高中有机化学同分异构体

烃及烃的衍生物的同分异构体推导规律

同分异构现象是有机物普遍存在的重要现象,也是有机物品种繁多的原因之一。在学习有机化学时,同学们对推导有机物的同分异构体往往会感到困难。在此,介绍下面的一些方法和推导规律进行有关的推导,即可避免重复,又不至于漏写。

一、推导烃的同分异构体：

首先,对烷烃而言,可归纳为以下四点：

1. 主链由长到短,短至主链碳原子数目不得少于或等于全部碳原子数的二分之一。

2. 支链的大小由整到散。

3. 支链的位置由“心”到“边”(末端碳原子除外)。

4. 支链的排布由相“对”,相“邻”到相“间”。

例一：分子式为C7H16的所有同分异构体的构造式(为清楚从简只用碳的骨架表示)

分析:可按上述方法

1. 先写出最长为七个碳原子的主链:

C─C─C─C─C─C─C (1)

2. 后写出少一个碳原子的直链作主链,把取下来的一个碳原子作为支链加到直链上,并由“心”到“边”地依次变动位置：

C─C─c －C─C─C (2)

│

C

C─C─C─C─C─C (3)

│

C

3. 再写出少两个碳原子的直链,把取下来的两个碳原子作为支链加在这一直链上,先“整”加一个乙基,后“散”加两个甲基。添加这些取代基时注意由“心”到“边”和由“对”、“邻“到“间”：

C─C─C─C─C (4)

│

C

│

C

C

│

C─C─C─C─C (对位) (5)

│

C

C

│

C─C─C─C─C (对位) (6)

│

C

C─C─C─C─C (邻位) (7)

││

C C

C─C─C─C─C (间位) (8)

││

C C

4. 取下三个碳原子,其余的四个碳原子(其数目大于全部碳原子数目的二分之一),还可组成“主链”。但此时取下的三个碳原子再无“整”的可能,而只能“散”了。

C

│

C─C─C─C (9)

││

C C

即C7H16只可能有上述九种同分异构体

以上方法在推导烯烃,炔烃和芳香烃的同分异构体时也可应用,不过此时除了碳链异构外,还要考虑它们的官能团异构, 官能团位置异构和互变异构及立体异构。

二、推导烃的衍生物的同分异构体。

下面以醇和醚,醛和酮,羧酸和酯等碳原子数目相同时推导出各种同分异构体的规律。

1、醛和酮的同分异构体的推导方法

O O O 醛的通式‖和酮的通式‖中分别去掉羰基‖可得R—H, R─C─H R─C─R’[─C─]

O R—R’都是烷烃，所以要推出醛和酮的同分异构体，只要醛酮的分子中去掉‖基，

[—C—]

O

剩下的烷烃构造中不同种键上再加‖基，便得所有同分异构体

[—C—]

例1，写出分子式为C4H8O的同分异构体：

O

‖H H H

去掉[—C—] ││2 │1

C4H8O——————H—C—.C—C─H

││3 │

H H H

键（1）上加羰基：

O

‖（丁醛）

CH2─CH2─CH2─CH

键（2）上加羰基：H

│

C=O （2—甲基丙醛）

│

CH3—CH2—CH3

键（3）上加羰基O

‖（丁酮）

CH3─CH2─C─CH3

2．醇和醚的同分异构体推导方法

饱和一元醇的通式为ROH，醚的通式为R—O—R/，在醇R—OH中去掉氧原子后剩余的部分是R—H，在醚R—O—R/中去掉氧原子后剩余部分是R—R/；R—H和R—R`也都是烷烃，所符合C n H2n+2O的都属于醇和醚，通式C n H2n+2O中可以看出烷烃分子中的各种键中加氧都得醇和醚，在烷烃R—H键即C—H键中加氧得醇，R—R/键即C —C中加氧得醚。

例2．写出C4H10O的同分异构体。把C4H10O中去掉氧原子，剩下的C4H10，它有两种碳链异构体。

H H H H

││2 │3│1

H—C—C—C—C─H （1）

││4 ││

H H H H

H H H

│6││5

H─C─C─C─H （2）

││7 │

H CH3 H

（1）式中有四种键，（2）式中有三种键用（1）~（7）表示，在（1）~（7）中分别加氧，可得七种同分异构体。在（1）式上得：：

（1）键上加氧：CH3─CH2─CH2─CH2─O─H （1-丁醇）

（2）键上加氧：CH3─CH2─CH─CH3

│（2—丁醇）

OH

（3）键中加氧：CH3CH2CH2OCH3 （甲丙醚）

（4）键中加氧：CH3CH2OCH2CH3 （乙醚）

在《2》式上得：

（5）键中加氧：CH3─CH─CH2─OH

│(2─甲基─1─丙醇)

CH3

OH

│

（6）键中加氧：CH3─C─CH3 （2─甲基─2─丙醇）

│

CH3

（7）键中加氧：CH3─CH─O─CH3 （甲异丙醚）

│

CH3

3. 羧酸和酯的同分异构体的推导方法

O O O

‖‖‖

在羧酸R─C─OH 和酯R—C—O—R/中分别去掉[—C—O—] 基，剩余的部分是R —H和R—R/即烷烃。在烷烃的不同构造式的不同键上加羧基，便可得到羧酸和酯类的各种异构体。

例：写出C5H10O2的羧酸和酯的同分异构体。

O

在C5H10O2中去掉‖基时，剩下C4H10，C4H10的碳链异构有两种。

[—C—O—]

H H H H

││2││1

H─C—C—C—C─H (1)

││4 │3│

H H H H

和

H H H

││6│5

H─C─C─C─H （2）

││7│

H cH 3 H

O O 在（1）~（7）中不同键上分别加‖基得：《1》式中加‖基时：

[─C─O─] [—C—O—]

O

‖

CH3CH2CH2CH2—C—OH

（1）键上：

O

‖

CH3CH2CH2CH2—O—C—H