江苏省盐城市时杨中学高三化学一轮复习导学案：同分异构体、等效氢、共平面、手性碳原子

有机化学复习3——同分异构体、等效氢、共平面、手性碳原子

一、同分异构体 1、常见的异构类型

(1)碳链异构 由于分子中碳链形状不同而产生的异构现象。如正丁烷和异丁烷。

(2)位置异构 由于取代基或官能团在碳链上或碳环上的位置不同而产生的异构现象。

OH 如： CH3CH2CH2OH 1－丙醇 与 CH3CH2CH3 2－丙醇

(3)官能团异构 分子中由于官能团不同而产生的异构现象。

如：单烯烃与环烷烃，炔烃与二烯烃，醇与醚，酚和芳香醇，醛与酮，酯和羧酸。 同分异构体的书写步骤一般为：官能团异构 → 碳链异构 → 位置异构。 2、试题类型与解题方法 （1）碳链异构

主链减碳基本方法：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边（烃基不能到端），排布由邻位到间位，再到对位（或同一个碳原子上）。

例1：写出C7H16的各种同分异构体（书写方便，只写碳干） 主链是7个碳原子 C—C—C—C—C—C—C

主链是6个碳原子

主链是5个碳原子，取代基为 —CH2 CH3

主链是5个碳原子，取代基为两个 —CH3

C C C—C—C—C—C

C

C—C—C—C—C

C C

C—C—C—C—C

C

C

C C—C—C—C

C

C

C—C—C—C—C

C C

C—C—C—C—C—C

C

C—C—C—C—C—C

C

C —C—C—C—C

C

主链是4个碳原子，取代基为3个— CH 3 （不可能有— CH 2 CH 3 ）

（2）位置异构

例2：烯烃或炔烃的同分异构体就是在烷烃各种同分异构体的基础上添加双键或叁键，如C5H10属于烯烃的同分异构体： C—C=C—C—C

C—C—C=C

C=C—C—C—C

C C—C—C

C=C—C—C

C

C—C=C—C

C

C 。 而 C 这种结构无法添加双键。

例3：萘()的二溴代物共有多少种同分异构体？

76解题方法：由萘的结构简式可知：

8123萘上8个氢原子可分为两大类：1、4、5、8位上

的氢原子为a氢原子，2、3、6、7位上的氢原子为β氢原子。故它的一溴代物可分为两种情况：

BrBra：

，b：

。分类讨论a、b各有多少种同分构体。

Br①a有7种同分异构体，如图：

②b究竟有几种同分异体呢？一定要注意避免同分异体的重复计算。1、4、5、8位置上的同分

Br异构体已包括在a中了，不能重复计算，故b只有3 种同分异构体。如图：所以，本题的答案为10种同分异构体。 （3）官能团异构

例4：写出C2H6O的结构简式。

乙醇（CH3-CH2-OH）和二甲醚（CH3-O-CH3）

酯的同分异构体的书写：以“移、反、减、并” “四字诀”来说明。 例5、 写出分子式为 C4H8O2的所有属于酯类的同分异体的简式。

思路： 对于脂肪酸与酯肪醇形成的酯， 可以采用 “移” “反” “减”的方法来书写：

。

（1） “移”：将-C00-基因在碳碳键之间逐一移动， （可按从左至右的顺序） ， 至端位移到碳氢键之间（为甲酸某酯） ，既可获得不同的酯：

①HCOOCH2CH2CH3 ②CH3COOCH2CH3 ③CH3CH2COOCH3 三种同分异构体。

（2） “反”：在上述步骤之后，再将-COO-反过来连接，变为-OOC-，如 R1COOR2 的酯的同分异构可写为 R1OOCR2 ，但要注意，所得同分异构体要符合题意，并防止和 （1） 所得同分异构体重复，如：（1）中的①-COO-反写后，变为 HOOC-，不属于酯类，不合题意；②中的-COO-反写后变为③，③中的-COO-反写后变为②。

（3） “减”：按上述两步要求完成书写后，再根据烃的同分异构体的书写方法对碳链逐一减短，以获得新的同分异构体，如C4H8O2属于酯类的同分异构体还有：④HCOOCH（CH3）2 答 案 ： ①HCOOCH2CH2CH3 ②CH3COOCH2CH3 ③CH3CH2COOCH3 ④HCOOCH（CH3）2

例 6、写出分子式与相同，属于酯类且结构中含有苯环的同分异构体的简式。

思路：对于含有碳环（主要是苯环）的酯，如果环上有多个取代基时： 一要注意各取代基的相对位置（如邻、间、对）；

二要注意将多个“取代基”，“并”为一个取代基，再采用“移、反、减”等方法来操作。 （1）将-COOH（为某酸）反过来写为-OOCH（为甲酸某酯） ，则-OOCH 与-CH3 在苯环上有邻、间、对三种位置关系：

（2）将-CH3 并入–COOH 中，这时，苯环上只有一个取代基，有三种情况：

即符合要求的同分异构体的简式共有 6 种。 4．其它异构

H例7：已知 ClCCClHH和ClCCHCl互为同分异构体，则化学式C3H5C1的链状

同分异构体有（ ）

A、3种 B、4种 C、5种 D、6种

解题方法：这是一道信息题，因此，解题时紧扣信息给出的实质。 顺反异构体必须具备两个条件：

一是具有碳碳双键，因为双键不能像单键那样可以围绕键轴旋转，否则就意味着双键的断

裂；二是要求在组成双键的每个碳原子上必须连接两个不同的原子、原子团，如果双键的一端连接的是相同的原子、原子团就不复存在顺反异构体。

C3H5C1含有一个双键，故可确定其碳骨架为C－C = C，则它的一氯代物有三种：

a:CH2 CH CH2Clb:CH3 C CH2Clc:CH3 CH CHCl。从a、b、c的结构简式可知，仅c

HCCHCl，

式中含双键的碳原子上分别有两个不同的取代基，则c有同分异构体：CH3CH3H

CCHCl。故答案选B。

二、等效氢

核磁共振谱图：在核磁共振分析中，最常见的是对有机化合物的H核磁共振谱（H－NMR）进行分析。有机物分子中的H原子核所处的化学环境（即其附近的基团）不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁特性的峰在核磁共振谱图中横坐标（化学位移）的位置也就不同。

等效氢：指从位置上等同的氢原子，一般情况相同碳原子上以及具有对称面、对称轴的碳原子上所连的氢为等效氢． “等效氢原子”判断原则： (1)同一碳原子上的氢原子等效； (2)同一碳原子所连甲基上的氢原子等效； (3)处于镜面对称位置上的氢原子等效。

1

1

分子中有不同化环境的氢：

、、、

、

例题：进行一氯取代反应后， (CH3CH2)2CHCH3生成几种一氯代物？

① ② ③④

解析：(CH3CH2)2CHCH3的H有4种，其一氯代物就有4种。

三、有机物中原子共平面的问题 模型

(1)乙烯(CH2(2)乙炔(H(3)苯(

CH2)分子是平面结构，2个碳原子、4个氢原子共平面;

CCH)分子是直线型结构，4个原子在同一直线上;

)分子是平面正六边形结构，6个碳原子、6个氢原子共平面;

(4)甲烷(CH4)是正四面体结构,任意3个原子共平面;

O(5)甲醛(HCH)分子是平面结构，4个原子共平面。

HCCH2 例：有机物

CHO分子中至少有多少个碳原子处于同一平面上?

分析：由苯分子的空问构型可知，苯环上的6个碳原子、4个氢原子以及与苯环直接相连的两个碳原子一定共平面。由乙烯的分子结构可知，CH2CH中的原子在同一平面。由乙醛分

HCCH2子结构可知，

CHO中的原子在同一平面。由碳碳单键可以旋转，可知

CHO分子中

所有的原子可以共面。即分子中9个碳原子在同一平面内。

四、手性碳原子

人们将连有四个不同基团的碳原子形象地称为手性碳原子。 判断方法：

1、手性碳原子一定是饱和碳原子； 2、手性碳原子所连接的四个基团要是不同的。

例、下列符合分子式为C4H10O的化合物中，其中可能是手性化合物的是（ ）

A、答案：A

B、CH3CH2CH2CH2OH C、CH3CH2CH2OCH3 D、