高中化学新人教选修5有机化合物的同分异构现象学案

有机化合物的同分异构现象 学案

[复习]

（1）同系物定义：结构 ，在分子组成上相差一个或多个 原子团的物质互称同系物。同系物的 性质具有规律性的变化；同系物的 性质相似，这是我们学习和掌握有机物性质的依据。

[练习]在同一系列中，所有同系物都具有（ ） A．相同的相对分子质量 B．相同的物理性质 C．相似的化学性质 D．相同的最简式 （2）同系物的特征：

①同系物必须结构相似，即 同，官能团 、 及 相同，分子组成通式相同。②组成上相差 的整数倍，整数不为0。

③具有相同通式的有机物除烷烃外， 通式相同作为确定是不是同系物的充分条件。

如乙烯与环丙烷都符合“CnH2n”通式，组成上也相差“—CH2—”原子团，但不是同一类物质，不是同系物。 [练习]

1、下列各组物质中一定互为同系物的是（ ）

A.CH4、C3H8 B.C2H4、C3H6 C.C2H2、苯 D.C2H2、C4H6 2、下列各对物质中，互为同系物的是（ ）

正戊烷 异戊烷 新戊烷 [归纳]

1、从“戊烷同分异构体的球棍模型”图中可以看出这三种物质的结构式和结构简式： ①三种物质的结构式：

正戊烷: 异戊烷: 新戊烷:

②三种物质的结构简式：

正戊烷: 异戊烷: 新戊烷: ③三种物质的键线式

2、戊烷同分异构体的比较： 相同、 相同、 相同；结构不同（ 不同， 不同）。

[思考]相对分子质量相同的有机物，分子式一定相同吗？ 3、（推论）结构不同，性质不同： 越多，其 越低。 一、同分异构现象和同分异构体的定义：

1、同分异构现象：化合物具有 的分子式，但结构 ，因而产生了 上的差异，这种现象叫同分异构现象。

2、同分异构体：具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 [练习]

1、以下各组属于同分异构体的是

A. 与 B. H—O—C≡N (氰酸) 与H—O—N≡C (雷酸) C. 金刚石与石墨 D. CH3CH=CH－CH=CH2 与

2、对复杂的有机物的结构，可以“键线式”简化表示。如有机物CH2=CH-CHO可以简

同分异构现象和同分异构体

写成。则与键线式为的物质互为同分异构体的是（ ）

CH2=CH－CH2－CH3和CH3－CH=CH

－CH3

[小结] 要判断两种结构简式是否互为同分异构体，首先要看分子式是否相等，然后看结构是否不同。

3、同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同物质。同类同分异构体之间 性质基本相同， 性质因结构不同而不同。 [练习] 下列化合物中沸点最低的是（ ） A、CH3（CH2）4CH3 B、CH3（CH2）3CH3 C、CH3CH2CH（CH3）2 D、（CH3）2C（CH3）2

④ CH3CH2CH2CH3 和 (CH3)2CH2CH3 ⑤乙烷和丁烷

⑥ CH3CH2CH2CH(C2H5)CH3 和 CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5 ⑦

互为同系物的是

__________，互为同分异构体的是_____________，

互为同位素的是______，互为同素异形体的是__________，是同一物质的是__________。

二、同分异构体的种类

有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同，在中学阶段主要指下列三种情况：

1、碳链异构：由于

的连接次序不同而引起的异构现象。如：

3、官能团异类异构：由于 的不同而引起的异构现象。如： 单烯烃和环烷烃，分子式通式CnH2n (n≥3)

CH3－CH = CH2 和 单炔烃和二烯烃，分子式通式 CnH2n－2 (n≥4)

CH3－CH2－和

苯及苯的同系物和多烯，分子式通式CnH2n-6 (n≥6)

和CH2=CH－CH=CH－CH=CH－CH=CH2

饱和一元醇和醚、分子式通式CnH2n+2O (n≥2) CH3CH2OH 和 饱和一元醛、酮、和烯醇，分子式通式CnH2nO (n≥3)

CH3 CH2 CHO 和 和 CH2=CH-CH2OH

饱和一元羧酸和酯及羟基醛，分子式通式CnH2nO2

CH3 CH2 CH2 CH3和

（直链和支链）

2、官能团位置异构：由于 的位置不同而引起的异构现象。如：

和 和—元酚、芳醇、芳醚。分子式通式CnH2n-6 (n＞6)

、 、

[小结

]

三、同分异构体的书写

1、烷烃同分异构体的书写：烷烃只有碳链异构，书写时要注意写全而不要写重复，一般可按下列规则书写：主链由长到短，支链由整到散，支链由心到边。 [例]写出C5H12所有同分异构体的结构简式。 （1）先写出最长的碳链：

（2）然后拿下一个碳原子，使其成为取代基，根据分子对称性将取代基先连在中心碳原子上，并依次移动至一端倒数第二个碳原子上，不能加在头和尾上（即1、4号碳原子）：

（3）然后再写少两个碳原子的直链：

①把剩下的两个碳原子当作一个支链（一个乙基）加在主链上：

②再把两个碳原了分成两个支链加在主链上，既可连在一个碳原子上，也可连在两个碳原子上：

最后根据C原子化合价四价的原则，把碳原子的剩余价键用氢原子补上。有上可得戊烷三种同分异构体的结构简式。

[练习]写出C6H14 5种同分异构体的结构简式及其键线式。

2、烯烃、炔烃同分异构体的书写：先写出相应的烷烃的碳链异构，结合对称等效，同碳同基等效，以及形成双键相邻两个碳原子上至少连有一个氢原子、形成三键相邻两个碳原子上至少连有两个氢原子等因素，在不同的位置放上双键（双键异构）。当碳原子大于3时，还有环烷烃（类别异构）。在书写含官能团的同分异构体时，通常可按碳链异构→官能团位置异构→官能团异类异构的顺序书写，也可按其它顺序书写，但不管按哪种顺序书写，都应注意有序思考，防止漏写或重写。 [练习]写出C5H10所有属于烯烃的同分异构体的结构简式。 （1）先写出相应烷烃的碳链异构的不同碳链：

（2）结合对称等效，同碳同基等效，以及C原子化合价四价的原则（形成双键相邻两个碳原子上至少连有一个氢原子、在不同的位置放上双键）分别在各种不同的碳链上考虑双键的位置异构。写出位置异构：

注意：

C5H10

[小结] 在确定同分异构体之前，要先找出对称轴（或面），判断等效氢，从而确定同

分异构体数目。对于碳链异构和官能团的位置异构，都重在把握结构的对称性，采用“对称轴”法确定。有了对称轴之后，只需考虑分子结构中对称轴一侧的支链或官能团的取代位置，不能超越对称轴至另一侧，但可以在对称轴的轴线的当前位置上。

[例] 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)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3CH2)2CHCH3 C．(CH3)2CHCH (CH3)2 D．(CH3)3CCH2CH3

首先要能快速的把这种缩写的结构简式改写成展开的结构简式，甚至可以写成碳架结构，然后根据对称性确定其一氯代物异构体数目。不同异构体的沸点肯定不同。

1A.C

3451CCCB.C1

221CCC

1C.C

221

1

1C

1D.C

11

2C

3C

(相同的数字代表等效位置)

[练习]某化合物A的化学式为C5H11Cl，分析数据表明，分子中有2个—CH3、2个—CH2—、1个—Cl。它的可能结构只有4种，请写出4种结构简式及其键线式。

4、苯的同系物的同分异构体书写或判断：苯环上连有一个侧链时，考虑侧链的碳干异构；苯环上连有两个或两个以上的侧链时，既要考虑侧链的碳干异构还要考虑侧链在苯环上的位置异构。如C8H10的同分异构体有四种：

(3)最后根据各个碳原子都应满足四价，碳原子剩余的价键全部与氢原子相结合，写出烯烃同分异构体的结构简式。

[总结] 写出异构体结构简式时一般应按下列步骤有序写出： （1）根据分子式先确定可能的官能团异构有几类； （2）在每一类异构中先确定不同的碳链异构；

（3）再在每一条碳链上考虑官能团的位置异构有几种，这样考虑思路清晰，写出有序思维不会混乱。

（4）写出时还要注意避免出现重复或遗漏的现象，还应注意遵循碳原子价数为4，氧原子价数为2，氢原子价数为1的原则。 3、一元取代物同分异构体的书写：

一元取代物质的是指烃分子中氢原子被其它原子或原子团取代后，分子中只含有一个官能团（碳碳双键或三键除外）的有机物，如一氯代物、一元醇、一元醛、一元羧酸等。判断烃的一元取代物同分异构体的数目的关键在于找出“等效氢原子”的数目。“等效氢原子”是指：

同一碳原子上的氢原子是等效的。如甲烷中的4个氢原子等同。 同一碳原子所连相同烃基上的氢原子是等效的。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。

③处于对称位置上的氢原子是等效的。如乙烷中的6个氢原子等同，2,2,3,3—四甲基丁烷上的24个氢原子等同，苯环上的6个氢原子等同。

一个侧链：两个侧链： 、

2、苯的一氯代物只有一种（环上的氢原子具有等效性），苯的二氯代物有三种（位置异构）。

苯的同系物的一氯代物判断要区分清楚是苯环上取代还是侧链上取代还是所有的取代。

[例题]式量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得芳香烃产物的数目为（ ）

A.3 B.4 C.5 D.6