有机化合物同分异构体的书写及数目判断

有机化合物同分异构体的书写及数目判断

同分异构现象是有机化合物普遍存在的结构现象，也是有机物数量与种类繁多的最主要原因。近年来，同分异构体的写法、数量判断以及同分异构体之间的比较与确定等，已经成为各类考试，特别是高考的热点问题。 一、同分异构体的异构方式

绝大多数有机物都存在同分异构现象，同分异构体的异构方式主要有三种：碳链异构、官能团位置异构、官能团类别异构等。 1. 碳链异构

碳链异构是指由于碳原子的连接次序不同引起的异构，如，正丁烷与异丁烷。由于烷烃分子中没有官能团，所以烷烃不存在官能团位置异构和官能团类别异构，而只有碳链异构。 2. 官能团位置异构

含有官能团的有机物，由于官能团的位置不同引起的异构。如，

和

。含有官能团（包括碳碳双键、叁键）的有机物一般都存在官能团位

置异构。互为碳链异构和官能团位置异构的有机物属于同一类物质。 3. 官能团类别异构

所谓官能团类别异构是指分子式相同，官能团类型不同所引起的异构。除烷烃以外，绝大多数有机化合物分子都存在与其对应的官能团类别异构体，如二烯烃（分子中含有两个双键）与单炔烃、饱和一元脂肪酸与饱和烃基酯等。互为官能团类别异构的有机物不属于同一类物质。

二、同分异构体的书写方

1 烃的异构

(1)烷烃的异构(碳架的异构)

熟记C1-C6的碳链异构: CH4、C2H6、C3H8 无异构体；C4H10 2种、C5H12 3种、C6H14 5种。 烷烃的同分异构体书写回顾 以C7H16为例：

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦

1、先写最长的碳链： C -C -C -C -C -C -C

② ③

2、减少1个C，依次加在第②、③ ??个C上（不超过中线）： C—C—C—C—C—C 3、减少2个C：

1）组成一个-C2H5，从第3个C加起（不超过中线）： C—C—C—C—C 2）分为两个-CH3

C C C C a）两个-CH3在同一碳原子上（不超过中线）： C—C—C—C—C C—C—C—C—C b) 两个-CH3在不同的碳原子上：

C—C—C—C—C C—C—C—C—C

C C C 1

C 有机化合物同分异构体的书写及数目判断

(2) 烯炔的异构(碳架的异构和双键或叁键官能团的位置异构) 如丁烯C4H8有两碳链形成叁种异构体： (3) 苯同系物的异构(侧链碳架异构及侧链位置的异构) 如C9H12有7种异构体：

三、同分异构体的判断方法

1、记忆法

记住一些常见的物质的同分异构体数目。例如：

⑴甲烷、乙烷、 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，其一卤代物只有一种；

⑵甲基、乙基的结构只有一种，即甲基（—CH3）、乙基（—CH2CH3） ； ⑶丙基的结构有两种，即 —CH2CH2CH3、

；

⑷丁基（—C4H9）的结构有4种， 2、基元法

例如：丁基（—C4H9）的结构有4种，则：

C4H9Cl、C4H10O属于醇C5H10O属于醛C5H10O2（可写成C4H9OH）、（可写成C4H9CHO）、属于酸（可写成C4H9COOH）的同分异构体数目均为4种。

C4H8O2属于酯的同分异构体数目的判断方法：

方法一： O 方法二：先写出官能团之外的剩余基团的结构简式。 R1—C—O—R2 判断：对称碳碳单键种数+不对称碳碳单键种数×2 0 3 2种 O 1 2 1种 + 碳氢单键种数 2 1 1种 碳原子数 CH3—CH2—CH3 —C—O— 该结构简式中含1种不对称碳碳单键，2种碳氢单键， 碳原子数 4种 故可得酯4种。

3、替代法

例如：C6H4Cl2的同分异构体有3种，故C6H2Cl4的同分异构体也有3种(将H替代Cl)。4.对称法（又称等效氢法）

一元取代物同分异构体数目的判断方法

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等效氢的判断方法：

⑴ 同一碳原子上的氢原子是等效氢原子 ⑵ 同一碳原子上的甲基氢原子是等效氢原子 ⑶ 处于镜面对称位置上的氢原子是等效氢原子

一元取代物同分异构体数目的判断方法：物质的结构简式中有多少种等效氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体。

取代等效氢法要领 利用等效氢原子关系，可以很容易判断出有机物的一元取代物异构体数目。其方法是先写出烃（碳架）的异构体，观察分子中互不等效的氢原子有多少种，则一元取代物的结构就有多少种。

C3H7X 一种碳链，共有 2 种异构体 C4H9X 二种碳链，共有 4 种异构体

C5H11X 叁种碳链，共有 8 种异构体

观察并找出分子结构中的对称要素是取代等效氢法的关键 乙苯异构体有 4 种 例： 对应环上一卤代物种数 3 2 3 1 注意对甲乙苯，环上一卤代物应为 2 种 例.菲和蒽互为同分异构体，菲的结构简式为 从菲的结构简式分析，菲的一氯取代物共有（ ） A．4种 B.5种 C．10种 D．14种 提示：找出菲结构的对称轴，则答案显见。 常可根据某些烃存在的一元取代物数目，反推原烃分子结构式

如已知烯烃C6H12的一氯代物只有一种，则可断定该烯烃的分子结构为

H3C CH3

C==C

H3C CH3 3

有机化合物同分异构体的书写及数目判断

应用 烃的二元(或三元)取代物的异构 5.有序法（定一移一） 有序法要求解决问题时遵循一定的特定线索和步骤去探索的一种思维方法。应用有序法解决烃的多元取代物异构体问题的步骤顺序是：先写出碳架异构，再在各碳架上依次先定一个官能团，接着在此基础上移动第二个官能团,依此类推，即定一移一。

[例] 二氯丙烷有 4 种异构体，它们的结构简式是 [练] 蒽的结构式为 它的一氯代物有 种，二氯代物又有 种。

[练] 已知A的结构为 A的n溴代物与m溴代物的异构体数目相同，则n和m必满足关系式 m+n=6 应用 酯的异构

6 拆分法

酯可拆分为合成它的羧酸和醇（酚）。若已知酸有m种异构体，醇有n种异构体，则该酯的同分异构体有m×n种。而羧酸和醇的异构体可用取代有效氢法确定。 还以为C5H10O2为例推异其属于酯的异构体数目及结构简式： [解] 甲酸丁酯 HCOOC4H9 异构体数为 1×4=4 种

乙酸丙酯 CH3COOC3H7 异构体数为 1×2=2 种 丙酸乙酯 C2H5COOC2H5 异构体数为 1×1=1 种 丁酸甲酯 C3H7COOCH3 异构体数为 2×1=2 种

因此，分子式为C5H10O2其属于酯的异构体共有 9 种，结构简式见前。 同理可知，C3H7COOC4H9 其中属于酯 的同分异构体共有 2×4=8 种。 [练] 分子式为 C8H8O2 的异构体很多

(1)写出其中属于羧酸类，且结构中含有苯环的异构体的结构简式（共有4种） (2)写出其中属于酯类，且结构中含有苯环的异构体的结构简式（共有6种）

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