.z.-----優質資料"同分異構體"專題訓練【知識準備】一、根本概念和知識要點1．同分異構現象：化合物具有一樣分子式，但具有不同構造式的現象。具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體。2．中學有機化學中主要涉及的同分異構現象有(1)碳架異構(2)位置〔官能團位置〕異構(3)類別異構〔又稱官能團異構〕。【例1】有以下各組物質：①NH4O與CO(NH2)2②CuSO4·3H2O與CuSO4·5H2O③H4SiO4與Si(OH)4④[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O與[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O⑤H2O與D2O⑥淀粉與纖維素⑦18O2與16O3⑧⑨⑩，其中兩者互為同分異構體的組是[簡析]同分異構現象不只是存在于有機物中，它廣泛存在于化合物中。同時，學習中還要從概念上辨析同素異形體(單質間)、同位素(原子間)、同系物(有機物間)，甚至同一物質(的不同表達形式)。[答案]①④⑧⑩【講練互動】二、判斷書寫和綜合考察(一)官能團由少到多，突出有序書寫和方法遷移【例2】液晶是一種新型材料。MBBA是一種研究得較多的液晶化合物。它可以看作是由醛A和胺B去水縮合的產物。(1)對位上有—C4H9的苯胺可能有4種異構體，它們是：(2)醛A的異構體甚多，其中屬于酯類化合物且構造式中有苯環的異構體就有6種，它們是：、、、、、。[簡析](1)烷烴同分異構體(碳架異構)的有序書寫方法為：主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由邊到心，排列由對到鄰到間，它是同分異構體書寫的根底。此外，記憶常見烷基的同分異構體數目：甲基1種、乙基1種、丙基(－C3H7)2種、丁基(－C4H9)4種，對同分異構體數目的判斷有很大便利。(2)對于烴的衍生物的同分異構體的書寫也要特別強調借用碳架異構方法、結合官能團特點有序書寫，借助"碳四價原則〞補足氫原子完成構造簡式。此外，審題時還要注意條件的限制。[答案](1)(2)【例3】*有機物的構造簡式為，它的同分異構體中屬于芳香醇的共有〔〕A．3 種B．4種 C．5種 D．6種[簡析]此題可先借助不飽和度(Ω)來快速判斷苯基外的基團是飽和，再按照書寫方法有序書寫即可。，選擇題也可用〔①②為羥基的位置，③④⑤為－CH3的位置〕來判斷。[答案]C【例4】紅色基B〔2-氨基-5-硝基苯甲醚〕的構造簡式如圖，它主要用于棉纖維織物的染色，也用于制一些有機顏料，假設分子式與紅色基B一樣，且氨基〔－NH2〕與硝基〔－NO2〕直接連在苯環上并呈對位時的同分異構體數目〔包括紅色基B〕為〔〕A．2種B．4種C．6種D．10種[簡析]芳香醇、芳香醚、酚可形成類別異構，常按類別異構→碳架異構→位置異構順序書寫，也可按照碳架異構→位置異構→類別異構的順序書寫，不管按哪種方法書寫都必須防止漏寫和重寫。此題的10種構造為芳香醚2種、芳香醇2種、酚6種〔見下面的示意圖〕。[答案]D※附錄：常見的有機物類別異構有：組成通式可能的類別組成通式可能的類別H2n，n≥3烯烴環烷烴H2nO，n≥3飽和一元醛、酮、烯醇等H2n-2，n≥4炔烴二烯烴環烯烴H2nO2，n≥2飽和一元羧酸、酯、羥基醛等H2n+2O，n≥2飽和一元醇與醚H2n+1NO2，n≥2硝基化合物氨基酸H2n-6O，n≥7芳香醇、芳香醚、酚(H2O)m單糖間或二糖間等【例5】對于化學式為C5H12O2的二元醇，其主鏈為4個碳原子的同分異構體有()A．4種B．5種C．6種D．7種[簡析]對于多官能團的同分異構體的書寫常采用"定一動一〞的方法保證不漏不重。當然此題還要注意官能團對碳鏈的特殊要求〔注：當前試題隱形條件日趨增多〕，用碳架分析如下〔其中數字表示在此條件下另一羥基位置〕。[答案]D【例6】據報道，2002年10月26日俄羅斯特種部隊在挽救人質時，除使用了非致命武器芬太奴外，還作用了一種麻醉作用比嗎啡強100倍的氟烷，氟烷的化學式為C2HClBrF3，則沸點不同的上述氟烷有A．3種B．4種C．5種D．6種[簡析]此題除了"定一動一〞的方法外，假設采用"換元法〞可簡化思維過程，即C2HClBrF3可看作C2F6被一H、一Cl、一Br[答案]B【練習1】烷基取代苯可以被酸性KMnO4溶液氧化生成，但假設烷基R中直接與苯環連接的碳原子上沒有C－H鍵，則不容易被氧化得到。現有分子式是C11H16的一烷基取代苯，它可以被氧化成為的異構體共7種，其中的3種是：，，。請寫出其他4種的構造簡式：。【練習2】在C3H9N中N原子以三個單鍵與其它原子相連接，它具有的同分異構體數目為〔〕A．2種B．3種C．4種D．5種【練習3】主鏈上有4個碳原子的*種烷烴，有兩種同分異構體，含有一樣碳原子數且主鏈也有4個碳原子的單烯烴的同分異構體有〔〕A．5種B．4種C．3種D．2種【練習4】C5H11OH有8種同分異構體，則分子式為C5H10O的醛有種,分子式為C6H12O2的羧酸有種，分子式為C6H12O2的酯有種。【練習5】*羧酸的衍生物A。化學式為C6H12O2。，又知D不與Na2CO3反響，C和E都不能發生銀鏡反響。A的構造可能有〔〕A．2種B．3種C．4種D．6種【練習6】*芳香族有機物的分子式為C8H6O2，它的分子〔除苯環外不含其他環〕中不可能有〔〕 A．兩個羥基 B．一個醛基 C．兩個醛基 D．一個羧基【練習7】(1)乙酸苯甲酯對花香和果香的香韻具有提升作用，故常用于化裝品工業和食品工業。乙酸苯甲酯有很多同分異構體，含有酯基和一取代苯構造的同分異構體有五個，其中兩個的構造簡式分別是以下圖的A、B：(乙酸苯甲酯)〔A〕〔B〕請寫出另外三個同分異構體的構造簡式：(2)香豆素是廣泛存在于植物中的一類芳香族化合物，大多具有光敏性，有的還具有抗菌和消炎作用。在合成其的核心構造芳香內酯過程中有一中間產物[詳見2006**卷]，中間產物〔B〕有多種同分異構體，其中一類同分異構體是苯的二取代物，且水解后生成的產物之一能發生銀鏡反響。這類同分異構體共有____________種。【練習8】2000年，國家藥品監視管理局發布通告暫停使用和銷售含苯丙醇胺的藥品制劑。苯丙醇胺〔英文縮寫為PPA〕構造簡式如右圖：其中—代表苯基。苯丙醇胺是一種一取代苯，取代基是。(1)PPA的分子式是：______________(2)它的取代基中有兩個官能團，名稱是__________基和_________基〔請填寫漢字〕。(3)將—、H2N—、HO—在碳鏈上的位置作變換，可以寫出多種同分異構體，其中5種的構造簡式是：請寫出另外4種同分異構體的構造簡式〔不要寫出—OH和—NH2連在同一個碳原子上的異構體；寫出多于4種的要扣分〕：__________________、__________________、__________________、__________________(二)空間構造由線到面到體，突出空間想象和融會貫穿【例7】*化合物的分子式為C5H11Cl，分析數據說明：分子中有兩個－CH3、兩個－CH2－、一個和一個－Cl，它的可能的構造有〔〕種〔此題不考慮對映異構體〕A．2B．3C．4D．[簡析]對于指定取代基的同分異構體的書寫，常用"先難后易〞〔即先定四價、三價基團，再上二價基團，最后補一價基團〕來突破。此題先寫出如下碳架，后補上一價基團，在此過程中要充分注意構造的等效/對稱性，示意圖中①②③④為－Cl位置，另外2個價鍵連接－CH3。[答案]C【例8】甲苯的一氯代物有4種，則甲苯與氫氣完全加成后的產物的一氯化物應該具有的種類數是()A．2種B．4種C．5種D．7種[簡析]此題除了要充分利用的對稱/等效性，還要注意甲苯加氫后與甲基相連的碳上也有氫原子，也能被Cl取代。[答案]C【例9】(1)化合物B3N3H6〔硼氮苯〕與C6H6〔苯〕的分子構造相似(如左以下圖)，則硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分異構體的數目為〔〕(2)化合物A(C4Si4H8)與立方烷(C8H8)的分子構造相似(如右以下圖)，則C4SiH8的二氯代物的同分異構體數目為〔〕A．3B．4C．5D．6[簡析]將平面構造的"定一動一〞同分異構體書寫方法遷移到立體構造。[答案](1)B(2)B【例10】金剛烷〔C10H16〕是一種重要的脂環烷烴，，它可以看作是4個等同的六元環組成的空間構造，假設一氯金剛烷有2種構造，則二氯金剛烷的種類有〔〕A．4種B．6種C．8種D．10種[簡析]根據"一氯金剛烷有2種構造〞，利用對稱/等效性理解"可看作是4個等同的六元環組成的空間構造〞〔空間構造要求比擬高〕，通過"定一動一〞的根本方法解決非常規試題。分析示意圖如下〔①－⑥為另一Cl位置〕：[答案]B―――――【練習9】有兩種不同的原子團－*、－Y，假設同時分別取代甲苯苯環上的兩個氫原子，生成的同分異體的數目是〔〕A．10種B．9種C．6種D．4種【練習10】A為，其苯環上的二溴代物有種，苯環上的四溴代物有種。【練習11】1,2,3－三苯基環丙烷的3個苯基可分布在環丙烷環平面的上下，因此有如下2個異構體。據此，可判斷1,2,3,4,5－五氯環戊烷〔假定五個碳原子在同一平面上〕的異構體數是〔〕A．4B．5C．6D．7【練習12】下面是苯和一組稠環芳香烴的構造式①苯②萘③蒽④并四苯⑤并五苯(1)寫出化合物②~⑤的分子式：①C6H6②③④⑤(2)這組化合物的分子式通式是CH〔請以含m的表示式填在橫線上，m=1,2,3,〕(3)由于取代基的位置不同，產生的異構現象，稱為官能團位置異構。一氯并五苯有〔填數字〕個異構體，二氯蒽有〔填數字〕個異構體,八氯蒽有〔填數字〕個異構體。【練習13】在烷烴分子中的基團：－CH3、－CH2－、、中的碳原子數目分別用n1、n2、n3、n4表示。例如：在分子中，n1＝6，n2＝1，n3＝2，n4＝1。試根據不同烷烴的組成構造，分析烷烴〔除甲烷外〕各原子的關系。(1)烷烴分子中氫原子數n0與n1、n2、n3、n4之間的關系是(2)四種碳原子數的關系為n1＝(3)假設分子中n2＝n3＝n4＝1，則該分子的構造簡式可能為【練習14】[Co(NH3)6]3+呈正八面體構造，假設其中有兩個NH3分子分別被H2O取代，所形成的[Co(NH3)4(H2O)2]3+的幾何異構體種數有〔〕種〔不考慮光學異構〕A．2種B．3種C．4種D．6種三星烷四星烷五星烷三星烷四星烷五星烷(1)六星烷的化學式為，這一系列的星烷〔選填：是或不是〕互為同系物。(2)與三星烷互為同分異構體的芳香烴有種。(3)一氯四星烷的構造簡式有，二溴三星烷有種。(三)新信息逐漸滲透引入，培養自學和綜合應用的能力【例11】烯烴、一氧化碳和氫氣在催化劑作用下生成醛的反響，稱為羰基合成，也叫烯烴的醛化反響。由乙烯制丙醛的反響為：CH2=CH2+CO+H2CH3CH2CHO。由化學式為C4H8的烯烴進展醛化反響，得到的醛的同分異構體可能有〔〕A．2種B．3種C．4種D．5種[簡析]此題可不必試寫，抓住由題給信息可知C4H8的醛化反響后可得C4H9－CHO，丁基有4種。[答案]C【例12】2002年諾貝爾化學獎表彰的是在"看清〞生物大分子真面目方面的科技成果，一項為哪一項美國科學家約翰·芬恩與日本科學家田中耕一"創造了對生物大分子的質譜分析法〞；另一項為哪一項瑞士科學家庫爾特·維特里希"創造了利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維構造的方法〞。原子核磁共振〔PMR〕是研究有機物構造的有力手段之一，在所有研究的化合物分子中，每一構造中的等性氫原子在PMR中都給出了相應的峰〔信號〕，譜中峰的強度與構造中的等性H原子個成正比。例如二乙醚的構造簡式為：CH3-CH2-O-CH2-CH3，其核磁共振譜(PMR譜)中給出的峰值〔信號〕有兩個，其強度之比為3:2，如以下圖所示：(1)構造式為的有機物，在PMR譜上觀察峰給出的強度之比為；(2)*含氧有機物，它的相對分子質量為46.0，碳的質量分數為52.2%，氫的質量分數為13.0%，PMR中只有一個信號，請寫出其構造簡式。(3)實踐中可根據PMR譜上觀察到氫原子給出的峰值情況，確定有機物的構造。如分子式為C3H6O2的鏈狀有機物，有PMR譜上峰給出的穩定強度僅有四種，其對應的全部構造，它們分別為：①3∶3②3∶2∶1③3∶1∶1∶1④2∶2∶1∶1，請分別推斷出可能的構造簡式：①②③④(4)在測得CH3CH2CH2CH3化合物在PMR譜上可觀察到二種峰，而測得CH3－CH=CH－CH3時，卻得到氫原子給出的信號峰有4個，請結合空間構造解釋產生4個信號峰的原因：(5)現有四種最簡式均為"CH〞的有機物〔碳原子數不超過10且彼此不同〕，在PMR譜上僅觀察到一種信號峰，試寫出這四種有機物的構造簡式：。[簡析]雖冠以新信息核磁共振譜(新課程已涉及)，但"撥開云霧見日月〞，抓住題給的"等性H原子〞可知此題(1)(2)(3)考察常見的同分異構體數目判斷和書寫。(4)需從"空間構造〞暗示信息入手，較高要求地考察了烯烴的"幾何異構〞。(5)"另辟蹊徑〞，深刻領悟后總結才能順利解答全部。[答案](1)2：2：2：2：2或者1：1：1：1：1(2)CH3OCH3(3)①CH3COOCH3②CH3CH2COOHHCOOCH2CH3CH3―O―CH2CHO③CH3CH(OH)CHO④HOCH2CH2CHO (4)因為CH2－CH=CH－CH2有兩種空間構造：和，每種在PMR譜上給出信號峰有2個，所以共給出信號峰4個。(5)CH≡CH〔合理的構造簡式均給分〕注意：空間構造對稱，每個碳原子上只連一個氫原子，碳原子數不超過10且彼此不同―――――【練習18】2005年諾貝爾化學獎被授予"在烯烴復分解反響研究方面作出奉獻〞的三位科學家。"烯烴復分解反響〞是指在金屬鉬、釕等催化劑的作用下，碳碳雙鍵斷裂并重新組合的過程。如2分子烯烴RCH=CHR＇用上述催化劑作用會生成兩種新的烯烴RCH=CHR和R＇CH=CHR＇。則分子式為C4H8的烯烴中，任取兩種發生"復分解反響〞，生成新烯烴種類最多的一種組合中，其新烯烴的種類為〔〕A．5種B．4種C．3種D．2種【練習19】二氟二氮N2F2分子中兩個氮原子之間以雙鍵相結合，每個氮原子各連一個氟原子，分子中的四個原子都在一個平面上。由于幾何形狀的不同，它有兩種