同分異構(gòu)體數(shù)目判斷

同分異構(gòu)現(xiàn)象廣泛存在于有機(jī)物中,同分異構(gòu)體的知識(shí)也貫穿于中學(xué)有機(jī)化學(xué)的始終。因此,分析、判斷同分異構(gòu)體也就成為有機(jī)化學(xué)的一大特點(diǎn)。作為高考命題的熱點(diǎn)之一,這類試題是考查學(xué)生空間想象能力和結(jié)構(gòu)式書寫能力的重要手段?？忌谄綍r(shí)訓(xùn)練中就應(yīng)逐漸領(lǐng)會(huì)其中的本質(zhì),把握其中的規(guī)律。

一、書寫同分異構(gòu)體必須遵循的原理

“價(jià)鍵數(shù)守恒”原理：在有機(jī)物分子中碳原子的價(jià)鍵數(shù)為4,氧原子的價(jià)鍵數(shù)為2,氫原子的價(jià)鍵數(shù)為1,不足或超過這些價(jià)鍵數(shù)的結(jié)構(gòu)都是不存在的,都是錯(cuò)誤的。二、同分異構(gòu)體的種類

有機(jī)物產(chǎn)生同分異構(gòu)體的本質(zhì)在于原子的排列順序不同,在中學(xué)階段主要指下列三種情況：

⑴碳鏈異構(gòu)：由于碳原子的連接次序不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象,如CH3CH(CH3)CH3和CH3CH2CH2CH3.

⑵官能團(tuán)位置異構(gòu)：由于官能團(tuán)的位置不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象,如：CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3.

⑶官能團(tuán)異類異構(gòu)：由于官能團(tuán)的不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象,主要有：?jiǎn)蜗N與環(huán)烷烴；二烯烴、炔烴與環(huán)烯烴；醇和醚；酚與芳香醇或芳香醚；醛與酮；羧酸與酯；硝基化合物與氨基酸；葡萄糖與果糖；蔗糖與麥芽糖等.

例⒈寫出C4H8O2的各種同分異構(gòu)體（要求分子中只含一個(gè)官能團(tuán)）.

【解析】根據(jù)題意,C4H8O2應(yīng)代表羧酸和酯,其中羧酸（即C3H7COOH）的種類等于—C3H7的種類,故有

酯必須滿足RCOOR′（R′只能為烴基,不能為氫原子）,R與R′應(yīng)共含3個(gè)碳原子,可能為：

C2—COO—C：

C—COO—C2：

H—COO—C3：

【練習(xí)】已知CH3COOCH2C6H5有多種同分異構(gòu)體,請(qǐng)寫出其含有酯基和一取代苯結(jié)構(gòu)的所有同分異構(gòu)體。

三、由分子式分析結(jié)構(gòu)特征

在烴及其含氧衍生物的分子式中必然含有這樣的信息：該有機(jī)物的不飽和度.利用不飽和度來解答這類題目往往要快捷、容易得多.下面先介紹一下不飽和度的概念：

設(shè)有機(jī)物分子中碳原子數(shù)為n,當(dāng)氫原子數(shù)等于2n+2時(shí),該有機(jī)物是飽和的,小于2n+2時(shí)為不飽和的,每少兩個(gè)氫原子就認(rèn)為該有機(jī)物分子的不飽和度為1.分子中每產(chǎn)生一個(gè)C=C或C=O或每形成一個(gè)環(huán),就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不飽和度,每形成一個(gè)C≡C,就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)不飽和度,每形成一個(gè)苯環(huán)就會(huì)產(chǎn)生4個(gè)不飽和度.

例⒉烴A和烴B的分子式分別為C1134H1146和C1398H1278,B的結(jié)構(gòu)跟A相似,但分子中多了一些結(jié)構(gòu)為的結(jié)構(gòu)單元.則B分子比A分子多了33個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)單元。

四、書寫同分異構(gòu)體的方法

書寫同分異構(gòu)體時(shí)，關(guān)鍵在于書寫的有序性和規(guī)律性。例⒊寫出分子式為C7H16的所有有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。

【解析】經(jīng)判斷,C7H16為烷烴

第一步,寫出最長(zhǎng)碳鏈：

第二步,去掉最長(zhǎng)碳鏈中一個(gè)碳原子作為支鏈,余下碳原子作為主鏈,依次找出支鏈在主鏈中的可能位置（以下相似）

第三步,去掉最長(zhǎng)碳鏈中的兩個(gè)碳原子,⑴作為兩個(gè)支鏈（兩個(gè)甲基）：

①分別連在兩個(gè)不同碳原子上

②分別連在同一個(gè)碳原子上

⑵作為一個(gè)支鏈（乙基）

第四步,去掉最長(zhǎng)碳鏈中的三個(gè)碳原子,⑴作為三個(gè)支鏈（三個(gè)甲基）

⑵作為兩個(gè)支鏈（一個(gè)甲基和一個(gè)乙基）：不能產(chǎn)生新的同分異構(gòu)體.

最后用氫原子補(bǔ)足碳原子的四個(gè)價(jià)鍵.

例⒋寫出分子式為C5H10的同分異構(gòu)體.

【解析】在書寫含官能團(tuán)的同分異構(gòu)體時(shí),通常可按官能團(tuán)位置異構(gòu)→碳鏈異構(gòu)→官能團(tuán)異類異構(gòu)的順序書寫,也可按其它順序書寫,但不管按哪種順序書寫,都應(yīng)注意有序思考,防止漏寫或重寫.

⑴按官能團(tuán)位置異構(gòu)書寫：

⑵按碳鏈異構(gòu)書寫：

⑶再按異類異構(gòu)書寫：

①“成直鏈、一線串”②“從頭摘、掛中間”③“往邊排、不到端”

以C5H12為例,寫出C5H12的各種同分異構(gòu)

(1)“成直鏈、一線串”：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3

(2)“從頭摘、掛中間”：

(3)“往邊排、不到端”：重復(fù)上述兩式重復(fù)(2)、(3)兩步,可寫出C5H12的另一種同分異構(gòu)體,所以C5H12共有三種同分異構(gòu)體.

2.書寫各類有機(jī)物同分異構(gòu)體的正確方法

按照官能團(tuán)異構(gòu)、碳鏈異構(gòu)、位置異構(gòu)的順序來書寫

五、“等效氫法”推斷同分異構(gòu)體的數(shù)目

判斷烴的一元取代物同分異構(gòu)體的數(shù)目的關(guān)鍵在于找出“等效氫原子”的數(shù)目.“等效氫原子”是指：①同一碳原子上的氫原子是等效的；②同一碳原子所連甲基上的氫原子是等效的；③處于鏡面對(duì)稱位置上的氫原子是等效的（相當(dāng)于平面成像時(shí),物與像的關(guān)系）.

例⒌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（D）

（A）(CH3)2CHCH2CH2CH3（B）(CH3CH2)2CHCH3

（C）(CH3)2CHCH(CH3)2（D）(CH3)3CCH2CH3

六、同分異構(gòu)體的識(shí)別與判斷

識(shí)別與判斷同分異構(gòu)體的關(guān)鍵在于找出分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,在觀察分子結(jié)構(gòu)時(shí)還要注意分子的空間構(gòu)型。

C6H14的同分異構(gòu)體種類：分別是正己烷,2－甲基戊烷,3－甲基戊烷,2,3－二甲基丁烷,2,2－二甲基丁烷。1.-C3H7屬于丙基,其異構(gòu)有：正丙基：-CH2CH2CH3異丙基：-CH（CH3）2

2.-C4H9屬于丁基,其異構(gòu)有：正丁基：-CH2CH2CH2CH3異丁基：-CH2CH（CH3）2仲丁基：-CH-CH2-CH3

CH3

叔丁基：-C（CH3）3

3.-C5H11屬于戊基,其異構(gòu)不能全部按照正、異、新來命名：

正戊基：-CH2CH2CH2CH2CH3

1-甲基丁基：-CH（CH3）CH2CH2CH3

2-甲基丁基：-CH2-CH（CH3）CH2CH3

3-甲基丁基：-CH2-CH2-CH（CH3）2

1-乙基丙基：-CH（CH2CH3）2

1,1-二甲基丙基：-C（CH3）2CH2CH3

2,2-二甲基丙基：-CH2-C（CH3）3C5H11的同分異構(gòu)體數(shù)目及種類：由正戊烷形成的有3種異戊烷形成的有4種新戊烷形成的有1種。

例⒍下列事實(shí)能夠證明甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu),而不是平面正方形結(jié)構(gòu)的是（B）

（A）CH3Cl不存在同分異構(gòu)體（B）CH2Cl2不存在同分異構(gòu)體

（C）CHCl3不存在同分異構(gòu)體（D）CH4是非極性分子

例⒎下列事實(shí)能說明苯分子的平面正六邊形結(jié)構(gòu)中碳碳鍵不是以單雙鍵交替排列的是（C）

（A）苯的一元取代物沒有同分異構(gòu)體（B）苯的間位二元取代物只有一種

（C）苯的鄰位二元取代物只有一種（D）苯的對(duì)位二元取代物只有一種

例⒏萘分子的結(jié)構(gòu)式可以表示為或,二者是等同的.苯并(a)芘是強(qiáng)致癌物