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知识清单 26 有机物的结构、分类与命名 知识点01 认识有机化合物 知识点03 有机物的结构与性质 知识点02 有机物的命名 知识点04 同分异构体的书写及数目判断 知识点 01 认识有机化合物 一、有机化学的发展 1.有机化学 (1)概念:以有机化合物为研究对象的学科。 (2)研究范围:有机化合物的来源、结构、性质、合成、应用以及有关理论和方法等。 2.有机化学的发展历程 (1)17、18、19世纪:萌发和形成阶段①17世纪:使用酒、醋、染色植物和草药 ②18世纪:瑞典化学家舍勒提取到酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸和草酸等 ③19世纪:基本有机理论形成 19世纪初 瑞典化学家贝采里乌斯提出“有机化学”和“有机化合物” 1828年 维勒首次在实验室里合成了有机物尿素,进入了有机合成时代 1830年 李比希创立了有机化合物的定量分析方法 1848~1874 碳的价键、碳原子的空间结构等理论相继被提出,建立了研究有机化合物的官 年 能团体系,有机化学成为一门较完整的学科 (2)20世纪:发展和走向辉煌时期 ①理论:有机结构理论的建立和有机反应机理的研究 ②测定方法:红外光谱、核磁共振、质谱和 X 射线 衍射等的应用 ③合成设计方法:逆合成分析法设计思想的诞生 (3)21世纪:发展前景 ①揭示生命科学的许多奥秘 ②创造出更多的具有优异性能的材料 ③在对环境友好的前提下生产更多的食品 ④推动科技发展、社会进步、提高人类生活质量、改善人类生存环境 3.有机化合物常用的表示方法(以乙醚为例) 分子式 结构式 结构简式 键线式 C H O CHCHOCH CH 4 10 3 2 2 3 二、有机化合物的分类 1.有机化合物的分类 分类标准 类别 概念 烃 只由碳、氢两种元素组成 根据组成元素 烃的衍生物 含有碳、氢以外的其他元素 链状有机化合物 分子中原子间结合成链的化合物 根据碳骨架的形状 环状有机化合物 分子含有环的化合物 根据分子中的官能团 烯烃、炔烃、卤代烃、醇、酚、醛、酮、羧酸、酯、胺、酰胺等 2.烃的分类3.芳香族化合物、芳香烃、苯的同系物关系 4.官能团的名称与分类 (1)概念:有机化合物分子中,决定着某类有机化合物共同特性的 原 子 或原子团。 (2)常见有机物的类别与官能团 ①烃:只含碳氢两种元素的化合物 类别 代表物 官能团结构 官能团名称 烷烃 CH - - 4 烯烃 CH=CH 碳碳双键 2 2 炔烃 CH≡CH - C ≡ C - 碳碳三键 芳香 - - 烃 ②烃的衍生物:烃分子中的氢原子被其他原子或原子团取代后的产物。 类别 代表物 官能团结构 官能团名称 卤代烃 CHCHBr 碳溴键 3 2 醇 CHCHOH - OH 羟基 3 2 酚 - OH 羟基 OH 醚 CHOCH 醚键 3 3 醛 CHCHO - CHO 醛基 3酮 酮羰基 CH- -CH ( R )- - ( R ′) 3 3 羧酸 CHCOOH - COOH 羧基 3 酯 CHCOOCH CH 酯基 3 2 3 - - OR 胺 CH-NH - NH 氨基 3 2 2 酰胺 酰胺基 CH- -NH 3 2 (3)官能团和取代基的比较 官能团 取代基 决定有机化合物特性的原子或原子 概念 有机化合物分子中去掉某些原子或原子团后,剩下的原子团 团 电性 电中性 电中性 稳定 不稳定,不能独立存在 不稳定,不能独立存在 性 -CH:甲基;-OH:羟基;-CHO:醛基;-COOH:羧 3 实例 -OH:羟基;-CHO:醛基 基 联系 官能团属于取代基,但是取代基不一定是官能团,如甲基(-CH)不是官能团 3 5.同系列、同系物 (1)同系列:分子结构相似,组成上彼此相差一个或若干个CH 的一系列有机化合物称为同系列。 2 (2)同系物:同系列中的各化合物互称为同系物。 ①判断依据 ②通式:同系物具有相同的通式。如烷烃的组成通式为C H (n≥1),分子中只有一个碳碳双 n 2n+2 键的烯烃的组成通式为C H (n≥2),苯及其同系物的组成通式为C H (n≥6)等。 n 2n n 2n-6 ③性质:同系物之间的化学性质一般相似。物理性质不同但有一定的递变规律。 6.烷基 (1)概念:烷烃分子去掉一个或多个氢原子后剩余的部分。 (2)常见的烷基 丙基 丁 名称 甲基 乙基 戊基 正丙基 异丙基 基 符号 -CH -CHCH -CHCHCH - - 3 2 3 2 2 3 - CH 3 种类 1 1 2 4 8易错点一 判断官能团的3个易错点 (1)醇羟基与酚羟基:-OH与链烃基或苯环侧链上碳原子相连为醇羟基,而与苯环直接相连为酚羟 基。 (2)醛基与酮羰基:酮羰基“- -”两端均为烃基,醛基中“- -”至少有一端与氢原子相连, 即- -H。 (3)羧基与酯基:R - -O-R 中,若R 为氢原子,则为羧基- -OH,若R 为烃基,则为酯基。 1 2 2 2 易错点二 判断同系物的5个易错点 (1)同系物的研究对象一定是同类有机物,根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时,一定 要注意这一分子式表示的是不是一类物质,如:CH==CH(乙烯)与 (环丙烷)不互为同系物 2 2 (2)同系物的结构相似,主要指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是 指碳原子之间以共价单键相连,其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似,并不是相同。如: 和CHCHCH ,前者有支链,而后者无支链,结构不尽相同,但两者的碳原子均以单键结合 3 2 3 成链状,结构相似,故为同系物。 (3)③同系物一定满足同一通式,但通式相同的有机物不一定是同系物,如:CH===CH 和 2 2 均满足通式C H (n≥2,n为正整数),但因二者结构不相似,故不互为同系物 n 2n (4)同系物的组成元素相同,同系物之间相对分子质量相差14n(n=1,2,3……) (5)同系物的化学性质相似,物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化 【典例01】下列对有机化合物的分类结果正确的是( ) A.乙烯(CH===CH )、苯( )、环己烷( )都属于脂肪烃 2 2 B.苯( )、环戊烷( )、环己烷( )同属于芳香烃 C.乙烯(CH===CH )、乙炔(CH≡CH)同属于烯烃 2 2 D. 同属于环烷烃 【答案】D【解析】含有苯环且只由C和H两种元素组成的化合物属于芳香烃, 属于芳香烃,不是脂肪 烃,A错误;只由C和H两种元素组成,含有苯环的有机化合物为芳香烃,环戊烷( )、环己烷( ) 不含有苯环,不属于芳香烃,属于脂环烃,B错误;乙炔中含有碳碳三键,属于炔烃,C错误;饱和环烃 为环烷烃,环戊烷、环丁烷、乙基环己烷均属于环烷烃,D正确。 【典例02】现代家居装修材料中,普遍存在着甲醛、苯等有毒物质,如果不注意处理就会对人体产生 极大的危害。按照有机化合物的分类,甲醛属于醛。下列各项对有机化合物的分类方法与此方法不相同的 是( ) 【答案】A 【解析】按官能团分类,甲醛属于醛类。A为按碳骨架分类,B、C、D均为按官能团分类。 知识点 02 有机物的命名 一、烷烃的命名 1.普通命名法 (1)直链烷烃的命名:碳原子数后加“烷”字 ①碳原子数的表示方法碳原子数在十以内 碳原子 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 数 名称 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 ②碳原子数在十以上的用中文数字表示。例如,十四个碳的直链烷烃称为十四烷。 (2)支链烷烃的命名:当碳原子数相同时,在名称前面加正、异、新等。结构 CHCHCHCHCH 3 2 2 2 3 简式 名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 2.系统命名法 (1)命名原则 ①最长:含碳原子数最多的碳链作主链。 ②最近:离支链最近的一端开始编号。 ③最多:若存在多条等长主链时,应选择含支链数最多的碳链为主链(选A)。 ④最简:若有两个不同支链且分别处于主链两端同等距离,则从简单的一端开始编号。 ⑤最小:取代基编号位次之和最小。 (2)命名步骤 (3)写名称 按主链的碳原子数称为相应的某烷,在其前写出支链的位号和名称。原则是先简后繁,相同合并,位 号指明。阿拉伯数字之间用“,”相隔,汉字与阿拉伯数字之间用“-”连接。 命名为 2 , 4 , 6 -三甲基- 3 -乙基庚烷 。【规律方法】烷烃系统命名正误判断的方法 1.直接排除法 (1)主链选择错误。若烷烃中出现“1-甲基”“2-乙基”(或倒数第2号碳原子上有乙基)“3-丙 基”等,则为主链选择错误。 (2)名称书写是否规范。 ①必须用2、3、4等表示取代基位置且位次和最小,即使同一个碳原子上连两个相同取代基也不能 省略。数字之间用“,”隔开。 ②必须用二、三、四等汉字表示相同取代基的数目。 ③名称中凡阿拉伯数字与汉字之间必须用短线“-”隔开。 ④必须把简单取代基写在前面,然后取代基依次变复杂。 2.重新命名法 将烷烃结构展开或由题给烷烃名称写出碳骨架结构,利用系统命名法进行命名,看名称是否一致。 二、烯烃和炔烃的命名 1.烯烃的命名 (1)选主链:将含 碳碳双 键 的最长碳链作为主链,并按主链中所含碳原子数称为“某烯”。 (2)编号位:从距离碳碳双键最近的一端给主链上的碳原子依次编号,使双键或三键碳原子的编号最 小。 (3)写名称:首先用大写数字“二,三……”在烯烃或炔烃的名称前表示双键或三键的个数;然后在 “某烯”前面用阿拉伯数字表示出碳碳双键的位置(用双键或三键碳原子的最小编号表示),最后在前面 写出支链的名称、个数和位置。 2.炔烃的命名:与烯烃命名方法相同,称为某炔。 (1)CH≡C-CH- CH 的名称为: 4 -甲基- 1 -戊炔 。 2 3 (2)CH- C≡C-CH 的名称为: 4 -甲基- 2 -戊炔 3 3 三、苯的同系物的命名1.习惯命名法 (1)苯的一元取代物:苯分子中的一个氢原子被烷基取代,称为某苯 结构简式 CH CHCH CH 3 2 3 3 名称 甲苯 乙苯 异丙 苯 (2)当有两个取代基时,取代基在苯环上可以有“邻”“间”“对”三种相对位置,可分别用“邻” “间”“对”来表示。 结构简式 名称 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 2.系统命名法(以二甲苯为例) (1)苯环上有多个取代基,可将苯环上的6个碳原子编号 (2)以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号,并使支链的编号和最小给其他取代基编号 结构简式 名称 1 , 2 -二甲苯 1 , 3 -二甲苯 1 , 4 -二甲苯 四、醇的命名 1.命名规则 2.命名举例 (1)CH- CH- -CH 命名为 4 -甲基- 2 -戊醇 。 3 2 3 (2) 命名为 2 , 2 -二甲基- 1 -丙醇 。 (3)CH- CH-OH的名称为 2 -甲基- 1 -丙醇 。 3 2(4) 的名称为 2 , 3 -二甲基- 3 -戊醇 。 五、醛的命名 1.一是选主链:含醛基的最长碳链为主链 2.二是定碳位:靠近醛基的一端开始编号,-CHO为第1位。 3.命名 (1)CH- CHCHO,命名为 3 -甲基丁醛 ; 3 2 (2)CH- CHO,命名为 2 -甲基丙醛 。 3 六、羧酸的命名 1.命名规则 2.命名举例 (1)CHCH CHCOOH的名称是 3 -甲基戊酸 3 2 2 (2)CH COOH的名称是 2 , 3 - 二 甲基 丁 酸 3 (3) 名称为 4 -甲基- 3 -乙基戊酸 。 七、酯的命名 1.命名规则:依据水解生成的酸和醇的名称命名,称为“某酸某酯”。 2.命名举例 酯 HCOOC H 2 5 名称 甲酸乙酯 二乙酸乙二酯 乙二酸二乙酯 乙二酸乙二酯 (1)取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4......”表示,位号没有“1”。(2)相同取代基合并算,必须用中文数字“二、三、四......”表示其个数,“一”省略不写。 (3)表示取代基位号的阿拉伯数字“2,3,4......”等数字相邻时,必须用“,”相隔,不能用 “、”。 (4)名称中阿拉伯数字与汉字相邻时,必须用短线“—”隔开。 (5)若有多种取代基,不管其位号大小如何,都必须把简单的写在前面,复杂的写在后面。 (6)在烷烃命名中不可能出现“1—甲基、2—乙基,3—丙基”这样的取代基。 【典例03】下列命名正确的是 A. 的名称为2-甲基-3-戊烯 B. 的名称为1-氯-2-丙烯 C. 的名称为3,3-二甲基丙醛 D. 的名称为2,4-二甲基己烷 【答案】D 【详解】A.CHCH(CH )CH=CHCH 的名称为4-甲基-2-戊烯,A错误; 3 3 3 B.ClCH CH=CH 的名称为3-氯-1-丙烯,B错误; 2 2 C.(CH)CCHCHO的名称为3,3-二甲基丁醛,C错误; 3 3 2 D.(CH)CHCH CH(CH )CHCH 属于烷烃,采用系统命名法命名为2,4-二甲基己烷,D正确; 3 2 2 3 2 3 故选D。 【典例04】下列有机物的系统命名正确的是 A. :3-甲基-2-乙基戊烷 B. :2,2,3-三甲基丁烷 C. :2-乙基丙烷D. :1,4-二甲基丁烷 【答案】B 【详解】A. 主链应该为6个C原子,从离取代基较近的一端开始编号,则3、4号位各 有1个甲基,系统命名为3,4-二甲基己烷,A项错误; B. 主链应该为4个C原子,从离取代基较近的一端开始编号,则2号位 有2个甲基、3号位有1个甲基,系统命名为2,2,3-三甲基丁烷,B项正确; C. 主链应该为4个C原子,从离取代基较近的一端开始编号,则2号位有1个甲 基,系统命名为2-甲基丁烷,C项错误; D. 主链应该为6个C原子,无支链,系统命名为己烷,D项错误; 故答案为:B。 知识点 03 有机化合物的结构与性质 一、碳原子的成键方式 1.碳原子的成键特点2.两类碳原子 (1)饱和碳原子:与四个原子形成共价键(单键)的碳原子。 (2)不饱和碳原子:成键原子数小于4 的碳原子。 3.共价键类型与分子构型的关系 共价键 原子的成键特点 空间构型 甲 单键 每个碳原子与 4 个 原子成键 正四面体 烷 乙 每个碳原子与周围 3 个 原子成 碳碳双键 平面形 烯 键 乙 每个碳原子与周围 2 个 原子成 碳碳三键 直线形 炔 键 苯 介于单键与双键之间的特殊化学键 每个碳原子与 3 个 原子成键 平面正六边形 4.极性键和非极性键 (1)概念 成键元素 共用电子对偏向 表示形式 极性键 不同元素的两个原子间 吸引电子能力较强的一方 A-B、A=B、A≡B 非极性键 相同元素的两个原子间 不偏向于任何一方 A-A、B=B、C≡C (2)共价键极性强弱比较 ①可以根据成键元素原子吸引电子能力的差异判断键的极性,差异越大,键的极性越强; ②可以根据成键原子的电负性大小,一般成键原子所属元素电负性差值越大,键的极性越强。 (3)共价键的极性与物质化学性质的关系 一般来说,共价键的极性越强,反应中共价键越容易发生断裂,即反应活性越强。 5.有机物分子结构的表示方法 种类 实例 含义 用元素符号表示物质分子组成的式子,可反映出一个分子中 分子式 C H 2 6 原子的种类和数目 最简式 CH ①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 3(实验式) ②由最简式可求最简式量 用小黑点等记号代替电子,表示原子最外层电子成键情况的 电子式 式子 ①具有化学式所能表示的意义,能反映物质的结构 结构式 ②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子,但不表示空间 构型 结构简式 将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为 CH-CH 结构简式,它比结构式书写简单,比较常用。结构式的简便 3 3 (示性式) 写法,着重突出结构特点(官能团) (戊烷) 将结构式中碳、氢元素符号省略,只表示分子中键的连接情 键线式 况,每个拐点或终点均表示一个碳原子,即为键线式 (丙烯) 小球表示原子,短棍表示价键,用于表示分子的空间结构 球棍模型 (立体形状) ①用不同体积的小球表示不同的原子大小 空间填充模型 ②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序 二、有机化合物结构与性质的关系 1.官能团与有机化合物性质之间的关系 (1)关系:一种官能团决定一类有机化合物的化学特性。 (2)原因 ①一些官能团含有极性较强的键,容易发生相关的反应。 ②一些官能团含有不饱和碳原子,容易发生相关的反应。 2.不同基团间的相互影响与有机化合物性质的关系 (1)官能团与 相 邻基团 之间也存在相互影响。 (2)羧酸和醇、醇和酚之所以化学性质不同,主要是因为羟基连接的原子团或基团不同;醛和酮化学 性质不同,主要是因为羰基所连的原子团或基团不同。 (3)醛和酮的化学性质不同,因为醛羰基上连有氢原子,酮羰基上不连氢原子。 三、有机物的空间结构及共线、共面的判断 1.基本结构四类型 (1)甲烷 ①甲烷分子为正四面体结构,有且只有三个原子共平面 ②饱和碳原子最多与其直接相连的两个原子共平面 (2)乙烯①乙烯分子是一个平面结构,其6 个原子都在同一个平面上 ②成碳碳双键的两个碳原子和与之相连的四个原子共平面 (3)乙炔 ①乙炔分子为直线形,其四个原子都在同一条直线上 ②成碳碳三键的两个碳原子和与之相连的两个原子共线 (4)苯 ①苯分子为平面六边形结构,键角为120°,其12 个原子都处于同一平面上,处于对角线上的2个 碳原子和与之相连的2 个氢原子在同一条直线上 ②共面:苯环上的 6 个 碳原子和与之直接相连的 6 个 原子共平面 ③共线:苯环对角线上的两个碳原子和与之直接相连的两个原子共线 2.组合结构 就是将前面的四种类型的基团按一定方式连接成某种有机物。组合结构分子中原子的位置关系。如: (1)有机物:CHF -CH=CH- C≡C-CH 2 3 作如下分析(图示): 其中可能共平面的原子最多有20个(M+N),最少有14个(N),肯定共直线的原子最多有6个(L)。 (2)HC- CH=CH-CH 3 3 ①如图所示,虚线框内的原子处于同一平面上,至少14个原子共平面。 ②如图所示,虚线框内的原子处于同一条直线上,有6个原子共线。易错点 结构简式书写时的注意事项 (1)结构简式的书写是省略结构式中代表共价键的单键,而代表双键的“ ”、三键的“≡”不能 省略。 (2)写结构简式时,同一个碳原子上的相同原子或原子团可以合并,直接相邻的且相同的原子团亦可 以合并。 (3)结构简式不能表示有机物的真实结构,如从结构简式看,CHCHCHCH 中的碳链是直线形的, 3 2 2 3 而实际上是锯齿形的。 【典例05】(2021·山东卷) 立体异构包括顺反异构、对映异构等。有机物M(2甲基2丁醇)存在如图转化 关系,下列说法错误的是( ) A.N分子可能存在顺反异构 B.L的任一同分异构体最多有1个手性碳原子 C.M的同分异构体中,能被氧化为酮的醇有3种 D.L的同分异构体中,含两种化学环境氢的只有1种 【答案】A 【解析】M( )在浓硫酸作催化剂并加热条件下发生消去反应生成 或 ,N与HCl发生加成反应生成L,L能发生水解反应生成M,则L的结构简式为都不存在顺反异构,A错误;手性碳原子 是指与四个各不相同的原子或原子团相连的碳原子,L的同分异构体结构及手性碳原子(用*标记)为 ,任一同分异构 体中最多含有1个手性碳原子,B正确;当与羟基相连的碳原子上只有1个氢原子时,醇能发生催化氧化 反应生成酮,羟基取代亚甲基上1个氢原子即满足条件,则满足条件的结构有 ,共3种,C正确;连接在同一碳原子上的氢原子等效,连接在同一碳原子上的甲基上的等效,由B项解 析可知,L的同分异构体中,含有2种不同化学环境的氢原子的结构为 ,D正确。 【典例06】(2020·山东卷)α氰基丙烯酸异丁酯可用作医用胶,其结构简式如图。下列关于α氰基丙烯酸 异丁酯的说法错误的是( ) A.其分子式为C H NO 8 11 2 B.分子中的碳原子有3种杂化方式 C.分子中可能共平面的碳原子最多为6个 D.其任一含苯环的同分异构体中至少有4种不同化学环境的氢原子 【答案】C 【解析】由α氰基丙烯酸异丁酯的结构简式可确定其分子式为C H NO ,A项正确;—CN(氰基)为直 8 11 2 线形结构,其中C原子为sp杂化,碳碳双键两端的C原子和碳氧双键上的C原子均为sp2杂化,4个饱和 碳原子为sp3杂化,即该分子中碳原子有3种杂化方式,B项正确;由于 为四面体结构,最少有1个碳原子不与其他碳原子在同一平面上,即该分子中最多有7个碳原子共平面,C项错误;含苯环的该物质的 同分异构体中至少含有4种不同化学环境的氢原子,D项正确。 知识点 04 同分异构体的书写及数目判断 一、有机化合物的同分异构现象 1.同分异构现象:有机化合物分子组成相同而结构不同的现象。 2.同分异构体:分子式相同而结构不同的有机化合物互为同分异构体。 (1)特点:分子式相同,结构不同,性质可能相似也可能不同。 (2)转化:同分异构体之间的转化是化学变化。 3.同分异构体的类型 (1)构造异构 ①碳骨架异构:由于碳骨架不同,如CHCHCHCH 和CH- CH。 3 2 2 3 3 3 ②官能团异构: 类型 解释 举例 CH=CHCH CH 和CHCH= 2 2 3 3 位置异构 官能团在碳链中位置不同 CHCH 3 类型异构 官能团不同 CHCHOH和CHOCH 3 2 3 3 (2)立体异构:顺反异构 ①顺式异构:相同的原子或原子团在碳碳双键的同侧 ②反式异构:相同的原子或原子团在碳碳双键的 异 侧 4.对映异构:单键碳原子上连4个不同的原子或原子团 二、等效氢法判断一元取代物的种类 1.规则:等效氢原子的种类数等于一元取代物的种类数。 2.等效氢原子的种类的判断 (1)分子中同一个碳原子上的氢原子等效。①CH 分子中的4个氢原子等效 4 ②CHCHCH 分子中“-CH-”上的的2个氢原子等效 3 2 3 2 (2)与同一个碳原子相连的甲基上的氢原子等效。 ①新戊烷( )分子中的12个氢原子等效。 ②CHCHCH 分子中“-CH”上的的6个氢原子等效 3 2 3 3 (3)同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子是等效的。 ① 分子中,在苯环所在的平面内有两条互相垂直的对称轴,故有两类等效氢。 ② 分子中的18个氢原子等效。 三、烷烃同分异构体的书写与判断 1.方法:减碳法 (1)减碳法的“两注意、三原则、四顺序” (2)具体规则2.步骤(以CH 为例): 6 14 (1)确定碳链 ①先写直链:C-C-C-C-C-C ②减少1个碳原子,将其作为支链并移动位置: 、 ③减少2个碳原子,将其作为一个支链(乙基)或两个支链(甲基)并移动位置, 、 ④“先整后分”、“先同后异” ⑤甲基不能连接在1号碳原子上,乙基不能连接在2号碳原子上: ⑥从主链上取下来的碳原子数,不能多于主链所剩部分的碳原子数。 (2)补写氢原子:根据碳原子形成4个共价键,补写各碳原子所结合的氢原子数。 CHCHCHCHCHCH、CHCH- CHCH、CH- CHCHCH、 、CH- 3 2 2 2 2 3 3 2 2 3 3 2 2 3 3 CH 3 四、烯烃同分异构体的书写与判断 1.方法:双键替换法 2.步骤(以C H 为例): 5 10(1)按照烷烃同分异构体的书写步骤,写出可能的碳架结构: (2)根据碳架结构的对称性和碳原子的成键特点,在碳架上可能的位置添加双键(箭头所指的位置)。 (3)补写氢原子:根据碳原子形成4个共价键,补写各碳原子所结合的氢原子数。 CH=CHCH CHCH、CHCH=CHCH CH、CH CHCH、CH- CHCH 、CH- CH 2 2 2 3 3 2 3 2 2 3 3 3 3 =CH 2 五、炔烃同分异构体的书写与判断 1.方法:叁键替换法 2.步骤(以C H 为例): 5 8 (1)按照烷烃同分异构体的书写步骤,写出可能的碳架结构: (2)根据碳架结构的对称性和碳原子的成键特点,在碳架上可能的位置添加双键(箭头所指的位置)。 (3)补写氢原子:根据碳原子形成4个共价键,补写各碳原子所结合的氢原子数。 CH≡CCHCHCH、CHC≡CCHCH、CH- C≡CH。 2 2 3 3 2 3 3 六、芳香族化合物同分异构体的书写方法 1.芳香烃的同分异构体 (1)侧链有一个取代基:侧链有几种同分异构体,该芳香烃就有几种同分异构体 ① C H:侧链丙基-C H 有2种结构,故其芳香烃的同分异构体有2种 3 7 3 7 ② C H:侧链丁基-C H 有4种结构,故其芳香烃的同分异构体有4种 4 9 4 9 ③ C H :侧链戊基-C H 有8种结构,故其芳香烃的同分异构体有8种 5 11 5 11 (2)侧链有2个取代基:有“邻”“间”“对”三种。 ①两个相同的取代基 、 、 ②两个不同的取代基 、 、(3)侧链有3个取代基:采取“定二移一”的方法 ①三个相同的取代基:有“连”“偏”“均”三种。 ②三个取代基两个相同,一个不同 先固定两个相同的取代基,即邻、间、对三种,再加另一个,从第一个开始书写,去掉重复的即 可。例如二氯一溴苯的种数,第一步先在苯上进行二氯取代,得三种(邻、间、对)二氯苯,然后分别对 这三种二氯苯进行一溴取代,共有(2+3+1=6)六种。 ③三个取代基完全不同 方法一样,这时间位和邻位四种位置完全不一样,对位两种,共十种。 2.芳香烃的多元取代物的同分异构体 (1)等效氢法:画出芳香烃的同分异构体,通过等效氢法或定一移一法找出一元取代物或多元取代物 的同分异构体。 (2)找取代基法:判断取代基数目 找出取代基的种类 位置异构找出同分异构体种类 七、醇的同分异构体 1.跨类异构:相同碳原子数的饱和一元醇和饱和醚互为同分异构体 2.CH O的同分异构体 5 12 (1)醇类的同分异构体:羟基取代法 ①C H O C H OH C H 用羟基取代戊烷分子中的氢原子 5 12 5 11 5 12 ②画出戊烷的碳链有3种连接方式 ③在碳链各碳原子上连接羟基,用“↓”表示连接的不同位置。 (2)醚类的同分异构体: 氧插入 法(3)结论:分子式为C H O的有机物共8种醇和6种醚,总共14种同分异构体。 5 12 八、酚的同分异构体 1.跨类异构:相同碳原子数的酚、芳香醇和芳香醚互为同分异构体 2.CHO的芳香族同分异构体 7 8 (1)芳香醇类的同分异构体: CHOH 2 (2)芳香醚类的同分异构体: OCH 3 (3)酚的同分异构体:苯环上含-OH和-CH 两个取代基,有邻、间、对三种 3 、 、CH- OH 3 3.CH O的芳香族同分异构体 8 10 (1)芳香醇类的同分异构体: CHCHOH、 -CH 2 2 3 ①只有1个侧链: ②有2个侧链(-CH 和-CHOH):有邻、间、对三种 3 2 、 、CH- CHOH 3 2 (2)芳香醚类的同分异构体 ①只有1个侧链: OCH CH、 CHOCH 2 3 2 3 ②有2个侧链(-CH 和-OCH ):有邻、间、对三种 3 3 、 、CH- OCH 3 3 (3)酚的同分异构体 ①苯环上含-OH和-CHCH 两个取代基,有邻、间、对3种 2 3 、 、CHCH- OH 3 2 ②苯环上含-OH和2个-CH 两个取代基,有6种 3 、 、 、 、 、九、醛、酮的同分异构体 1.官能团类型异构 (1)相同碳原子数的饱和一元醛、饱和一元酮、脂环醇、烯醇等互为同分异构体 (2)C HO的常见同分异构体 3 6 醛 酮 环醇 烯醇 CHCHCHO CHCOCH CH=CH-CHOH 3 2 3 3 2 2 2.醛类碳骨架异构的写法--“取代法” (1)C HO的醛 C H-CHO(2种,-C H 有2种) 4 8 3 7 3 7 (2)C H O的醛 C H-CHO(4种,-C H 有4种) 5 10 4 9 4 9 (3)C H O的醛 C H -CHO(8种,-C H 有8种) 6 12 5 11 5 11 3.酮类碳骨架异构的写法--“插入法” (1)将C H O去掉一个酮基后还剩余4个碳原子,其碳骨架有以下2种结构: 5 10 (2)找出对称结构,将酮基放在合适的位置,一共有如下3个位置可以安放: 十、酯的同分异构体的判断 1.烃基组合法 (1)R- -OR',R从H原子开始,R'到-CH 结束 3 (2)C H O 的酯类同分异构体 5 10 2 ①甲酸酯类:H- -OC H,酯种类:H原子种类(1)×丁基种类(4)=4种 4 9 ②乙酸酯类:CH- -OC H,酯种类:甲基种类(1)×丙基种类(2)=2种 3 3 7 ③丙酸酯类:C H- -OC H,酯种类:乙基种类(1)×乙基种类(1)=1种 2 5 2 5 ④丁酸酯类:C H- -OCH,酯种类:丙基种类(2)×甲基种类(1)=2种 3 7 3 2.酯基插入法 (1)酯基插入方式:- -O-和-O- - (2)分子式为C H O 的芳香酯的同分异构体是在 CHCH 中插入酯基 9 12 2 2 3 (3)插入的酯基分别在中的①②③④位置①插入①得到 O- -CHCH 和 -O-CHCH。 2 3 2 3 ②插入②得到 CH-O- -CH 和 CH- -O-CH。 2 3 2 3 ③插入③时得到 O- -H和 -O-H(是羧酸,舍去)。 ④插入④时得到 CHCH-O- -H和 CHCH- -O-H(是羧酸,舍去)。 2 2 2 2 易错点 苯的同系物的同分异构体的书写注意事项 (1)注意判断等效氢原子,防止重复。 (2)注意侧链的同分异构现象,防止遗漏。 (3)书写苯的同系物的同分异构体时,可以采用侧链先整后散、位置由邻到对到间的方法,写完后 再命名验证。 【典例07】能使溴水褪色,含有3个甲基,其分子式为C H Br的有机物(不考虑立体异构)共有( ) 6 11 A.10种 B.11种 C.12种 D.13种 【答案】C 【解析】烯烃 C H 的一溴取代后能含 3 个甲基的碳骨架结构有(CH)C===CHCHCH 、 6 12 3 2 2 3 CHCH===C(CH )CHCH 、(CH)CHCH===CHCH 、CH===C(CH )CH(CH ) 、(CH)C===C(CH ) 、(CH) 3 3 2 3 3 2 3 2 3 3 2 3 2 3 2 3 3 CCH===CH ,含有3个甲基的一溴代物的种类分别为2、2、3、2、1、2种,共12种。 2 【典例08】有机物A的分子式为C H O ,一定条件下,A与碳酸氢钠溶液、钠反应均能产生气体, 5 10 3 且生成的气体体积比(同温同压)为1∶1,则A的结构最多有( ) A.13种 B.11种 C.12种 D.9种 【答案】C 【解析】有机物分子式为C H O ,一定条件下,A与NaHCO 溶液、Na反应时产生的气体在相同条 5 10 3 3 件下的体积比为1∶1,说明有机物分子中含有1个—COOH、1个 —OH,该有机物可以看作C H 中2个H 4 10 分别被—COOH、—OH取代,若C H 为正丁烷(CHCHCHCH),2个H分别被—COOH、—OH代替, 4 10 3 2 2 3羧基在1号碳上时,剩余等效 H有4种;羧基在2号碳上时,剩余等效 H有4种;若C H 为异丁烷 4 10 [CHCH(CH )CH],羧基位于1号碳上时,剩余等效H有3种;羧基在2号碳上时,剩余等效H有1种; 3 3 3 所以A共有12种同分异构体。