第一章有機化合物的結構特點與研究方法

第一節有機化合物的結構特點

1.1.3有機化合物的同分異構現象

有機物種類繁多的原因之一的存在同分異構現象，，本節課在原有學習的基礎上，認識有機物的

分子結構決定于原子間的連接順序，成鍵方式和空間排布，認識有機物存在構造異構和立體異構等

同分異構現象，培養“微觀探析與模型認知”的核心素養。為學生后續有機物的性質學習奠定基礎。

課程目標學科素養

1、認識同分異構現象，掌握有機化合物同a.微觀探析與模型認知”：認識有機物的分子結構決

分異構體的書寫，判斷同分異構體數目定于原子間的連接順序，成鍵方式和空間排布，認識

有機物存在構造異構和立體異構等同分異構現象，培

養“微觀探析與模型認知”的核心素養。

教學重點：有機化合物同分異構體的書寫、判斷同分異構體數目

教學難點：有機化合物同分異構體的書寫

講義教具

【引入】早期有機化學結構理論認為有機化學的分子結構都是平面，那么CH2Cl2有兩種結構，實驗

事實證明，CH2Cl2有一種結構，范托夫于1874年提出：建立在平面結構基礎上的化合物的結構式并

不能反映它的真實結構，甲烷應該呈正四面體結構，后通過X-射線衍射得以證實，后來范托夫的碳

價四面體學說不僅被許多實驗事實證實，還解釋了其他現象，氯溴碘代甲烷有兩種異構體，互為對

映異構體。同一時期，法國化學家勒貝爾提出了相同的觀點，與范托夫共同開辟了立體化學的新篇

章。

【過渡】同分異構體現象在有機化合物中十分普遍，這也是有機化合物數量非常龐大的原因之一。

【思考與討論】

戊烷（C5H12）的三種同分異構體的結構如圖1-3所示。回憶同分異構體的知識，完成下表。

物質名稱正戊烷異戊烷新戊烷

結構簡式CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH2CH3CH3C(CH3)2CH3

相同點分子式相同

不同點碳架異構

【講解】

1.同分異構現象：化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象

2.同分異構體：具有同分異構現象的化合物

[備注]有機化合物中碳原子數目越多，其同分異構體的數目越

3.同分異構現象分類

【學生】閱讀教材p5表1-2，總結同分異構體的書寫

【講解】同分異構體的書寫

1．同分異構體的書寫規律

(1)烷烴——碳鏈異構

具體規則如下：

主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布由鄰到間。

下面以C7H16為例，寫出它的同分異構體：

1將分子寫成直鏈形式：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。

②從直鏈上去掉一個—CH3，依次連在剩余碳鏈中心對稱線一側的各個碳原子上。甲基可連在2，3

號碳上：，根據碳鏈中心對稱，將—CH3連在對稱軸的右側就會與左側連接

方式重復。

③再從主鏈上去掉一個碳，可形成一個—CH2CH3或兩個—CH3，即主鏈變為：。

當取代基為—CH2CH3時，由對稱關系只能連在3號碳上。當取代基為兩個甲基時，在主鏈上先定

一個甲基，按照位置由近至遠的順序依次移動另外一個甲基，注意不要重復。即兩個甲基可分別

連接的碳原子號碼是：2和2、2和3、2和4、3和3。

④再從主鏈上去掉一個碳，可形成一個丙基—CH2CH2CH3、一個甲基—CH3和一個乙基—CH2CH3

或3個甲基—CH3，即主鏈變為。主鏈有4個碳原子時不能連丙基和乙基，故只

能連3個甲基—CH3，在2號C原子上連兩個甲基，3號C原子上連1個甲基，即。

(2)取代法(適用于醇、鹵代烴異構)

具有官能團的有機物：一般按碳鏈異構→位置異構→官能團異構的順序書寫。

例：(以C4H10O為例且只寫出骨架與官能團)

①碳鏈異構C—C—C—C、

?

②位置異構、、、

?

③官能團異構C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C

(3)插入法(適用?于烯烴、炔烴、酯等)

先根據給定的碳原子數寫出烷烴的同分異構體的碳鏈骨架，再將官能團插入碳鏈中。

如書寫分子式為C4H8的烯烴的同分異構體(插入雙鍵)，雙鍵可分別在①、②、③號位置：

(4)芳香族化合物：兩個取代基在苯環上的位置有鄰、間、對3種。

(5)常見的官能團類別異構舉例

組成通式可能的類別及典型實例

CnH2n

烯烴(CH2==CHCH3)、環烷烴()

炔烴(CH≡C—CH2CH3)、二烯烴(CH2==CHCH==CH2)、

CnH2n－2

環烯烴()

CnH2n＋2O醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)

醛(CH3CH2CHO)、酮()、烯醇(CH2==CHCH2OH)、

CnH2nO

環醚()、環醇()

羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、

CnH2nO2

羥基醛(HO—CH2CH2—CHO)、羥基酮()

酚()、芳香醚()、

CnH2n－6O

芳香醇()

2．同分異構體數目的判斷方法

(1)記憶法：記住一些常見有機物同分異構體數目，如

①凡只含一個碳原子的分子均無同分異構體；

②乙烷、丙烷、乙烯、乙炔無同分異構體；

③4個碳原子的烷烴有2種同分異構體，5個碳原子的烷烴有3種同分異構體，6個碳原子的烷烴有

5種同分異構體。

(2)基元法：—CH3、—C2H5各1種；—C3H7：2種；—C4H9：4種；—C5H11：8種。

如丁基有4種，則丁醇、戊醛、戊酸都有4種同分異構體。

(3)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3種同分異構體，四氯苯也有3種同分異構體(將H和Cl互換)；又

如CH4的一氯代物只有1種，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1種。

(4)等效氫法：等效氫法是判斷同分異構體數目的重要方法，其規律有：

①同一碳原子上的氫原子等效。

②同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。

如新戊烷()

的四個甲基是等效的，所有的氫原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一種。

③處于對稱位置上的氫原子是等效的。如的六個甲基是等效的，18個氫原子都是

等效的，因此該物質的一氯代物也只有一種。

(4)組合法：的苯環的一氯代物有3×4＝12種。

【資料卡片】

鍵線式：將碳、氫元素符號省略，只表示分子中鍵的連接情況和官能團，每個拐點和終點均表示一

種碳原子

乙醇乙烯

鍵線式：也稱骨架式、拓撲式、折線簡式，是在平面中表示分子結構的最常用的方法，在表示有機

化合物的結構時尤其常用。用鍵線式表示的結構簡明易懂，并且容易書寫。

【課堂小結】

本節課掌握同分異構現象、同分異構體及同分異構現象的分類，并且能夠掌握書寫同分異構體的書

寫方法及同分異構體數目的判斷。

1.同分異構現象是造成有機物種類繁多的重要原因之一。下列各組物質中互為同分異構體的是

（）

A.甲烷與丙烷B.與

CH3CH2OHCH3COOH

C.乙烯與乙烷D.與

CH3CH2CH2CH3

【答案】D

【解析】

A.甲烷與丙烷互為同系物，故A錯誤；

B.與，前者為乙醇，后者為乙酸，二者分子式不同，不屬于同分異構體，故B

錯C誤H；3CH2OHCH3COOH

C.乙烯分子式為，乙烷分子式為，二者分子式不同，不屬于同分異構體，故C錯誤；

2426

D.C與H，二C者H的?分子式相同，結構不同，所以二者互為同分異構體，故D

3223

正C確H。CHCHCH

故選D。

2.分子式為的有機物，則屬于酚類且只有一個鏈烴基的同分異構體有

A.3種C9H12OB.5種C.6種D.8種(????)

【答案】C

【解析】解：屬于酚類且只有一個鏈烴基，結合分子式為可知，一定含酚結構，另一

個鏈烴基為，結合丙基有2種，且苯環上2個取代基C9存H1在2O鄰、間、對位置，?則O符H合條件的同

分異構體有?C3H7種，

故選：C。2×3=6

3.有機物的結構可用“鍵線式”表示，如可簡寫為。有機物X的鍵線式為

CH3CH=CHCH3

，下列說法不正確的是：

()

A.X的化學式為

88

B.有機物Y是XC的H同分異構體，且屬于芳香烴，則Y的結構簡式為

C.X能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D.X與足量的在一定條件下反應可生成飽和烴Z，Z的一氯代物有4種

【答案】DH2

【解析】

A.根據鍵線式的書寫特點，X分子中含8個C、8個H，X的化學式為，故A正確；

88

B.Y的結構簡式為，X、Y的分子式相同，結構不同C，H二者互為同分異構體，且

Y中含苯環只有C、H元素，Y屬于芳香烴，故B正確；

C.有機物X中具有碳碳雙鍵，具有烯烴的性質，能被高錳酸鉀氧化，使高錳酸鉀酸性溶液褪色，故

C正確；

D.X含碳碳雙鍵，與足量的在一定條件下反應可生成環狀飽和烴Z，X和氫氣加成以后，所有的

雙鍵變為單鍵，根據對稱性H原2則，這樣得到的烴中被加成以后上去的氫原子均等效，共有兩種類型

的氫原子，所以Z的一氯代物有2種，故D錯誤。

故選D。

4.二苯甲烷常用做有機合成中間體，結構如圖所示，下列關于該化合物的說法正確的是

A(??.??)與苯互為同系物

B.一氯代物有3種

C.所有碳原子均處同一平面

D.可與反應生成

【答案】D6mol?H21mol?C13H24

【解析】

A.二苯甲烷含2個苯環，不屬于苯的同系物，故A錯誤；

B.二苯甲烷的一氯代物有4種，故B錯誤；

C.苯環為平面結構，單鍵可以旋轉，所有碳原子不一定處于同一平面，故C錯誤；

D.苯環與氫氣發生加成反應，可與反應生成，故D正確。

故選D。6mol?H21mol?C13H24

5.化合物、、，，下列說法不．正．確．的是

(a)(b)(c)(d)()

A.a、b、c、d互為同分異構體B.除a外均可發生加成反應

C.c中所有原子不可能處于同一平面D.一氯代物同分異構體最多的是c

【答案】C

【解析】

A.根據四種物質的結構簡式，四種有機物分子式相同結構不同，互為同分異構體，故A正確；

B.a沒有碳碳雙鍵，其余均有碳碳雙鍵，可以發生加成反應，故