同分异构体的考查

一、同分异构体的书写

1. 烷烃的同分异构体的书写

由于烷烃只有碳链异构，其书写技巧可采用“减碳法”，即“两注意、四顺序”。这样可以防止多写或漏写。

减碳法[两注意：选择最长的碳链作主链、 找出中心对称轴四顺序：主链由长到短、支链由整到 散、位置由心到边、排布对邻间]

例1 写出C7H16的同分异构体。

解析 写出最长碳链，再补齐氢原子，得：

CH3―CH2―CH2―CH2―CH2―CH2―CH3

减少1个碳原子，依据位置由心到边的顺序移动甲基，得：

减少2个碳原子，依据支链由整到散，先组成乙基，只能放在中心位置得：

再分作2个甲基，先将2个甲基连在同一碳原子上（处于对位），按照由心到边顺序移动得：

再将2个甲基连在不同碳原子上，分别处于邻位、间位得：

C7H16共有9种同分异构体。

点拨 注意有序原则的使用。

2. 烯烃、炔烃、卤代烃等含有官能团的有机物的同分异构体的书写

先分离出官能团，依据烷烃同分异构体的书写思维，写出碳链异构，再有序地移动官能团位置。

例2 C5H10O2的同分异构体中，能与NaHCO3溶液反应放出CO2的有 种，其相应的结构简式分别为 。

解析 能够与NaHCO3溶液反应放出CO2的有机物是羧酸，把―COOH分离出来后剩余的是―C4H9，先写出4个碳原子形成的碳链异构，再将羧基分别连在非对称的碳原子上，补齐氢原子即得：

点拨 通过记忆一些烃基的结构，快速解决此类同分异构体的数目。―CH3、―C2H5都仅有1种结构；―C3H7有2种结构；―C4H9有4种结构；―C5H11有8种结构。因此C4H9Cl的同分异构体4种，C5H11CHO属于醛类的同分异构体8种。

3. 含苯环物质的同分异构体的书写

应综合考虑苯环上基团的类别和个数，基团在苯环上的位置，既能迅速写出含有苯环的同分异构体。

例3 一个苯环上连接一个甲基（―CH3）和3个醛基（―CHO）的有机物，结构式共有（ ）

A.4种 B.5种

C.6种 D.7种

解析 若将―CH3先排上苯环，再用三个―CHO取代，则思维易发生混乱，从而错选B或D。若将三个―CHO先排列苯环上，得三种结构形式：

① ② ③

然后逐一评价苯环上的等效位置，得出答案。①式中苯环上有2种不同位置；②式中苯环上有三种不同位置；③式中苯环上的三个位置等同。故―CH3取代后共有6种结构式。

答案 C

点拨 多个基团先排，单个基团后排，可化繁为简。

二、判断取代产物的同分异构体的数目

解决此类题型的方法是要分析有机物的结构特点，确定不同位置的氢原子种类，即等效氢法。“等效氢原子”的判断有如下三条原则：

（1）同一碳原子上的H原子等效。如CH4的一氯代物只有一种。

（2）同一碳原子上的甲基上的H原子等效。如[ CH3―CH―CH2―CH2―CH3

|

CH3][1 2 3 4 5 ]中，与2号碳原子相连的两个―CH3上的H原子是等效的，即[CH2―CH―CH2―CH2―CH3

| |

Cl CH3] 与[CH3―CH―CH2―CH2―CH3

|

CH2Cl]为同种结构。

⑶处于镜面对称位置的碳原子上的H原子是等效的。如[ CH3―CH―CH2―CH―CH3

| |

Cl Cl][1 2 3 4 5 ]中，2号与4号碳原子上的H原子是等效的。

例4 3-甲基戊烷的一氯代产物有（不考虑立体异构）（ ）

A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种

解析 根据3-甲基戊烷的碳架[C―C―C―C―C][ |

C][

1 2 3 4 5 ]，进行分析，可知1和5，2和4上的H是等效的，3位上的氢和3位上甲基的氢的类型不同，不难得到3-甲基戊烷的一氯代产物有4种。

答案 B

三、判断给定分子式的同分异构体的数目

例5 分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机物有（不考虑立体异构）（ ）

A.5种 B.6种 C.7种 D.8种

解法一 可先写出戊烷的同分异构体（3种），然后用羟基取代这些同分异构体中的等效氢原子，就可以得出有3+4+1=8种符合要求的醇。

解法二 根据―C5H11的结构有8种，可直接确定C5H11OH有8种。

答案 D

四、在给定的多种结构简式中，判断哪些互为同分异构体

解决此类题型时，应先看清分子式是否相同，再看结构是否相同。对结构不同的应从三个方面考虑：一是原子或原子团的连接顺序；二是官能团的种类；三是原子的空间位置。

例6 下列各组物质互为同分异构体的有（ ）

解析 A项，组内物质分子式不同，不属于同分异构体；B、C项均为官能团类别异构；D项两式表示的是同一物质。

答案 BC

1. 分子式为C7H16的烷烃中，含有3个甲基的同分异构体的数目是（ ）

A.2 B.3 C.4 D.5

2. 用相对分子质量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得到的化合物可能有（ ）

A.3种 B.4种 C.5种 D.6种

3. 写出含有HCC―、氧原子不与碳碳双键和碳碳三键直接相连、呈链状结构的物质A[OHCCH=CHCHO]的所有同分异构体的结构简式： 。

1. B 2. D

][HCC―CH―CHO][ O][ ||

HCC―C―CH2OH]

[HCC―CH2OOCH][HCC―COOCH3][HCC―CH2―COOH]