高考题型专讲之

同分异构体、有机反应类型

考纲要求

1、了解有机化合物中碳的成键特征。了解有机化合物的同分异构现象。

2、了解常见有机化合物发生反应的类型。

题型特点

在高考中，主要考查同分异构体数目的判断，一般不包括立体异构。考查反应类型时，也只是对反应类型的判断。该类题目的难度一般为中等。

题型示例

（ 2012·新课标）分子式为 C₅ H₁₂ O且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有(不考虑立体异构)

A． 5种 B． 6种 C． 7种 D． 8种

答案: D

解析：与金属反应放出氢气的有机化合物为醇，戊烷的同分异构体有三种：正戊烷、异戊烷、新戊烷，用－ OH取代这些同分异构体中的氢原子，可以得到 3＋ 4＋ 1＝ 8种醇。

解题策略

对于同分异构体，掌握的书写方法很重要，要注意书写时不要重复、遗漏。对于常见反应，要熟记其反应类型，才能做出正确的判断。

知识要点

一、同系物、同分异构体

1、同系物及其判定

（ 1）定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“ CH₂”原子团的有机物称为同系物。

（ 2）判定依据：①分子组成符合同一通式，但彼此有若干个系差（ CH₂）；②主碳链（或碳环）结构相似（与环的大小无关）；③所含官能团的种类和个数相同；④有机物所属类别相同。

（ 3）同系物通式的归纳和应用：总结一系列具有相似结构的同系物的通式，应采用数学分析法。首先找出不同物质的分子式，确定系差，再根据起始碳数即可确定通式。然后利用通式和数学极限知识即可求同系物中碳的最大含量。

2、同分异构体

（ 1）定义：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

（ 2）同系物、同分异构体、同素异形体和同位素的比较

（ 3）同分异构体的判断

①分子式必须相同。相对分子质量相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如 C₈ H₁₈和 C₇ H₁₄ O。②结构不同。碳链骨架不同，或官能团在碳链上的位置不同，或官能团种类不同。

注意问题：

①分子式相同则相对分子质量必然相同，但相对分子质量相同而分子式不一定相同。如： H₃ PO₄与 H₂ SO₄、 C₂ H₆ O与 CH₂ O₂的相对分子质量相同，但分子式不同。最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如： HCHO、 CH₃ COOH、 HCOOCH₃、 C₆ H₁₂ O₆的最简式相同，但分子式不同。

②分子结构不同是由分子里原子或原子团的排列方式不同而引起的，如： CH₃ CH₂ OH和 CH₃ OCH₃、 CH₃ CH₂ CHO和 CH₃ COCH₃等。

③同分异构现象在有机化合物中广泛存在，既存在于同类有机物中，又存在于某些不同类有机物中，如： CH₃ CH₂ CH₂ CH₂ CH₃、 CH₃ CH₂ CH（ CH₃） CH₃、 C（ CH₃）₄； CH₃ COOH、 HCOOCH₃。同分异构现象在某些无机化合物中也存在，如： CO( NH₂)₂与 NH₄ OCN、 HOCN（氰酸）和 HNCO（异氰酸）。

④化合物的分子组成、分子结构越简单，同分异构现象越弱。反之，化合物的分子组成、分子结构越复杂，同分异构现象越强。如甲烷、乙烷、丙烷等均无同分异构现象，而丁烷、戊烷的同分异构体分别为 2种、 3种。

⑤同分异构体之间的化学性质可能相同也可能不同，但它们的物理性质一定不同。各同分异构体中，分子里支链越多，熔沸点一般越低。

（ 4）同分异构体的类型

①碳链异构：指的是分子中碳原子的排列顺序不同而产生的同分异构体。如：所有烷烃异构都属于碳链异构。

②位置异构：指的是分子中官能团（包括双键、叁键或侧链在苯环上）位置不同而产生的同分异构。如： 1 -丁烯与 2 -丁烯； 1 -丙醇与 2 -丙醇；邻二甲苯、间二甲苯与对二甲苯。

③官能团异构：指的是分子中官能团不同而分属不同类物质的异构体。常见的如：碳原子数相同的烯烃与环烷烃；炔烃与二烯烃、环烯；醇与醚；醛与酮、烯醇、环醚、环醇；羧酸与酯、羟基醛；酚与芳香醇、芳香醚；硝基烷与氨基酸等。

（ 5）同分异构体的书写方法

方法一：

①列出有机物的分子式。

②根据分子式找出符合的通式，由通式初步确定该化合物为烷烃、；烯烃或环烷烃、；炔烃、二烯烃或环烯烃；芳香烃及烃的衍生物等。

③书写顺序：先写碳链异构，再写位置异构，最后写官能团异构。碳链异构的书写顺序应遵循：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间，后三句是指支链的大小、支链的移动及排布形式，或参考“成直链，一线穿，从头摘、挂中间，往边排、不到端”的口诀书写，要注意思维有序，谨防重复和遗漏。

方法二：

①“减碳移位”法

一般采用“减碳法”，可概括为“两注意，四句话”。“两注意”：选择最长的碳链为主链；找出中心对称线。“四句话”：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻间。

②等效氢法：

a．有机物中位置等同的氢原子叫等效(性)氢原子，烃的分子中等效氢原子的种类有多少，则其一元取代物种类就有多少。

b．“等效氢原子”种类的判断通常有如下三个原则：同一碳原子所连的氢原子是等效的；同一碳原子所连的甲基上的氢原子是等效的；同一分子中处于轴对称或镜面对称(相当于平面镜成像时，物与像的关系)，对称位置上的氢原子是等效的。

（ 6）同分异构体数目的确定方法

①记忆法：记住已掌握的常见的异构体数。例如：凡只含一个碳原子的分子均无异构，甲烷、乙烷、新戊烷（看作 CH₄的四甲基取代物）、 2,2,3,3—四甲基丁烷（看作乙烷的六甲基取代物）、苯、环己烷、乙炔、乙烯等分子一卤代物只有一种；丁烷、丁炔、丙基、丙醇有 2种；戊烷、丁烯、戊炔有 3种；丁基 C₈ H₁₀有 4种；己烷、 C₇ H₈ O（含苯环）有 5种；戊基、 C₉ H₁₂有 8种；

②基元法：如丁基有四种，则丁醇、戊醛、戊酸等都有四种同分异构体。

③替代法：如二氯苯( C₆ H₄ Cl₂)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)；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。

④等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：同一碳原子上的氢等效；同一碳原子上的甲基氢原子等效；位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。有几种等效氢，一卤代物就有几种。

二、有机物的命名

有机物的命名法要求必须反映分子结构，使我们根据一个名称就能写出它的结构式，或者根据一个结构式就能叫出它的名称。

烷烃命名法是有机物命名法的基础，常用习惯命名法和系统命名法。

1、习惯命名法

通常把烷烃命名为“某烷”。“某”是指烷烃中碳原子的数目，一到十依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。如 CH₄命名为甲烷、 CH₃ CH₃命名为乙烷、 CH₃ CH₂ CH₃命名为丙烷，依次类推。自十一起用汉字数字表示，如 C₁₂ H₂₆命名为十二烷。

为了区别异构体，常用正、异、新来表示。直链烷烃叫“正某烷”；把碳链的一末端带有两个— CH₃的特定结构称为“异某烷”；把碳链的一末端带有 3个— CH₃的特定结构称为“新某烷”。如 CH₃ CH₂ CH₂ CH₂ CH₃名为正戊烷； CH₃ CH₂ CH( CH₃)₂名为异戊烷； C（ CH₃）₄命名为新戊烷。

此命名法只适用于简单的有机化合物，对于复杂的有机化合物有些无法区别，需用系统命名法。

2、系统命名法

（ 1）烷烃的命名

①选主链：选择一个最“长”的碳链（注意拉直和旋转）为主链，当出现碳链等长时，则选具有支链最“多”的为主链。按其碳原子数目称为“某烷”，作为母体。

②编号位：把主链里离支链最“近”的一端做起点，用 1， 2， 3，……给主链的各个碳原子依次编号定位，以确定支链的位置。当支链与端点距离相等时，选离较“简”单支链最近的一端做起点，进行编号。当支链与端点距离相等且均为简单支链时，编号要使取代基位次和最“小”。

③写名称：依次为支链位置（阿拉伯数字）→支链数目（汉字）→支链名称→某烷（母体）；阿拉伯数字与汉字之间用短线隔开，阿拉伯数字之间则用逗号隔开；相同取代基的位置罗列，用逗号隔开。顺序为：先较小取代基，后较大取代基。

命名时，名称中不能出现“ 1—甲基”、“ 2—乙基”、“ 3—丙基”等。

常见烷基的名称：— CH₃名为甲基；— CH₂ CH₃名为乙基；— CH₂ CH₂ CH₃名为丙基；名为异丙基；— CH₂( CH₂)₂ CH₃名为正丁基；— CH₂ CH( CH₃)₂名为异丁基；— C（ CH₃）₃名为叔丁基。

（ 2）烯烃的命名

烯烃命名是在烷烃命名的基础上围绕碳碳双键进行命名的。

①选主链：选含碳碳双键的最长碳链为主链。

②编号位：从离双键最近的一端开始编号。

③写名称：支链位置→支链数目→支链名称→双键位置→某烯烃。其它与烷烃命名相同。烯烃命名时，若双键离两端等距离，则应从支链小的一端开始编号；若既等距离，支链大小又相等，则应从位次代数和最小的一端开始编号。

（ 3）炔烃的命名

炔烃的命名与烯烃相似，步骤相似。

（ 4）苯的同系物及苯的取代物命名

苯的同系物及苯的取代物命名时，苯环上的编号既可顺时针编，亦可逆时针编，但是要从环上最简单的取代基或侧链编起，且使各取代基或侧链的位置之和最小。（也可能用习惯命名法）。如：

。

（ 5）)酯的命名

根据它的羧酸和醇来命名，成为“某酸某（醇字省略）酯”。如： CH₃ COOCH₃命名为乙酸甲酯；命名为苯甲酸乙酯； CH₃ OOCCOOCH₃命名为乙二酸二甲酯。