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(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)：①同—C上的H是等效的；②同—C上所連的上的H是等效的；③同一分子中處于軸對(duì)稱或中心對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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：①定中心，連端基；②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)。

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①寫出最長(zhǎng)碳鏈，②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(duì)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(zhǎng)，③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(dòng)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(jiǎn)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(duì)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)。解析

思維模式：烷

烷基

烷的一元取代物C3H89

（1種）

-C3H7（2種）

2種C4H10

（2種）

-C4H9

（4種）

4種C5H12

（3種）

-C5H11（8種）

8種

注意：烷基的種類數(shù)是對(duì)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(huì)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(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，①問飽和鹵代烴C4H9X有多少種異構(gòu)體；②醇C4H90H有幾種?③C5H1002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①C4H9X相當(dāng)于C4H9-X有4種異構(gòu)體；②C4H9OH(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③C5H10O2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2種），C2H5COOC2H5的只有1種，C3H7COOCH3的有2種，共計(jì)有9種。

5.二元取代物同分異構(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(duì)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(duì)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(shí)另一個(gè)氯原子的位置可以用序號(hào)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(duì)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(duì)應(yīng)的烷中只會(huì)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．不飽和度法

例題9

A、B兩種有機(jī)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(cè)定顯示，分子結(jié)構(gòu)中不存在甲基(-CH3)?；衔顰的結(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)?；衔顱的結(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Ω表示。對(duì)于有機(jī)物CxHy0z，其Ω=。若含有氮原子，每有一個(gè)氮原子增加O．5個(gè)不飽和度；當(dāng)Ω=1時(shí)，分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)C=O鍵或C=C鍵或單鍵構(gòu)成的環(huán)；當(dāng)Ω≥4時(shí)，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(jì)算其Ω=+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(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

對(duì)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(duì)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-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(jiǎn)式如右圖所示，與它互為同分異構(gòu)體的有

(

)

A．①②

B．②④

C．③④

D．①④解析

此法適用于判斷稠環(huán)芳烴。判斷方法為；對(duì)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：①7條；②4條；③6條；④6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(duì)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．4

B．6種

C．7種

D．8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(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(jiǎn)式。分析：（1）類別異構(gòu)：根據(jù)通式可知在中學(xué)知識(shí)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(duì)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(hào)的兩個(gè)碳原子與5號(hào)碳原子位置相同）號(hào)碳原子上的一個(gè)氫原子即可。則羧酸的異構(gòu)體為對(duì)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(duì)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(duì)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)甲基的異構(gòu)體。分析：依據(jù)教材知識(shí)，二甲苯有三種形式，可將二甲苯中兩個(gè)甲基換為2個(gè)氫原子，其余四個(gè)碳上的氫原子換為甲基，便可得題目所求異構(gòu)體：3.逐個(gè)引入法當(dāng)題目所求異構(gòu)體中包含多個(gè)官能團(tuán)時(shí)，可以采取逐