专题十三:同系物及同分异构体班级姓名学号 [专题目标]1．了解有机化合物数目众多和异构现象普遍存在的本质原因.碳原子彼此连接的可能——青夏教育精英家教网—

专题十三：同系物及同分异构体

班级姓名学号

【专题目标】

1．了解有机化合物数目众多和异构现象普遍存在的本质原因，碳原子彼此连接的可能形式；

2．理解同系列及同分异构的概念；

3．能够识别结构简式中各原子的连接次序和方式；

4．能够辨认同系物和列举异构体。

【知识规律总结】

一、同系物的判断规律

1．一差（分子组成差一个或若干个CH₂）

2．二同（同通式，同结构）

3．三注意

（1）必为同一类物质

（2）结构相似（有相似的原子连接方式或相同的官能团种类和数目）

（3）同系物间物理性质不同化学性质相同

因此，具有相同通式的有机物除烷烃外都不能确定是不是同系物。

二、同分异构体的种类

1．碳链异构

2．位置异构

3．官能团异构（类别异构）（详见下表）

组成通式

可能的类别

典型实例

C_nH_2n

烯烃环烷烃

CH₂=CHCH H₂C CH₂

CH₂

C_nH_2n-2

炔烃二烯烃环烯烃

CH= CCH₂CH₃ CH₂=CHCH=CH₂

C_nH_2n+2O

醇醚

C₂H₅OH CH₃OCH₃

C_nH_2nO

醛酮烯醇环醇环醚

CH₃CH₂CHO CH₃COCH₃ CH=CHCH₂OH

CH₃CH CH₂ CH₂ CH OH

O CH₂

C_nH_2nO₂

羧酸酯羟基醛羟基酮

CH₃COOH HCOOCH₃ HOCH₂CHO

C_nH_2n-6O

酚芳香醇芳香醚

H₃CC₆H₄OH C₆H₅CH₂OH C₆H₅OCH₃

C_nH_2n+1NO₂

硝基烷烃氨基酸

CH₃CH₂NO₂ H₂NCH₂COOH

C_n(H₂O)_m

单糖或二糖

葡萄糖与果糖（C₆H₁₂O₆）蔗糖与麦芽糖（C₁₂H₂₂O₁₁）

三、同分异构体的书写规律

1．主链由长到短，支链由大到小，位置由心到边，排列由对到邻到间

2．按照碳链异构位置异构官能团异构的顺序书写，也可按照官能团异构碳链异构位置异构的顺序书写，不管按照那种方法书写都必须防止漏写和从写

四、分异构体数目的判断方法

1．记忆法记住已掌握的常见的异构体数。例如：

（1）凡只含一个碳原子的分子均无异构，甲烷、乙烷、新戊烷（看作CH4的四甲基取代物）、2,2,3,3―四甲基丁烷（看作乙烷的六甲基取代物）、苯、　环己烷、乙炔、乙烯等分子一卤代物只有一种;

（2）丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2种；

（3）戊烷、丁烯、戊炔有3种；

（4）丁基C₈H₁₀有4种；

（5）己烷、C₇H₈O（含苯环）有5种；

（6）戊基、C₉H₁₂有8种；

2．基元法例如：丁基有4种，丁醇、丁醛都有4种；

3．替元法例如：C₆H₄Cl₂有3种,C₆H₂Cl₄有3种(将H替代Cl)；

4．对称法（又称等效氢法）判断方法如下：

（1）同一C 原子上的氢原子是等效

（2）同一C 原子所连甲基上的氢原子是等效氯

（3）处于镜面对称位置上的氢原子是等效

【经典题型】

题型一：确定异构体的数目

例 1 某烃的一种同分异构只能生成1种一氯代物，该烃的分子式可以是（）

A．C₃H₈ B．C₄H₁₀ C．C₅H₁₂ D．C₆H₁₄

解析：分析 C₃H₈ 、C₄H₁₀_、、C₆H₁₄各种结构，生成的一氯代物不只1种。从CH4、C2H6的一氯代物只有1种，得出正确答案为C。

题型二：列举同分异构的结构

例 2 液晶是一种新型材料。MBBA是一种研究得较多的液晶化合物。它可以看作是由醛A和胺B去水缩合的产物。

CH₃O CH=N CH₂CH₂CH₂CH₃ （MBBA）

CH₃O CHO H2 N CH₂CH₂CH₂CH₃

醛A 胺

（1）位上有―C4H9的苯胺可能有4种异构体，它们是：

CH₃CH₂CH₂CH₂― ―NH₂、（CH₃）₂CHCH₂― ―NH₂、、；

（2）醛A的异构体甚多，其中属于酯类化合物且结构式中有苯环的异构体就有6种，它们是 ―COOCH₃、 ―OCOCH₃、HCOO― ―CH₃、、

、。（全国高考题）

解析：（1）无类别异构、位置异构之虑，只有―C₄H₉的碳架异构；

（2）题中有两个条件：属于酯类化合物且结构中含有苯环，不涉及类别异构。

通过有序的思维来列举同分异构体可以确保快速、准确。可以按类别异构到碳链异构再到官能团或取代基位置异构的顺序进行有序的列举，同时要充分利用“对称性”防漏剔增。

题型三：判断两结构是否等

例3 萘分子的结构可以表示为或，两者是等同的。苯并[α]芘是强致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦油、燃烧的烟雾和内燃机的尾气中）。它的分子由5个苯环并合而成，其结构式可以表示为（Ⅰ）或（Ⅱ）式：

（Ⅰ） (Ⅱ)

这两者也是等同的。现有结构式A B C D

A B C D

其中：与（Ⅰ）、（Ⅱ）式等同的结构式是（）；

与（Ⅰ）、（Ⅱ）式同分异构体的是（）。（全国高考题）

解析：以（Ⅰ）式为基准，图形从纸面上取出向右翻转180度后再贴回纸面即得D式，将D式在纸面上反时针旋转45度即得A式。因此，A、D都与（Ⅰ）、(Ⅱ)式等同。

也可以（Ⅱ）式为基准，将（Ⅱ）式图形在纸面上反时针旋转180度即得A式，（Ⅱ）式在纸面上反时针旋转135度即得D式。

从分子组成来看，（Ⅰ）式是C₂₀H₁₂，B式也是C₂₀H₁₂，而C式是C₁₉H₁₂，所以B是Ⅰ、Ⅱ 的同分异构体，而C式不是。

答案是（1）AD；（2）B。

判断两结构是否相等的思维过程是：（1）用系统命名法命名时名称相同者；（2）将分子整体旋转、翻转后能“重合”者。

题型四：测试同分异构体的变通策略

例 4 已知萘的n溴代物和m溴代物的种数相等，则n与m（n不等于m）的关系是

A n+m=6 B n+m=4 C n+m=8 D 无法确定

解析：解题过程中要避免犯策略性错误，就要见机而行，变“正面强攻”为“侧翼出击”，转换思维角度和思维方向。正确思路是：从萘的分子式C10H8出发，从分子中取代a个H（C₁₀H_8-a Br_a）与取代8-a个H(C₁₀H_aBr_8-a)的同分异构体的种数相等，故n+m=a+(8-a)=8,选C。

解答本题的策略在于“等价”变通，如CHCl₃与CH₃Cl、CH₂=CHCl与CCl₂=CHCl、

C₉H₁₉OH（醇类）与C₉H₁₉Cl等等同分异构体的种数相等。

解题思维策略对完成条件向结果转化和实现解题起着关键性的作用。策略性错误主要是指解题方向上的偏差，造成思维受阻或解题过程中走了弯路。对于高考来说，费时费事，即便做对了，也有策略性错误。

题型五：由加成产物确定不饱和有机物异构体数

例 5 某有机物与H₂按1：1物质的量比加成后生成的产物结构为：

CH₃

CH₃―CH―CH₂―CH―C―CH₂―CH₃

OH CH₃ OH

则该有机物可能的结构有（）种（说明羟基与碳碳双双键的结构不稳定）。

解析：某有机物与H2按1：1物质的量比加成说明原来的有机物为烯烃，又由C的四价原则，双键位置的情况有四种，再考虑酮的存在情况。答案是5种。

该题的特点是：已知某不饱和有机物加成后产物结构，确定原不饱和有机物的同分异构体的种数。解此类题的关键是：抓住加成反应的特点即反应前后碳链结构不变，确定不饱和键（双键、叁键）的可能位置，进而得到有机物的结构及种数。

【随堂作业】

一、选择题

1．下列化学式中，只表示一种纯净物的是（）

A．C B．C₃H₈ C．C₂H₄O D．C₃H₆

试题分类