同分异构体数目分析题的解题技巧

2016-03-17吉林赵鑫光

教学考试(高考化学) 2016年5期

吉林赵鑫光

同分异构体数目分析题的解题技巧

吉林赵鑫光

含有一个或多个取代基（官能团）的烃的衍生物的同分异构体作为高考的必考考点，在近三年全国各地的高考理综试卷化学必考部分中频繁出现，《考试大纲》中对该考点的要求是：了解有机化合物存在同分异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体（不包括手性异构体）。

所谓同分异构体，是指具有相同的分子式，但结构不同的化合物间互称为同分异构体。引起同分异构的原因主要有三种：碳链异构、位置异构和官能团异构。

对于含有一个或多个取代基（官能团）的烃的衍生物的同分异构体数目的判断有如下几种方法：

1.等效氢法

所谓等效氢包含以下几类：①同一碳原子上的氢为等效氢，②同一碳原子上连有的相同取代基对应碳原子上的氢为等效氢，③分子结构中对称位置碳原子上的氢为等效氢；该方法适用于卤代烃、醇、醛、羧酸、胺等烃的一元取代物的同分异构体数目的判断。

2.基元法

基元法适用于烃的一元取代物的同分异构体数目的判断，将烃的一元取代物视为烃基与取代基两部分，则烃基的种类数就是烃的一元取代物的种类数，常见的烷烃基异构体数目如下：甲基（—CH3）1种，乙基（—C2H5）1种，丙基（—C3H7）2种，丁基（—C4H9）4种、戊基（—C5H11）8种。

【例2】分子式为C5H12O的醇中能被红热的C u O氧化成醛的有________种；分子式为C11H16的一取代苯的异构体有________种。

3.有序法（定一移一法）

有序法适用于二元或三元取代物的同分异构体数目的判断，要求解决问题时遵循特定的有序思维方式。通常，先写出碳架异构，再在各碳架上先固定一个取代基，然后移动第二个取代基，依此类推，即定一移一。

4.替代法

替代法适用于取代基多于三个的同分异构体数目的判断，例如，对于某烃类化合物CxHy，它的z氯代物与y－z氯代物的同分异构体的数目相等。

5.插入法

【例5】分子式为C5H12O的化合物属于醚的同分异构体有________种；分子式为C5H10O2且属于酯的同分异构体共________种。

6.拆分法

拆分法适用于酯的同分异构体的书写，酯可拆分为合成它的羧酸和醇（或酚）。若已知酸有p种同分异构体，醇有q种同分异构体，则该酯的同分异构体有p×q种。而羧酸和醇的异构体数目可用有效氢法或基元法确定。

【例6】结构简式为C3H7C O O C4H9的同分异构体有________种；分子式为C6H12O2的且属于酯类的同分异构体有________种。

【解析】C3H7C O O C4H9可看作丁酸和丁醇所成的酯，丁酸有2种同分异构体，丁醇有4种同分异构体，所以符合该结构简式的同分异构体数目为2×4＝8种；分子式符合C6H12O2的酯类可看作甲酸（1种）与戊醇（8种）、乙酸（1种）与丁醇（4种）、丙酸（1种）与丙醇（2种）、丁酸（2种）与乙醇（1种）、戊酸（4种）与甲醇（1种）形成的酯，故共有1×8＋1×4＋1×2＋2×1＋4×1＝2 0种同分异构体。

某些需要识记的同分异构体

（1）一些简单的烷烃：CH4、C2H6、C3H8无异构体；C4H10有2种、C5H12有3种、C6H14有5种。

（2）常见的官能团异构：

组成通式可能的类别CnH2n，n≥3烯烃、环烷烃__CnH2n－2，n≥4炔烃、二烯烃、环烯烃___________ __CnH2n＋2O，n≥2_ ______________饱和一元醇、醚___CnH2nO，n≥3饱和一元醛、酮、烯醇、环醇、环醚等__CnH2nO2，n≥2饱和一元羧酸、酯、羟基醛、不饱和二醇等__CnH2n－6O，n≥7芳香醇、芳香醚、酚氨基酸CnH2n＋1NO2，n≥2硝基化合物、

（3）几种常见的特殊的同分异构体：

①苯乙烯和立方烷的分子式都是C8H8；

②葡萄糖和果糖的分子式都是C6H12O6；

③蔗糖和麦芽糖的分子式都是C12H22O11；

④尿素［C O（NH2）2］和氰酸铵［NH4C NO］的分子式都是CH4ON2。

（4）苯环上取代基不同个数和种类的同分异构体：

①一取代有1种；

②二取代且相同时有3种，二取代且不同时有3种；

③三取代且相同时有3种，其中两个取代基相同时有6种，三个取代基各不相同时有1 0种。

【综合练习】

A.3种B.4种

C.5种D.6种