同分异构体的书写技巧

• 作 者: 马如元
• 出 处: 学校教育研究
• 发表日期: 2015年3期

　　同分异构现象既存在于有机物与有机物、有机物与无机物之间，也存在于无机物与无机物之间。高考中的同分异构体的书写主要是有机物与有机物之间，是高考的热点，也是难点。突破同分异构体的书写应掌握以下几个方面。
　　一、同分异构体的异构方式
　　第一，碳链异构：由于碳骨架不同产生的异构现象。
　　第二，官能团位置异构：由于官能团在碳链中的位置不同产生的异构。
　　第三，官能团异构：由于官能团不同而引起的异构。互为官能团异构的有机物具有相同的分子式和通式。
　　第四，顺反异构：当有机物分子中含有碳碳双键，且每个双键碳原子所连的两个原子或基团不同时，由于碳碳双键不能转动，这就存在顺反异构现象。
　　第五，镜像异构：当有机物分子中存在连接着个不同的原子或原子团的碳原子时，就存在对映异构，也叫镜像异构。
　　二、等效氢
　　有机物分子中化学环境相同的原子称为等效原子。
　　等效氢：一是与同一个C原子相连的氢原子等效；二是与等效C原子相连的氢原子等效。一般情况下烃分子中等效氢的种类与一元取代物或烃基的数目相等。
　　三、同分异构体的书写
　　第一，降碳对称法————适用于碳链异构。
　　如C7H16的同分异构体的写法：
　　C7： C —— C —— C —— C —— C —— C —— C
　　C6： *C ——* C —— *C —— C —— C —— C 三种等效氢
　　取一个C作甲基，用于取代等效氢，可得三种结构，但取代端位氢时为主链，故只有两种异构体。
　　C5： *C1 —— *C2 —— *C3 —— C4 —— C5 三种等效氢
　　取下的两个C先视作乙基用于取代等效氢，可得三种结构；但取代端位和2号位氢时为主链，故只有一种异构体；取下的两个C视作两个甲基时，运用“定一移一”的原则，将其中一个甲基定位，有三次机会（三种等效氢），但端位不能定位（主链），故只能在2、3两个位置定位。定位2号位时，移动另一个甲基，可得2——2、2——3、2——4三种结构；定位三号位，移动另一个甲基得到3——3一种结构，3——4等同于2——3。既凡已定位过的位置，不能在移动时再挂取代基。
　　C4： *C1 ——* C2 —— C3 —— C4 两种等效氢
　　取下三个碳视作丙基，取代时均为主链，结构同上；视为一个乙基和一个甲基时，主链仍同于C6或C5；
　　取下三个碳作为三个甲基时，可用“定多余一”的原则，两个甲基可按2——2、或2——3定位均只得同一种结构。（CH3）3CCH（CH3）2
　　C3： *C —— *C —— C 两种等效氢
　　取下四个碳，无论视作丁基、丙基和甲基、两个乙基还是四个甲基，均无法写出同分异构体。所以，C7H16共有9种同分异构体。
　　第二，取代法————适用于卤代烃、醇、醛、羧酸及酯。
　　先写出除官能团或特定原子团以外的碳链异构，再用官能团或特定原子团取代碳链上的等效氢。如分子式为C5H12O的醇。
　　C
　　|
　　*C —— *C —— *C —— C —— C *C ——* C —— *C —— *C *C —— C —— C
　　| |
　　C C
　　用——OH分别取代*处的H原子既可，共8种。卤代烃时同理。
　　分子式为C5H10O的醛，
　　*C —— *C —— C —— C *C —— *C —— C
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　　C
　　用——CHO分别取代*处的等效氢，共四种结构。分子式为C5H10O2的羧酸的同分异构体的写法相同。
　　分子式为C6H12O2的酯：用酸或醇的碳数渐减或渐增的方法书写
　　甲酸戊酯：HCOO——C5H11
　　HCOO——作为特定原子团，戊烷共有8种等效氢，故戊基（——C5H11）共有8种，则甲酸戊酯共有8种；
　　*CH3——*CH2——*CH2——CH2——CH3 （*CH3）2*CH——*CH2——*CH3 *C（CH3）3
　　乙酸丁酯：CH3COOC4H9
　　CH3COO——作为特定原子团，丁烷共有4种等效氢，故丁基（——C4H9）共有4种，则乙酸丁酯共有4种；
　　*CH3——*CH2——CH2——CH3 （*CH3）2*CH——CH3
　　丙酸丙酯：CH3CH2COO——C3H7
　　CH3CH2COO——作为特定原子团，乙基只有一种；丙烷有2种等效氢，故丙基（——C3H7）有2种结构。
　　*CH3——*CH2——CH3
　　丁酸乙酯：C3H7——COOCH2CH3
　　因乙基——CH2CH3只有一種结构，故——COOCH2CH3作为特定原子团，丙基有2种，则丁酸乙酯共有2种结构。
　　戊酸甲酯：C4H9COOCH3
　　——COOCH3作为特定原子团，丁基（——C4H9）共有4种，则戊酸甲酯共有4种结构。
　　所以，分子式为C6H12O2的酯共有20种结构，既同分异构体的数目共有20种。
　　小结：分子结构为CnH2n+1COOCmH2m+1的酯，同分异构体的数目 = ——CnH2n+1的数目 × ——CmH2m+1
　　第三，插入法————适用于烯烃、炔烃、醚、酮、酯等官能团处于碳链中间的物质类别。
　　先写出碳链异构的骨架，再将碳碳双键、碳碳叁键、醚键、羰基或酯基，在遵循碳原子的价键结构的条件下插入碳链中不同的等效碳碳键之间，既同分异构体的数目等于等效碳碳键的数目。