同分异构体专题(详细讲解,资料汇编).docx

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同分异构体专题

1、同分异构体概述

一、有机物的同分异构体

1. 同分异构体的概念

化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。

具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

2. 同系物、同分异构体、同素异形体和同位素的比较

概念

同系物

同分异构体

同素异形体

同位素

研究范围

有机物

化合物

单质

原子

 限制条件

结构相似

分子式相同

同一元素

质子数相同

组成相差CH2原子团

结构不同

性质不同

中子数不同

【名师点睛】

①分子式相同则相对分子质量必然相同，但相对分子质量相同而分子式不一定相同。

如：

H3PO4与

H2SO4、C2H6O与CH2O2的相对分子质量相同，但分子式不同。

最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如：

HCHO、CH3COOH、HCOOCH3、C6H12O6的最简式相同，但分子式不同。

②分子结构不同是由分子里原子或原子团的排列方式不同而引起的，如：

CH3CH2OH和CH3OCH3、

CH3CH2CHO和CH3COCH3等。

③同分异构现象在有机化合物中广泛存在，既存在于同类有机物中，又存在于某些不同类有机物中，如：

CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH（CH3）CH3、C（CH3）4；CH3COOH、HCOOCH3。

同分异构现象

在某些无机化合物中也存在，如：

CO（NH2）2与NH4OCN、HOCN（氰酸）和HNCO（异氰酸）。

④化合物的分子组成、分子结构越简单，同分异构现象越弱。

反之，化合物的分子组成、分子结构越复杂，同分异构现象越强。

如甲烷、乙烷、丙烷等均无同分异构现象，而丁烷、戊烷的同分异构体分别为2种、3种。

⑤同分异构体之间的化学性质可能相同也可能不同，但它们的物理性质一定不同。

各同分异构体中，分子里支链越多，熔沸点一般越低。

典例1下列化学式只表示一种物质的分子组成的是 （ ）。

A．C4H8 B．C3H8

C．SiO2 D．P

【答案】B

【解析】C4H8存在同分异构体，A错；SiO2是由硅原子和氧原子形成的原子晶体，不存在分子，C错；磷有两种同素异形体红磷和白磷，P也不能表示红磷和白磷的分子组成，D错。

9

典例2下列说法正确的是（ ）

A.凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物。

B.两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则两者一定是同分异构体

C.相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体

D.组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体

【答案】D

二.同分异构体的类型

绝大多数有机物普遍存在同分异构现象，高中阶段的同分异构现象主要有4种情况。

即碳链异构、官能团位置异构、官能团类别异构和顺反异构。

1.碳链异构

碳链异构是指由于碳原子的连接次序不同引起的异构，如，正丁烷与异丁烷。

由于烷烃分子中没有官能团，所以烷烃不存在官能团位置异构和官能团类别异构，而只有碳链异构。

再如，CH3CH2CH2CH2CHO

（戊醛）与（CH3）2CHCH2CHO（2­甲基丁醛）也属于碳链异构。

2.官能团位置异构

含有官能团的有机物，由于官能团的位置不同引起的异构。

如，CH3CH=CHCH3和CH3CH2CH=CH2；

CH3CH2CH2CH2COH（1­丁醇）与CH3CH2CH（OH）CH3（2­丁醇）。

含有官能团（包括碳碳双键、叁键）的有机物一般都存在官能团位置异构。

互为碳链异构和官能团位置异构的有机物属于同类物质异构。

3.官能团类别异构

所谓官能团类别异构是指分子式相同，官能团类型不同所引起的异构。

除烷烃以外，绝大多数有机化合物分子都存在与其对应的官能团类别异构体。

各类有机物异构体情况见下表：

有机物通式 可能类别

实

例

CH

n2n+2

只能是烷烃，异构

类别只有碳架异构

CHCHCHCHCH，CHCH（CH）CHCH，C（CH）

3 2 2 2 3

3

3 2 3

34

CH2=CHCH2CH3，CH3CH=CHCH3，CH2=C（CH3）2，CH2=CH2，

CnH2n

单烯烃、环烷烃

CnH2n­2

CnH2n­6

炔烃、二烯烃

芳香烃（苯及其同系物）

CHCCH2CH3，CH3CCCH3，CH2=CH—CH=CH2

CnH2n+2O 饱和脂肪醇、醚

CH3CH2CH2OH，CH3CH（OH）CH3，CH3OCH2CH3

CnH2nO

醛、酮、环醚、

环醇、烯基醇

CH3CH2CHO，CH3COCH3，CH=CHCH2OH，

，

羧酸、酯、羟醛、 CH3CH2COOH，CH3COOCH3、HCOOCH2CH3，HOCH2CH2CHO、

CnH2nO2

羟基酮 CH3CH（OH）CHO，CH3COCH2OH

CnH2n­6O

酚、芳香醇、

芳香醚

CnH2n+1NO2 硝基烷，氨基酸

Cn（H2O）m

糖类

CH3CH2NO2、H2N—CH2COOH

C6H12O6：

CH2OH（CHOH）4CHO，CH20H（CHOH）3COCH2OHCH0

122211：

蔗糖、麦芽糖

【名师点睛】

淀粉和纤维素都可用（C6H10O5）n表示，但由于n不等，所以不是同分异构体。

4.顺反异构

不饱和烃（烯烃）的C=C双键，还C=N双键，N=N双键及环状等化合物中可能存在顺反异构（一般如无特殊说明，不考虑顺反异构）。

【名师点睛】

存在顺反异构的条件：

碳碳双键的每一个碳原子连两个不同的原子或原子团。

2、同分异构体数目的判断方法

一．记忆法

1.记住烃基的种数

烃 基 种 数 类 推

甲基、乙基 1种 甲醇、一氯甲烷；乙醇、一氯乙烷都没有同分异构体

2种：

丙 基



一氯丙烷、丙醇、丁醛、丁酸都有2种同分异构体

4种：

丁 基 一氯丁烷、丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体

8种：

一氯戊烷、戊醇、己醛、己酸都有8种同分异构体

戊 基

甲烷CH4

新戊烷

乙烷CH3—CH3

2，2，3，3­四甲基丁烷

2.碳原子数少于10的烷烃，一氯代物同分异构体只有1种的有四种：

3.C7H8O含有苯环的同分异构体有5种：

苯甲醇：

、苯甲醚：

、邻甲苯酚：

间甲苯酚：

、对甲苯酚：

典例1分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有（不考虑立体异构） （ ）

A．5种 B．6种

C．7种 D．8种

【答案】D二.等效氢法

判断“等效氢”的三条原则是：

①同一碳原子上的氢原子是等效的；

如中CH3上的3个氢原子是“等效”的。

②同一个碳原子上相同取代基上的氢原子属于“等效”氢原子；

如分子中有2种“等效”氢原子。

③处于对称位置上的氢原子是等效的。

如分子中，在苯环所在的平面内有2条互相垂直的对称轴，故有两类“等效”氢原子。

典例2（2014课标Ⅱ）的一氯代物有（ ）

A．3种 B．4种

C．5种 D．6种

【答案】C

【名师点拨】有几种不同位置的H就有几种一元取代物，而二元取代物代物有几种，一般先固定一个取代基的位置，移动另一个，看有几种可能，然后再固定一个取代基于另一不同位置，依次移动，注意前面固定过的位置不能再放氢，否则重复。

三.换元法（替代法）

将有机物分子中的不同原子或基团换位进行思考．

如：

乙烷分子中共有6个H原子，若有一个氢原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种，假设把五氯乙烷分子中的Cl看作H原子，而H原子看成Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有一种结构．同理：

二氯乙烷有二种结构，四氯乙烷也有二种结构．又如：

二氯苯有三种，四氯苯也有三种。

典例3已知分子式为C12H12的物质A，A苯环上的二溴代物有9种同分异构体，

由此推断A苯环上的四溴代物的同分异构体数目为（  ） 

A．9种  B．10种 

C．11种  D．12种

【答案】A

【解析】CH3CH3苯环上共有6个氢原子，根据换元法思路，其一溴代物与五溴代物的同分异构体种数相同，二溴代物与四溴代物的同分异构体种数相同。

四.定一移一转一法

苯环上的氢原子被其他原子或原子团取代，烃分子中的氢原子被两个取代基取代，常采用定一移一法。

例有三种不同的基团，分别为—Cl、—Br、—I，若同时分别取代苯环上的三个氢原子，生成的同分异构体可以先把Cl原子固定在苯环的上面顶点上，Br原子放在Cl原子的邻位上，把I原子绕苯环旋转，有4种结构；把Br原子移到Cl原子间位，再把I原子绕苯环旋转，又有4种结构；把Br原子移到Cl原子对位，把I原子绕苯环旋转，有2种结构，共有10种。

典例4甲苯苯环上的一个H原子被—C3H6Cl取代，形成的同分异构体有（不考虑立体异构）（）

A．9种 B．12种 C．15种 D．18种

【答案】C

五.排列组合法

对于不同的有机物分子间形成化合物时，要考虑排列组合的方式。

如：

甲醇CH3OH和丙醇C3H7OH，混合加热形成醚时，丙醇有两种结构，1­丙醇和2­丙醇，形成醚时可以是甲醇、1­丙醇、2­丙醇各自形成醚，也可以是甲醇和1­丙醇、甲醇和2­丙醇、1­丙醇和2­丙醇形成醚，共有六种醚。

典例5（2016天津）下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是（ ）

A．蛋白质水解的最终产物是氨基酸

B．氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性

C．α－氨基丙酸与α－氨基苯丙酸混合物脱水成肽，只生成2种二肽

D．氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子，在电场作用下向负极移动

【答案】A

【解析】A．蛋白质是各种氨基酸通过缩聚反应生成的高分子化合物，水解的最终产物是氨基酸，正确；

B．氨基酸不具有生物活性，遇重金属离子反应不属于变性，错误；C．α－氨基丙酸与α－氨基苯丙酸混合物脱水成肽，可以生成4种二肽（α－氨基丙酸与α－氨基苯丙酸可以生成两种、α－氨基丙酸与α－氨基丙酸可生成1种、α－氨基苯丙酸与α－氨基苯丙酸可生成1种），错误；D．氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成酸根离子，带负电荷，在电场作用下向正极移动，错误，故选A。

典例6（2014课标Ⅰ）下列化合物中同分异构体数目最少的是（ ）

A．戊烷 B．戊醇 C．戊烯 D．乙酸乙酯

【答案】A

【解析】判断化合物的同分异构体数目的多少，首先要掌握各类物质的分子式通式和该物质的分子式、同分异构体的概念；然后再加以应用。

在书写同分异构体时要按照一定的规律和顺序进行，即先写同类的、再写不同类型的。

同类的同分异构体进行书写时，碳链由长到短，支链由整到散。

位置由边到中间等。

对于烃的衍生物，分析清楚每一种碳链结构中的H原子的类型，把取代基取代该种H原子就得到相应的种类的同碳链结构的异构体。

等等这样既不会重写，也不会漏写，就可以完整准确得快速找到各种化合物的同分异构体的种类数。

最后根据种类数目的多少得到该题目的答案。

A．戊烷有三种同分异构体，它们是

;

CH3CH2CH2