第一单元有机化合物的结构.pptx

1、同分异构体,河北蠡县第二中学 化学组 杨东旭,同分异构体,定义：分子式相同，结构不同的有机物之间互称为同分异构体。 分类：1、碳骨架异构 2、官能团位置异构 3、官能团种类异构,高考地位重要 同分异构体是高考测试的重点之一，几乎每年都有不同程度地考查。 通常有两种考查形式： 1、以选择题的形式考查同分异构体的数目； 2、以非选择题的形式考查某些具有特定结构的同分异构体。侧重考查学生的综合分析能力、思维能力和空间想象能力。,1【2016年高考新课标卷】分子式为C4H8Cl2的有机物共有（不含立体异构）（ ） A 7种 B8种 C9种 D10种,【答案】C 【解析】根据同分异构体的书写方法，一共有

2、9种，分别为1,2二氯丁烷；1,3二氯丁烷；1,4二氯丁烷；1,1二氯丁烷；2,2二氯丁烷；2,3二氯丁烷；1,1二氯2甲基丙烷；1,2二氯2甲基丙烷；1,3二氯2甲基丙烷。答案选C。,2【2015年高考新课标卷】分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构) （ ） A3种 B4种 C5种 D6种,【答案】B 【解析】分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体，这说明该有机物是饱和的一元羧酸，即分子组成为C4H9COOH，丁基有4种，分别是CH3CH2CH2CH2、(CH3)2CHCH2、(CH3)3C、CH3CH2CH(CH3)，所

3、以该羧酸也有4种，答案选B。,3【2014年高考新课标卷第7题】下列化合物中同分异构体数目最少的是（ ） A戊烷 B戊醇 C戊烯 D乙酸乙酯,【答案】C 【解析】判断有机物一氯代物的数目的方法是根据有机物的结构利用等效氢的概念：“同一碳原子上的氢等效；同一碳原子上连接的甲基上的氢等效；处于对称位置碳原子上的氢等效；”判断有机物中氢原子的种类，有机物中氢原子有几种其一氯代物就有几种。由题给四联苯的结构简式知，四联苯为高度对称结构，其氢原子有5种，故四联苯的一氯代物有5种，选C。,5【2013年高考全国新课标卷第12题】分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这

4、些酸和醇重新组合可形成的酯共有（ ） A15种 B28种 C 32种 D40种,【答案】D 【解析】根据酯的水解规律可知， C5H10O2发生水解生成的酸有甲酸1种、乙酸1种、丙酸1种、丁酸2种，共5种；甲醇1种、乙醇1种、丙醇2种、丁醇4种，共8种，所以这些醇和酸重新组合可形成的酯共有40种，答案为D。,6【2015海南化学】分子式为C4H10O并能与金属钠反应放出氢气的有机物有（不含立体异构）（ ） A3种 B4种 C5种 D6种,【答案】B 【解析】分子式是C4H10O并能与金属Na发生反应放出氢气的物质是醇类，C4H10O可以看作是C4H10的分子中的一个H原子被羟基-OH取代，C4H

5、10有CH3CH2CH2CH3、(CH3) 2CHCH3两种不同的结构，前者有2种不同的H原子，后者也有2种不同的H原子，它们分别被羟基取代，就得到一种醇，因此符合该性质的醇的种类是4种，选B。,7【2013年高考海南卷第9题】下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有（ ） A2-甲基丙烷B环戊烷 C2,2-二甲基丁烷D2,2-二甲基丙烷,【答案】BD 【解析】2-甲基丙烷、2,2-二甲基丁烷，均有2种一氯代物；环戊烷和2,2-二甲基丙烷均只有1种同分异构体。,一、同分异构体的书写,1、碳骨架异构 基本原则：不重不漏 具体方法：减碳法-主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列由对

6、（同）到邻、间，碳满四价。 如：写出分子式为C7H16的所有有机物的结构简式。 经判断，C7H16烷烃。 第一步：写出最长碳链（只写出了碳，氢原子根据“碳满四价”补足）。 CCCCCCC,第二步：去掉最长碳链中1个碳原子作为支链 (取代基），余下碳原子作为主链，依次找出支链在主链中的可能位置（表示取代基连接在主链上碳的位置），注意主链结构的对称性和等同性（主链结构沿虚线对称，2与5，3与4处于对称位置，甲基连接在1或6将会和第一步中的结构相同,保证减C后的链仍为主链）。,第三步：去掉最长碳链中的两个碳原子作为支链，出现两种情况：（1）作为一个支链（乙基）（只能连在3号碳上，得到1种异构体）；（

7、2）两个碳原子作为 2个支链（两个甲基），主链结构沿3号碳原子对称， 采取“定一移二”法（将一个甲基固定在3号碳原子上后，另一个甲基可连接在2或3位置得到2种异构体，然后将固定在3号碳原子上的甲基固定在2号碳原子上，则另一个甲基可连接在2或4位置得到2种异构体。共将得到4种异构体）。,第四步：去掉最长碳链中的3个碳原子作为支链，出现三种情况：（1）作为丙基不能产生新的同分异构体；（2）作为两个支链（一个甲基和一个乙基），也不能产生新的同分异构体；（3）作为三个支链（三个甲基），得到1种异构体。,第五步：最后用氢原子补足碳原子的四个价键,2、3个书写同分异构体的顺序： （1）烷烃：成直链，一条线

8、；摘一碳，挂中间，往边移，不到端；摘二碳，成乙基；二甲基，同、邻、间。 （2）含官能团的有机物：碳骨架异构官能团位置异构官能团种类异构 （3）芳香族化合物：考虑邻间对 3、限定条件同分异构体的书写 近几年，高考试题加强了考查有一定限制条件的同分异构体的书写，解答此类题的一般思路如下： 首先根据限制条件的范围，确定有机物的类别(即官能团异构)； 确定有机物可能含有的几种碳链结构(即碳链异构)； 确定有机物中官能团的具体位置(即位置异构),【典例1】【辽宁师大附中2018届上学期期末】分子式C6H12主链上为4个碳原子的烯烃类的同分异构体有几种 A3种 B4种 C5种 D5种,【答案】B 【解析】

9、分子式为C6H12主链上为4个碳原子的烯烃类的同分异构体有CH2=C(CH3)CH(CH3)CH3、CH2=CHC(CH3)2CH3、CH2=C(CH2CH3)2、CH3C(CH3)=C(CH3)CH3共4种，故选B。,二、同分异构体数目的判断 一元取代物,1、接入法（适用于烯烃、炔烃、酯、醚、酮类等）：所谓“接入法”是将官能团拿出，利用降碳法写出剩余部分的碳链异构，再找官能团（相当于取代基）在碳链上的位置（C和H原子间或C和C原子间），将官能团接入，产生位置异构。书写要做到思维有序，如可按照碳链异构位置异构官能团异构的顺序书写，也可按照官能团异构碳链异构官能团位置异构顺序书写，不管按照哪种方

10、法书写都必须注意官能团结构的对称性和官能团位置的等同性，做到不重不漏。,碳链异构：碳骨架（碳原子的连接方式）不同异构现象。如书写C5H10O的醛的同分异构体时，将官能团CHO拿出，利用降碳法写出剩余四个碳的碳链异构，再找CHO在碳链上的位置，将其插入，产生位置异构。共四种。,官能团位置异构：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构现象。如书写C3H8O的 醇的同分异构时易得到CH3CH2CH2OH(1-丙醇) 和CH3CH(OH)CH3(2-丙醇）两种同分异构体；书 写C4H8的烯烃同分异构时易得到 CH3CH2CH=CH2、 CH3CH=CHCH3 和(CH3)2C=CH2三种同分异构

11、体。,考虑官能团异构主要有以下几种情况，烯烃环烷烃，二烯烃炔烃，饱和一元醇醚，饱和一元醛酮，饱和一元羧酸酯，芳香醇芳香醚酚，硝基化合物氨基酸，葡萄糖果糖。如，CH3CH2COOH(丙酸)与CH3COOCH3(乙酸甲酯）、CH3CH(OH)CHO(a-羟基丙醛）等是同分异构体，但淀粉和纤维素由于n不等，所以不是同分异构体。,官能团异构：由于官能团的种类不同而产生的异构现象。,2、基团法：将有机物看作由基团连接而成，由基团的异构数目可推断有机物的异构体数目。 如：丁基有四种，C4H9X和丁醇（看作丁基与羟基或-X连接而成）也有四种，戊醛、戊酸（分别看作丁基跟醛基、羧基连接物）也分别有四种。,3、对

12、称法（又称等效氢原子法）：分子中等效氢原子有如下情况： （1）分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效，如甲烷中的4个氢原子等效。 （2）同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。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）分子中处于镜面对称位置上的氢原子是等效的。 利用等效氢原子关系，可以很容易判断出有机物的一元取代物异构体数目。其方法是先观察分子中互不等效的氢原子有多少种，则一元取代物的结构就有多少种。如新戊烷（2,2,3,3-四甲基丁烷）的 一氯代物只有一种，丙烷的一氯代物有2种（

13、CH3-CH2-CH3中两个甲基上的6个H原子等效，亚甲基上的二个氢原子等效，分子中共2种不等效H原子）,【典例3】【汉中市2018届第一次检测】芳香烃C8H10的一氯代物的结构有（不考虑立体异构）（） A16种 B14 种 C9 种 D5种,【答案】B 【解析】芳香烃C8H10的结构有乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯四种结构，乙苯的一氯代物有5种、邻二甲苯的一氯代物有3种、间二甲苯的一氯代物有4种、对二甲苯的一氯代物有2种，共14种，故B正确。,【典例4】【沧州市2018届上学期监测】分子式为C10Hl2O2,能与NaHCO3溶液反应放出CO2，且苯环上一氯代物有两种的有机物有(不考虑立体

14、异构) A7种 B9种 C11种 D12种,【答案】C 【解析】C10Hl2O2不饱和度为5，能与NaHCO3溶液反应放出CO2气体，说明分子中含有-COOH。苯环上的一氯代物有两种，说明苯环上只有两种位置的氢原子，苯环上至少含有2个取代基。当苯环上有两个取代基时，有5种同分异构体，当苯环上有三个取代基时，有2种同分异构体；当苯环上有4个取代基的时候，有4种同分异构体，共11种，分别如下：,三、同分异构体数目的判断 二元或多元取代物,1、定一移一(或定二移一)法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。 2、换元法：将有机物分子

15、中的不同原子或基团换元思考。 如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H 原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的Cl看作H原子，时H原子看成Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有一种结构。,3、组合法：对于环状的多取代化合物，可以先将环画出来，然后依次将不同的官能团连接在环上得到不同数目的异构体，最后将各种异构体数目相组合即可得到答案。如三种不同的基团（一X、一Y、一 Z)，若同时分别取代苯环上的三个氢原子，能生成的同分异构体数目，可以如下解析：邻位3种，XYZ、 XZY、ZXY；邻间位 6 种，XY-Z、XZ-Y、YX-Z、 YZ-

16、X、ZX-Y、ZY-X；间位 1 种，X-Y-Z，共有 10种。 4、增减法：对于酯类的同分异构体的书写和数目判断，一般采用增减碳原子的方法，即酯中酸和醇部位总的碳原子数是一定的，酸部位每增加一个碳原子，醇部位就减少一个碳原子，如分子式为C7H14O2 且属于酯类的同分异构体的种类的判断，就可采用这种方法，甲酸酯（HCOOC6H13)有16种（C6H13有16种），乙酸酯（CH3COOC5H11)有8种，丙酸酯 (C2H5COOC4H9 )有 4 种，丁酸酯（C3 H7COOC3 H7) 有4种，戊酸乙酯（C4H9COOC2H5)有4种，己酸甲酯(C5H11COOCH3)有8种，共计44种。,【答案】C 【解析】Az为立方烷，结构高度对称，z中只有一种H原子，二氯代物有3种，A错误；By中含有饱和的碳原子，所以y中所有原子不可能处于同一平面，B错误；C因y分子中存在二种不同的碳碳双键，所以 1分子y与1分子Br2的加成产物有3种，C正确；Dx和y中含有碳碳双键，而z中无碳碳双键，所以 x和y可使溴的四氯化碳溶液因发生加成反应而褪色，而z不能，D错误；答案选C,【典例6】某有机物A遇FeCl3溶液显紫色，1molA最多能与3molNaOH反应，经测定，A的分子式为C8H8O3并且含有二取代