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第一章 有机化合物的结构特点与研究方法
第一节 有机化合物的结构特点
1.1.3 有机化合物的同分异构现象
有机物种类繁多的原因之一的存在同分异构现象，，本节课在原有学习的基础上，认识有机物
的分子结构决定于原子间的连接顺序，成键方式和空间排布，认识有机物存在构造异构和立体异构
等同分异构现象，培养“微观探析与模型认知”的核心素养。为学生后续有机物的性质学习奠定基
础。
课程目标 学科素养
1、 认识同分异构现象，掌握有 a. 微观探析与模型认知”：认识有机物的分子结构决
机化合物同分异构体的书写，判断同 定于原子间的连接顺序，成键方式和空间排布，认识
分异构体数目 有机物存在构造异构和立体异构等同分异构现象，培
养“微观探析与模型认知”的核心素养。
教学重点：有机化合物同分异构体的书写、判断同分异构体数目
教学难点：有机化合物同分异构体的书写
讲义 教具
【引入】早期有机化学结构理论认为有机化学的分子结构都是平面，那么 CHCl 有两种结构，实
2 2
验事实证明，CHCl 有一种结构，范托夫于1874年提出：建立在平面结构基础上的化合物的结构
2 2
式并不能反映它的真实结构，甲烷应该呈正四面体结构，后通过 X-射线衍射得以证实，后来范托
夫的碳价四面体学说不仅被许多实验事实证实，还解释了其他现象，氯溴碘代甲烷有两种异构体，
互为对映异构体。同一时期，法国化学家勒贝尔提出了相同的观点，与范托夫共同开辟了立体化学
的新篇章。【过渡】同分异构体现象在有机化合物中十分普遍，这也是有机化合物数量非常庞大的原因之一。
【思考与讨论】
戊烷（C H ）的三种同分异构体的结构如图1-3所示。回忆同分异构体的知识，完成下表。
5 12
物质名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷
结构简式 CH CHCHCH CH CH CH(CH )CHCH CH C(CH) CH
3 2 2 2 3 3 3 2 3 3 3 2 3
相同点 分子式相同
不同点 碳架异构
【讲解】
1. 同分异构现象：化合物具有相同的分子式 ，但具有不同结构的现象
2. 同分异构体：具有同分异构现象的化合物
[备注]有机化合物中碳原子数目越多，其同分异构体的数目越
3.同分异构现象分类
【学生】阅读教材p5 表1-2，总结同分异构体的书写【讲解】同分异构体的书写
1．同分异构体的书写规律
(1)烷烃——碳链异构
具体规则如下：
主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间。
下面以C H 为例，写出它的同分异构体：
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① 将分子写成直链形式：CHCHCHCHCHCHCH。
3 2 2 2 2 2 3
② 从直链上去掉一个—CH ，依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上。甲基可连在 2，
33号碳上： ，根据碳链中心对称，将—CH 连在对称轴的右侧就会与左侧连
3
接方式重复。
③ 再从主链上去掉一个碳，可形成一个—CHCH 或两个—CH ，即主链变为： 。
2 3 3
当取代基为—CHCH 时，由对称关系只能连在3号碳上。当取代基为两个甲基时，在主链上先
2 3
定一个甲基，按照位置由近至远的顺序依次移动另外一个甲基，注意不要重复。即两个甲基可分
别连接的碳原子号码是：2和2、2和3、2和4、3和3。
④ 再从主链上去掉一个碳，可形成一个丙基—CHCHCH 、一个甲基—CH 和一个乙基—CHCH
2 2 3 3 2 3
或3个甲基—CH，即主链变为 。主链有4个碳原子时不能连丙基和乙基，故只
3
能连3个甲基—CH，在2号C原子上连两个甲基，3号C原子上连1个甲基，即 。
3
(2)取代法 (适用于醇、卤代烃异构)
具有官能团的有机物：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。
例：(以C H O为例且只写出骨架与官能团)
4 10
①碳链异构⇒C—C—C—C、
②位置异构⇒ 、 、 、
③官能团异构⇒C—O—C—C—C、 、C—C—O—C—C
(3)插入法(适用于烯烃、炔烃、酯等)
先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳链骨架，再将官能团插入碳链中。
如书写分子式为 C H 的烯烃的同分异构体(插入双键)，双键可分别在①、②、③号位置：
4 8
(4)芳香族化合物：两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种。
(5)常见的官能团类别异构举例组成通式 可能的类别及典型实例
C H
n 2n
烯烃(CH==CHCH)、环烷烃( )
2 3
炔烃(CH≡C—CH CH)、二烯烃(CH==CHCH==CH )、
2 3 2 2
C H
n 2n－2
环烯烃( )
C H O 醇(C HOH)、醚(CHOCH )
n 2n＋2 2 5 3 3
醛(CHCHCHO)、酮( )、烯醇(CH==CHCHOH)、
C H O 3 2 2 2
n 2n
环醚( )、环醇( )
羧酸(CHCHCOOH)、酯(HCOOCH CH、CHCOOCH )、
3 2 2 3 3 3
C H O
n 2n 2
羟基醛(HO—CHCH—CHO)、羟基酮( )
2 2
酚( )、芳香醚( )、
C H O
n 2n－6
芳香醇( )
2．同分异构体数目的判断方法
(1)记忆法：记住一些常见有机物同分异构体数目，如
①凡只含一个碳原子的分子均无同分异构体；
② 乙烷、丙烷、乙烯、乙炔无同分异构体；
③4个碳原子的烷烃有2种同分异构体，5个碳原子的烷烃有3种同分异构体，6个碳原子的烷烃有
5种同分异构体。
(2)基元法：—CH、—C H 各1种；—C H：2种；—C H：4种；—C H ：8种。
3 2 5 3 7 4 9 5 11
如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体。
(3)替代法：如二氯苯(C HCl)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换)；又
6 4 2
如CH 的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH) 的一氯代物也只有1种。
4 3 4
(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：
①同一碳原子上的氢原子等效。
②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。
如新戊烷( )
的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。③处于对称位置上的氢原子是等效的。如 的六个甲基是等效的，18个氢原子都
是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。
(4)组合法： 的苯环的一氯代物有3×4＝12种。
【资料卡片】
键线式：将碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况和官能团，每个拐点和终点均表示一
种碳原子
乙醇 乙烯
键线式：也称骨架式、拓扑式、折线简式，是在平面中表示分子结构的最常用的方法，在表示有机
化合物的结构时尤其常用。用键线式表示的结构简明易懂，并且容易书写。
【课堂小结】
本节课掌握同分异构现象、同分异构体及同分异构现象的分类，并且能够掌握书写同分异构体的书
写方法及同分异构体数目的判断。
1. 同分异构现象是造成有机物种类繁多的重要原因之一。下列各组物质中互为同分异构体的是（
）
A. 甲烷与丙烷 B. CH CH OH与CH COOH
3 2 3
C. 乙烯与乙烷 D. CH CH CH CH 与
3 2 2 3
【答案】D
【解析】
A.甲烷与丙烷互为同系物，故A错误；
B.CH CH OH与CH COOH，前者为乙醇，后者为乙酸，二者分子式不同，不属于同分异构
3 2 3
体，故B错误；
C.乙烯分子式为C H ，乙烷分子式为C H❑ ，二者分子式不同，不属于同分异构体，故C错误；
2 4 2 6D.CH CH CH CH 与 ，二者的分子式相同，结构不同，所以二者互为同分异构体，
3 2 2 3
故D正确。
故选D。
2. 分子式为C H O的有机物，则属于酚类且只有一个链烃基的同分异构体有()
9 12
A. 3种 B. 5种 C. 6种 D. 8种
【答案】C
【解析】解：属于酚类且只有一个链烃基，结合分子式为C H O可知，一定含酚-OH结构，另
9 12
一个链烃基为-C H ，结合丙基有2种，且苯环上2个取代基存在邻、间、对位置，则符合条件
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的同分异构体有2×3=6种，
故选：C。
3. 有机物的结构可用“键线式”表示，如CH CH=CHCH 可简写为 。有机物X的键
3 3
线式为 ，下列说法不正确的是： ( )
A. X的化学式为C H
8 8
B. 有机物Y是X的同分异构体，且属于芳香烃，则Y的结构简式为
C. X能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D. X与足量的H 在一定条件下反应可生成饱和烃Z， Z的一氯代物有4种
2
【答案】D
【解析】
A.根据键线式的书写特点，X分子中含8个C、8个H，X的化学式为C H ，故A正确；
8 8
B.Y的结构简式为 ，X、Y的分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，
且Y中含苯环只有C、H元素，Y属于芳香烃，故B正确；
C.有机物X中具有碳碳双键，具有烯烃的性质，能被高锰酸钾氧化，使高锰酸钾酸性溶液褪色，故
C正确；
D.X含碳碳双键，与足量的H 在一定条件下反应可生成环状饱和烃Z，X和氢气加成以后，所有的
2
双键变为单键，根据对称性原则，这样得到的烃中被加成以后上去的氢原子均等效，共有两种类型的氢原子，所以Z的一氯代物有2种，故D错误。
故选D。
4. 二苯甲烷常用做有机合成中间体，结构如图所示，下列关于该化合物的说法正确的是()
A. 与苯互为同系物
B. 一氯代物有3种
C. 所有碳原子均处同一平面
D. 可与6molH 反应生成1molC H
2 13 24
【答案】D
【解析】
A. 二苯甲烷含2个苯环，不属于苯的同系物，故A错误；
B. 二苯甲烷的一氯代物有4种，故B错误；
C. 苯环为平面结构，单键可以旋转，所有碳原子不一定处于同一平面，故C错误；
D. 苯环与氢气发生加成反应，可与6molH 反应生成1molC H ，故D正确。
2 13 24
故选D。
5. 化合物(a) 、(b) 、(c) ，(d) ，下列说法不正确的是( )
A. a、b、c、d互为同分异构体 B. 除a外均可发生加成反应
C. c中所有原子不可能处于同一平面 D. 一氯代物同分异构体最多的是c
【答案】C
【解析】
A.根据四种物质的结构简式，四种有机物分子式相同结构不同，互为同分异构体，故A正确；
B.a没有碳碳双键，其余均有碳碳双键，可以发生加成反应，故B正确；
C.c中通过碳碳单键的旋转，可使苯环平面与乙烯结构平面在同一平面上，则所有原子可能共平面，
故C错误；
D.四种物质的一氯代物的数目分别为1、2、5、1，故数目最多的是c，故D正确；
故选C。
6. 下列关于同分异构体异构方式的说法中，不正确的是()
A. CH CH CH CH 和CH CH(CH ) 属于碳链异构
3 2 2 3 3 3 2
B. H CC≡CCH 和CH =CHCH=CH 属于官能团异构
3 3 2 2C. CH =C(CH ) 和CH CH=CHCH 属于官能团异构
2 3 2 3 3
D. 和 属于位置异构
【答案】C
【解析】
A项，CH CH CH CH 和CH CH(CH ) 碳的骨架不同，前者没有支链，后者有支链，属
3 2 2 3 3 3 2
于碳链异构，正确；
B项，两物质官能团不同，属于官能团异构，正确；
C项，CH =C(CH ) 和CH CH=CHCH 的官能团相同，属于碳链异构、位置异构，错误；
2 3 2 3 3
D项，甲基与—OH在苯环上的位置不同，属于位置异构，正确。
本节课的难点在于同分异构体的书写及同分异构体数目的判断，在教学过程中着重于练习同分
异构体的书写方法的教学，加强学生对同分异构体的认识，通过知识建构，提升学生的模型认知的
化学核心素养。有机物的分子结构决定于原子间的连接顺序，成键方式和空间排布提升学生微观探
析的能力。
