能團的烴的同分異構(gòu)體，然后在各余碳鏈上依次移動官能團的位置，有兩個或兩個以上的官能團時，先上一個官能團，依次

5、上第二個官能團，依次類推。 4.氫飽和：按“碳四鍵”的原理，碳原子剩余的價鍵用氫原子去飽和，就可得所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。 按“類別異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團或取代基位置異構(gòu)”的順序有序列舉的同時要充分利用“對稱性”防漏剔增。 二確定同分異構(gòu)體的二個基本技巧二確定同分異構(gòu)體的二個基本技巧 1.1.轉(zhuǎn)換技巧轉(zhuǎn)換技巧適于已知某物質(zhì)某種取代物異構(gòu)體數(shù)來確定其另一種取代物的種數(shù)。此類題目重在分析結(jié)構(gòu)，找清關(guān)系即找出取代氫原子數(shù)與取代基團的關(guān)系，不必寫出異構(gòu)體即得另一種異構(gòu)體數(shù)。 2.2.對稱技巧對稱技巧-適于已知有機物結(jié)構(gòu)簡式，確定取代產(chǎn)物的同分異構(gòu)體種數(shù)，判斷有機物發(fā)生取代反應(yīng)后，能形成幾種同分異構(gòu)體的規(guī)

6、律。可通過分析有幾種不等效氫原子來得出結(jié)論。同一碳原子上的氫原子是等效的。 同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的(相當(dāng)于平面鏡成像時，物與像的關(guān)系)。 三三. . 書寫或判斷同分異構(gòu)體的基本書寫或判斷同分異構(gòu)體的基本方法方法 1 1有序分析法有序分析法 例題例題 1 1 主鏈上有 4 個碳原子的某烷烴，有兩種同分異構(gòu)體，含有相同碳原子數(shù)且主鏈上也有 4 個碳原子的單烯烴的同分異構(gòu)體有 A2 種 B3 種 C.4 種 D。5 種 解析：根據(jù)烷烴同分異構(gòu)體的書寫方法可推斷，主鏈上有 4 個碳原子的烷烴及其同分異構(gòu)體數(shù)分別為：一個甲基(1 種)；兩個甲基(2 種

7、)；三個甲基(1 種)；四個甲基(1 種)。所以符合此條件的烷烴的碳原子數(shù)為 6 個。故含有相同碳原子數(shù)且主鏈上也有 4 個碳原子的單烯烴有： 共 4 種。故答案為 C 項。 注意：(1)含官能團的開鏈有機物的同分異構(gòu)體一般按“類別異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團或取代基位置異構(gòu)”的順序有序列舉，一定要充分利用“對稱性”防漏剔增。 (2)碳鏈異構(gòu)可采用“減鏈法” ，此法可概括為“兩注意、四句話”。兩注意：選擇最長的碳鏈為主鏈；找出中心對稱線。四句話：主鏈由長到短(短不過三)，支鏈由整到散，位置由心到邊(但不到端)，排布由對到鄰到間(對、間、鄰)。 (3)苯的同系物的同分異構(gòu)體的判斷技巧主要把握以下兩個方面。

8、烷基的類別與個數(shù)，即碳鏈異構(gòu)。烷基在苯環(huán)上的位次，即位置異構(gòu)：如果是一個側(cè)鏈，不存在位置異構(gòu)；兩個側(cè)鏈存在鄰、間、對三種位置異構(gòu)；三個相同側(cè)鏈存在連、偏、均三種位置異構(gòu)。 2 2等效氫法等效氫法 例題例題 2 2 分子式是 C8H10苯的同系物在苯環(huán)上的一硝基取代物的同分異構(gòu)體共有多少種？解析 判斷有機物發(fā)生取代反應(yīng)后生成同分異構(gòu)體數(shù)目，可采用“等效氫法”，即找出該有機物分子中有多少種“等效氫原子”，具體分析如下：，共計 9 種。又例如： 3 3背景轉(zhuǎn)換法（排列組合法）背景轉(zhuǎn)換法（排列組合法） 依據(jù)：烴分子中若有 n 個氫原子，其中 m 個氫原子被取代的產(chǎn)物數(shù)目與( n -m)個氫原子被同一原

9、子或原子團取代的產(chǎn)物數(shù)目相等。 例題例題 4 4 已知萘的 n 溴代物和 m 溴代物的種數(shù)相等，則 n 與 m(mn)的關(guān)系是 Am+n=6 Bm+n=4 Cm+ n= 8 D無法確定解析：解題過程要避免犯策略性的錯誤，相當(dāng)多的同學(xué)按照常規(guī)思維方式思考：根據(jù)萘的結(jié)構(gòu)利用等效 H 原子的方法判斷知道，它的一溴代物有 2 種、二溴代物有 10 種、六溴代物有 10 種、七溴代物有 2 種，再利用數(shù)學(xué)的不完全歸納法才發(fā)現(xiàn)同分異構(gòu)體數(shù)目相等時的 m 與 n 的定量關(guān)系：1+7=8，2+6=8，m+n=8,用了好長時間才確定答案為C。也有部分同學(xué)因為書寫或判斷同分異構(gòu)體的復(fù)雜性，不到終點就放棄作答。聰明

10、的同學(xué)會見機行事，變“正面強攻”為“側(cè)面出擊”，迅速轉(zhuǎn)換思維的角度和思考的方向。正確的思路是：從萘的分子式 C10H8出發(fā)，從分子中取代 a 個 H 原子（C10H8-aBrn）與取代 8-a 個 H 原子（C10HnBr8-a）的同分異構(gòu)體數(shù)目應(yīng)該是相等的，因為對 C10H8-aBra若觀察的是個 Br 的位置，而對 C10HnBr8-a則轉(zhuǎn)化為觀察 a 個 H 的位置關(guān)系了。從數(shù)學(xué)角度思維可使用排列組合的方法：C8a=C88-a（因為Cmn=Cmm-n）。解答本題的策略在于等價變通，例如 CH2=CHCl 與 CCl2=CHCl C5H11Cl 與 C5H12O的醇等的關(guān)系都是同分異構(gòu)體數(shù)

11、目相等。解題思維策略對完成條件向結(jié)果轉(zhuǎn)化和實現(xiàn)解題起著關(guān)鍵性的作用。策略性錯誤主要是指解題方向上的偏差，造成思維受阻或解題過程中走了彎路，費時費事，還不一定能夠做對。 4 4烷基異構(gòu)規(guī)律法烷基異構(gòu)規(guī)律法 例題例題 5 5 能和金屬鈉反應(yīng)，分子組成為 C4 H100 的同分異構(gòu)體有 ( ) A4 種 B5 種 C6 種 D7 種解析 思維模式：烷思維模式：烷 烷基烷基 烷的一元取代物烷的一元取代物C C3H H89 （1 1 種）種） -C-C3H H7（2 2 種）種） 2 2 種種C C4H H10 （2 2 種）種） -C-C4H H9 （4 4 種）種） 4 4 種種C C5H H12

12、（3 3 種）種） -C-C5H H11（8 8 種）種） 8 8 種種 注意：烷基的種類數(shù)是對應(yīng)的烷的所有同分異構(gòu)體分子中的所有等效 H 原子的加和。當(dāng)丁基與任何原子或原子團連接時都會因丁基的不同產(chǎn)生 4 種結(jié)構(gòu)。因此，分子式為 C4H9Cl的鹵代烴、分子式為 C4Hl0O 的醇、分子式為 C5Hl0O 的醛、分子式為 C5Hl0O2的羧酸及分子式為 C10H14且只有一個側(cè)鏈的芳香烴都有 4 種同分異構(gòu)體。能與鈉反應(yīng)且分子式為 C4Hl0O 的有機物為丁醇，根據(jù)丁基異構(gòu)規(guī)律可推知，符合條件的異構(gòu)體有 4 種。故答案為 A 項。例題例題 6 -C4H9丁基有 4 種異構(gòu)體，問飽和鹵代烴 C4

13、H9X 有多少種異構(gòu)體；醇 C4H90H有幾種?C5H1002屬于酯的同分異構(gòu)體有幾種 解析 可理解為-C4H9有幾種異構(gòu)體，所以C4H9X 相當(dāng)于 C4H9-X 有 4 種異構(gòu)體；C4H9OH(屬醇的結(jié)構(gòu))相當(dāng)于 C4H9-0H，同理推得有 4 種醇的異構(gòu)體。 同樣在苯的同系物范圍內(nèi)有四種異構(gòu)體。C5H10O（屬于醛的異構(gòu)）相當(dāng)與C4H9-CHO，也有 4 種同分異構(gòu)體；同理，C5H10O2的羧酸，即是 C4H9-COOH，因而屬于酸的同分異構(gòu)體有 4 種同分異構(gòu)體C5H10O2屬于酯類的同分異構(gòu)體可以這樣理解：類似與 HCOOC4H9的有 4 種，CH3COOC3H7的有 2（-C3H7有

14、 2 種），C2H5COOC2H5的只有 1 種，C3H7COOCH3的有 2 種，共計有 9 種。 5.5.二元取代物同分異構(gòu)體的二元取代物同分異構(gòu)體的“定一變一，注意重復(fù)定一變一，注意重復(fù)”法法 例題例題 7 7 判斷二氯蒽的同分異構(gòu)體有幾種判斷二氯蒽的同分異構(gòu)體有幾種? ?解析: 烴的二元取代物的判定的基本思路是:“定一變一，注意重復(fù)”。對于蒽結(jié)構(gòu)中第一氯原子的位置可選在圖中蒽結(jié)構(gòu)式中對稱軸的一側(cè)表示：，這樣可以得到三種一氯蒽： 在此基礎(chǔ)上再考慮二氯蒽的同分異構(gòu)體，此時另一個氯原子的位置可以用序號表示，以計算同分異構(gòu)體的種類數(shù)，共計 15 種。 6 6特殊關(guān)系法特殊關(guān)系法 例例 8 8

15、某烴的一種同分異構(gòu)體只能生成 1 種一氯代物，該烴的分子式可以是( ) 解析:思維方式一-先按照書寫的基本策略熟練列舉出對應(yīng)烷的同分異構(gòu)體,再依據(jù)等效 H 原子的方法判斷出起一元取代物的同分異構(gòu)體數(shù)目;思維方式二-逆向思考,若只有一種一元取代物,則對應(yīng)的烷中只會有一種 H 原子,而烷的任何結(jié)構(gòu)中都必含甲基,因此它的結(jié)構(gòu)中 H 原子應(yīng)該全部以甲基的形式存在,故烷的分子式中的 H 原子總數(shù)一定是 3 的整數(shù)倍.顯然答案為 C。 7 7不飽和度法不飽和度法 例題例題 9 9 A、B 兩種有機化合物，分子式都是 C9H1102N。 (1)化合物 A 是天然蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物，光譜測定顯示，分子結(jié)構(gòu)中不存

16、在甲基(-CH3)?；衔?A 的結(jié)構(gòu)式是 。 (2)化合物 B 是某種分子式為 C9H12的芳香烴硝化后的惟一產(chǎn)物(硝基連在苯環(huán)上)。化合物 B 的結(jié)構(gòu)式是_。解析解析 不飽和度又稱缺氫指數(shù)。有機物分子中與碳原子相等的開鏈烷烴相比較，每減少2 個氫原子，則有機物的不飽和度增加 1，用 表示。對于有機物 CxHy0z，其 =。若含有氮原子，每有一個氮原子增加 O5 個不飽和度；當(dāng) =1 時，分子結(jié)構(gòu)中含有一個 C=O 鍵或 C=C 鍵或單鍵構(gòu)成的環(huán)；當(dāng) 4 時，分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)的可能性極大。(1)由分子式可計算其 =+0.5=5,則 A 中有苯環(huán)，且 A 是天然蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物(a 一氨基酸

17、)，分子中無甲基，據(jù)此可推知 A 的結(jié)構(gòu)為 (2)B 與 A 屬類別異構(gòu)，應(yīng)為硝基芳烴，故符合條件的 B 的結(jié)構(gòu)為 8 8命名命名法法例題例題 10 一氯丁烯(C4H7C1)的同分異構(gòu)體只有 8 種，某學(xué)生卻寫了如下 10 種： _其中，兩兩等同的式子是_和_，_和_。解析解析 對給出的結(jié)構(gòu)式用系統(tǒng)命名法命名，若分子式相同名稱也相同，則屬同一物質(zhì)；若分子式相同名稱不同，則兩者互為同分異構(gòu)體。 用系統(tǒng)命名法對給出的結(jié)構(gòu)命名。A：1-氯-1-丁烯，B：2-氯-1-丁烯，C：3-氯-1-丁烯，D：4-氯-1-丁烯，E：1-氯-2-丁烯，F(xiàn)：2-氯-2-丁烯，G：2-氯-2-丁烯，H：1-氯-2-甲基

18、-1-丙烯，I：3-氯-2-甲基-1-丙烯，J：3-氯-2-甲基-1-丙烯。其中 F 和 G，I 和 J 兩組的分子式相同，名稱也相同，故兩兩等同的式子是 F 和 G，I 和 J。9 9公共邊數(shù)法公共邊數(shù)法 例題例題 1111 在煙囪灰、煤焦油、燃燒煙草的煙霧及內(nèi)燃機的尾氣中，含有一種強致癌性物質(zhì)苯并(a)芘，它是由五個苯環(huán)并合而成，它的分子結(jié)構(gòu)簡式如右圖所示，與它互為同分異構(gòu)體的有 ( ) A A B B C C D D解析解析 此法適用于判斷稠環(huán)芳烴。判斷方法為；對于苯環(huán)數(shù)目相同的稠環(huán)芳烴，若公共邊數(shù)相同，苯環(huán)的排列順序也相同，則屬于同一物質(zhì)；若公共邊數(shù)相同，但苯環(huán)的排列順序不同，則互為同

19、分異構(gòu)體；若公共邊數(shù)不同，則既不是同一物質(zhì)，也不是同分異構(gòu)體。苯并(a)芘的公共邊數(shù)為 6，給出的 4 種稠環(huán)芳烴的公共邊數(shù)分別為：7 條；4 條；6條；6 條。故答案為 C 項。10.10.二價基團插入法二價基團插入法 此法適用于給出有機碎片，要求推斷有機物結(jié)構(gòu)的試題。方法是先把三價基團(中心基)與一價基團(端基)連接起來，然后根據(jù)對稱性、互補性、有序性原則插入二價基團(橋梁基)，即可無重復(fù)、無遺漏地推出所有的同分異構(gòu)體。 例題例題 1212 已知某鏈烴，分析數(shù)據(jù)表明：分子中有含有兩個-CH3，三個-CH2-，一個- CH-和一個-Cl 的可能的結(jié)構(gòu)有 ( ) A4 B6 種 C7 種 D8

20、 種 解析解析 先把三價基團(一個次甲基)與一價基團兩個甲基、一個氯原子)連接起來，然后插入二價基團，分析過程如下： 故答案為 B 項。11.由加成產(chǎn)物確定不飽和有機物同分異構(gòu)體數(shù)由加成產(chǎn)物確定不飽和有機物同分異構(gòu)體數(shù)例題例題 13 某有機物與 H2按 l：1 物質(zhì)的量比加成后生成的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)為：則該有機物可能的結(jié)構(gòu)有_種(已知羥基不連接在 C=C 鍵上)。解析 某有機物與 H2按 l：l 物質(zhì)的量比加成說明原來的有機物為烯烴，又由 C 的四價原則，雙鍵位置的情況有 3 種，再考慮酮的存在情況。答案是 4 種。 該類題目的特點是：已知某不飽和有機物加成后產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，確定原不飽和有機物的同分異構(gòu)體的

21、種數(shù)。解此類題的關(guān)鍵是：抓住加成反應(yīng)的特點即反應(yīng)前后(不飽和鍵變成飽和鍵)碳鏈結(jié)構(gòu)不變，確定不飽和鍵(雙鍵、叁鍵)的可能位置(注意碳原子在共價化合物中的四價原則)，進(jìn)而得到有機物的結(jié)構(gòu)及種數(shù)。一. 一般思路分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。在中學(xué)階段結(jié)構(gòu)不同有以下三種情況：類別不同，碳鏈不同，位置不同（環(huán)上支鏈及官能團）。因此同分異構(gòu)體書寫的一般思路為：類別異構(gòu)碳鏈異構(gòu)位置異位。例 1. 寫出的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。分析：（1）類別異構(gòu)：根據(jù)通式可知在中學(xué)知識范圍內(nèi)為羧酸和酯兩類。（2）碳鏈異構(gòu)：四個碳原子的碳鏈有二種連接方式（3）位置異構(gòu)：對于羧酸類，只能連接在碳鏈兩邊的碳原

22、子上，直接用去取代上述分子中標(biāo)有 1、2、5、6（未標(biāo)號的兩個碳原子與 5 號碳原子位置相同）號碳原子上的一個氫原子即可。則羧酸的異構(gòu)體為對于酯類：則是由酯基的位置引起的，可將酯基插入上述分子中 C�C 鍵及C�H 鍵之間即可。插入之間為：插入間為，插入之間為，插入的鍵之間為、插入的鍵為，插入的鍵之間為，插入的鍵之間為。二. 常見方法1. 等效氫法同一碳原子上的氫原子互為等效；與同一碳原子上相連的甲基上的氫原子互為等效；處于鏡面對稱位置的碳原子上的氫原子互為等效；特別適合于環(huán)狀化合物異構(gòu)體書寫。例 2. 寫出聯(lián)二苯的一氯取代物分析：注意 C�C 的可旋轉(zhuǎn)性，可以確定對稱性。說明聯(lián)二苯中只有 a、b、c 三個碳原子上的位置不同，則聯(lián)二苯的異構(gòu)體有三種，分別為：2. 轉(zhuǎn)換法例