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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02 有机物的命名
知识点03 有机物的结构与性质
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
1
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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
年
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
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
C4H10O
CH3CH2OCH2CH3
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
根据组成元素
烃
只由碳、氢两种元素组成
烃的衍生物
含有碳、氢以外的其他元素
根据碳骨架的形状
链状有机化合物
分子中原子间结合成链的化合物
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
2
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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
CH4
-
-
烯烃
CH2=CH2
碳碳双键
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
CH3CH2Br
碳溴键
醇
CH3CH2OH
-
OH
羟基
酚
OH
-
OH
羟基
醚
CH3OCH3
醚键
醛
CH3CHO
-
CHO
醛基
3
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酮
CH3--CH3
(
R )-
-
(
R ′)
酮羰基
羧酸
CH3COOH
-
COOH
羧基
酯
CH3COOCH2CH3
--
OR
酯基
胺
CH3-NH2
-
NH
2
氨基
酰胺
CH3--NH2
酰胺基
(3)官能团和取代基的比较
官能团
取代基
概念
决定有机化合物特性的原子或原子
团
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
电性
电中性
电中性
稳定
性
不稳定,不能独立存在
不稳定,不能独立存在
实例
-OH:羟基;-CHO:醛基
-CH3:甲基;-OH:羟基;-CHO:醛基;-COOH:羧
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(-CH3)不是官能团
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CH2 的一系列有机化合物称为同系列。
(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CnH2n+2(n≥1),分子中只有一个碳碳双
键的烯烃的组成通式为CnH2n(n≥2),苯及其同系物的组成通式为CnH2n-6(n≥6)等。
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
名称
甲基
乙基
丙基
丁
基
戊基
正丙基
异丙基
符号
-CH3
-CH2CH3
-CH2CH2CH3
-
CH3
-
-
种类
1
1
2
4
8
4
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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:R1--O-R2中,若R2为氢原子,则为羧基--OH,若R2为烃基,则为酯基。
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:CH2==CH2(乙烯)与
(环丙烷)不互为同系物
(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CH3CH2CH3,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
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:CH2===CH2 和
均满足通式CnH2n(n≥2,n 为正整数),但因二者结构不相似,故不互为同系物
(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(CH2===CH2)、苯(
)、环己烷(
)都属于脂肪烃
B.苯(
)、环戊烷(
)、环己烷(
)同属于芳香烃
C.乙烯(CH2===CH2)、乙炔(CH≡CH)同属于烯烃
D.
同属于环烷烃
【答案】D
5
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【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
数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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。
6
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结构
简式
CH3CH2CH2CH2CH3
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
。
7
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【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-CH2-
CH3的名称为:4 -甲基-
1 -戊炔
。
(2)CH3-
C≡C-CH3的名称为:4 -甲基-
2 -戊炔
三、苯的同系物的命名
8
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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
CH3
CH2CH3
CH3
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)CH3-
CH2-
-CH3命名为4 -甲基-
2 -戊醇
。
(2)
命名为2 ,
2 -二甲基-
1 -丙醇
。
(3)CH3-
CH2-OH 的名称为2 -甲基-
1 -丙醇
。
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(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)CH3-
CH2CHO,命名为3 -甲基丁醛
;
(2)CH3-
CHO,命名为2 -甲基丙醛
。
六、羧酸的命名
1.命名规则
2.命名举例
(1)CH3CH2
CH2COOH 的名称是3 -甲基戊酸
(2)CH3
COOH 的名称是2 ,
3 -
二
甲基
丁
酸
(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
HCOOC2H5
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”。
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(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.CH3CH(CH3)CH=CHCH3的名称为4-甲基-2-戊烯,A 错误;
B.ClCH2CH=CH2的名称为3-氯-1-丙烯,B 错误;
C.(CH3)3CCH2CHO 的名称为3,3-二甲基丁醛,C 错误;
D.(CH3)2CHCH2CH(CH3)CH2CH3属于烷烃,采用系统命名法命名为2,4-二甲基己烷,D 正确;
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
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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
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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
烷
单键
每个碳原子与4 个
原子成键
正四面体
乙
烯
碳碳双键
每个碳原子与周围3 个
原子成
键
平面形
乙
炔
碳碳三键
每个碳原子与周围2 个
原子成
键
直线形
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
分子式
C2H6
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
原子的种类和数目
最简式
CH3
①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子
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(实验式)
②由最简式可求最简式量
电子式
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
式子
结构式
①具有化学式所能表示的意义,能反映物质的结构
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
(示性式)
CH3-CH3
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
结构简式,它比结构式书写简单,比较常用。结构式的简便
写法,着重突出结构特点(官能团)
键线式
(戊烷)
(丙烯)
将结构式中碳、氢元素符号省略,只表示分子中键的连接情
况,每个拐点或终点均表示一个碳原子,即为键线式
球棍模型
小球表示原子,短棍表示价键,用于表示分子的空间结构
(立体形状)
空间填充模型
①用不同体积的小球表示不同的原子大小
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
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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:CHF2-CH=CH-
C≡C-CH3
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)H3C-
CH=CH-CH3
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。
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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,CH3CH2CH2CH3中的碳链是直线形的,
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
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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C8H11NO2
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C8H11NO2,A 项正确;—CN(氰基)为直
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
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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CH3CH2CH2CH3和CH3-
CH3。
②官能团异构:
类型
解释
举例
位置异构
官能团在碳链中位置不同
CH2=CHCH2CH3和CH3CH=
CHCH3
类型异构
官能团不同
CH3CH2OH 和CH3OCH3
(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。
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①CH4分子中的4 个氢原子等效
②CH3CH2CH3分子中“-CH2-”上的的2 个氢原子等效
(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。
②CH3CH2CH3分子中“-CH3”上的的6 个氢原子等效
(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
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2.步骤(以C6H14为例):
(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。
CH3CH2CH2CH2CH2CH3、CH3CH2-
CH2CH3、CH3-
CH2CH2CH3、
、CH3-
CH3
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C5H10为例):
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(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。
CH2=CHCH2CH2CH3、CH3CH=CHCH2CH3、CH2
CH2CH3、CH3-
CHCH3、CH3-
CH
=CH2
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C5H8为例):
(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≡CCH2CH2CH3、CH3C≡CCH2CH3、CH3-
C≡CH。
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
C3H7:侧链丙基-C3H7有2 种结构,故其芳香烃的同分异构体有2 种
②
C4H9:侧链丁基-C4H9有4 种结构,故其芳香烃的同分异构体有4 种
③
C5H11:侧链戊基-C5H11有8 种结构,故其芳香烃的同分异构体有8 种
(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
、
、
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(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.C5H12O 的同分异构体
(1)醇类的同分异构体:羟基取代法
①C5H12O
C5H11OH
C5H12
用羟基取代戊烷分子中的氢原子
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
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(3)结论:分子式为C5H12O 的有机物共8 种醇和6 种醚,总共14 种同分异构体。
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.C7H8O 的芳香族同分异构体
(1)芳香醇类的同分异构体:
CH2OH
(2)芳香醚类的同分异构体:
OCH3
(3)酚的同分异构体:苯环上含-OH 和-CH3两个取代基,有邻、间、对三种
、
、CH3-
OH
3.C8H10O 的芳香族同分异构体
(1)芳香醇类的同分异构体:
CH2CH2OH、
-CH3
①只有1 个侧链:
②有2 个侧链(-CH3和-CH2OH):有邻、间、对三种
、
、CH3-
CH2OH
(2)芳香醚类的同分异构体
①只有1 个侧链:
OCH2CH3、
CH2OCH3
②有2 个侧链(-CH3和-OCH3):有邻、间、对三种
、
、CH3-
OCH3
(3)酚的同分异构体
①苯环上含-OH 和-CH2CH3两个取代基,有邻、间、对3 种
、
、CH3CH2-
OH
②苯环上含-OH 和2 个-CH3两个取代基,有6 种
、
、
、
、
、
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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)C3H6O 的常见同分异构体
醛
酮
环醇
烯醇
CH3CH2CHO
CH3COCH3
CH2=CH-CH2OH
2.醛类碳骨架异构的写法--“取代法”
(1)C4H8O 的醛
C3H7-CHO(2 种,-C3H7有2 种)
(2)C5H10O 的醛
C4H9-CHO(4 种,-C4H9有4 种)
(3)C6H12O 的醛
C5H11-CHO(8 种,-C5H11有8 种)
3.酮类碳骨架异构的写法--“插入法”
(1)将C5H10O 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:
(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-CH3结束
(2)C5H10O2的酯类同分异构体
①甲酸酯类:H--OC4H9,酯种类:H 原子种类(1)×丁基种类(4)=4 种
②乙酸酯类:CH3--OC3H7,酯种类:甲基种类(1)×丙基种类(2)=2 种
③丙酸酯类:C2H5--OC2H5,酯种类:乙基种类(1)×乙基种类(1)=1 种
④丁酸酯类:C3H7--OCH3,酯种类:丙基种类(2)×甲基种类(1)=2 种
2.酯基插入法
(1)酯基插入方式:--O-和-O--
(2)分子式为C9H12O2的芳香酯的同分异构体是在
CH2CH3中插入酯基
(3)插入的酯基分别在中的①②③④位置
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①插入①得到
O--CH2CH3和
-O-CH2CH3。
②插入②得到
CH2-O--CH3和
CH2--O-CH3。
③插入③时得到
O--H 和
-O-H(是羧酸,舍去)。
④插入④时得到
CH2CH2-O--H 和
CH2CH2--O-H(是羧酸,舍去)。
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C6H11Br 的有机物(不考虑立体异构)共有( )
A.10 种
B.11 种
C.12 种
D.13 种
【答案】C
【解析】烯烃C6H12 的一溴取代后能含3 个甲基的碳骨架结构有(CH3)2C===CHCH2CH3 、
CH3CH===C(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH===CHCH3、CH2===C(CH3)CH(CH3)2、(CH3)2C===C(CH3)2、(CH3)3
CCH===CH2,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。
【典例08】有机物A 的分子式为C5H10O3,一定条件下,A 与碳酸氢钠溶液、钠反应均能产生气体,
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C5H10O3,一定条件下,A 与NaHCO3 溶液、Na 反应时产生的气体在相同条件
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C4H10 中2 个H 分
别被—COOH、—OH 取代,若C4H10 为正丁烷(CH3CH2CH2CH3),2 个H 分别被—COOH、—OH 代替,羧基在1
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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C4H10 为异丁烷
[CH3CH(CH3)CH3],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;所
以A 共有12 种同分异构体。
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