异构体

化学 上，同分异构体是一种有相同 化学式 ，有同样的 化学键 而有不同的 原子 排列的化合物。简单地说，化合物具有相同 分子式，但具有不同结构的现象，叫做 同分异构现象 ；具有相同分子式而结构不同的化合物 互为同分异构体。很多 同分异构体有相似的性质。

许多 有机污染物如含氯农药六六六（BHC）有四种异构体，如α体、β体、γ体和δ体。它们在水中溶解度的大小依次为δ>γ>α>β，BHC的毒性依次为β>α>γ>δ; β-BHC易为动物吸收，亦易排出体外。γ体的毒性比β体大5~25倍。多氯联苯（PCB）有210种异构体，现被确定结构的只有100多种，它们扩散分布遍及全球，其异构体的毒性各不相同。

构造异构又分为 （碳）链异构、 位置异构和 官能团异构（异类异构 ）。 立体异构又分为 构象和构型异构，而构型异构还分为 顺反异构和 旋光异构。

同分异构现象广泛存在于有机物中，同分异构体的知识也贯穿于中学 有机化学的始终。因此，分析、判断同分异构体也就成为有机化学的一大特点。作为高考命题的热点之一，这类试题是考查学生 空间想象能力和 结构式书写能力的重要手段。考生在平时训练中就应逐渐领会其中的本质，把握其中的规律。

一、书写 同分异构体必须遵循的原理

“ 价键数守恒”原理：在有机物分子中碳原子的价键数为4， 氧原子的价键数为2， 氢原子的价键数为1，不足或超过这些价键数的结构都是不存在的，都是错误的。

二、 同分异构体的种类

有机物产生 同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同，在中学阶段主要指下列三种情况：

⑴ 碳链异构：由于碳原子的连接次序不同而引起的 异构现象，如CH3CH(CH3)CH3和CH3CH2CH2CH3。

⑵官能团 位置异构：由于官能团的位置不同而引起的 异构现象，如：CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3。

⑶官能团异类异构：由于官能团的不同而引起的异构现象，主要有： 单烯烃与环烷烃； 二烯烃、 炔烃与 环烯烃；醇和醚；酚与芳香醇或 芳香醚；醛与酮；羧酸与酯； 硝基化合物与氨基酸； 葡萄糖与 果糖；蔗糖与麦芽糖等。

例⒈写出C4H8O2的各种 同分异构体（要求分子中只含一个官能团）。

【解析】根据题意，C4H8O2应代表羧酸和酯，其中羧酸（即C3H7COOH）的种类等于—C3H7的种类，故有

酯必须满足RCOOR′（R′只能为烃基，不能为 氢原子），R与R′应共含3个碳原子，可能为：

C2—COO—C：

C—COO—C2：

H—COO—C3：

【练习】已知CH3COOCH2C6H5有多种 同分异构体，请写出其含有 酯基和一取代苯结构的所有同分异构体。

三、由分子式分析结构特征

在烃及其含氧 衍生物的分子式中必然含有这样的信息：该有机物的 不饱和度。利用 不饱和度来解答这类题目往往要快捷、容易得多。下面先介绍一下 不饱和度的概念：

设有机物分子中碳原子数为n，当 氢原子数等于2n+2时，该有机物是饱和的，小于2n+2时为不饱和的，每少两个氢原子就认为该有机物分子的 不饱和度为1。分子中每产生一个C=C或C=O或每形成一个环，就会产生一个 不饱和度，每形成一个C≡C，就会产生两个不饱和度，每形成一个 苯环就会产生4 个不饱和度。

例⒉烃A和烃B的分子式分别为C1134H1146和C1398H1278，B的结构跟A相似，但分子中多了一些结构为的 结构单元。则B分子比A分子多了33 个这样的结构单元。

四、书写 同分异构体的方法

书写 同分异构体时，关键在于书写的有序性和规律性。

例⒊写出分子式为C7H16的所有有机物的 结构简式。

【解析】经判断，C7H16为烷烃

第一步，写出最长碳链：

第二步，去掉最长 碳链中一个碳原子作为支链，余下碳原子作为 主链，依次找出支链在主链中的可能位置（以下相似）

第三步，去掉最长碳链中的两个碳原子，⑴作为两个支链（两个甲基）：

①分别连在两个不同碳原子上

②分别连在同一个碳原子上

⑵作为一个支链（乙基）

第四步，去掉最长碳链中的三个碳原子，⑴作为三个 支链（三个甲基）

⑵作为两个支链（一个甲基和一个乙基）：不能产生新的 同分异构体。

最后用氢原子补足 碳原子的四个价键。

例⒋写出分子式为C5H10的 同分异构体。

【解析】在书写含官能团的 同分异构体时，通常可按官能团 位置异构→ 碳链异构→官能团异类异构的顺序书写，也可按其它顺序书写，但不管按哪种顺序书写，都应注意有序思考，防止漏写或重写。

⑴按官能团 位置异构书写：

⑵按 碳链异构书写：

⑶再按异类异构书写：

①“成直链、一线串”②“从头摘、挂中间”③“往边排、不到端”

以C5H12为例，写出C5H12的各种 同分异构

(1)“成直链、一线串”：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3

(2)“从头摘、挂中间”：

(3)“往边排、不到端”：重复上述两式重复(2)、(3)两步，可写出C5H12的另一种 同分异构体 ，所以C5H12共有三种同分异构体。

2.书写各类有机物 同分异构体的正确方法

按照 官能团异构、 碳链异构、 位置异构的顺序来书写

五、“ 等效氢法”推断 同分异构体的数目

判断烃的一元取代物 同分异构体的数目的关键在于找出“等效 氢原子”的数目。“等效 氢原子”是指：①同一 碳原子上的氢原子是等效的；②同一碳原子所连 甲基上的氢原子是等效的；③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的（相当于平面成像时，物与像的关系）。

例⒌进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是（D）

（A）(CH3)2CHCH2CH2CH3（B）(CH3CH2)2CHCH3

（C）(CH3)2CHCH (CH3)2 （D）(CH3)3CCH2CH3

六、 同分异构体的识别与判断

识别与判断 同分异构体的关键在于找出 分子结构的对称性，在观察分子结构时还要注意分子的空间构型。

例⒍下列事实能够证明 甲烷分子是正四面体结构，而不是平面正方形结构的是（B）

（A）CH3Cl不存在 同分异构体 （B）CH2Cl2不存在同分异构体

（C）CHCl3不存在 同分异构体 （D）CH4是非极性分子

例⒎下列事实能说明苯分子的平面 正六边形结构中碳碳键不是以单双键交替排列的是（C）

（A）苯的一元取代物没有 同分异构体 （B）苯的间位二元取代物只有一种

（C）苯的邻位二元取代物只有一种 （D）苯的对位二元取代物只有一种

例⒏萘分子的结构式可以表示为或，二者是等同的。苯并(a) 芘是强致癌物质（存在于烟囱灰、 煤焦油、燃烧烟草的烟雾和内燃机的尾气中）。它的分子由五个苯环并合而成，其结构式可以表示为（Ⅰ）式或（Ⅱ）式，这两者也是等同的。

（Ⅰ）（Ⅱ） （A）（B）（C）（D）

现有结构式A～D，其中

⑴跟（Ⅰ）、（Ⅱ）式等同的结构式是（A、D）

⑵跟（Ⅰ）、（Ⅱ）式是同分异构体的是（B）