【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第三册--2.1.2 同分异构体 讲义

第2课时 同分异构体

1．认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象；

2．能正确书写和判断常见有机物的同分异构体。

知识点01  构造异构

1．同分异构现象和同分异构体

(1)同分异构现象是指____________________________的现象。_____________________的化合物分子互为同分异构体

(2)产生同分异构现象的本质原因是有机化合物分子内部原子的____________、____________等不同。

(3)同分异构体的性质存在差异，本质原因是它们具有不同的_______。

2．构造异构

(1)构造异构的概念

分子式_______而分子中原子或基团______________不同的异构现象称为构造异构。构造异构分为碳链异构、位置异构和官能团异构。

(2)构造异构的类型

3．构造异构体的书写方法

(1)烷烃的同分异构体的书写方法：

烷烃的同分异构体的书写是其他种类有机物同分异构体书写的基础。由于烷烃只存在碳链异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写。

①先写直链异构体的结构简式；

②在直链减少1个碳作甲基取代基，其余为主链，甲基连在主链上，端点碳除外；

③再减少2个碳为2个甲基或1个乙基取代基，连在剩余碳形成的主链上，乙基至少连在离端点碳相隔1个碳的碳原子上；

④依次减少直链异构体上的碳原子作取代基（主链始终为最长碳链）。

戊烷（C5H12）的三种同分异构体的结构简式为：

(2)烯烃的同分异构体的书写方法：

①先确定主链碳原子个数；

②确定官能团（C=C）在主链上的位置实现位置异构；

③分别接入支链实现碳链异构。

分子式为C4H8的烯烃的同分异构体的结构简式为：

(3)含有不同官能团的同分异构体的书写：

乙醇和二甲醚的分子式都为C2H6O，乙醇分子中的官能团为羟基（—OH），二甲醚分子中的官能团为醚键（）。

乙醇：______________、二甲醚：_____________________

4．几种有机物具有的同分异构体

【即学即练1】下列各组物质中属于同分异构体的是(　　)

A．H和H  B．O2和O3

C．与 D．与

【即学即练2】下列关于同分异构体的分类错误的是(　　)

A．CH3CH(CH3)CH2CH3与CH3(CH2)3CH3属于碳链异构

B．CH3—CH==CH—CH3与CH2==CH—CH2—CH3属于官能团异构

C．CH≡C—C2H5与CH3—C≡C—CH3属于位置异构

D．CH2==CH—CH==CH2与CH3—C≡C—CH3属于官能团异构

知识点02  立体异构

1．立体异构

(1)概念：分子式_______、原子或基团连接的顺序_______，但分子中所含原子或基团在______________不同产生的异构现象。

(2)分类：立体异构可分为顺反异构和对映异构。

2．顺反异构

2-丁烯的顺反异构体：

顺式               反式

甲基在双键的_______，称为顺式；甲基在双键的_______，称为反式。这种异构称为顺反异构体。

3．对映异构

某些有机化合物组成_______，分子中原子连接顺序也_______，但两者像人的左手和右手的关系一样，互为_______，彼此_______，称为对映异构，也叫旋光异构。

例如，乳酸的对映异构体可表示如图：

【即学即练3】已知和互为同分异构体(称为“顺反异构”)，则分子式为C3H5Cl的链状同分异构体共有 (　　)

A．3种　　　B．4种　　　C．5种　　　D．6种

【即学即练4】写出分子式为C4H9Cl的有机物的所有同分异构体：

考法01  有机物同分异构体的书写

1．同分异构体的书写方法

(1)减碳法(碳链异构)

可总结为四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布同邻间。

下面以C7H16为例，写出它的同分异构体：

①将分子写成直链形式：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。

②从直链上去掉一个—CH3，依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上。甲基可连在2，3号碳原子上：，根据碳链中心对称，将—CH3连在对称轴的右侧就会与左侧连接方式重复。

③再从主链上去掉一个碳原子，可形成一个—CH2CH3或两个—CH3，即主链变为。当取代基为—CH2CH3时，由对称关系只能连接在3号碳原子上。当取代基为两个甲基时，在主链上先定一个甲基，按照位置由近至远的顺序依次移动另外一个甲基，注意不要重复。即两个甲基可分别连接的碳原子号码是：2和2、2和3、2和4、3和3。

(2)取代法(适用于醇、卤代烃异构)

先碳链异构，后位置异构。如书写分子式为C5H12O的醇的同分异构体。如下数字即为—OH接入后的位置，即这样的醇合计为8种：

、、。

(3)插入法(适用于烯烃、炔烃、酯等)

先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳链骨架，再将官能团插入碳链中。

如书写分子式为C4H8的烯烃的同分异构体(插入双键)，双键可分别在①、②、③号位置：、。

2．同分异构体数目的确定

(1)烃基数确定一取代产物数目

—CH3、—C2H5各1种；—C3H7：2种；—C4H9：4种；—C5H11：8种。

(2)替代法

如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体(将H替代Cl)。

(3)等效氢法

①同一甲基上的氢原子是等效的。

②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。

③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的，18个氢原子都是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。

(4)组合法：的苯环上的一氯代物有3×4=12种。

【典例1】分子式为C3H7OCl，能与钠反应产生氢气的有机物共有(不含立体异构)(　　)

A．8种　　　B．7种　　　C．6种　　　D．5种

考法02  立体异构

1．顺反异构

(1)顺反异构和对映异构在空间旋转无法重叠。

(2)顺反异构的原因：由于碳碳双键不能转动，因此当乙烯分子中的氢原子被多个其他原子代换后，可形成顺反异构体。

如与或者与

在构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或基团不相同时才会出现顺反异构现象。也就是说，当双键的任何一个碳原子所连接的两个原子或基团相同时就没有顺反异构现象。

2．对映异构与手性碳原子

手性碳是指碳原子四周连有的原子或原子团各不相同。处于对映异构的两种分子互为镜像。存在对映异构的分子中必须含有手性碳原子。如

【典例2】下列烯烃中存在顺反异构体的是(　　)

A．CH3CH==CH2  B．CH2==CH—CH2—CH3

C．CH3—CH==CH—CH2—CH3 D．

题组A  基础过关练

1．下列物质互为同分异构体的是(　　)

A．甲烷和乙烷   B．红磷和白磷

C．乙烷和乙醇   D．正丁烷和异丁烷

2．同分异构现象是造成有机化合物种类繁多的重要原因之一。下列各组物质中互为同分异构体的是(　　)

A．O2和O3                    B．CH3CH=CH2与CH3CH2CH3

C．甲烷与乙烷                  D．CH3CH2CH2CH3与

3．下列属于同分异构体的是(　　)

A．   B．

C．HOOCCH2CH3和CH3CH2COOH D．

4．与互为同分异构体的是(　　)

A． B．

C． D．

5．下列选项属于碳链异构的是(　　)

A．CH3—C≡C—CH3和CH3—CH2—C≡CH

B．和CH3—CH2—CH2—CH2—CH3

C．

D．CH3—CH2—CH2Br和CH3—CHBr—CH3

6．分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)(　　)

A．6种 B．7种 C．8种 D．9种

7．下列所述烷烃和它的二氯取代物的数目(不考虑立体异构)，其中不正确的是(　　)

A．正丁烷能生成6种二氯代物

B．异丁烷能生成2种二氯代物

C．异戊烷能生成10种二氯代物

D．新戊烷能生成2种二氯代物

8．当有机物分子中的一个碳原子所连的四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”。具有手性碳原子的物质具有旋光性，存在对映异构体。下列化合物中存在对映异构体的是(　　)

A． B．

C．HCOOH  D．CH3CH(CH3)OCH3

9．已知下列有机物：

①CH3—CH2—CH2—CH3和

②CH2=CH—CH2—CH3和CH3—CH=CH—CH3

③ CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3

④和

⑤CH3—CH2—CH=CH—CH3和

⑥CH2=CH—CH=CH2和CH3—CH2—C≡CH

(1)其中属于同分异构体的是________。 

(2)其中属于碳链异构体的是________。 

(3)其中属于官能团位置异构的是________。 

(4)其中属于官能团类型异构的是________。 

(5)其中属于同一种物质的是________。 

10．如图均是由4个碳原子结合成的6种有机化合物(氢原子没有画出)。

(1)有机化合物a有一种同分异构体，试写出其结构简式____________。

(2)上述有机化合物中与c互为同分异构体的是______(填字母)。

(3)任写一种与e同类型的有机化合物的结构简式__________。

题组B  能力提升练

1．如图是立方烷的键线式结构，下列有关说法不正确的是(　　)

A．它和苯的最简式相同

B．它的二氯代物有2种(不考虑立体异构)

C．它的一个分子中只有20个σ键

D．它与苯乙烯()具有相同的分子式

2．某简单烯烃与氢气加成后得到的饱和烃是，该烯烃可能的结构有(　　)

A．1种       B．2种     C．3种     D．4种

3．二苯甲烷()的二氯代物有(不含立体异构)(　　)

A．15 种      B．16种      C．18 种      D．21 种

4．如图所示都是简化的碳骨架结构：

请回答：

(1)降冰片烷、篮烷的分子式分别是　　　　　　、　　　　　　。 

(2)降冰片烷发生一氯取代时，取代位置有　　　　种。 

(3)篮烷发生一氯取代时，其一氯取代物有　　　　种。 

5．一种热带雌蚕蛾为了吸引同类雄蛾会分泌出叫“蚕蛾醇”的物质。蚕蛾醇有多种顺反异构体，如

请回答：

(1)蚕蛾醇共有　　　　种顺反异构体(含自身)。 

(2)该蚕蛾醇手性碳原子的个数为　　　　。 

(3)该蚕蛾醇的分子式为　　　　。 

6．有机化学中有多种同分异构现象，其中有顺反异构，如2-丁烯有两种顺反异构体(如图所示)：

A中两个—CH3在双键同侧，称为顺式；B中两个—CH3在双键两侧，称为反式。根据此原理，苯丙烯()的同分异构体中除有三种位置异构外还有一对顺反异构，写出结构简式：

(1)三种位置异构：　        　　　；　　        　　；　　　        　。 

(2)两种顺反异构：　         　　　；　　       　　。 

题组C  培优拔尖练

1．四联苯的一氯代物有(　　)

A．3种　　　　B．4种       C．5种         D．6种

2．C6H14的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯取代物的数目与下列情况相符的是(　　)

A．4个 —CH3，能生成4种一氯代物

B．3个 —CH3，能生成5种一氯代物

C．3个 —CH3，能生成3种一氯代物

D．2个 —CH3，能生成4种一氯代物

3．泽维尔证实了光可诱发下列变化：，这一事实可用于解释人眼的夜视功能和叶绿素在光合作用中具有极高的光能利用率的原因，下列说法错误的是(　　)

A．X和Y互为同分异构体

B．X和Y中的所有原子可能在一个平面上

C．上述变化是一个物理过程

D．X和Y都可能发生加成反应

4．甲、乙两种烃的球棍模型如下：

下列有关两者的描述中正确的是(　　)

A．甲、乙为同一物质

B．甲、乙互为同分异构体

C．甲、乙一氯取代物的数目不相同

D．甲、乙分子中含有的共价键数目不同

5．(1)写出下面有机化合物的结构简式和键线式：

：____________、____________。

(2)某有机化合物的键线式为，则它的分子式为____________，含有的官能团名称为____________，它属于___________________(填“芳香族化合物”或“脂环化合物”)。

(3)已知分子式为C5H12O的有机化合物有多种同分异构体，下列给出其中的四种：

A．CH3—CH2—CH2—CH2—CH2OH

B．CH3—O—CH2—CH2—CH2—CH3

C．

D．

根据上述信息完成下列各题：

①根据所含官能团判断，A属于________类有机化合物。B、C、D中，与A互为官能团异构的是_________(填字母，下同)，互为碳架异构的是________，互为位置异构的是________。

②写出与A互为位置异构(但与B、C、D不重复)的有机化合物的结构简式：

_____________________________________________。

③与A互为碳架异构的同分异构体共有三种，除B、C、D中的一种外，写出另外两种同分异构体的结构简式：______________________、_______________________。