小專題：同分異構(gòu)體的書寫及其判斷方法

1、專 題 二 同分異構(gòu)體的書寫及其判斷方法大綱中對(duì)這部分內(nèi)容明確了以下要求：1. 理解同分異構(gòu)體的概念，能夠識(shí)別結(jié)構(gòu)式（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）中各原子的連接次序和方式；2. 能夠辨認(rèn)和列舉異構(gòu)體。而從歷年的高考來看，有機(jī)物同分異構(gòu)體的識(shí)別和辨認(rèn)，種類的確定以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的書寫一直是命題的熱點(diǎn) 一、同分異構(gòu)體的概念同分異構(gòu)體是指分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的物質(zhì)之間的互稱，關(guān)鍵要把握好以下兩點(diǎn)：1、分子式相同2、結(jié)構(gòu)式不同：（1）碳鏈異構(gòu)（烷烴、烷烴基的碳鏈異構(gòu)）（2）位置異構(gòu)（官能團(tuán)的位置異構(gòu)）（3）官能團(tuán)異構(gòu)（官能團(tuán)的種類異構(gòu)）同分異構(gòu)體的書寫步驟一般為：官能團(tuán)異構(gòu) 碳鏈異構(gòu) 位置異構(gòu)二、同分異構(gòu)體的書寫方法基本

2、方法：主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由整到散，位置由心到邊（烴基不能到端），排布由鄰位到間位，再到對(duì)位（或同一個(gè)碳原子上）。位置：指的是支鏈或官能團(tuán)的位置。 排布：指的是支鏈或官能團(tuán)的排布。例如：己烷（C6H14）的同分異構(gòu)體的書寫方法為：寫出沒有支鏈的主鏈。 CH3CH2CH2CH2CH2CH3寫出少一個(gè)碳原子的主鏈，將這個(gè)碳原子作為支鏈，該支鏈在主鏈上的位置由心到邊，但不能到端。寫出少兩個(gè)碳原子的主鏈，將這兩個(gè)碳原子作為支鏈連接在主鏈上碳原子的鄰位、間位或同一個(gè)碳原子上。故己烷（C6H14）的同分異構(gòu)體有5種。三、同分異構(gòu)體的判斷方法1、記憶法 記住一些常見的物質(zhì)的同分異構(gòu)體數(shù)目。例如：甲烷、乙烷、

3、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，其一鹵代物只有一種；甲基、乙基的結(jié)構(gòu)只有一種，即甲基（CH3）、乙基（CH2CH3） ；丙基的結(jié)構(gòu)有兩種，即 CH2CH2CH3、 ；丁基（C4H9）的結(jié)構(gòu)有4種，戊基（C5H11）的結(jié)構(gòu)有8種。 該方法可以借助書寫碳鏈異構(gòu)的基本方法和等效氫法來輔助記憶，例如戊基的8種結(jié)構(gòu)的判斷方法為：CH3CH2CH2CH2CH3 （有3種等效氫） （有4種等效氫） （有1種等效氫）故戊基的結(jié)構(gòu)共有8種。2、基元法 例如：丁基（C4H9）的結(jié)構(gòu)有4種，則：C4H9Cl、C4H10O屬于醇（可寫成C4H9OH）、

4、C5H10O屬于醛（可寫成C4H9CHO）、C5H10O2屬于酸（可寫成C4H9COOH）的同分異構(gòu)體數(shù)目均為4種。C4H8O2屬于酯的同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法：3、替代法 例如：C6H4Cl2的同分異構(gòu)體有3種，故C6H2Cl4的同分異構(gòu)體也有3種(將H替代Cl)。4、不飽和度轉(zhuǎn)換法根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式判斷：不飽和度 = 雙鍵數(shù) + 三鍵數(shù)×2 + 環(huán)數(shù)（注：苯環(huán)可看成是三個(gè)雙鍵和一個(gè)環(huán)）同分異構(gòu)體的分子式相同，所以同分異構(gòu)體的不飽和度也相同，因此只需注意雙鍵數(shù)、三鍵數(shù)和環(huán)數(shù)，無需數(shù)H原子數(shù)。例如：（2003廣東卷.15.）人們使用四百萬只象鼻蟲和它們的215磅糞物，歷經(jīng)30多年時(shí)間弄清了

5、棉子象鼻蟲的四種信息素的組成，它們的結(jié)構(gòu)可表示如下（括號(hào)內(nèi)表示的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）以上四種信息素中互為同分異構(gòu)體的是：A 和 B 和 C 和 D 和解析：和的不飽和度均為3，但比多一個(gè)碳原子，所以和不可能互為同分異構(gòu)體；和的不飽和度均為2，結(jié)合選項(xiàng)采用排除法可選出正確選項(xiàng)為：C5.對(duì)稱法（又稱等效氫法） 一元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法等效氫的判斷方法： 同一碳原子上的氫原子是等效氫原子 同一碳原子上的甲基氫原子是等效氫原子 處于鏡面對(duì)稱位置上的氫原子是等效氫原子一元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中有多少種等效氫原子，其一元取代物就有多少種同分異構(gòu)體。例如：分子中苯環(huán)上的氫原子被氯原

6、子所取代，其一氯代物共有多少種？解析：該有機(jī)物分子中共有3種等效氫，如圖所示：，故該有機(jī)物分子中的氫原子被氯原子所取代，其一氯代物共有3種。6、二元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目的書寫方法步驟：判斷等效氫 定位組合法例如： 分子中苯環(huán)上的氫原子被氯原子所取代，其二氯取代物共有多少種？解析： 分子中苯環(huán)上共有7種等效氫原子，如圖所示：，根據(jù)定位組合可以得到其二元取代物的同分異構(gòu)體數(shù)目：a b a c a d a ea f a g 6種b c b d b e b fb g 5種c g c e c f c d 4種d e d g d f 3種e f e g 2種f g 1種 所以共有 21 種同分異構(gòu)體。還可

7、以通過排列組合公式進(jìn)行計(jì)算： （種）四 、 常見的類別異構(gòu)組成通式可能的類別典型實(shí)例CnH2n烯烴 環(huán)烷烴CH2=CHCH H2C CH2CH2 CnH2n-2炔烴 二烯烴 環(huán)烯烴CH=CCH2CH3 CH2=CHCH=CH2CnH2n+2O醇 醚C2H5OH CH3OCH3CnH2nO醛 酮 烯醇 環(huán)醇 環(huán)醚CH3CH2CHO CH3COCH3 CH=CHCH2OHCnH2nO2羧酸 酯 羥基醛 羥基酮烯二醇CH3COOH HCOOCH3 HOCH2CHOCnH2n-6O酚 芳香醇 芳香醚H3CC6H4OH C6H5CH2OH C6H5OCH3CnH2n+1NO2硝基烷烴 氨基酸CH3CH2

8、NO2 H2NCH2COOHCn(H2O)m單糖或二糖葡萄糖與果糖（C6H12O6） 蔗糖與麥芽糖（C12H22O11）【經(jīng)典例題】 例 1 . 某烴的一種同分異構(gòu)只能生成1種一氯代物，該烴的分子式可以是（ ） AC3H8 BC4H10 CC5H12 DC6H14解析：分析 C3H8 、C4H10、C6H14各種結(jié)構(gòu)，生成的一氯代物不只1種。從CH4、C2H6的一氯代物只有1種，得出正確答案為C。 例2 萘分子的結(jié)構(gòu)可以表示為 或 ，兩者是等同的。苯并芘是強(qiáng)致癌物質(zhì)（存在于煙囪灰、煤焦油、燃燒的煙霧和內(nèi)燃機(jī)的尾氣中）。它的分子由5個(gè)苯環(huán)并合而成，其結(jié)構(gòu)式可以表示為（）或（）式： （） () 這

9、兩者也是等同的?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)式A B C D A B C D其中：與（）、（）式等同的結(jié)構(gòu)式是（ ）；與（）、（）式同分異構(gòu)體的是（ ）（全國(guó)高考題） 解析： 以（）式為基準(zhǔn)，圖形從紙面上取出向右翻轉(zhuǎn)180度后再貼回紙面即得D式，將D式在紙面上反時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度即得A式。因此，A、D都與（）、()式等同。也可以（）式為基準(zhǔn)，將（）式圖形在紙面上反時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度即得A式，（）式在紙面上反時(shí)針旋轉(zhuǎn)135度即得D式。從分子組成來看，（）式是C20H12，B式也是C20H12，而C式是C19H12，所以B是、 的同分異構(gòu)體，而C式不是。 答案是（1）AD；（2）B。判斷兩結(jié)構(gòu)是否相等的思維過程是：（1）用

10、系統(tǒng)命名法命名時(shí)名稱相同者；（2）將分子整體旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)后能“重合”者。 例 3 已知萘的n溴代物和m溴代物的種數(shù)相等，則n與m（n不等于m）的關(guān)系是 A n+m=6 B n+m=4 C n+m=8 D 無法確定 解析： 解題過程中要避免犯策略性錯(cuò)誤，就要見機(jī)而行，變“正面強(qiáng)攻”為“側(cè)翼出擊”，轉(zhuǎn)換思維角度和思維方向。正確思路是：從萘的分子式C10H8出發(fā)，從分子中取代a個(gè)H（C10H8-a Bra）與取代8-a個(gè)H(C10HaBr8-a)的同分異構(gòu)體的種數(shù)相等，故n+m=a+(8-a)=8,選C。 解答本題的策略在于“等價(jià)”變通，如CHCl3與CH3Cl、CH2=CHCl與CCl2=CHCl、

11、C9H19OH（醇類）與C9H19Cl等等同分異構(gòu)體的種數(shù)相等。解題思維策略對(duì)完成條件向結(jié)果轉(zhuǎn)化和實(shí)現(xiàn)解題起著關(guān)鍵性的作用。策略性錯(cuò)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。對(duì)于高考來說，費(fèi)時(shí)費(fèi)事，即便做對(duì)了，也有策略性錯(cuò)誤。 例 4 某有機(jī)物與H2按1：1物質(zhì)的量比加成后生成的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)為： 則該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)有（ ）種（說明 羥基與碳碳雙雙鍵的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定）。 解析 ：某有機(jī)物與H2按1：1物質(zhì)的量比加成說明原來的有機(jī)物為烯烴，又由C的四價(jià)原則，雙鍵位置的情況有四種，再考慮酮的存在情況。答案是4種。該題的特點(diǎn)是：已知某不飽和有機(jī)物加成后產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，確定原不飽和有機(jī)物的同分異

12、構(gòu)體的種數(shù)。解此類題的關(guān)鍵是：抓住加成反應(yīng)的特點(diǎn)即反應(yīng)前后碳鏈結(jié)構(gòu)不變，確定不飽和鍵（雙鍵、叁鍵）的可能位置，進(jìn)而得到有機(jī)物的結(jié)構(gòu)及種數(shù)。例5原子個(gè)數(shù)為10或小于10的烷烴中，其一鹵代烷烴不存在同分異構(gòu)體的烷烴共有 ( )A. 2種B. 3種C. 4種D. 5種解析：按照等效氫原則，小于11個(gè)碳原子的烷烴中，只有一種一鹵代物的，甲烷和乙烷符合，以及甲烷型的新戊烷和乙烷型的2,2,3,3四甲基丁烷符合，共4種。故應(yīng)選C。例6萘分子中有兩個(gè)氫原子分別被溴原子取代后所形成的化合物的數(shù)目有 ( ) A. 5 B. 7 C. 8 D. 10解析：萘環(huán)上只有兩種不同的氫原子：a-和b-，二取代物的組合有3

13、種情況：a-a：3種，a-b：4種，b-b：3種，共10種同分異構(gòu)體。例7三種不同的基團(tuán)，分別為X、Y、Z，若同時(shí)分別取代苯環(huán)上的三個(gè)氫原子，能生成的同分異構(gòu)體數(shù)目是( ) A. 10B. 8C. 6D. 4解析：鄰位3種：XYZ，XZY，ZXY；鄰間位6種：XY-Z，XZ-Y，YX-Z，YZ-X，ZX-Y，ZY-X；間位1種：X-Y-Z，共有10種。例8( ) 苯環(huán)通過單鍵連接而成。假定二氯連苯分子中，苯環(huán)間的單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，理論上由異構(gòu)而形成的二氯聯(lián)苯共有 ( )A. 6種 B. 9種 C. 10種 D. 12種解析：每個(gè)苯環(huán)上只有三種不同的H原子：a、b、g，用定一移二法時(shí)要注意等效氫

14、的存在。同一苯環(huán)上有6種，不同苯環(huán)間也有6種，共12種。如果用排列組合法，則同一苯環(huán)上有a-a一種，a-b兩種，a-g一種，b-b一種，b-g一種；不同苯環(huán)間有a-a一種，a-b一種，a-g一種，b-b一種，b-g一種，g-g一種等6種。如圖：綜 合 訓(xùn) 練1.分子式為C5H12O的醇，能被氧化成醛的同分異構(gòu)體為( ) A.5個(gè)B.4個(gè)C.6個(gè)D.7個(gè)2. 1、2、3三苯基環(huán)丙烷的3個(gè)苯基可以分布在環(huán)丙烷平面的上下，因此有兩種異構(gòu)體。據(jù)此，可判斷1、2、3、4、5-五氯環(huán)戊烷（假定五個(gè)碳原子也處于同平面上）的異構(gòu)體數(shù)是（ ）A. 4 B. 5 C. 6 D. 73.已知丁基共有4種，不必試寫，

15、立即可斷定分子式為C5H10O的醛有（ ） （A）3 種 （B）4 種 （C）5 種 （D）6 種4. 已知乙烯分子是平面結(jié)構(gòu)，因此1，2二氯乙烯可以形成兩種不同的空間異構(gòu)體，下列各物質(zhì)中能形成類似上述兩種空間異構(gòu)體的是( )A.1，1二氯乙烯 B.丙烯 C.2丁烯 D.1丁烯5. 下列有機(jī)物中，互為同分異構(gòu)體的是（ ）A.B.C.D.6某化合物的分子式為C5H11Cl，分析數(shù)據(jù)表明：分子中有兩個(gè)CH3、兩個(gè)CH2、一個(gè) 和一個(gè)Cl。它的可能的結(jié)構(gòu)有幾種（本題不考慮對(duì)映異構(gòu)體）( )A.2B.3C.4D.57. 已知二氯苯的同分異構(gòu)體有3種，從而可推知四氯苯的同分異構(gòu)體有（ ） （A）2 種

16、（B）3 種 （C）4 種 （D）5 種8結(jié)構(gòu)不同的二甲基氯苯的數(shù)目有（ ） （A）4 個(gè) （B）5 個(gè) （C）6 個(gè) （D）7 個(gè)9. 某有機(jī)物分子中含有一個(gè)C6H5 、一個(gè)C6H4 、一個(gè)CH2 、一個(gè)OH，則該有機(jī)物屬于酚類的結(jié)構(gòu)可能有（ ）（A）2 種 （B）3 種 （C）4 種 （D）5 種10. 分子式為C7H16的烷烴中，在結(jié)構(gòu)式中含有3個(gè)甲基的同分異構(gòu)體數(shù)目是（ ） （A）2個(gè) （B）3個(gè) （C）4個(gè) （D）5個(gè)11. 進(jìn)行一氯取代反應(yīng)后,只能生成三種沸點(diǎn)不同的產(chǎn)物的烷烴是 A (CH3) 2 CH CH2CH2CH3 B (CH3 CH2) 2 CHCH3 C (CH3) 2

17、 CH CH (CH3) 2 D (CH3) 3 C CH2CH312. 某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為下圖所示,其中屬于芳香醇的同分異構(gòu)體共有( )A. 3種 B. 4種 C. 5種 D. 6種13. 有機(jī)環(huán)狀化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可進(jìn)一步簡(jiǎn)化，例如A式可簡(jiǎn)寫為B式。C式是1990年公開報(bào)導(dǎo)的第1000萬種新化合物。則此化合物C中的碳原子數(shù)是 ，分子式是 。若D是C的同分異構(gòu)體，但D屬于酚類化合物，而且結(jié)構(gòu)式中沒有CH3基團(tuán)。請(qǐng)寫出D可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。(任意一種，填入上列D方框中)答. 14 ；C14H20O ；14. 寫出與具有相同官能團(tuán)種類和數(shù)目的一個(gè)同分異構(gòu)體簡(jiǎn)式： 答案：15. 寫出含有酯基和一取代苯

18、結(jié)構(gòu)的五個(gè)同分異構(gòu)體： 答案：16. 羧酸A(分子式為C5H10O2)可以由醇B氧化得到.A和B可以生成酯C(分子量172).符合這些條件的酯只有4種.請(qǐng)寫出這4 種酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式.(答案：4種)17. 若 是某單烯烴與氫氣加成后的產(chǎn)物，則烯烴可能有 種結(jié)構(gòu)；若是炔烴與氫加成的產(chǎn)物，則此炔烴可能有 種結(jié)構(gòu)。（答案:5 、1）18降冰片烷立體結(jié)構(gòu)如圖，按鍵線式(以線示鍵，每個(gè)折點(diǎn)和線端點(diǎn)處表示有一個(gè)碳原子，并以氫補(bǔ)足四價(jià)，C、H未表示出來)寫出它的分子式 ，當(dāng)它發(fā)生一氯取代時(shí)，取代位置有 種。答案： C7H12 ；319有機(jī)物C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，寫出與C互為同分異構(gòu)體，且屬于乙酸酯類的化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

19、、 答案： 20請(qǐng)寫出有機(jī)物A的同分異構(gòu)體（同類別且有支鏈）的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： 及 答案: A的同分異構(gòu)： 21(1) 今有A、B、C 3種二甲苯；將它們分別進(jìn)行一硝化反應(yīng)，得到的產(chǎn)物分子式都是C8H9NO2，但A得到兩種產(chǎn)物，B得到3種產(chǎn)物，C只得到一種產(chǎn)物。由此可以判斷A、B、C各是下列哪一結(jié)構(gòu)，請(qǐng)將字母填入結(jié)構(gòu)式后面的括號(hào)中。(2) 請(qǐng)寫出一個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)式。它的分子式也是C8H9NO2，分子中有苯環(huán)，苯環(huán)上有三個(gè)取代基，其中之一為羧基，但并非上述二甲苯的硝化產(chǎn)物。請(qǐng)任寫一個(gè)： 。答案：（1）（C）（A）（B） 22在C3H9N中，N原子以三個(gè)單鍵與其他原子相連接，它具有的同分異構(gòu)體數(shù)目為(

20、) A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 23 C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： 請(qǐng)寫出與C同類的同分異構(gòu)體(含C)可能有 種答案：4種 24 2000年，國(guó)家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布通告暫停使用和銷售含苯丙醇胺的藥品制劑。苯丙醇胺（英文縮寫為PPA）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：其中代表苯基。苯丙醇胺是一種一取代苯，取代基是。（1）PPA的分子式是：_。（2）它的取代基中有兩個(gè)官能團(tuán)，名稱是_基和_基（請(qǐng)?zhí)顚憹h字）。（3）將、H2N、HO在碳鏈上的位置作變換，可以寫出多種同分異構(gòu)體，其中5種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是：請(qǐng)寫出另外4種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（不要寫出OH和NH2連在同一個(gè)碳原子上的異構(gòu)體；寫出多于4種的要扣分）：_、_、_、_。答

21、案：（1）C9H13NO （2）羥基、氨基 （3）25. A是一種酯，分子式是C14H12O2，A可以由醇B跟羧酸C發(fā)生酯化反應(yīng)得到。A不能使澳（CCl4溶液）褪色。氧化B可得到C。(1) 寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： A B C (2) 寫出B的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，它們都可以限NaOH反應(yīng)。 、 答案：（用鄰、間、對(duì)或o、m、p表示CH3C6H4OH的兩種異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式也可。）26、化合物E 有多種同分異構(gòu)體，其中屬于酯類且具有兩個(gè)對(duì)位側(cè)鏈的同分異構(gòu)體有四種，分別寫出它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： 其中屬于酸類且具有兩個(gè)對(duì)位側(cè)鏈的同分異構(gòu)體有兩種，分別寫出它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： 答案：27、A結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:C(CH2OH)4 。寫出所有滿足下列3個(gè)條件的A的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。屬直鏈化合物；與A具有相同的官能團(tuán)；每個(gè)碳原子上最多只連一個(gè)官能團(tuán)。這些同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是              。答案：CH3C