同分異構體數目判斷四法

同分異構體是指具有相同的分子式，但具有不同結構式的化合物。同分異構體數目的判斷是有機化學中的一個難點，下面介紹四種常見的判斷方法。一、等效氫法要點：①同—C上的H是等效的；②同—C上所連的上的H是等效的；③同一分子中處于軸對稱或中心對稱位置上的H是等效的。例1

化合物中，若兩個H被一個和一個取代，則得到的同分異構體數目為（

）種。解析：有兩條對稱軸即，所以有兩種一氯代物即和，而這兩種一氯代物都沒有對稱軸，所以從中再插入一個硝基各有7種，故共有14種。

二、不飽和度法不飽和度又稱缺氫指數，即是將有機物分子與碳原子數相等的烷烴相比較，每減少2個氫原子，則有機物的不飽和度增加1，用表示。若有機物為含氧化合物，因為氧為二價，C=O與C=C“等效”，所以在進行不飽和度計算時可不考慮氧原子。至于有機物分子中的鹵素原子，可視為氫原子。例2

化學式為，且遇溶液呈紫色的芳香族化合物的數目是（

）種。解析：首先確定的不飽和度，由題中知其為芳香族化合物，而的不飽和度即為4，所以除苯環外，其他都是飽和的，即還有一個和一個，上連接一個和一個，有鄰、間、對三種位置，故這類芳香族化合物的數目為3種。

三、優先組合法不同基團的連接組合方法：①定中心，連端基；②插橋梁基，定結構。例3

已知某有機物的化學式為，結構中有2個，2個，1個，和1個，寫出其可能的結構。解析：首先定中心，連端基：即，再插入橋梁基，2個可分為兩個和1個。兩個的插法有兩種，即和；1個的插法有兩種，即和。

四、換元法例4

已知二氯苯的同分異構體有3種，從而推斷四氯苯的同分異構體有（

）種；一氯戊烷有8種同分異構體，則戊醇屬于醇類的同分異構體有（

）種。解析：苯只有1種等效氫共6個，從6個中選2個與從6個中選4個完全相同，所以二氯苯的同分異構體有3種，四氯苯的同分異構體也有3種。同理：把一氯戊烷中的氯換成醇中的，即得戊醇屬于醇類的同分異構體有8種。

一.

書寫同分異構體的一個基本策略

1.判類別：據有機物的分子組成判定其可能的類別異構(一般用通式判斷)。

2.寫碳鏈：據有機物的類別異構寫出各類異構的可能的碳鏈異構。一般采用“減鏈法”，可概括為：寫直鏈，一線串；取代基，掛中間；一邊排，不到端；多碳時，整到散。即①寫出最長碳鏈，②依次寫出少一個碳原子的碳鏈，余下的碳原子作為取代基，找出中心對稱線，先把取代基掛主鏈的中心碳，依次外推，但到末端距離應比支鏈長，③多個碳作取代基時，先做一個，再做兩個、多個，依然本著由整大到散的準則。

3.移官位：一般是先寫出不帶官能團的烴的同分異構體，然后在各余碳鏈上依次移動官能團的位置，有兩個或兩個以上的官能團時，先上一個官能團，依次上第二個官能團，依次類推。

4.氫飽和：按“碳四鍵”的原理，碳原子剩余的價鍵用氫原子去飽和，就可得所有同分異構體的結構簡式。

按“類別異構—碳鏈異構—官能團或取代基位置異構”的順序有序列舉的同時要充分利用“對稱性”防漏剔增。

二．確定同分異構體的二個基本技巧

1.轉換技巧——適于已知某物質某種取代物異構體數來確定其另一種取代物的種數。此類題目重在分析結構，找清關系即找出取代氫原子數與取代基團的關系，不必寫出異構體即得另一種異構體數。解析

思維模式：烷

烷基

烷的一元取代物C3H89

（1種）

-C3H7（2種）

2種C4H10

（2種）

-C4H9

（4種）

4種C5H12

（3種）

-C5H11（8種）

8種

注意：烷基的種類數是對應的烷的所有同分異構體分子中的所有等效H原子的加和。當丁基與任何原子或原子團連接時都會因丁基的不同產生4種結構。因此，分子式為C4H9Cl的鹵代烴、分子式為C4Hl0O的醇、分子式為C5Hl0O的醛、分子式為C5Hl0O2的羧酸及分子式為C10H14且只有一個側鏈的芳香烴都有4種同分異構體。能與鈉反應且分子式為C4Hl0O的有機物為丁醇，根據丁基異構規律可推知，符合條件的異構體有4種。故答案為A項。例題6

-C4H9丁基有4種異構體，①問飽和鹵代烴C4H9X有多少種異構體；②醇C4H90H有幾種?③C5H1002屬于酯的同分異構體有幾種

解析

可理解為-C4H9有幾種異構體，所以①C4H9X相當于C4H9-X有4種異構體；②C4H9OH(屬醇的結構)相當于C4H9-0H，同理推得有4種醇的異構體。

同樣在苯的同系物范圍內有四種異構體。C5H10O（屬于醛的異構）相當與C4H9-CHO，也有4種同分異構體；同理，C5H10O2的羧酸，即是C4H9-COOH，因而屬于酸的同分異構體有4種同分異構體③C5H10O2屬于酯類的同分異構體可以這樣理解：類似與HCOOC4H9的有4種，CH3COOC3H7的有2（-C3H7有2種），C2H5COOC2H5的只有1種，C3H7COOCH3的有2種，共計有9種。

5.二元取代物同分異構體的“定一變一，注意重復”法

例題7

判斷二氯蒽的同分異構體有幾種?解析:

烴的二元取代物的判定的基本思路是:“定一變一，注意重復”。對于蒽結構中第一氯原子的位置可選在圖中蒽結構式中對稱軸的一側表示：，這樣可以得到三種一氯蒽：

在此基礎上再考慮二氯蒽的同分異構體，此時另一個氯原子的位置可以用序號表示，以計算同分異構體的種類數，共計15種。

6．特殊關系法

例8某烴的一種同分異構體只能生成1種一氯代物，該烴的分子式可以是(

)

解析:思維方式一--先按照書寫的基本策略熟練列舉出對應烷的同分異構體,再依據等效H原子的方法判斷出起一元取代物的同分異構體數目;思維方式二-----逆向思考,若只有一種一元取代物,則對應的烷中只會有一種H原子,而烷的任何結構中都必含甲基,因此它的結構中H原子應該全部以甲基的形式存在,故烷的分子式中的H原子總數一定是3的整數倍.顯然答案為C。

7．不飽和度法

例題9

A、B兩種有機化合物，分子式都是C9H1102N。

(1)化合物A是天然蛋白質的水解產物，光譜測定顯示，分子結構中不存在甲基(-CH3)。化合物A的結構式是

。

(2)化合物B是某種分子式為C9H12的芳香烴硝化后的惟一產物(硝基連在苯環上)。化合物B的結構式是___________。解析

不飽和度又稱缺氫指數。有機物分子中與碳原子相等的開鏈烷烴相比較，每減少2個氫原子，則有機物的不飽和度增加1，用Ω表示。對于有機物CxHy0z，其Ω=。若含有氮原子，每有一個氮原子增加O．5個不飽和度；當Ω=1時，分子結構中含有一個C=O鍵或C=C鍵或單鍵構成的環；當Ω≥4時，分子結構中含有苯環的可能性極大。(1)由分子式可計算其Ω=+0.5=5,則A中有苯環，且A是天然蛋白質水解的產物(a一氨基酸)，分子中無甲基，據此可推知A的結構為

(2)B與A屬類別異構，應為硝基芳烴，故符合條件的B的結構為

8．命名法例題10

一氯丁烯(C4H7C1)的同分異構體只有8種，某學生卻寫了如下10種：

_其中，兩兩等同的式子是_________和_________，__________和________。解析

對給出的結構式用系統命名法命名，若分子式相同名稱也相同，則屬同一物質；若分子式相同名稱不同，則兩者互為同分異構體。

用系統命名法對給出的結構命名。A：1-氯-1-丁烯，B：2-氯-1-丁烯，C：3-氯-1-丁烯，D：4-氯-1-丁烯，E：1-氯-2-丁烯，F：2-氯-2-丁烯，G：2-氯-2-丁烯，H：1-氯-2-甲基-1-丙烯，I：3-氯-2-甲基-1-丙烯，J：3-氯-2-甲基-1-丙烯。其中F和G，I和J兩組的分子式相同，名稱也相同，故兩兩等同的式子是F和G，I和J。9．公共邊數法

例題11

在煙囪灰、煤焦油、燃燒煙草的煙霧及內燃機的尾氣中，含有一種強致癌性物質苯并(a)芘，它是由五個苯環并合而成，它的分子結構簡式如右圖所示，與它互為同分異構體的有

(

)

A．①②

B．②④

C．③④

D．①④解析

此法適用于判斷稠環芳烴。判斷方法為；對于苯環數目相同的稠環芳烴，若公共邊數相同，苯環的排列順序也相同，則屬于同一物質；若公共邊數相同，但苯環的排列順序不同，則互為同分異構體；若公共邊數不同，則既不是同一物質，也不是同分異構體。苯并(a)芘的公共邊數為6，給出的4種稠環芳烴的公共邊數分別為：①7條；②4條；③6條；④6條。故答案為C項。10.二價基團插入法

此法適用于給出有機碎片，要求推斷有機物結構的試題。方法是先把三價基團(中心基)與一價基團(端基)連接起來，然后根據對稱性、互補性、有序性原則插入二價基團(橋梁基)，即可無重復、無遺漏地推出所有的同分異構體。

例題12

已知某鏈烴，分析數據表明：分子中有含有兩個-CH3，三個-CH2-，一個-CH-和一個-Cl的可能的結構有

(

)

A．4

B．6種

C．7種

D．8種

解析

先把三價基團(一個次甲基)與一價基團兩個甲基、一個氯原子)連接起來，然后插入二價基團，分析過程如下：

故答案為B項。11.由加成產物確定不飽和有機物同分異構體數例題13

某有機物與H2按l：1物質的量比加成后生成的產物結構為：則該有機物可能的結構有________種(已知羥基不連接在C=C鍵上)。解析

某有機物與H2按l：l物質的量比加成說明原來的有機物為烯烴，又由C的四價原則，雙鍵位置的情況有3種，再考慮酮的存在情況。答案是4種。

該類題目的特點是：已知某不飽和有機物加成后產物結構，確定原不飽和有機物的同分異構體的種數。解此類題的關鍵是：抓住加成反應的特點即反應前后(不飽和鍵變成飽和鍵)碳鏈結構不變，確定不飽和鍵(雙鍵、叁鍵)的可能位置(注意碳原子在共價化合物中的四價原則)，進而得到有機物的結構及種數。一.一般思路分子式相同，結構不同的化合物互稱為同分異構體。在中學階段結構不同有以下三種情況：類別不同，碳鏈不同，位置不同（環上支鏈及官能團）。因此同分異構體書寫的一般思路為：類別異構→碳鏈異構→位置異位。例1.寫出的所有同分異構體的結構簡式。分析：（1）類別異構：根據通式可知在中學知識范圍內為羧酸和酯兩類。（2）碳鏈異構：四個碳原子的碳鏈有二種連接方式（3）位置異構：對于羧酸類，只能連接在碳鏈兩邊的碳原子上，直接用去取代上述分子中標有1、2、5、6（未標號的兩個碳原子與5號碳原子位置相同）號碳原子上的一個氫原子即可。則羧酸的異構體為對于酯類：則是由酯基的位置引起的，可將酯基插入上述分子中C�C鍵及C�H鍵之間即可。插入之間為：插入間為，插入之間為，，插入的鍵之間為、插入的鍵為，插入的鍵之間為，插入的鍵之間為。二.常見方法1.等效氫法同一碳原子上的氫原子互為等效；與同一碳原子上相連的甲基上的氫原子互為等效；處于鏡面對稱位置的碳原子上的氫原子互為等效；特別適合于環狀化合物異構體書寫。例2.寫出聯二苯的一氯取代物分析：注意C�C的可旋轉性，可以確定對稱性。說明聯二苯中只有a、b、c三個碳原子上的位置不同，則聯二苯的異構體有三種，分別為：2.轉換法例3.寫出苯環上連有四個甲基的異構體。分析：依據教材知識，二甲苯有三種形式，可將二甲苯中兩個甲基換為2個氫原子，其余四個碳上的氫原子換為甲基，便可得題目所求異構體：3.逐個引入法當題目所求異構體中包含多個官能團時，可以采取逐