​同分异构体的概念(同分异构体怎么判断)

同分异构体的概念(同分异构体怎么判断)

同分异构体：具有相同的分子组成而结构不同的一系列化合物互称同分异构体。

化合物这种具有相同分子式，但具有不同结构而形成不同物质的现象，叫做同分异构现象。 雷酸银和氰酸银是人类发现的第一个同分异构体。

同分异构体是一种有相同化学式，有同样的化学键而有不同的原子排列的化合物。

一、 同分异构体的特点

⒈ 分子式相同，相对分子质量相同。

⒉ 最简式相同，但不一定是同分异构体，如C2H2与C6H6。

⒊ 结构不同，即分子中原子的连接方式不同。物理性质和化学性质也不相同，

如乙醇和甲醚C2H6O。

⒋ 可以是同一类物质，也可以是不同类物质。

二、 同分异构体的判断依据

⒈ 分子式必须相同。

⒉ 相对分子质量相同、结构不同的化合物不一定是同分异构体。

如C2H4O和CO2；C2H4和CO；

C8H18和C17H14O等。

⒊ 结构不同。一是原子或原子团的连接顺序不同，二是原子的空间排列不同。

三、 同分异构体的种类

有机物中的同分异构体分为构造异构和立体异构两大类。

⒈ 立体异构在分子中原子的结合顺序相同，而原子或原子团在空间的相对位置不同的，称为立体异构。

立体异构又分为构象和构型异构，而构型异构还分为几何异构(又称顺反异构)和旋光异构(又称对映异构)。

⒉ 构造异构具有相同分子式，而分子中原子或基团连接的顺序不同的，称为构造异构。

构造异构又分为（碳）链异构、位置异构和官能团异构（异类异构 ）。

在中学阶段主要指下列三种情况：

⑴ 碳链异构：指碳原子之间连接成不同的链状或环状结构而造成的异构；

如CH3CH(CH3)CH3和CH3CH2CH2CH3。

⑵ 官能团位置异构：指官能团或取代基在碳架上的位置不同而造成的异构现象，如：CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3。

⑶官能团类别异构：指有机物分子中的官能团不同或有机物类别不同而造成的异构，也叫官能团异构。主要有：

① 单烯烃与环烷烃：

通式为CnH2n（n≥3）

② 二烯烃、单炔烃与环单烯烃：

通式为CnH2n-2(n≥3)

③ 苯及其同系物与多烯：

通式为CnH2n-6(n≥6)

④ 饱和一元醇与饱和一元醚：

通式为CnH2n+2O(n≥2)

⑤ 饱和一元醛、饱和一元酮：

通式为CnH2nO(n≥2)、烯醇和环氧烷：(n≥3)；

⑥ 饱和一元羧酸、饱和一元羧酸饱一元醇酯、羟基醛：

通式为CnH2nO2(n≥2)

⑦ 酚、芳香醇、芳香醚：

通式为CnH2n-6O(n≥7)

⑧ 葡萄糖与果糖；蔗糖与麦芽糖

⑨ 氨基酸 [R-CH(NH2)-COOH]与硝基化合物和亚硝酸酯（R，-NO2）

⒊ 几种特殊的同分异构体

(1) C8H8：苯乙烯和立方烷；

(2) C8H10：乙苯和邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯；

(3) C6H12O6：葡萄糖和果糖；

(4) C11H22O11：蔗糖和麦芽糖；

(5) CH4ON2：尿素[CO(NH2)2]和氰酸铵[NH4CNO]

四、同分异构体书写

⒈ 烷烃的同分异构体的书写

烷烃只有碳链异构，书写时要注意写全而不要写重复。

烷烃同分异构体的书写一般常用“减碳移位”法。

⑴ 烷烃同分异构体的书写技巧

其书写技巧可概括为“两注意，三原则，四句话”：

两注意：① 选择最长的碳链为主链；② 找出中心对称线。

三原则：① 对称性原则；② 有序性原则；③ 互补性原则。

四句话：①主链由长到短；②支链由整到散；③位置由心到边；④排布由对、邻到间。

判断和书写同分异构体的关键是不重复、不遗漏，要巧抓“对称性”。

⑵ 烷烃同分异构体书写的一般步骤

可按下列规则书写：成直链，一条线；摘一碳，挂中间；往边移，不到端；摘两碳，成乙基；二甲基，同邻间；不重复，要写全。

① 先写出碳原子数最多的主链。

② 写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。

③ 写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基接在主链碳原子上，以此类推。

同时还要注意书写条件的限制。

⒉ 实例分析：

现以C6H14为例，基本步骤如下：

⑴ 先写出最长的碳链：将分子中全部碳原子连成直链作为母链

⑵ 从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架有两种：

注意取下的碳原子不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。

⑶ 从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架结构有两种：

②位或③位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。

所以C6H14共有5种同分异构体。

⑷ 分别加上氢原子，得五种同分异构体结构式，用系统命名法命名。

⒊ 具有官能团的有机物，如：烯烃、炔烃、芳香族化合物、卤代烃、醇、醛、酸、酯等，如芳香族化合物：取代基在苯环上的相对位置具有邻、间、对三种。

书写时要注意它们存在官能团位置异构、官能团类别异构和碳链异构。

一般书写顺序是：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构，一一考虑，这样可以避免重写或漏写。

特别提醒书写同分异构体时一定要做到“有序”和“等效”，即思维的有序性和碳原子的等效性，避免遗漏和重复。同时要注意总结规律，如：

① 烃的一元取代物种类数等于烃中等效氢原子的种类数；

② 一种烃如果有m个氢原子,那么它的n元取代物与(m－n)元取代物种类相等。

再如：写出分子式为C8H8O2的同分异构体

首先分析分子式，C8H8O2除一个苯环、一个酯基外，还有一个碳原子。

从酯的组成考虑，形成酯的羧酸中至少含一个碳原子，醇中也至少含一个碳原子，则酸只可能为甲酸、乙酸、苯甲酸；醇只可能为甲醇、苯甲醇。此外注意不要漏下苯酚。可写出甲酸某酯：

酯类的同分异构体的书写比较复杂，数目较多，书写时一定按照规则和顺序进行，否则容易重复或漏写，在解题时要注意总结书写的规律和规则。

五、 判断同分异构体数目的方法

⒈ 等效氢原子法（又称对称法）：分子中有多少种“等效”氢原子，其一元取代物就有多少种。分子中等效氢原子有如下情况：

⑴ 分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效。

⑵ 同一个碳原子上所连接的甲基上(—CH3)的氢原子等效。如新戊烷（可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得），其四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。

⑶ 分子中处于镜面对称位置（相当于平面镜成像时，物与像的关系）上的氢原子是等效的。如

分子中的18个H原子是等效的。

⑷ 有n种不同的等效氢，其一元取代物就有n种。

⒉ 烷基种数法：(又叫烷基连接法),是指根据烷基同分异构体的数目, 快速判断其与一价基团连接后同分异构体的数目。此法可快速判断饱和一元卤代烃、一元醇、一元醛和一元羧酸的同分异构体数目。此法的关键在于熟记常见烷基同分异构体的数目：

烷基有几种，一取代产物就有几种。如甲基(-CH3)、乙基(-C2H5)各有一种；丙基(-C3H7)有两种，丁基(-C4H9)有四种；戊基(-C5H11)有8种。

所以，甲基(-CH3)、乙基(-C2H5) 、丙基(-C3H7) 、丁基(-C4H9)、戊基(-C5H11)的同分异构体数目分别为１、１、２、４、８。

例如, 丁基(-C4H9) 有４种, 则一溴丁烷、丁醇、戊醛、 戊酸都有４种。

⒊ 换元法：将有机物分子中的不同原子或基团换位进行思考。

是指当取代产物中的某２种原子(或基团) 满足一定数量关系时, 互换这两种原子(或基团)的位置, 取代产物的同分异构体数目不变, 即存在如下一般规律: 有机物 CxHaMb 与 CxHbMa 具有相同数目的同分异构体。替代法适用于讨论一个有机物取代基数目比较多的情况下的同分异构体数目, 将其变换成取代基数目较少情况下的同分异构体进行思考。

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，故五氯乙烷也只有一种结构。

同理：二氯乙烷有二种结构，四氯乙烷也有二种结构。

又如：二氯苯有邻、间、对３种同分异构体，四氯苯也有三种。CH4的一卤代物只有一种，新戊烷C(CH3)4的一卤代物也只有一种。

⒋ 基元法：基团连接法：将有机物看作由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机物的异构体数目。例如：丁基(C4H9-)有4种，则丁醇(C4H9-OH)（看作丁基与羟基连接而成）、一氯丁烷(C4H9-Cl)或C4H10的一氯代物、戊醛(C4H9-CHO)、戊酸(C4H9-COOH)（分别看作丁基跟醛基、羧基连接物）等也都分别有4种。

再如：C9H12的芳香烃（可看作一价苯基跟丙基、二价苯基跟一个甲基和一个乙基、三价苯基跟三个甲基连接而得）共有8种。

⒌ 记忆法：记住常见的异构体数。例如：

⑴ 凡只含有一个碳原子的分子均无同分异构体。

⑵ 甲烷、乙烷、新戊烷(看作CH4的四甲基取代物)、2，2，3，3­四甲基丁烷(看作乙烷的六甲基取代物)、苯、环己烷、C2H2、C2H4等分子的的一卤代物只有一种。

⑶ 丙烷、丁烷、丙基(—C3H7)有2种，如丙烷的一氯代物有2种。

⑷ 戊烷、二甲苯有3种。

⑸ 丁基(—C4H9)有4种，如丁烷的一氯代物有4种。己烷有5种，

⑹ 戊基(—C5H11)有8种，如戊烷的一氯代物有8种。

⒍ 定一移一（或定二移一）法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定其中一个Cl的位置，移动另外一个Cl。