同分異構(gòu)體的書寫及數(shù)目判斷

1、1同分異構(gòu)體的快速書寫及數(shù)目判斷同分異構(gòu)體的書寫及數(shù)目確定是高考的必考點，通常有兩種考查形式：一是以選擇題 的形式考查同分異構(gòu)體的數(shù)目；二是以非選擇題的形式考查某些具有特定結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu) 體的書寫及數(shù)目判斷。一、同分異構(gòu)體的書寫先根據(jù)化學(xué)式寫出通式進(jìn)行物質(zhì)類別判斷后，書寫時一定做到有序性和規(guī)律性。1、 降碳法（適用于烷烴）： 書寫時要做到全面避免不重復(fù)，具體規(guī)則為主鏈由長到 短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列由鄰到間，碳滿四價。例 1、寫出分子式為 GH6的所有有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式。 【解析】經(jīng)判斷，GH6為烷烴。第一步：寫出最長碳鏈（只寫出了碳，氫原子根據(jù)“碳滿四價”補足）： （得到 1 種異

2、構(gòu)體）；第二步：去掉最長碳鏈中 1 個碳原子作為支 鏈（取代基），余下碳原子作為主鏈，依次找出_ I -支鏈在主鏈中的可能位置（J表示取代基連接在-主鏈上碳的位置），注意主鏈結(jié)構(gòu)的對稱性和等同 性：（主鏈結(jié)構(gòu)沿虛線對稱， 2與5、 3與4處于對稱位置，甲基連接在 1 或 6 將會和第一步中結(jié)構(gòu)相同）；第三步：去掉最長碳鏈中的兩個碳原子作為支鏈，出現(xiàn)兩種 情況：兩個碳原子作為 2 個支鏈（兩個甲基）（主鏈結(jié)構(gòu)沿3 號碳原子對稱，采取“定一移二”法先將一個甲基固定在2 號碳原子后另一個甲基可能連接在2 或 3 或 4 位置得到 3 種異構(gòu)體，然后將固定在 2 號碳原子的甲基固定在 3 號碳原子上，

3、則另一個 甲基只能連接在 3 位置得到 1 種異構(gòu)體將得到 4 種異構(gòu)體）；作為一個支鏈（乙基）（得到1 種異構(gòu)體）；第四步：去掉最長碳鏈中的3 個碳原子作為支鏈，也出現(xiàn)兩種情況：作為三個支鏈（三個甲基）（得到1 種異構(gòu)體）；作為兩個支鏈（一個甲基和一個乙基）：不能產(chǎn)生新的同分異構(gòu)體。 第五步：最后用氫原子補足碳原子的四個價鍵。2、 插入法（適用于烯烴、炔烴、酯、醚、酮類等）：所謂“插入法”是將官能團(tuán)拿 出， 禾U用降碳法寫出剩余部分的碳鏈異構(gòu)， 再找官能團(tuán) （相當(dāng)于取代基）在碳鏈上的位置（C 和 H 原子間或 C 和 C 原子間），將官能團(tuán)插入，產(chǎn)生位置異構(gòu)。書寫要做到思維有序， 如按照碳鏈

4、異構(gòu)T位置異構(gòu)T官能團(tuán)異構(gòu)的順序書寫，也可按照官能團(tuán)異構(gòu)T碳鏈異構(gòu)T官能團(tuán)位置異構(gòu)的順序書寫，不管按照哪種方法書寫都必須注意官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的對稱性和官 能團(tuán)位置的等同性，防漏寫和重寫。碳鏈異構(gòu)：碳骨架（碳原子的連接方式）不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象。如書寫GHioO 的醛的同分異構(gòu)體時，將官能團(tuán)一 CHO 拿出，禾U用降碳法寫出剩余四個碳的碳鏈異構(gòu)，再找一 CHO 在碳鏈上的位置，將其插入，產(chǎn)生位置異構(gòu)。2由： | 得到 CHCHCHCHCHO（戊醛）與 CHCHCH（ CH） CHO（2-甲基丁醛）;C個丁在*由 匸一 得到（CH）3CHCHO （2 2-二甲基丙醛）與（CH） QHCHCH0（3-甲基

5、丁醛）。官能團(tuán)位置異構(gòu)：由于官能團(tuán)在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象。如書寫C3HO 的醇的同分異構(gòu)時易得到 CHCHCHOH（ 1-丙醇）和 CHCH（OH CH（2-丙醇）兩種同分 異構(gòu)體；書寫C4HB的烯烴同分異構(gòu)時易得到 CHCHCH=CH 和 CHCH=CHGH （ CH）2C=CH 三種 同分異構(gòu)體。官能團(tuán)異構(gòu)：由于官能團(tuán)的種類不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象。如C2HO 符合飽和一元醇和飽和醚的通式 CHn+2O,書寫 GHO 的同分異構(gòu)體時應(yīng)考慮一 OH 和:八兩種官能團(tuán)，易得 到 CH3CH2OH（乙醇）和 CHOCH （二甲醚）兩種同分異構(gòu)體?？紤]官能團(tuán)異構(gòu)主要有以下幾種情況，烯

6、烴環(huán)烷烴，二烯烴炔烴，飽和一元醇 醚，飽和一元醛酮，飽和一元羧酸酯，芳香醇芳香醚酚，硝基化合物氨基酸， 葡萄糖果糖，蔗糖麥芽糖。如，CHCHCOOH丙酸）與 CHCOOGH（乙酸甲酯）是同分異構(gòu)體，但淀粉和纖維素由于n不等，所以不是同分異構(gòu)體。例 2、寫出AW：S屬于酯類化合物且分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式?！窘馕觥?依據(jù)題意不難發(fā)現(xiàn)符合條件的是芳香酯。 將酯基拿出后剩 余部分為，結(jié)構(gòu)中能插入的有 4 類碳?xì)滏I和 1 類不對稱的碳碳鍵。OII將一。一 c插入四類碳?xì)滏I（1、2、3、4 處），形成四種同分異構(gòu)體:0沙0$0nHC0H-C-QH-C-0-CHf-0將 T 插入不對稱的碳

7、碳鍵（5 處）形成二種同分異構(gòu)體：0 0（0-0-CCH?CH3OII注意：酯基一。一C是不對稱結(jié)構(gòu)，兩邊連接的基團(tuán)對調(diào)，結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，所以插入 C- H 鍵中可以形成羧酸和甲酸酯；插入不對稱的C- C 鍵中能形成兩種酯，而插入對稱的 C- C 鍵中則只能形成一種酯。例 3、分子式為 GHw 屬于炔烴（不考慮環(huán)狀）的同分異構(gòu)體有多少種？ 【解析】將碳碳叁鍵拿出，剩余部分碳鏈C4Ho有兩種結(jié)構(gòu)如下：1234CH3 CH2 CH2 CH3CH3 CH CH3567CH3因碳碳叁鍵一】結(jié)構(gòu)對稱，插入每類 C- H 鍵或 C- C 鍵只形成一種炔烴。將一:一;：一 插入四類C- H 鍵（1、2、3、

8、4 處）得 4 種炔烴，插入三類 C- C 鍵（5、6、7 處）得 3 種 炔烴，總共有 7 種同分異構(gòu)體。3R 可能的結(jié)構(gòu)簡式有（）A. 4 種 B . 5 種 C . 6 種 D . 7 種【解析】由烯烴 R 與1mol H2加成生成烷烴知烯烴 R 結(jié)構(gòu)中只有一個碳碳雙鍵，現(xiàn)從6CH3CH2CH31 I 24 I烷烴CH3CHCHCHC CH3結(jié)構(gòu)入手，16 位置相鄰的兩碳原子各去一個H 引入雙35CH3CH3CH3鍵，得到六類碳碳雙鍵，即R 有 6 種同分異構(gòu)體，選 Co注意：烯烴催化加氫后得到烷烴，其特點是雙鍵兩端的碳原子各加上一個H,碳碳雙鍵變?yōu)樘继紗捂I而碳鏈不變。反過來，烷烴相鄰的

9、兩碳原子各去一個H 就能形成烯烴，關(guān)總結(jié)：下表列舉了用“插入法”產(chǎn)生的幾種常見的類別異構(gòu)，以供參考通式實例提出的官能團(tuán)剩余部分的碳鏈異構(gòu)插入位置形成類別異構(gòu) 和同分異構(gòu)數(shù)GH2n+2OGHoO-O-1234CH3CH2CH2CH3CH3CH CH35 67 |CH3C 和 H 原子 間醇 4 種，插入每類 CH 鍵各只有一種C 和 C 原子 間醚 3 種，插入每類 C- C鍵各只有一種GHznOC5HoO-c-1234CH3CH2CH2CH3CH3CHCH35671CH3C 和 H 原子 間醛 4 種，插入每類 C- H 鍵各只有一 種C 和 C 原子 間 酮 3 種，插入每類 C -C鍵各只

10、有一種CnH2nO2GH10QOII一 0 c -1234CH3CH2CH2CH3CH3CHCH35671CH3C 和 H 原子 間羧酸 4 種，插入每類 C- H鍵各只有一種C 和 H 原子 間甲酸酯 4 種，插入每 類C- H 鍵各只有一 種C 和 C 原子 間酯 5 種，插入每類不 對稱的 C- C 鍵形成 兩種酯，插入每類對 稱的 C-C 鍵只形成 一種酯CnH2n2C6HI0-c=c1234CH3CH2CH2CH3CH3CHCH35671CH3C 和 H 原子 間和 C 和 C 原 子間炔烴7種， 插入每類C -H鍵和 C- C 鍵各只 有一種3、取代法（適用于鹵代烴、醇、醛、羧酸等

11、）例 4、烷烴CHCH3C2H53 -CH - CH -CH-C-CH3是烯烴 R 和1molHz發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物，則HC ,炔烴與烯烴類似。CH3CH3C4書寫分子式為 GH2O 的同分異構(gòu)體，其書寫思路如下：）先不考慮分子式中的氧原子，寫出C5H2的同分異構(gòu)體，共有三種碳鏈結(jié)構(gòu):CHrC-Cft（II）、（2）再考慮羥基（醇）官能團(tuán)異構(gòu)，則碳鏈結(jié)構(gòu)式（碳鏈結(jié)構(gòu)式（II ）有四種同分異構(gòu)體:CH.CH：1CHy-CHrOH碳鏈結(jié)構(gòu)式（III）只有一種同分異構(gòu)體：H（3）然后考慮醚基官能團(tuán)，則碳鏈結(jié)構(gòu)式（I ）有兩種同分異構(gòu)體：CH O-CH2CH CH CH、CHCH O CfCH CH。

12、 碳鏈結(jié)構(gòu)式（II）有三種同分異構(gòu)體：Cll-0-CH-CHrCH, CH-CH-O-CH-CH；. CH-CH-CHrfl-CH；.CH.Clry0CH3碳鏈結(jié)構(gòu)式（III）只有一種結(jié)構(gòu)： H二、同分異體數(shù)目的確定方法1、基元（烴基數(shù)目）法：甲基、乙基、丙基分別有 1、1、2 種結(jié)構(gòu)。丁基有 4 種結(jié)構(gòu)，則丁醇、戊醛、戊酸、一氯丁烷等都有四種同分異構(gòu)體。C4HoO 并能與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣的有機(jī)化合物有（）B . 4 種 C . 5 種 D . 6 種GHoO 與 Na 反應(yīng)放出氫氣，判斷出它是飽和一元醇C4H9 OH 該醇的OH 取代了 C4Ho上的一個 H,寫出 C4Hio的兩種同分異構(gòu)

13、體如圖 1 :CH3（III）。有三種同分異構(gòu)體:、CHT：H-CHH：HrC 氏CBrOVCfrCHrCIlrOHQHCHrCH-CH-CILCHsr肖CH-C-CH-CHtCH,OHCH-CH-CH-CKjCHS例 5、分子式為A . 3 種【解析】 有機(jī)物同分異構(gòu)體看作是1 2CH3CH2 CH2 CH334CH3 CH CHCHSCHaI）O5用一 OH 取代圖 1 中的 1、2、3、4 位四類 H 得到該醇的四種同分異構(gòu)體，選B。62、替代法：若烴分子中有 n 個氫原子，則其 m 元氯代物與（n-m）元氯代物的同分異 構(gòu)體數(shù)目相同。如二氯苯（C6HCI2）有三種同分異構(gòu)體，四氯苯也有

14、三種同分異構(gòu)體（將 H 替 代 CI）;又如CH 的一氯代物只有一種，新戊烷C（CH3）4的一氯代物也只有一種。例 6、已知分子式為 C2H2的物質(zhì) A 的結(jié)構(gòu)簡式為有九種同分異構(gòu)體，由此推斷A 苯環(huán)上的四溴代物的同分異構(gòu)體有（）種。A.6 B. 7 C. 8D. 9【解析】二溴代物的苯環(huán)上有2 個 Br，4 個 H,若把二溴代物的 2 個 Br 換為 2 個 H,4 個 H 換成 4 個 Br，恰好為四溴代物，與二溴代物結(jié)構(gòu)相當(dāng)，故四溴代物的同分異構(gòu)體也 必有 9 種，選 D。3、等效氫法：等效氫法是判斷同分異構(gòu)體數(shù)目的重要方法，其規(guī)律為同一碳原子上 的氫原子等效；同一碳原子上的甲基上的氫原

15、子等效；處于鏡面對稱位置上的氫原子是等 效的（相當(dāng)于平面成像時，物與像的關(guān)系）。有幾種等效氫，一鹵代物就有幾種。例 7、烯烴、一氧化碳和氫氣在催化劑作用下生成醛的反應(yīng)，稱為羰基合成，也叫烯催化劑烴的醛化反應(yīng)。由乙烯制丙醛的反應(yīng)為 CH=CH+CO+ - CHCHCHQ 由化學(xué)式為GHB的烯烴進(jìn)行醛化反應(yīng)，得到的醛的同分異構(gòu)體可能有（）A. 2 種B. 3 種C. 4 種【解析】要注意題目本身所帶的信息，從給出烯烴的醛化反應(yīng)信息來看，烯烴發(fā)生醛化反應(yīng)生成 GHoO,該醛可進(jìn)一步表示為 GH CHO 只要分析CHC 取代 GHw 的不同 等效氫就可以，共四種選 Co三、感悟與提升1、下列烷烴中，進(jìn)

16、行一氯取代反應(yīng)后，只能生成三種沸點不同的產(chǎn)物的是（）A. （CH）2CHCHCHCHB. （CHCH）2CHCHC. （CH3）2CHCH（CH2D. （CH）3CCHCH2、 分子式為 GofoQ 的有機(jī)物 A,能在酸性條件下水解，生成有機(jī)物C和 D,且 C 在一定的條件下可轉(zhuǎn)化為D,則 A 的可能結(jié)構(gòu)有（）A. 2B. 3C. 4D. 53、分子呈正六面體結(jié)構(gòu)，如圖所示，因而稱為“立方烷”，它的六氯代物的同分異構(gòu)體共有（）種A. 3B. 6C. 12D. 244、下列化學(xué)式所表示的化合物中，具有兩種或兩種以上同分異構(gòu)體的有（）A . CHQB . CHCI2C . GHO D . CHNO

17、5、下列各對物質(zhì)：葡萄糖，甘油；蔗糖，麥芽糖；淀粉，纖維素；氨基乙酸，硝基乙烷；苯甲醇，2甲基苯酚。其中互為同分異構(gòu)體的是（）A.B.C.D.6、 下列化學(xué)反應(yīng)中的產(chǎn)物中不存在同分異構(gòu)體的是（），A 苯環(huán)上的二溴代物CH37A. 2 丁醇在濃硫酸存在下發(fā)生脫水反應(yīng)B.丙烯與 HCI 的加成C. 1氯丙烷在 NaOH 溶液中水解D .甲苯在 Fe 粉作用下與氯氣的反應(yīng)7、 在下列各組有機(jī)化合物中，既不屬于同分異構(gòu)又不屬于同系物的一組物質(zhì)是（）A.甲酸、乙酸、軟脂酸B.甲酸、石炭酸、苯甲酸8C. 1 丙醇，2 丙醇，甲乙醚D.丙醛、丙酮、丙烯醇8、有一環(huán)狀化合物 CH，它不能使溴的 CC14溶液褪色；它的分子中碳環(huán)上的1 個氫原子被氯取代后的有機(jī)生成物只有一種。這種環(huán)狀化合物可能是（）9、 蒽的結(jié)構(gòu)簡式是COO ，如果將蒽分子中減少 3 個碳原子，而 H 原子數(shù)保持不變，形成的稠環(huán)化合物的同分異構(gòu)體數(shù)目是（）A. 2B. 3 C. 4D. 510、已知