同分異構(gòu)體數(shù)目判斷四法

1、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(jī)化學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，下面介紹四種常見的判斷方法。一、等效氫法要點(diǎn)：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(gè)H 被一個(gè)和一個(gè)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(gè)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(jī)物分子與碳原子數(shù)相等的烷烴相比較，每減少2個(gè)氫原子， 則有機(jī)物的不飽和

2、度增加1，用表示。若有機(jī)物為含氧化合物，因?yàn)檠鯙槎r(jià)，C=O 與 C=C “等效”，所以在進(jìn)行不飽和度計(jì)算時(shí)可不考慮氧原子。至于有機(jī)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(gè)和一個(gè)，上連接一個(gè)和一個(gè)，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(tuán)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(jī)物的化學(xué)式為，結(jié)構(gòu)中有2 個(gè)，2 個(gè)，1 個(gè)，和 1 個(gè)，寫出其可能的結(jié)構(gòu)。解析：首先

3、定中心，連端基：即，再插入橋梁基，2 個(gè)可分為兩個(gè)和1 個(gè)。兩個(gè)的插法有兩種，即和； 1個(gè)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(gè)，從 6 個(gè)中選 2 個(gè)與從 6 個(gè)中選 4 個(gè)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.書寫同分異構(gòu)體的一個(gè)基本策略1. 判類別 ：據(jù)有機(jī)物 的分子組成判定其可能的類別異構(gòu)( 一般用通式 判斷

4、) 。2 . 寫碳鏈 ：據(jù)有機(jī)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(shí)，整到散。即寫出最長碳鏈，依次寫出少一個(gè)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(gè)碳作取代基時(shí)，先做一個(gè)，再做兩個(gè)、多個(gè)，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(tuán)的烴的同分異構(gòu)體，然后在各余碳鏈上依次移動官能團(tuán)的位置，有兩個(gè)或兩個(gè)以上的官能團(tuán)時(shí)，先上一個(gè)官能團(tuán)，依次上第二個(gè)官能團(tuán)，依次類推。4. 氫飽和 ：按“碳四鍵”的 原理，碳原子剩余的

5、價(jià)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(tuán)或取代基位置異構(gòu)” 的順序有序列舉的同時(shí)要充分利用“對稱性”防漏剔增。二確定同分異構(gòu)體的二個(gè)基本技巧1. 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(tuán)的關(guān)系， 不必寫出異構(gòu)體即得另一種異構(gòu)體數(shù)。2. 對稱技巧 - 適于已知有機(jī)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(jī)物發(fā)生取代反應(yīng)后， 能形成幾種同分異構(gòu)體的規(guī)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

6、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(shí)，物與像的關(guān)系) 。三.書寫或判斷同分異構(gòu)體的基本方法1有序分析法例題 1 主鏈上有 4 個(gè)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(gè)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(gè)碳原子的烷烴及其同分異構(gòu)體數(shù)分別為：一個(gè)甲基 (1 種 ) ；兩個(gè)甲基 (2 種) ；三個(gè)甲基 (1 種 ) ；四個(gè)甲基 (1 種 ) 。所以符合此條件的烷烴的碳原子數(shù)為 6 個(gè)。故含有相同碳原子數(shù)且主鏈上也有 4 個(gè)碳原子的單烯烴有：共 4 種。故答案

7、為C項(xiàng)。注意： (1) 含官能團(tuán)的開鏈有機(jī)物的同分異構(gòu)體一般按“類別異構(gòu)碳鏈異構(gòu)官能團(tuán)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(gè)方面。烷基的類別與個(gè)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(gè)側(cè)鏈， 不存在位置異構(gòu)；兩個(gè)側(cè)鏈存在鄰、間、對三種位置異構(gòu)；三個(gè)相同側(cè)鏈

8、存在連、偏、均三種位置異構(gòu)。2等效氫法例題 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(jī)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(jī)物分子中有多少種“等效氫原子”，具體分析如下：，共計(jì) 9 種。又例如：3背景轉(zhuǎn)換法（排列組合法）依據(jù)：烴分子中若有n 個(gè)氫原子，其中m 個(gè)氫原子被取代的產(chǎn)物數(shù)目與( n -m)個(gè)氫原子被同一原子或原子團(tuán)取代的產(chǎn)物數(shù)目相等。例題 4已知萘的 n 溴代物和 m溴代物的種數(shù)相等，則n 與m(m n) 的關(guān)系是A m+n=6B m+n=4C m+ n= 8D 無法確定解析： 解題 過程要避免犯策略性的錯

9、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(shí)的 m 與 n 的定量關(guān)系： 1+7=8， 2+6=8， m+n=8, 用了好長時(shí)間才確定答案為C。也有部分同學(xué)因?yàn)闀鴮懟蚺袛嗤之悩?gòu)體的復(fù)雜性，不到終點(diǎn)就放棄作答。聰明的同學(xué)會見機(jī)行事，變“正面強(qiáng)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C10H 8 出發(fā)，從分子中取代a 個(gè) H 原子（ C10 H8-a Br n）與取代 8-a 個(gè) H 原

10、子（ C10Hn Br8-a ）的同分異構(gòu)體數(shù)目應(yīng)該是相等的，因?yàn)閷10 H8-a Br a 若觀察的是個(gè) Br 的位置，而對C10 Hn Br 8-a 則轉(zhuǎn)化為觀察a 個(gè) 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：a8-a（因?yàn)閚mm-n ）。C8=C8Cm=C22511解答本題的策略在于等價(jià)變通， 例如 CH=CHCl 與 CCl =CHCl C HCl 與 C5 H12O 的醇等的關(guān)系都是同分異構(gòu)體數(shù)目相等。解題思維策略對完成條件向結(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(fèi)時(shí)費(fèi)事， 還不一定 能夠做對。4

11、烷基異構(gòu)規(guī)律法例題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：烷烷基烷的一元取代物C3H89 （ 1 種）-C 3H7（ 2 種）2 種C4H10 （2 種）-C4H9 （4 種）4 種C5H12 （ 3 種）-C 5H11（ 8 種）8 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(tuán)連接時(shí)都會因丁基的不同產(chǎn)生4 種結(jié)構(gòu)。 因此，分子式為C H Cl 的鹵代烴、 分子式為C H O的醇、分子式為C H O的醛、 分子式為C H O 的羧酸及分494l05l05l02子式為 C1

12、0H14 且只有一個(gè)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(jī)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(xiàng)。例題 6 -C4H9 丁基有 4 種異構(gòu)體， 問飽和鹵代烴 C4H9 X 有多少種異構(gòu)體； 醇 C4H9 0H 有幾種 ? C5H10 02 屬于酯的同分異構(gòu)體有幾種解析 可理解為 -C4H 9 有幾種異構(gòu)體，所以 C4H 9X相當(dāng)于C4 H9-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。C5 H10 O（屬于醛的異構(gòu)）相當(dāng)與C4H

13、9-CHO，也有 4 種同分異構(gòu)體；同理，C5 H10O2 的羧酸，即是C4 H9 -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HCOOC49 的有 4 種， CH3COOCH37 的有 2（-CH 有 2 種）， C H COOCH 的只有 1 種， C H COOCH的有 2 種，共計(jì)有 9 種。3725253735. 二元取代物同分異構(gòu)體的“定一變一，注意重復(fù)”法例題 7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

14、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(shí)另一個(gè)氯原子的位置可以用序號表示，以計(jì)算同分異構(gòu)體的種類數(shù)，共計(jì) 15 種。6特殊關(guān)系法例 8 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

15、C。7不飽和度法例題 9A 、 B 兩種有機(jī)化合物，分子式都是C9H1102 N。(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)中不存在甲基(-CH 3) 。化合物 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) ?；衔?B 的結(jié)構(gòu)式是 _。解析不飽和度又稱缺氫指數(shù)。有機(jī)物分子中與碳原子相等的開鏈烷烴相比較，每減少2 個(gè)氫原子， 則有機(jī)物的不飽和度增加1，用 表示。對于有機(jī)物CxHy0z，其 =。若含有氮原子， 每有一個(gè)氮原子增加 O5 個(gè)不飽和度； 當(dāng) =1 時(shí)，分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)鍵或 C=C鍵或單鍵構(gòu)成的環(huán)；

16、當(dāng) 4 時(shí)，分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)的可能性極大。C=O(1) 由分子式可計(jì)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 ) ，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命名法例題 10一氯丁烯 (C4 H7C1)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

17、-氯-1-丁烯， C：3-氯 -1-丁烯， D：4- 氯 -1- 丁烯， E： 1- 氯 -2- 丁烯， F： 2- 氯 -2- 丁烯， G： 2- 氯 -2- 丁烯， H： 1- 氯 -2- 甲基 -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公共邊數(shù)法例題 11 在煙囪灰、煤焦油、燃燒煙草的煙霧及內(nèi)燃機(jī)的尾氣中，含有一種強(qiáng)致癌性物質(zhì)苯并 (a) 芘，它是由五個(gè)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()AB

18、CD 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(xiàng)。10. 二價(jià)基團(tuán)插入法此法適用于給出有機(jī)碎片，要求推斷有機(jī)物結(jié)構(gòu)的試題。方法是先把三價(jià)基團(tuán)( 中心基 ) 與一價(jià)基團(tuán) ( 端基 ) 連接起來， 然后根據(jù)對稱性、 互補(bǔ)性、 有序性 原則 插入二價(jià)基團(tuán) ( 橋梁基 ) ，即可無重復(fù)、無遺漏地推

19、出所有的同分異構(gòu)體。例題 12已知某鏈烴， 分析數(shù)據(jù)表明： 分子中有含有兩個(gè)-CH3，三個(gè) -CH2- ，一個(gè) - CH-和一個(gè) -Cl的可能的結(jié)構(gòu)有()A 4B6 種C7 種D8 種解析先把三價(jià)基團(tuán) (一個(gè)次甲基 )與一價(jià)基團(tuán)兩個(gè)甲基、一個(gè)氯原子)連接起來，然后插入二價(jià)基團(tuán)，分析過程如下：故答案為 B 項(xiàng)。11.由加成產(chǎn)物確定不飽和有機(jī)物同分異構(gòu)體數(shù)例題 13某有機(jī)物與H 2 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(jī)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(jī)物與H2 按l： l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

20、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(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(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(jià)化合物中的四價(jià)原則) ，進(jìn)而得到有機(jī)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(tuán)）。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

21、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(gè)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(gè)碳原子與5 號碳原子位置相同）號碳原子上的一個(gè)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(gè)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 3.寫出苯環(huán)上連有四個(gè)甲基的異