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专 题 二
同分异构体的书写及其判断方法
大纲中对这部分内容明确了以下要求：
1. 理解同分异构体的概念，能够识别结构式（结构简式）中各原子的连接次序和方式；
2. 能够辨认和列举异构体。
而从历年的高考来看，有机物同分异构体的识别和辨认，种类的确定以及结构简式的书写一直是命题的热点
一、同分异构体的概念
同分异构体是指分子式相同而结构式不同的物质之间的互称，关键要把握好以下两点：
1、分子式相同
2、结构式不同：
（1）碳链异构（烷烃、烷烃基的碳链异构）
（2）位置异构（官能团的位置异构）
（3）官能团异构（官能团的种类异构）
同分异构体的书写步骤一般为：
官能团异构 → 碳链异构 → 位置异构
二、同分异构体的书写方法
基本方法：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边（烃基不能到端），排布由邻位到间位，再到对位（或同一个碳原子上）。
位置：指的是支链或官能团的位置。
排布：指的是支链或官能团的排布。
例如：己烷（C6H14）的同分异构体的书写方法为：
⑴写出没有支链的主链。
CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
⑵写出少一个碳原子的主链，将这个碳原子作为支链，该支链在主链上的位置由心到边，但不能到端。
⑶写出少两个碳原子的主链，将这两个碳原子作为支链连接在主链上碳原子的邻位、间位或同一个碳原子上。

故己烷（C6H14）的同分异构体有5种。
三、同分异构体的判断方法
1、记忆法
记住一些常见的物质的同分异构体数目。例如：
⑴甲烷、乙烷、 新戊烷（可看作CH4的四甲基取代物）、2,2,3,3—四甲基丁烷（可看作乙烷的六甲基取代物）等分子，其一卤代物只有一种；
⑵甲基、乙基的结构只有一种，即甲基（—CH3）、乙基（—CH2CH3） ；
⑶丙基的结构有两种，即
—CH2CH2CH3、 ；
⑷丁基（—C4H9）的结构有4种，戊基（—C5H11）的结构有8种。
该方法可以借助书写碳链异构的基本方法和等效氢法来辅助记忆，
例如戊基的8种结构的判断方法为：
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 （有3种等效氢）
（有4种等效氢）
（有1种等效氢）
故戊基的结构共有8种。
2、基元法
例如：丁基（—C4H9）的结构有4种，
则：C4H9Cl、C4H10O属于醇（可写成C4H9OH）、C5H10O属于醛（可写成C4H9CHO）、C5H10O2属于酸（可写成C4H9COOH）的同分异构体数目均为4种。
C4H8O2属于酯的同分异构体数目的判断方法：
3、替代法
例如：C6H4Cl2的同分异构体有3种，故C6H2Cl4的同分异构体也有3种(将H替代Cl)。
4、不饱和度转换法
根据结构简式判断：
不饱和度 = 双键数 + 三键数×2 + 环数（注：苯环可看成是三个双键和一个环）
同分异构体的分子式相同，所以同分异构体的不饱和度也相同，因此只需注意双键数、三键数和环数，无需数H原子数。
例如：（2003广东卷.15.）人们使用四百万只象鼻虫和它们的215磅粪物，历经30多年时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下（括号内表示④的结构简式）
以上四种信息素中互为同分异构体的是：
A ①和② B ①和③
C ③和④ D ②和④
解析：①和②的不饱和度均为3，但①比②多一个碳原子，所以①和②不可能互为同分异构体；③和④的不饱和度均为2，结合选项采用排除法可选出正确选项为：C
5.对称法（又称等效氢法） 一元取代物同分异构体数目的判断方法
等效氢的判断方法：
⑴ 同一碳原子上的氢原子是等效氢原子
⑵ 同一碳原子上的甲基氢原子是等效氢原子
⑶ 处于镜面对称位置上的氢原子是等效氢原子
一元取代物同分异构体数目的判断方法：物质的结构简式中有多少种等效氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体。
例如：分子中苯环上的氢原子被氯原子所取代，其一氯代物共有多少种？
解析：该有机物分子中共有3种等效氢，如图所示：，故该有机物分子中的氢原子被氯原子所取代，其一氯代物共有3种。
6、二元取代物同分异构体数目的书写方法
步骤：判断等效氢 → 定位组合法
例如： 分子中苯环上的氢原子被氯原子所取代，其二氯取代物共有多少种？
解析： 分子中苯环上共有7种等效氢原子，如图所示：，根据定位组合可以得到其二元取代物的同分异构体数目：
a — b a — c a — d a — e
a — f a — g 6种
b — c b — d b — e b — f
b — g 5种
c — g c — e c — f c — d 4种
d — e d — g d — f 3种
e — f e — g 2种
f — g 1种
所以共有 21 种同分异构体。
还可以通过排列组合公式进行计算： （种）
四 、 常见的类别异构
组成通式
可能的类别
典型实例
CnH2n
烯烃
环烷烃
CH2=CHCH
H2C CH2
CH2
CnH2n-2
炔烃 二烯烃 环烯烃
CH=CCH2CH3 CH2=CHCH=CH2
CnH2n+2O
醇 醚
C2H5OH CH3OCH3
CnH2nO
醛 酮 烯醇 环醇 环醚
CH3CH2CHO CH3COCH3 CH=CHCH2OH

CnH2nO2
羧酸 酯
羟基醛
羟基酮
烯二醇
CH3COOH HCOOCH3 HOCH2CHO
CnH2n-6O
酚 芳香醇 芳香醚
H3CC6H4OH C6H5CH2OH C6H5OCH3
CnH2n+1NO2
硝基烷烃 氨基酸
CH3CH2NO2 H2NCH2COOH
Cn(H2O)m
单糖或二糖
葡萄糖与果糖（C6H12O6） 蔗糖与麦芽糖（C12H22O11）
【经典例题】
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（ ）
A．C3H8 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H14
解析：分析 C3H8 、C4H10、、C6H14各种结构，生成的一氯代物不只1种。从CH4、C2H6的一氯代物只有1种，得出正确答案为C。
例2 萘分子的结构可以表示为 或 ，两者是等同的。苯并[α]芘是强致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦油、燃烧的烟雾和内燃机的尾气中）。它的分子由5个苯环并合而成，其结构式可以表示为（Ⅰ）或（Ⅱ）式：

（Ⅰ） (Ⅱ)
这两者也是等同的。现有结构式A B C D

A B C D
其中：与（Ⅰ）、（Ⅱ）式等同的结构式是（ ）；
与（Ⅰ）、（Ⅱ）式同分异构体的是（ ）（全国高考题）
解析： 以（Ⅰ）式为基准，图形从纸面上取出向右翻转180度后再贴回纸面即得D式，将D式在纸面上反时针旋转45度即得A式。因此，A、D都与（Ⅰ）、(Ⅱ)式等同。也可以（Ⅱ）式为基准，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C20H12，B式也是C20H12，而C式是C19H12，所以B是Ⅰ、Ⅱ 的同分异构体，而C式不是。 答案是（1）AD；（2）B。
判断两结构是否相等的思维过程是：（1）用系统命名法命名时名称相同者；（2）将分子整体旋转、翻转后能“重合”者。
例 3 已知萘的n溴代物和m溴代物的种数相等，则n与m（n不等于m）的关系是
A n+m=6 B n+m=4 C n+m=8 D 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“正面强攻”为“侧翼出击”，转换思维角度和思维方向。正确思路是：从萘的分子式C10H8出发，从分子中取代a个H（C10H8-a Bra）与取代8-a个H(C10HaBr8-a)的同分异构体的种数相等，故n+m=a+(8-a)=8,选C。
解答本题的策略在于“等价”变通，如CHCl3与CH3Cl、CH2=CHCl与CCl2=CHCl、C9H19OH（醇类）与C9H19Cl等等同分异构体的种数相等。
解题思维策略对完成条件向结果转化和实现解题起着关键性的作用。策略性错误主要是指解题方向上的偏差，造成思维受阻或解题过程中走了弯路。对于高考来说，费时费事，即便做对了，也有策略性错误。
例 4 某有机物与H2按1：1物质的量比加成后生成的产物结构为：

则该有机物可能的结构有（ ）种（说明 羟基与碳碳双双键的结构不稳定）。
解析 ：某有机物与H2按1：1物质的量比加成说明原来的有机物为烯烃，又由C的四价原则，双键位置的情况有四种，再考虑酮的存在情况。答案是4种。该题的特点是：已知某不饱和有机物加成后产物结构，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。
例5．原子个数为10或小于10的烷烃中，其一卤代烷烃不存在同分异构体的烷烃共有 ( )
A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种
解析：按照等效氢原则，小于11个碳原子的烷烃中，只有一种一卤代物的，甲烷和乙烷符合，以及甲烷型的新戊烷和乙烷型的2,2,3,3—四甲基丁烷符合，共4种。故应选C。
例6．萘分子中有两个氢原子分别被溴原子取代后所形成的化合物的数目有 ( )
A. 5 B. 7 C. 8 D. 10
解析：萘环上只有两种不同的氢原子：a-和b-，二取代物的组合有3种情况：a-a：3种，a-b：4种，b-b：3种，共10种同分异构体。
例7三种不同的基团，分别为－X、―Y、―Z，若同时分别取代苯环上的三个氢原子，能生成的同分异构体数目是( ) A. 10 B. 8 C. 6 D. 4
解析：邻位3种：XYZ，XZY，ZXY；邻间位6种：XY-Z，XZ-Y，YX-Z，YZ-X，ZX-Y，ZY-X；间位1种：X-Y-Z，共有10种。
例8( ) 苯环通过单键连接而成。假定二氯连苯分子中，苯环间的单键可以自由旋转，理论上由异构而形成的二氯联苯共有 ( )
A. 6种 B. 9种 C. 10种 D. 12种
解析：每个苯环上只有三种不同的H原子：a、b、g，用定一移二法时要注意等效氢的存在。同一苯环上有6种，不同苯环间也有6种，共12种。

如果用排列组合法，则同一苯环上有a-a一种，a-b两种，a-g一种，b-b一种，b-g一种；不同苯环间有a-a一种，a-b一种，a-g一种，b-b一种，b-g一种，g-g一种等6种。如图：

综 合 训 练
1.分子式为C5H12O的醇，能被氧化成醛的同分异构体为( )
A.5个 B.4个 C.6个 D.7个
2. 1、2、3三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷平面的上下，因此有两种异构体。

据此，可判断1、2、3、4、5---五氯环戊烷（假定五个碳原子也处于同平面上）的异构体数是（ ）A. 4 B. 5 C. 6 D. 7
3.已知丁基共有4种，不必试写，立即可断定分子式为C5H10O的醛有（ ）
　 （A）3 种 （B）4 种 （C）5 种 （D）6 种
4. 已知乙烯分子是平面结构，因此1，2—二氯乙烯可以形成两种不同的空间异构体，下列各物质中能形成类似上述两种空间异构体的是( )
A.1，1—二氯乙烯 B.丙烯 C.2—丁烯 D.1—丁烯

5. 下列有机物中，互为同分异构体的是（ ）

A.①② B.②④ C.②⑥ D.⑤⑥
6．某化合物的分子式为C5H11Cl，分析数据表明：分子中有两个—CH3、两个—CH2—、

一个 和一个—Cl。它的可能的结构有几种（本题不考虑对映异构体）( )

A.2 B.3 C.4 D.5
7. 已知二氯苯的同分异构体有3种，从而可推知四氯苯的同分异构体有（ ）
　 （A）2 种 （B）3 种 （C）4 种 （D）5 种
8．结构不同的二甲基氯苯的数目有（ ）
　 （A）4 个 （B）5 个 （C）6 个 （D）7 个
9. 某有机物分子中含有一个C6H5— 、一个—C6H4— 、一个—CH2— 、一个—OH，则该有机物属于酚类的结构可能有（ ）
　（A）2 种 （B）3 种 （C）4 种 （D）5 种
10. 分子式为C7H16的烷烃中，在结构式中含有3个甲基的同分异构体数目是（ ）
　 （A）2个 （B）3个 （C）4个 （D）5个
11. 进行一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是
A (CH3) 2 CH CH2CH2CH3 B (CH3 CH2) 2 CHCH3
C (CH3) 2 CH CH (CH3) 2 D (CH3) 3 C CH2CH3
12. 某有机物的结构简式为下图所示,其中属于芳香醇的同分异构体共有( )

A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种

13. 有机环状化合物的结构简式可进一步简化，例如A式可简写为B式。C式是1990年公开报导的第1000万种新化合物。

则此化合物C中的碳原子数是 ，分子式是 。若D是C的同分异构体，但D属于酚类化合物，而且结构式中没有—CH3基团。请写出D可能的结构简式。(任意一种，填入上列D方框中)

答. 14 ；C14H20O ；

14. 写出与具有相同官能团种类和数目的一个同分异构体简式：

答案：
15. 写出含有酯基和一取代苯结构的五个同分异构体：

答案：
16. 羧酸A(分子式为C5H10O2)可以由醇B氧化得到.A和B可以生成酯C(分子量172).符合这些条件的酯只有4种.请写出这4 种酯的结构简式.(答案：4种)

17. 若 是某单烯烃与氢气加成后的产物，则烯烃可能有

种结构；若是炔烃与氢加成的产物，则此炔烃可能有 种结构。（答案:5 、1）

18．降冰片烷立体结构如图，按键线式(以线示键，每个折点和线端点处表示有一个碳原子，并以氢补足四价，C、H未表示出来)写出它的分子式 ，当它发生一氯取代时，取代位置有 种。

答案： C7H12 ；3

19．有机物C的结构简式，写出与C互为同分异构体，且属于乙酸酯类的化合物的结构简式 、
答案：

20．
请写出有机物A的同分异构体（同类别且有支链）的结构简式：
及
答案:

A的同分异构：

21．(1) 今有A、B、C 3种二甲苯；将它们分别进行一硝化反应，得到的产物分子式都是C8H9NO2，但A得到两种产物，B得到3种产物，C只得到一种产物。由此可以判断A、B、C各是下列哪一结构，请将字母填入结构式后面的括号中。
(2) 请写出一个化合物的结构式。它的分子式也是C8H9NO2，分子中有苯环，苯环上有三个取代基，其中之一为羧基，但并非上述二甲苯的硝化产物。请任写一个： 。
答案：（1）（C）（A）（B）

22．在C3H9N中，N原子以三个单键与其他原子相连接，它具有的同分异构体数目为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

23． C的结构简式：
请写出与C同类的同分异构体(含C)可能有 种

答案：4种

24． 2000年，国家药品监督管理局发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂。苯丙醇胺（英文缩写为PPA）结构简式如下：

其中φ代表苯基。苯丙醇胺是一种一取代苯，取代基是。
（1）PPA的分子式是：_______________________。
（2）它的取代基中有两个官能团，名称是_________基和________基（请填写汉字）。
（3）将φ－、H2N－、HO－在碳链上的位置作变换，可以写出多种同分异构体，其中5种的结构简式是：

请写出另外4种同分异构体的结构简式（不要写出－OH和－NH2连在同一个碳原子上的异构体；写出多于4种的要扣分）：
______________、______________、______________、______________。
答案：（1）C9H13NO
（2）羟基、氨基
（3）

25. A是一种酯，分子式是C14H12O2，A可以由醇B跟羧酸C发生酯化反应得到。A不能使澳（CCl4溶液）褪色。氧化B可得到C。
(1) 写出A、B、C的结构简式：
A B C
(2) 写出B的两种同分异构体的结构简式，它们都可以限NaOH反应。
、
答案：

（用邻、间、对或o、m、p表示CH3C6H4OH的两种异构体结构简式也可。）
26、化合物E 有多种同分异构体，其中属于酯类且具有两个对位侧链的同分异构体有四种，分别写出它们的结构简式：
其中属于酸类且具有两个对位侧链的同分异构体有两种，分别写出它们的结构简式：

答案：

27、A结构简式:C(CH2OH)4 。写出所有满足下列3个条件的A的同分异构体的结构简式。①属直链化合物；②与A具有相同的官能团；③每个碳原子上最多只连一个官能团。这些同分异构体的结构简式是              。
答案：CH3CH(OH) CH(OH) CH(OH)CH2OH；CH2(OH) CH2 CH(OH) CH(OH)CH2OH
28、写出分子式为C7H16的所有有机物的结构简式。（答案：9种）

29、肉桂酸有多种同分异构体，其中含苯环且苯环上只有一个链状取代基并属于酯类的肉桂酸的同分异构体，除和还有两种，请写出其结构简式：
______________________________________________________________。

30.分子式与苯丙氨酸相同，且同时符合下列两个条件：①有带有两个取代基的苯环；②有一个硝基直接连在苯环上的异构体的数目是( )
A、3 B、5 C、6 D、10
31．丁子香酚结构如图：符合下述条件的丁子香酚的同分异构体共有 种，写出其中任 意两种的结构简式。
① 与NaHCO3溶液反应 ② 苯环上只有两个取代基
③ 苯环上的一氯取代物只有两种
、
答案：5

32. 苯氯乙酮是一种具有荷花香味的有机物，其结构简式为：

请回答： 苯氯乙酮的同分异构体有多种，请写出同时符合下列三个条件的任意两种同分异构题的结构简式：
①分子内有苯环但不含甲基；
②氯原子与链烃基直接相连
③能发生银镜反应。
、 。
答案：

33．分子式与苯丙氨酸相同，且同时符合下列两个条件：①有带有两个取代基的苯环；②有一个硝基直接连在苯环上的异构体的数目是：
A、3 B、5 C、6 D、10

答案：C

34. 与互为同分异构体，属于酚类且苯环上只有两个互为对位取代基的化合物有4种，其结构简式为，_______________________________，__________________________，__________________________。

答案:
练习：
判断满足下列条件的同分异构体数目：
C5H10O2（酯）………………………………………………………………… 参考数目：9种
C6H13Cl、C6H13—NO2、C6H14O（醇）、C7H14O2（羧酸）、C7H14O（醛）… 参考数目：17种
C5H10 （烯烃，不考虑顺反异构）…………………………………………… 参考数目：5种
C8H8O2（酯）………………………………………………………………… 参考数目：6种