高三化学专题：有机物的同系物、同分异构体

有机物的同系物、同分异构体

一、同系物 对结构相似的正确理解，务必把握并运用以下两个要点： 1．两个相同：若含有官能团，则不仅含相同种类的官能团，且同一种官能团的数目也要相同，如： CH3 OH 与 HO—CH2—CH2—OH（乙二醇）、CH2==CH2 与 CH2==CH—CH==CH2都不互为同系物。 2．结构相似（而不是相同）是指属于同一类物物质。更确切地说是指： （1）碳键和碳链特点相同 （2）官能团种类、个数相同 （3）官能团与其他原子的连接方式相同 如CH3CH2CH3与(CH3)4C C6H5—OH与C6H5—CH2—OH CH3CH2Br与CH3CH2CH2Cl， 二、分异构体 1．结构不同指：碳链骨架不同或官能团在碳链上的位置不同或官能团种类、个数不同。 ①．分子式是否相同 ②．结构是否相同 2．同分异构体之间分子式相同，其式量也一定相等，但式量相等的物质不一定是同分异构体。 如式量为44的化合物有：CO2、C3H8、C2H4O、N2O；式量为28的化合物有CO、N2、C2H4；式量为114的化合物有C8H18、C7H14O、C7H16N0又加含n+1个碳原子的饱和一元醇或醚[ Cn+1H2(n+1)+2O] 的式量相等，但它们不是同分异构体。 3．同分异构体之间各元素的质量分数（最简式）均相同。但化合物之间各元素质量分数 （最简式）均相同的物质不一定为同分异构体。如符合最简式为CH2O的有：HCHO、CH3COOH、CH3CHCOOH、C6H12O6、HOCH2、CHO等。

4．同分异构体不一定是同类物，其物理性质、化学性质可能相似，也可能有较大的差 异（如酸和酯这样的类型异构）。 5．同分异构体不仅存在于有机物之间，还存在于有机物与无机物之间[如尿素CO(NH)2

与氰酸铵NH4CNO]、无机物和无机物之间。

三、同分异构体的书写方法

书定同分异构体顺序可按类型异构 碳链异构 位置异构的思维顺序 烯烃 炔烃 醇 酚 醛 羧酸 环烷烃 二烯烃 醚 芳香醇 酮 酯 醚 羟基醛 硝基烷 葡萄糖 蔗糖 氨基酸 果糖 麦芽糖

2．烯烃、环烷烃 C5H10符合CnH2n的通式，可能为烯或环烷烃。 （1）烯烃类

1．类型异构一般有 、、、、

、、

、、（2）环烷烃；先写最大碳环，再依次减少一个碳成环，减下一个C为甲基，减少两个C既可能为两个甲基（连在一个环上碳原子上或分连在两个环上碳原子上），也可能为一个乙基，依此类推。

CH3 CH3 H3C CH3 C2H5

CH3

3．酯 方法：先写出除“一COO”外剩余基团的同分异构体，只要在C—C，C—H中插入—C—O—就能快速写出酯类的同分异构体。 如C8H8O2的属于酯类的同分异构体

4．含环物质的取代异构体判断——关键找等效氢例： 的氯化物的同分异构现象。

四、基本题型 （一）、概念判断型 同位素相同的是质子数，不同的是中子数，研究对象是原子。同素异形体的研究对象是同种元素组成的单质。同系物应是同类物质，应具有同一通式，同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物，无机和有机化合物均有同分异构现象。

例1：在下列化合物（A）～（D）中与2—萘酚（ ）互为同分异构体的有

例2：（2006年天津联考）根据已学过的知识可以认为NH3、N2H4、N3H5、N4H6……这一系列化合物之间的关系为（ ） A．同位素 B．同素异形体 C．同系物 D．同分异构体 （二）、信息迁移型 一般抓住题目的信息、暗示、进行思考、模仿、迁移。限制条件下写异构体可直接按顺序写出所有的异构体数，再判断答案是其中的哪几种，似慢实稳。

例3： 烷基取代苯（ ）可以被KMnO4的酸溶液氧化生成 ，但若烷基R

中直接与笨环连接的碳原子上没有C—H键，则不容易被氧化得到 。现有分子式是C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被氧化成为 的异构体共有7种，

R COOH

COOH 其中3种： 。请写出其他4种的结构简式：____________、__________、____________、 _______________。 例4：1，2，3，一三苯基环丙烷的三个苯基可以分布环丙烷环平面的上下，因此有如下两个异构体：

φ （φ是苯基，环用键线表示，C、H原子都未画出） 据此，可判断1，2，3，4，5一五氯环戊烷（假定五个碳原子也处于同一平面上）的同分异构体数目有（ ） A．4种 B．5种 C．6种 D．7种 （三）、思维转换型 例5：（2005年江苏）如图所示，C8H8的分子是呈正六面体结构，因而称为“立方烷”，它的六面体结构，因而称为“立方烷”，它的六氯代物的同分异构体共有（ ） A．3种 B．6种 C．12种 D．24种 （四）、定位移动型 先确定某种碳链结构，再确定取代基可有 序移动的位置，若有多个取代基，即可先固定一个取代基，其他取代基有序移动。书写时注意调整先后顺序，排除思维干扰，避免多写、少写、重写．．。

例6（2004年东北三校）有机物甲是一种包含不一个六元环结构的化合物，基分子式为：C7H12O2，在酸性条件下可以发生水解，且水解产物只有一种，又知甲的分子中含有两个甲基，则甲的可能结构有（ ） A．6种 B．8种 C．10种 D．14种 例7：（2004年南京）甲苯分子的二氯取代物的同分异构体共有 A．4种 B．6种 C．8种 D．10种 (甲苯有轴对称性，先固定一个Cl原子，再移动另外一个Cl原子。)

（五）、基团组合型 将基团分为端基（一价基）和非端基（二价基或三价基）两大类，先构造成端基组合成异构体，再把端基插入它的不同位置。 例8：某化合物的分式为C5H11Cl，分析数据表明：分子中有两个—CH3、两个—CH2—、一个

—CH— 和一个—Cl，则它的可能结构有几种（ ） A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 例9：（2004年烟台）某烃的分子结构中有三个—CH3、两个—CH2—、一个 —CH—，符合上述结构特征的烃有 A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 （六）、基元法 在分子中提取一个基本单元后，有机物碳架、位置、官能团异构现象一目了然。 例10（2005年天津理综）写出含有5个碳原子的羧酸的同分异构体的结构简式。

COOH CH2CH2CH2CH2CH3 、 CH(CH)3CH2CH2CH3 、 CH2CH(CH3)CH2CH3

φφφφ

φ

φ 解析：把羧基提出来，即C4H9—COOH，丁基人4种结构，所以共有4种异构体： CHCH2CH2CH2COOH、CH3CHCHCOOH、CH3CHCH2COOH、(CH3)3COOH

C6H13Cl（一氯代烷烃） C6H13NO2 （一硝基取代物） C7H14O2（羧酸） C7H14O（醛） （七）、叠加相乘型 先考虑碳链异构的种数，后考虑位置异构的种数，相乘即得同分异构体总数（有时还需考虑官能团异构）。分情况讨论时，各种情况结果相加即得同分异构体的总数。 例11（2005年广东）尼泊金酯是对羟基苯甲酸与正丁醇形成的酯类化合物，是国家允许使用的食品防腐剂。尼泊金丁酯的分子式为_______________，基苯环只有—OH和—COOR两类取代基直接相连的同分异构体有_______种。

五、体验高考 1．下列反应的产物中，有的有同分异构体，有的没有同分异构体其中一定不存在同分异构体的反应是（ ） CH3

A．异戊二烯（CH2 C—CH CH2）与等物质的量的Br2发生加成的反应

B．2一氯丁烷（CH3 ClCH2CHCH3）与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应

C．甲苯在一定条件下发生硝化，生成一硝基甲苯的反应 D．邻羧基苯甲酸与NaHCO3溶液的反应 2．某一元羧酸A，含碳的质量分数为50.0% （1）A的结构简式是______________________。 （2）已知—C C—OH不稳定，容易变为

—CH—C ==O，写出A的同分异构体的结构简式_______________（任写3种）。

3．毒品冰毒属于芳香族化合物，分子中只含有碳、氢、氮三种元素，相对分子质量不超过150，碳元素的质量分数之和为90.6%。请按要求填空： （1）冰毒的摩尔质量为_____________，分子式为______________。 （2）冰毒的同分异构体有很多，写出同时符合下列三个要求的冰毒的同分异构体的结构简式。 （只要求写出基中的三种） ①苯环上只含有两个相邻的取代基 ②分子中含有氨基（—NH2） ③分子中含有两个甲基（—CH3 ） ____________ 、_____________、 _______________。

4．在一定条件下，烯烃可发生臭氧化还原水解反应，生成羰基化合物，该反应可表示为： ①O3

| CH3 | CH3

R1

R2

C C R3

H R1

C O

+

H C O