《同系物和同分异构体》知识速查 - 人教版高中化学公式定理 - 读趣百科

《同系物和同分异构体》知识速查

同系物

(1)同系物的概念

结构相似，分子组成上相差一个或若干个-CH2-原子团的化合物互称为同系物。如CH3CH3和CH3CH2CH3、CH2=CH2和CH3—CH=CH2。

 (2)同系物的特点

①结构相似，通式相同(分子组成上相差一个或若干个CH2原子团)。只有当二者同时具备时，才可能是同系物。

②化学性质相似，物理性质一般是随碳原子数的增加而发生规律性的变化。

一般同分异构体

 1．同分异构体的书写步骤

(1)书写同分异构体时，首先判断该有机物是否有类别异构。

(2)对每一类物质，先写出碳链异构体，再写出官能团的位置异构体。

(3)碳链异构体按“主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边”的规律书写。

(4)检查是否有书写重复或书写遗漏，根据“碳四价”原则检查是否有书写错误。

2．同分异构体的书写规律

(1)烷烃：烷烃只存在碳链异构，书写时应注意要全而不重复，具体规则如下：成直链，一条线；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)具有官能团的有机物，一般书写的顺序：碳链异构→位置异构→官能团异构。

(3)芳香族化合物：取代基在苯环上的相对位置有邻、间、对3种。

3.同分异构体的类型

（1）碳链异构

烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数

碳原子数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
同分异体数
1
1
1
2
3
5
9
18
35
75

（2）官能团位置异构

（3）官能团类别异构

 各类有机物异构体情况见下表：

有机物通式
可能类别
实   例
CnH2n+2
只能是烷烃，异构类别只有碳架异构
CH3CH2CH2CH2CH3，CH3CH(CH3)CH2CH3，C(CH3)4
CnH2n
单烯烃、环烷烃
CH2=CHCH2CH3，CH3CH=CHCH3，CH2=C(CH3)2，CH2=CH2，
，
CnH2n-2
炔烃、二烯烃等
CHCCH2CH3，CH3CCCH3，CH2=CH—CH=CH2
CnH2n-6
芳香烃(苯及其同系物)
CnH2n+2O
饱和脂肪醇、醚
CH3CH2CH2OH，CH3CH(OH)CH3，CH3OCH2CH3
CnH2nO
醛、酮、环醚、
环醇、烯基醇
CH3CH2CHO，CH3COCH3，CH=CHCH2OH，
，
CnH2nO2
羧酸、酯、羟醛、羟基酮
CH3CH2COOH，CH3COOCH3、HCOOCH2CH3，HOCH2CH2CHO、CH3CH(OH)CHO，CH3COCH2OH
CnH2n-6O
酚、芳香醇、
芳香醚
，
CnH2n+1NO2
硝基烷，氨基酸
CH3CH2NO2、H2N—CH2COOH
Cn(H2O)m
糖类
C6H12O6：CH2OH(CHOH)4CHO，CH2OH(CHOH)3COCH2OH
C12H22O11：蔗糖、麦芽糖

（4）顺反异构

含C=C双键（不饱和烃如烯烃），C=N双键，N=N双键等的化合物中可能存在顺反异构（一般如无特殊说明，不考虑顺反异构）。

如：

存在顺反异构的条件：碳碳双键的每一个碳原子连两个不同的原子或原子团。

（5）光学异构（镜像异构）

当分子中存在手性碳原子时，就可能有两种光学异构体。光学异构体关于镜面对称。

手性碳原子：与四个不同的原子或原子团连接的碳原子。

如

 4．同分异构体数目的判断方法

(1)一取代产物数目的判断

①基元法：例如丁基有四种异构体，则丁醇、戊醛、戊酸等都有四种同分异构体。

记住烃基的种数

烃 基
种 数
类     推
甲基、乙基
1种
甲醇、一氯甲烷；乙醇、一氯乙烷都没有同分异构体
丙 基
2种
一氯丙烷、丙醇、丁醛、丁酸都有2种同分异构体
丁 基
4种
一、氯丁烷丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体
戊 基
8种
一氯戊烷、戊醇、己醛、己酸都有8种同分异构体

②替代法：例如二氯苯(C6H4Cl2)有三种同分异构体，四氯苯也有三种同分异构体(将H替代Cl)；又如CH4的一氯代物只有一种，新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有一种。

③等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，判断等效氢原子的三条原则是：

原则
举例
同一碳原子上的氢原子是等效的
CH4中的4个氢原子等效
同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的
C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等效
处于对称位置上的氢原子是等效的
CH3CH3中的6个氢原子等效、 苯分子中的6个氢等效、(CH3)3CC(CH3)3上的18个氢原子等效

(2)二取代或多取代产物的数目判断

定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体的数目判断，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。

苯环上的氢原子被其他原子或原子团取代后的同分异构体：

① 苯环上有两个取代基（相同或不相同）则有3种结构；

② 苯环上有三个取代基。

A.若三个取代基相同，则有3种结构： 

B.若三个取代基中有2个相同，则有6种结构：

C.若三个取代基均不相同，则有共10种结构：

限定条件下的同分异构体

1．思维流程

(1)根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。

(2)结合所给有机物有序思维：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。

(3)确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。

2．注意事项

限定范围书写和补写同分异构体，解题时要看清所限范围，分析已知几个同分异构体的结构特点，对比联想找出规律补写，同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。

(1)芳香族化合物同分异构体

①烷基的类别与个数，即碳链异构。

②若有2个侧链，则存在邻、间、对三种位置异构。

(2)具有官能团的有机物

一般的书写顺序：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。书写要有序进行，如书写酯类物质的同分异构体时，可采用逐一增加碳原子的方法。如C8H8O2含苯环的属于酯类的同分异构体为甲酸某酯：