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同分异构体的异构方式及书写方法

同分异构体的异构方式及书写方法
同分异构现象是有机化合物普遍存在的结构现象,也是有机物数量与种类繁多的最主要原因。

近年来,同分异构体的写法、数量判断以及同分异构体之间的比较与确定等,已经成为各类考试,特别是高考的热点问题。

现简单介绍同分异构体的异构方式及写法方法。

一、同分异构体的异构方式
绝大多数有机物都存在同分异构现象,同分异构体的异构方式主要有三种:碳链异构、官能团位置异构、官能团类别异构等。

1. 碳链异构
碳链异构是指由于碳原子的连接次序不同引起的异构,如,正丁烷与异丁烷。

由于烷烃分子中没有官能团,所以烷烃不存在官能团位置异构和官能团类别异构,而只有碳链异构。

2. 官能团位置异构
含有官能团的有机物,由于官能团的位置不同引起的异构。

如,
和。

含有官能团(包括碳碳双键、叁键)的有机物一般都存在官能团位置异构。

互为碳链异构和官能团位置异构的有机物属于同一类物质。

3. 官能团类别异构
所谓官能团类别异构是指分子式相同,官能团类型不同所引起的异构。

除烷烃以外,绝大多数有机化合物分子都存在与其对应的官能团类别异构体,如二烯烃(分子中含有两个双键)与单炔烃、饱和一元脂肪酸与饱和烃基酯等。

互为官能团类别异构的有机物不属于同一类物质。

二、同分异构体的书写方法
同分异构体的写法有一定的规律。

对于烷烃来说,主要采取逐步降级支链移动法,即首先写出最长的碳链,再依次缩短主链长度,所减碳原子组成原子团作为支链(甲基或乙基)在主链上移动。

对于含有官能团的单烯烃、炔烃、饱和一元脂肪醇、饱和一元脂肪酸等,往往先采取逐步降级法写出所有的相应碳架,再让官能团分别在碳架上移动,进而写出同分异构体或判断出同分异构体数目的多少。

例1 试确定一氯戊烷的同分异构体数目,并写出含有两个甲基的一氯戊烷的结构简式。

解析:第一步,写出含有五个碳原子的碳架,已知戊烷有三种:正戊烷、异戊烷、新戊烷,相应的碳架分别为:
第二步,让氯原子分别在三个碳架上移动,①可得三种氯代物,②可得四种氯代物,③只能得到一种氯代物,故一氯戊烷共有8种同分异构体。

依题意,欲使一氯戊烷中含有两个甲基,碳架①上氯原子不得连于链端;碳架②上氯原子必须连于链端;氯原子无论在碳架③上如何移动,都会有三个甲基存在。

因此,含有两个甲基的一氯戊烷共有四种:
三、同分异构体题型例举
同分异构体的题型,主要包括判断同分异构体的数目、书写同分异构体,以及判断两种有机物之间的结构关系等。

虽然同分异构体问题对同学们的空间想象与判断能力要求较高,但只要熟悉相关题型,掌握同分异构体的书写方法与步骤,问题并不难解决。

例2 已知二甲苯有三种同分异构体,则四氯苯有____________种同分异构体。

解析:由题给条件,分析二氯苯的结构,可知二甲苯分子中苯环上有四个氢原子和两个甲基;而四氯苯分子中苯环上存在四个氯原子和两个氢原子,其结构与二甲苯的结构相似。

因此,四氯苯中的两个H原子也有邻、间、对三种位置关系,故四氯苯也有三种同分异构体。

例3 一氯己烷中含有四个“”的结构有___________种。

解析:解答此题时需要一定的技巧,按常规解这道题须按步骤先写出己烷的五种
碳架,但通过分析不难看出没有必要。

由于甲基必然在链端,因而含四个“”的一氯己烷的碳架中必然含有两个支链:
①②
因此,满足题意的氯原子只能连接在碳架①和碳架②的2号位,故一氯己烷中含有四个“”的结构两种。

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