解答同分异构体的技巧

龙焕萍

摘 要：作为高考热点和重点的同分异构体，学生经常出现书写错误，判断不全的情况，为解决这个问题，提高答题准确率，学生就要熟悉同分异构体的异构形式，掌握同分异构体的解答技巧，做到全面、有序地解答同分异构的问题。

关键词：同分异构体；异构形式；等效氢法；有序性

今年高考很多省市都使用了全国卷，对同分异构体的考查难度明显增大。那么，如何既节约时间又提高准确率，结合笔者近几年的教学实践，以高考题和模拟题为例探讨解答同分异构体的技巧。

一、掌握同分异构体的三种异构形式

1.碳链异构

由碳原子排列顺序不同形成的异构体。写碳链异构一般采用“减链法”，如分子式为C5H12的同分异构体有以下三种：

CH3CH2CH2CH2CH3

五个碳为主链的正戊烷 四个碳为主链的异戊烷

三个碳为主链的新戊烷

2.位置异构

位置异构是因为官能团位置不同形成的异构体。如分子式为C4H9Cl的同分异构体，我们首先根据碳链异构可以写出两种碳链异构，然后根据氯原子取代位置的不同，得到同分异构体有四种。主链为四个碳原子，氯原子取代位置有两种；主链为三个碳原子，氯原子取代位置有两种。

3.官能团异构

官能团异构是由于官能团的不同而产生的同分异构体。如乙醇（CH3CH2OH）和二甲醚（CH3OCH3）互为同分异构体。

二、同分异构体的常见解法

同分异构体的考查角度主要是：同分异构体的判断、限定条件下同分异构体的书写、同分异构体数目的确定等。通常解法有等效氢法、定二移一法、不饱和度法、插入法、记忆法等。

1.等效氢法

“等效氢”的判断是常用的寻找异构体数目的一种重要方法，其原则有三条：（1）同一碳原子上的氢等效；（2）同一碳原子的甲基上的氢等效；（3）位于对称位置的碳原子的氢等效。

例1 （2014课标Ⅱ，8）

四联苯 的一氯代物有（ ）。

A.3种 B.4种 C.5种 D.6种

在四联苯的横向和纵向对称位置分别画一条对称轴，根据等效氢的方法容易得出一氯代物有5种。

2.定二移一法

（1）苯环上有三个相同取代基的情况aaa型

首先定两个相同取代基aa相邻，另一个取代基a有两种取代方式；其次定两个相同取代基aa相间，只有一种取代方式。即苯环上三种相同取代基的异构情况有三种。

（2）苯环上有三个取代基，其中两个取代基相同的情况aab型

首先，定aa相邻，b有两种取代方式；其次，定aa相间，b有三种取代方式；最后，定aa相对，b有两种取代方式。即苯环上有三个取代基，其中两个取代基相同的异构情况有六种。

（3）苯环上三个取代基各不相同的情况abc型

首先，ab相邻，c有4种取代方式；其次，ab相间，c有三种取代方式；最后，ab相对，c有两种取代方式。即苯环上三个取代基各不相同的异构情况有十种。

3.不饱和度法

用饱和度法可以轻松解决官能团异构的问题。高中阶段只要熟悉从有机物分子结构计算不饱和度的方法即可。Ω=双键数+三键数×2+环数（Ω为不饱和度）。对于烃或烃的衍生物，不饱和度有如下规律：分子中每有一个双键（如碳碳双键或碳氧双键）即有1个不饱和度；分子中每形成一个环即有1个不饱和度；分子中每有一个三键（如碳碳三键）即有2个不饱和度。

例2 （2011新课标全国理综Ⅰ，30）

金刚烷是一种重要的化工原料，工业上可通过下列途径制备：

A是二聚环戊二烯的同分异构体，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A经高锰酸钾酸性溶液加热氧化可以得到对苯二甲酸[提示：苯环的烷基（—CH3，—CH2R，—CHR2）或烯基侧链经酸性高锰酸钾溶液氧化得羧基]，写出A所有可能的结构简式（不考虑立体异构）。

二聚环戊二烯的碳原子数为10个，结构中含有两个双键三个环，故不饱和度为5，又A经高锰酸钾酸性溶液加热氧化可以得到对苯二甲酸，则A的分子必有苯环（已经包含4个不饱和度）。除此之外还出现一个不饱和度，由题中信息容易得出苯环侧链为烯基，则A所有可能的结构简式：

CH3— —CH2CH=CH2

CH3— —CH=CHCH3

CH3CH2— —CH=CH2

4.插入法

酯的异构体可采用插入法书写。①写出去掉酯基余下部分的各种碳链异构；②将酯基以两种不同的方向（正向—COO—，反向—OOC—）分别插入①写出的各式的C—C键之间得到酯；③将酯基反向分别插入①写出的各式的C—H键之间即可得到甲酸某酯；若将酯基以正向插入①的各式的C—H键之间则得到羧酸。

例3 某碳、氢、氧有机物的蒸气密度是CO2的2倍（相同条件），它含有且只含一个官能团的同分异构体有（ ）。

A.4种 B.5种 C.6种 D.8种

某碳、氢、氧有机物的蒸气密度是CO2的2倍，说明该有机物的相对分子质量是二氧化碳的2倍，即为88，分子中含有—COO—，相对分子质量中去掉的式量还剩44，所以该有机物中还有—C3H8，把正向“—COO—”和反向“—OOC—”分别插到“C—C—C”中，有如右图所示三个位置： ，得到 、 、 、 、CH3OOCCH2CH3、CH3COOCH2CH3

6种同分异构体，答案选C。

5.记忆法

所谓记忆法，就是熟悉并且记忆常见基团或结构的同分异构体数目。如丙基有2种结构，丁基有4种结构，戊基有8种结构，就可快速判断短链烃的衍生物的同分异构体种类。又如苯环上有三个取代基的情况，只要记住了aaa型有3种，aab型有6种，abc有10种，就可以节省很多时间了。

例4 （2012新课标全国理综Ⅰ，38）

（6）E（C7H5O2Cl）的同分异构体中含有苯环且能发生银镜反应的共有______种，其中核磁共振氢谱有三种不同化学环境的氢，且峰面积比为2∶2∶1的是________________（写结构简式）。

根据合成图，可知E的分子式为C7H5O2Cl，不饱和度为5，除了苯环外还含有一个双键，根据题干意思，苯环外又要含有醛基，所以同分异构体有两种形式：一种是一个酯基和氯原子两种取代基的情况，共有邻、间、对三种，一种是有一个醛基、羟基、氯原子，3种不同的取代基有10种同分异构体，所以一共13种。也容易得到峰面积比为2∶2∶1的结构简式为 。

三、解答同分异构体的关键

不论是附加条件书写同分异构体还是判断同分异构体的种类，不论采用何种方法，最关键在于把握有序性和全面性。

例5 （2014新课标全国卷I）

F（C8H11N）的同分异构体中含有苯环的还有________种（不考虑立体异构），其中核磁共振氢谱为4组峰，且面积比为6∶2∶2∶1的是____________（写出其中一种的结构简式）。

由相关题意推出F的结构简式为 ，根据文中总结的快速书写同分异构体的思想，一般书写顺序为碳链异构——位置异构——官能团异构。

①苯环上只有一个取代基的情况有5种：

②苯环上有两个取代基的情况有8种：

邻间对3种； 邻间对3种； 邻间对3种，对位为F，除去F还剩2种。

③苯环上有三种取代基的情况有6种：三个取代基中有两个甲基一个氨基，属于上述aab型，根据记忆法，直接得出答案6种。

综上所述，F的同分异构体中含有苯环的还有19种。第二问，由核磁共振氢谱为4组峰，且面积比为6∶2∶2∶1可知，结构中应该出现两个甲基，可以轻松得到结构简式 或 。

综上所述，只要学生能够做到灵活运用上述同分异构体的常见解法，在解题的时候做到有序、全面，就能确保解题快速、准确。

参考文献：

1.唐纪轩.不饱和度在同分异构体中的运用[J].数理化学习（高中版），2007，Z1：95-97.

2.宋爱春.解读同分异构体的推断技巧[J].试题与研究，2013，05：16-22.

（作者单位：广东省紫金中学）