同分异构现象 高考有机化学同分异构体种类快速判断方法

高考有机化学同分异构体种类快速判断方法

　　高考有机化学同分异构体种类的判断是每年必考题型，重现率高，在一份高考试题中往往出现三次，分值达10左右，物质种类的数目也在逐年增多，但考生在考场中很难做到快速准确判断，导致既浪费了时间又失分较多。为此我结合自己多年的教学实践，经过多次教学调查验证，总结出一种科学可行的快速判断有机化学同分异构体种类的方法，想通过分享解决全体师生的教学困惑，提高有机试题的得分率。

　　一、巧记通式法

　　高考试题中往往给定一种有机物的化学式，根据题目的要求判断有机物同分异构体的种类，很多学生因为不能准确判断该有机物的类别，所以同分异构体的种类也就无法判断，因此首先要根据分子通式确定有机物的类别，再结合题目给定信息判断同分异构体的种类。

　　1、烃的分子通式：以饱和烷烃CnH2n+2的氢原子个数为参照对象

　　（1）若分子通式为CnH2n，则分子中比同碳原子烷烃少2个氢原子，不饱和度为1，有可能为单烯烃或环烷烃。

　　（2）若分子通式为CnH2n-2，则分子中比同碳原子烷烃少4个氢原子，,不饱和度为2，有可能为炔烃、二烯烃或环烯烃。

　　（3）若分子通式为CnH2n-6，不饱和度为4，则为苯及苯的同系物。

　　2、烃的含氧衍生物：参照烃的分子通式做判断

　　（1）若分子通式为CnH2n+2Ox，则分子中C与H的关系与烷烃的相同，说明该有机物分子中只有单键没有不饱和键，可视为烷烃分子中

　　C-H键之间插一个O原子为醇，在C-C键之间插一个O原子为醚。①若分子通式为CnH2n+2O则为饱和一元醇或饱和醚

　　如分子式C2H6O，可能为乙醇CH3CH2OH或二甲醚CH3OCH3 ②若分子通式为CnH2n+2O2则为饱和二元醇,如乙二醇 C2H6O2 ③若分子通式为CnH2n+2O3则为饱和三元醇，如丙三醇 C3H8O3 但是要注意多元醇一个碳上不能同时连接两个-OH。

　　（2）若分子通式为CnH2nO，说明分子中C和H的个数关系与烯烃相同，不饱和度为1，分子中有可能有一个碳氧双键或碳碳双键，则有可能为饱和一元醛、酮或烯醇。

　　如分子式 C3H6O: 可能为丙醛CH3CHO 、

　　丙酮CH3COCH3 丙烯醇 CH2=CHCH2OH

　　（3）若分子通式为CnH2nO2，则有可能为羧酸或酯。

　　（4）若分子通式为CnH2nO3，则有可能为羟基酸或羟基酯。

　　如分子式为C3H6O3:α-羟基丙酸CH3CH(OH)(COOH)

　　（5）若分子通式为CnH2n-6O，则可看做是苯及苯的同系物的分子结构中苯环上C-H键之间插一个O原子，则该有机物为酚；若苯的同系物的侧链的C-H键之间插一个O原子，则为芳香醇。

　　二、等效氢取代法

　　1、等效氢即同一碳原子上的氢原子是等效的；同一碳原子上所连的甲基是等效的；处于对称位置上的氢原子是等效的。

　　例1：结构简式CH3CH2CH(CH3)2的等效氢为四种

　　2、对于卤代烃R-X、醇R-OH 、硝基化合物R-NO2、胺类R-NH2、醛R-CHO 、羧

　　酸R-COOH有机物，均可以看作是烃的一取代物，其实质是判断处于不同位置的氢原子数目即等效氢，则确定出该有机物的同分异构体的数目。

　　（1）对于R-X、R-OH 、R-NO2 三种有机物，可看作是R-H分子中的H分别被-X、

　　-OH 、-NO2 所取代，只需判断R-H分子中的等效氢数目即可。

　　例2：判断分子式C5H11Cl同分异构体的种类

　　方法：分析判断分子式为C5H12的戊烷的三种同分异构体的结构中等效氢个数为8

　　种，则一氯戊烷的同分异构体的种类为8种，同理C5H11OH的同分异构体也为8种；

　　C4H10的等效氢为4种，C6H14的等效氢17种。

　　（2）分子式为R-NH2 的胺类化合物，可分三种情况

　　①R-H分子中H原子被-NH2 所取代，找出等效氢的种类即为该类化合物的种类

　　②在烷烃R-H的分子中C-C键之间插入-NH-，判断等效C-C键数目即为该化合物的同分异构体的种类。

　　③对碳原子数大于3的有机胺类物质，将-N-插在三个C原子之间，找出它的种类。将上述三种情况的总数加起来为该胺类化合物的同分异构体的种类。

　　（3）对于R-CHO 、R-COOH两类有机物，因为其官能团的结构中有一个碳原子，则在总分子中减少一个碳原子，判断剩余分子基团R-H的等效氢的数目即为该有机物的同分异构体的种类。

　　例3：判断分子式为C5H10O的醛的同分异构体的种类

　　方法：可将该醛写成C4H9CHO,即找分子式C4H10的烷烃中的等效氢的数目为4种，则该醛的同分异构体的种类也为4种。

　　三、等效键插入法

　　1、等效C-C键，即烷烃分子中相同位置的碳碳单键等效，可根据分

　　子结构的对称性判断分子中等效C-C键种类。

　　如结构简式CH3CH2CH(CH3)2的烷烃等效C-C键为三种

　　2、对于醚R-O-R1 、酮R-CO-R1 、酯R-COO-R1 三类有机化合物，均可以看做是R-R1 分子中的C-C键之间分别插入-O- 、-CO- 、-COO-，找出等效C-C键的数目即为该有机物的同分异构体的数目。

　　（1）醚R-O-R1：找出分子式为R-R1 的所有等效C-C键数目即为该醚的同分异构体的种类。

　　（2）酮R-CO-R1：要在该酮分子式中减去一个碳原子，剩余碳原子数的`烷烃分子中找出所有的等效C-C键数即为该酮的同分异构体的种类。

　　（3）酯R-COO-R1：因为酯基-COO-不对称，酯与羧酸互为同分异构体。判断分子式为CnH2nO2的所有同分异构体的种类，应分三种情况 一是羧酸：可看作是烃R-H分子中的-C-H键之间插入-COO-为-COOH，即只需判断等效氢的数目则为羧酸的同分异构体的数目；二是酯：即在C-C键之间插入-COO-为酯，但是C-C键有对称的和不对称的，若在对称的C-C键之间插入-COO-，不管怎样插入则只有一种结构，若在不对称的C-C键之间插入则有C- COO- C和C- OOC- C两种结构，因此在C-C键之间插入-COO-的酯类物质的同分异构体的种类为对称C-C键数目加上不对称C-C键数的2倍之和。

　　三是甲酸某酯：在C-H之间插入-COO-成C-OOC-H，即只需判断等效氢的个数即可，将上述三种情况的总数加起来则为分子式为CnH2nO2的羧酸和酯的同分异构体的数目。

　　例4：判断分子式为C5H10O2的羧酸和酯的同分异构体种类 方法：需要对分子式为C4H10的两种同分异构体的结构做判断， CH3CH2CH2CH3， CH3CH（CH3）2

　　羧酸: 判断等效氢个数为4,则羧酸的同分异构体的种类4种 酯：①甲酸某酯：判断等效氢个数为4,同分异构体种类为4种 ②对称C-C键: 1种，则有1种酯的结构

　　③不对称C-C键: 2种，则对应的酯有2×2=4种

　　符合分子式为C5H10O2 的羧酸和酯一共4+4+1+4=13种

　　四、排列组合法

　　对于芳香族化合物采用排列组合的方法去解决。近几年高考在选做题《有机化学基础》试题中，总是考查芳香族化合物的同分异构体的种类判断、指定结构的有机物同分异构体结构简式的书写，其中2011年、2012年、2013年连续三年的高考题中同分异构体的数目均为13种，仅是苯环中的一个官能团变化，考查的数目没变，2014年换成有-NH2的芳香族化合物的同分异构体的判断，种类为19种，可见怎样快速判断芳香族化合物的同分异构体的种类，是我们必须解决的问题。

　　1、若苯环上只有一个取代基 — R ，若-R只有一种结构，则该有机物有一种，无同分异构体。

　　2、若苯环上有两个取代基，不管两个取代基是否相同，它们都处在苯环的邻、间、对的位置上，有三种同分异构体。

　　3、若苯环上有三个相同的取代基，则有三种排列方式，有三种同分