同系物及同分异构体

一、同系物的判断规律　１．一差（分子组成差一个或若干个ＣＨｚ）　２．二同（同通式，同结构）　３．三注意　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　（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　和数目）。　（３）同系物间物理性质不同，化学性质相似。　因此，具有相同通式的有机物除烷烃外都不能确定是不　黾同系物。　二、同分异构体的种类　ｌ＿碳链异构　２．位置异构　２．按照碳链异梅—＋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，不管按照哪种方法书写都必须防止漏写和重写　四、同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ＣＨ　的四甲基取代物）、２，２，３，３一四甲基丁烷（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；　３．官能团异构（类别异构），详见下表：　组成通式　Ｈ２　可能的类别　烯烃、环烷烃　典型实例　ＣＨ２一ＣＨＣＨ、Ｈ２　Ｃ—ＣＨ２　＼／　ＣＨ２　Ｃ　Ｈ炔烃、二烯烃、　２　一２　环烯烃　Ｈ２　＋２０　醇、醚　ＣＨ＝ＣＣＨ２ＣＨ３、　ＣＨ２一ＣＨＣＨ＝ＣＨ２　Ｃ２　Ｈ５０Ｈ、ＣＨ３０ＣＨ３　ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ０、ＣＨ３Ｃ０ＣＨ３、　（４）丁基、Ｃ８Ｈｌｏ有４种；　（５）己烷、Ｃ７Ｈ８０（含苯环）有５种；　（６）戊基、Ｃ９Ｈｌ２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：Ｃ６Ｈ　Ｃｌ２有３种，Ｃ６Ｈ２ＣＬ，有３种（将Ｈ　替代Ｃ１）。　４．对称法（又称等效氢法）判断方法如下：　（１）同一Ｃ原子上的氢原子等效；　（２）同一Ｃ原子所连甲基上的氢原子等效；　（３）处于镜面对称位置上的氢原子等效。　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　（　）　八Ｃ３Ｈ８　Ｒ　ｃ４Ｈ１ｏ　Ｃ．Ｃ５Ｈｌ２　Ｄ＿Ｃ６Ｈ１・　Ｃ　Ｈ２　０　醛、酮、烯醇、　环醇、ＣＨ—ＣＨＣＨ２　０Ｈ　环醚　ｃＨ３ｃＨ　＼／ｃＨ２、ＣＨＣ：Ｈ０Ｈ　＼／　０　ＣＨ２　Ｃ，ｌＨ　０　羧酸、酯、羟　基醛、羟基酮　ＣＨ３　ＣＯ０Ｈ、ＨＣＯＯＣＨ３、　Ｈ０ＣＨ２　ＣＨＯ　解析分析Ｃ３　Ｈ８、ｃ．Ｈ。。、Ｃ６Ｈ。　各种结构，生成的一氯代　物不只１种。从ＣＨ　、Ｃ２Ｈｓ的一氯代物只有１种。　答案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　ＣＨ酚、芳香醇、　Ｈ３ＣＣ６Ｈ４０Ｈ、Ｃ６Ｈ５ＣＨ２ＯＨ、　２　一６０　芳香醚　Ｃ６Ｈ５０ＣＨ３　产物。　，—＿、，—．、　Ｃ，ｌＨ硝基烷烃、　２　Ｎ０２　氨基酸　ＣＨ３ＣＨ２Ｎ（）２、　ＨＣＨ３（）＿＿＿＜￣）－ＣＨ＝卜｝－＿＜￣）－－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３（ＭＢＢＡ）、　２ＮＣＨ２ＣＯ０Ｈ　Ｃ，ｌ（Ｈ２０）　单糖或二糖　葡萄糖与果糖（Ｃ６　Ｈ・ｚ　０６）、　蔗糖与麦芽糖（Ｃ・ｚ　ＨｚｚＯ１・）　ＣＨ。心ＣＨＯ　Ｈ２心ＣＨｚＣＨｚＣＨｚＣＨｓ　醛Ａ　、　胺　（１）位上有一ｃ４Ｈ。的苯胺可能有４种异构体，它们是：　—　童　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｃ￣ＣＨｚＣＨｚＣＨｚ　ＮＨ２、（　）　ＣＨＣＨ￣　ＮＨ２、　ｍ（ｎ不等于ｍ）的关系是　（　）　ｎ＋ｍ一６　１３．ｎ＋ｍ一４　（２）醛Ａ的异构体甚多，其中属于酯类化合物且结构式中有　Ｃ．ｎ＋ｍ一８　ｎ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　苯环的异构体就有６种，它们是　０００　、　０Ｃ０　、　“正面强攻”为“侧翼出击”，转换思维角度和思维方向。正确思路　Ｈ００心　、——、——、——。　是：从萘的分子式ｃ１ｏ　Ｈ８出发，从分子中取代ｎ个Ｈ（Ｇｏ　Ｈ８　Ｂ　）　与取代８一ｎ个Ｈ（ｃ１。　Ｂｒ８一。）的同分异构体的种数相等，故ｎ＋　解析（１）无类别异构、位置异构之虑，只有一ｃ４Ｈ。的碳　ｍ—ｎ＋（８一ｎ）一８，选ｃ。解答本题的策略在于“等价”变通，如　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　ＣＨＣｌ３与ＣＨ３Ｃｌ、Ｃ　—ＣＨＣｌ与０　一ＣＨＣｌ、ＧＨ１９ＯＨ（醇类）　与Ｇ　Ｈ１。ａ等同分异构体的种数相等。　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。　答案Ｃ　题型五：由加成产物确定不饱和有机物异构体数　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　例５某有机物与Ｈｚ按１：１物质的量比加成后生成的　顺序进行有序的列举，同时要充分利用“对称性”防漏剔增。　ＣＨ　产物结构为：　ＣＨ３答案ＨＣ０（）＿＿＿（ｏ）、Ｌ　　＜Ｏ￣－ＣＨ２ＯＯＣＨ、　ｌ　ＣＨ３一ＣＨ＿一ＣＨ２一ＣＨ＿一ｃ＿ＣＨ２一Ｃ　ＣＨ　ｌ　ｌ　　ｌ０Ｈ　ＣＨ３　０Ｈ　Ｈｃ。　则该有机物可能的结构有（　）种（说明羟基与碳碳双键的结　题型三：判断两结构是否等同　构不稳定）。　解析某有机物与Ｈｚ按１：１物质的量比加成说明原来　例３萘分子的结构可以表示为　＝＝］⑤或０＝＝　，两　的有机物中有Ｃ—Ｃ或酮基，Ｃ—Ｃ位置的情况为３种，酮的　者是等同的。苯并［ａ］芘是强致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦　存在有１种。　油、燃烧的烟雾和内燃机的尾气中）。它的分子由５个苯环并　答案４种。　合而成，其结构式可以表示为（Ｉ）或（ＩＩ）式：　该题是已知某不饱和有机物加成后的产物结构，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。　（Ｉ）　（ＩＩ）　强化训练　１．当今化学界关注的热点之一的Ｃ６ｏ，它可以看成是金刚　这两者也是等同的。现有结构式Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ。　石的　铝　同素异形体　Ｒ同分异构体　Ｃ．同位素　Ｄ．同系物　２．下列各组物质中互为同分异构体的是　（　）　Ｈ与　Ｈ　Ｒ　０２与０３　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｃ．乙烯与丙烯　Ｄ．正丁烷与异丁烷　其中：与（Ｉ）、（ＩＩ）式等同的结构式是（　）；　３．下列各组物质中一定互为同系物的是　（　）　与（Ｉ）、（ＩＩ）式同分异构体的是（　）。　Ａ．ＣＨ４、Ｃ３Ｈ８　Ｒ　Ｃ２Ｈ４、Ｃ３Ｈ６　解析　以（Ｉ）式为基准，图形从纸面上取出向右翻转１８０　Ｃ．Ｃ２Ｈ２、Ｃ６Ｈ６　ｎ　Ｃ２Ｈ４、ｃ４Ｈ８　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　４．对尼古丁和苯并［ａ］芘的分子组成与结构描述正确的　即得Ａ式。因此，Ａ、Ｄ都与（Ｉ）、（Ⅱ）式等同。也可以（Ⅱ）式　是　（　）　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Ｃ２。Ｈ１２，Ｂ式也是Ｃ２ｏＨｉ２，而Ｃ式是Ｃ，９Ｈ１２，所以　ｉ＝＝＝，　Ｎ　Ｂ是Ｉ、Ⅱ的同分异构体，而Ｃ式不是。　Ｈ　判断两结构是否相等的思维过程是：（１）用系统命名法命　尼古丁　苯并［ａ］芘　名时名称相同者；（２）将分子整体旋转、翻转后能“重合”者。　尼古丁为芳香族化合物　答案（１）ＡＤ；（２）Ｂ。　Ｒ苯并［ａ］芘的分子式为ｃ　Ｈ　ｘ８　题型四：测试同分异构体的变通策略　ｃ．苯并［ａ］芘分子中含有苯环结构单元，是苯的同系物　例４已知萘的ｎ溴代物和ｍ溴代物的种数相等，则ｎ与　Ｄ．尼古丁分子中的所有碳原子可能不在同一平面上，苯　藏　物化　年　维普资讯 http://www.cqvip.com

并［ａ］芘分子中的所有碳原子可能都在同一平面上　５．对复杂的有机物的结构，可以用“键线式”简化表示。　ｏ如有机物ｃＨ　一ｃ　Ｈ＿一ｃＨ０可以简写成Ｈ　叫　。则与键　线式为＼—＝，／　八　的物质互为同分异构体的是　Ｂ　ＣＨＯ　（　）　ＯＣＨｚＣＨｓ　答案及解析　１．Ａ解析：ｃ６ｏ和金刚石都是由碳元素组成，只是结构不同，因此　它们属于同素异形体。　２．Ｄ解析：正丁烷与异丁烷分子组成都为ＱＨ１ｏ，但结构不同．　故属于同分异构体。　３．Ａ解析：ＣＨ４、ｃ３Ｈ８都属于烷烃的同系物，其碳原子都达到了　饱和，符舍通式Ｃ，｜Ｈ２　＋２。Ｂ可能为乙烯和环丙烷；Ｃ可能为乙炔和苯；　Ｄ可能为乙烯烃与环丁烷，它们都不属于同系物。　４．Ｄ解析：Ａ中不是苯环，故不能称为芳香族化合物；苯并［ｎ］芘　的分子式为Ｃ２ｏＨ１２。　Ｃ．　ＣＯＯＨ　Ｄ．Ｈ　＜　ＣＨ。　苯并［ｎ］芘分子中含有苯环结构单元，但不是苯的同系物。故答案　为Ｄ。　６．以Ｍ原子为中心形成的ＭＸ２Ｙ２分子中，Ｘ、Ｙ分别只　以单键与Ｍ结合，下列说法中正确的是　（　）　八若Ｍｘ２　Ｙ２分子空间构型为平面四边形，则有两种同　分异构体　Ｂ若Ｍ　Ｙ２分子空间构型为平面四边形，则无同分异构体　Ｃ．若Ｍｘ２　Ｙ２分子空间构型为四面体型，则有两种同分　异构体　Ｉ］Ｌ若ＭＸ２Ｙ２分子空间构型为四面体型，则无同分异　构体　７．今有化合物　ＣＨ３　ＣＨＯ　汕　……　擀…贿　Ｈｏ＿＿＜Ｃ）＞一ＣＨ３，故答案选Ｄ。　６．Ｄ解析：此题可模仿ＣＨ２Ｃ［２（二氯甲烷），它是四面体结构。无　同分异构体。故答案选Ｄ。　７．解析：（１）丙中的官能团分别为醛基、羟基；（２）甲、乙、丙三者　互为同分异构体。（３）可用显色反应，能使Ｆｅｃｌ３溶液呈现紫色的为　甲；可用ＮａＨＣＯ３溶液，能产生气泡的为乙；可用新制的氢氧化铜的悬　浊液，加热到沸腾，出现红色沉淀为丙。　８．解析：（１）由题目所给信息及ＣＨ３一ｏＣ０Ｈ产生Ａ可知，Ａ为乙　０　甲：　、ＣＯＣＨｓ乙：　０Ｈ　ＣＯＯＨ丙：　ＣＨｚＯＨ　烯酮，反应为Ｈ。ｃ＿　－ｃ州　ｃ＝＝ｃ＝＝。＋Ｈ２。。Ａ——Ｂ的反　ＯＨ　Ｏ　（１）请写出丙中含氧官能团的名称　（２）请判断上述哪些化合物互为同分异构体一　（３）请分别写出鉴别甲、乙、丙化合物的方法：　鉴别甲的方法　鉴别乙的方法　鉴别丙的方法　ｔ　。　Ｉ　乙酸。其他反应分别为Ｂ—一Ｃ：２ＣＨ３一Ｃ—０Ｈ—一　０　０　０　ｌ　应为Ｈ２Ｃ—Ｃ一０＋Ｈ２Ｏ——　Ｈ２Ｃ—Ｃ一０Ｈ——　Ｈ３Ｃ—Ｃ—ＯＨ，即Ｂ　ＣＨ３一Ｃ—ｏ—Ｃ—ＣＨ３＋Ｈ２０；Ａ——　Ｄ：Ｈ２Ｃ—Ｃ一０＋Ｃ２ＨｓＯＨ　０Ｈ　０　ｆ　８　ＣＨ３一　（）＿一Ｃ２Ｈｓ；Ｄ—＋Ｂ：　８．已知Ｈ３８・已知　　ｃ＿０　０Ｈ　ＨｚＣ＝＝Ｃ＝＝０＋Ｈｚｏ　Ｈ２Ｃ＝＝Ｃ＝＝０＋Ｈ２ｏ　一Ｈ２Ｃ￣－－－Ｃ－－（）＿一ｃ２Ｈ５—＋０　（乙烯酮）　乙烯酮与活泼的氢化物易发生加成反应，如与ＨＣＩ的反　应如下：　ｃＨ厂　ｃ２Ｈ５＋Ｈ２０　０　ｃＨ３ＣＯＯＨｑ－Ｃ２ＨｓＯＨ；Ａｑ－Ｂ—０Ｈ　０　ｃ：　９　Ｈ２　ｅ—ｅ一０＋０　Ｉ　Ｈ２　ｅ—ｃ＿一。一Ｃ—ＣＨ３—一　ＣＨ３一ｃ＿一０Ｈ—一　ｌＨ２　Ｃ—Ｃ—Ｃｌ　８　Ｈ３　Ｃ—Ｃ—Ｃｌ　０　ＨｚＣ＝＝Ｃ＝＝Ｏ＋ＨＣＩ——（　不稳定）——　乙酰氯）　ＣＨ３一ｃ＿（）＿一Ｃ—ＣＨ３。　０　从乙酸出发，可发生下图转化：　厂————］　Ｉ＋Ｈ２０　Ｂ二旦　（分子式ｃＡ—由以上分析可知，取代反应有两个，加成反砬有３个，消去反应为１个。　（２）由题意可知，所要求的Ｃ的同分异构体除一个—０Ｈ和四元　环外，还有一个碳原子可以甲基或亚甲基形式存在，其结构分别为：　ＣＨ，一Ｃ一０　０Ｈ　ｃＨ　ｃｏｏＨ—　明　面　兰　肝式一’４Ｈ　）　回答下列问题：　—ｌ　ｌ　Ｉ　Ｈ　ｒ０＇　厂ｆ　ｆ＝＝。’　厂ｒｆ＝＝　ＣＨ３　Ｈｏ—Ｃ｝｝一０　ＣＨ２—０　ｃＨ３一ｅＨ２—０　（１）上面转化图中，将每一类型反应的个数填入空格，取　——ｆ　Ｉ　ｆ　Ｉ＝＝　—ｆ　Ｉ　ｆＩ　＝＝　ｃＨ２—０　Ｈ０ｃＨ２一ｃ｝｛＿一０　ＣＩ　Ｈ２－ｃＩ　＝０　个，加成反应个，消去反应个。　共６种。　代反应答案：（１）２　３　１（２）６　（２）Ｃ的同分异构体甚多，其中含１个ｍＯＨ和四元环（由　————３个Ｃ、一个０构成）的环酯类化合物有——种。　Ｎｅｗ【Ｉｎｉｖｅｒｓｉｔｖ　Ｅｎｔ￣Ｌ１ＤＣＯ　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ