简介烃及烃的衍生物的同分异构体推导规律

简介烃及烃的衍生物的同分异构体推导规律王静红，张红润（平顶山工业职业技术学院基础部河南平顶山467001）摘要：同分异构现象是有机物普遍存在的重要现象,也是有机物品种繁多的原因之一.本文简单介绍一些烃及烃的衍生物的同分异构体推导方法和规律。关键词：烃的衍生物；同分异构体中图分类号；O642文献标识码；A同分异构现象是有机物普遍存在的重要现象,也是有机物品种繁多的原因之一。在学习有机化学时,同学们对推导有机物的同分异构体往往会感到困难。在此,介绍下面的一些方法和推导规律进行有关的推导,即可避免重复,又不至于漏写。一、推导烃的同分异构体：首先,对烷烃而言,可归纳为以下四点：1.主链由长到短,短至主链碳原子数目不得少于或等于全部碳原子数的二分之一。2.支链的大小由整到散。3.支链的位置由“心”到“边”(末端碳原子除外)。4.支链的排布由相“对”,相“邻”到相“间”。例一：分子式为C7H16的所有同分异构体的构造式(为清楚从简只用碳的骨架表示)分析:可按上述方法1.先写出最长为七个碳原子的主链:C─C─C─C─C─C─C(1)2.后写出少一个碳原子的直链作主链,把取下来的一个碳原子作为支链加到直链上,并由“心”到“边”地依次变动位置：C─C─c－C─C─C(2)│CC─C─C─C─C─C(3)│C3.再写出少两个碳原子的直链,把取下来的两个碳原子作为支链加在这一直链上,先“整”加一个乙基,后“散”加两个甲基。添加这些取代基时注意由“心”到“边”和由“对”、“邻“到“间”：C─C─C─C─C(4)│C│CC│C─C─C─C─C(对位)(5)│C C│C─C─C─C─C(对位)(6)│CC─C─C─C─C(邻位)(7)││　CCC─C─C─C─C(间位)(8)││CC4.取下三个碳原子,其余的四个碳原子(其数目大于全部碳原子数目的二分之一),还可组成“主链”。但此时取下的三个碳原子再无“整”的可能,而只能“散”了。C│C─C─C─C(9)││CC即C7H16只可能有上述九种同分异构体以上方法在推导烯烃,炔烃和芳香烃的同分异构体时也可应用,不过此时除了碳链异构外,还要考虑它们的官能团异构,官能团位置异构和互变异构及立体异构。二、推导烃的衍生物的同分异构体。下面以醇和醚,醛和酮,羧酸和酯等碳原子数目相同时推导出各种同分异构体的规律。1、醛和酮的同分异构体的推导方法OOO醛的通式‖和酮的通式‖中分别去掉羰基‖可得R—H,R─C─HR─C─R’[─C─]OR—R’都是烷烃，所以要推出醛和酮的同分异构体，只要醛酮的分子中去掉‖基，[—C—]O剩下的烷烃构造中不同种键上再加‖基，便得所有同分异构体[—C—]例1，写出分子式为C4H8O的同分异构体：O‖HHH去掉[—C—]││2│1C4H8O——————H—C—.C—C─H││3│HHH 键（1）上加羰基：O‖（丁醛）CH2─CH2─CH2─CH键（2）上加羰基：H│C=O（2—甲基丙醛）│CH3—CH2—CH3键（3）上加羰基O‖（丁酮）CH3─CH2─C─CH32．醇和醚的同分异构体推导方法饱和一元醇的通式为ROH，醚的通式为R—O—R/，在醇R—OH中去掉氧原子后剩余的部分是R—H，在醚R—O—R/中去掉氧原子后剩余部分是R—R/；R—H和R—R`也都是烷烃，所符合CnH2n+2O的都属于醇和醚，通式CnH2n+2O中可以看出烷烃分子中的各种键中加氧都得醇和醚，在烷烃R—H键即C—H键中加氧得醇，R—R/键即C—C中加氧得醚。例2．写出C4H10O的同分异构体。把C4H10O中去掉氧原子，剩下的C4H10，它有两种碳链异构体。HHHH││2│3│1H—C—C—C—C─H（1）││4││HHHHHHH│6││5H─C─C─C─H（2）││7│HCH3H（1）式中有四种键，（2）式中有三种键用（1）~（7）表示，在（1）~（7）中分别加氧，可得七种同分异构体。在（1）式上得：：（1）键上加氧：CH3─CH2─CH2─CH2─O─H（1-丁醇）（2）键上加氧：CH3─CH2─CH─CH3│（2—丁醇）OH（3）键中加氧：CH3CH2CH2OCH3（甲丙醚）（4）键中加氧：CH3CH2OCH2CH3（乙醚）在《2》式上得：（5）键中加氧：CH3─CH─CH2─OH│(2─甲基─1─丙醇)CH3 OH│（6）键中加氧：CH3─C─CH3（2─甲基─2─丙醇）│CH3（7）键中加氧：CH3─CH─O─CH3（甲异丙醚）│CH33.羧酸和酯的同分异构体的推导方法OOO‖‖‖在羧酸R─C─OH和酯R—C—O—R/中分别去掉[—C—O—]基，剩余的部分是R—H和R—R/即烷烃。在烷烃的不同构造式的不同键上加羧基，便可得到羧酸和酯类的各种异构体。例：写出C5H10O2的羧酸和酯的同分异构体。O在C5H10O2中去掉‖基时，剩下C4H10，C4H10的碳链异构有两种。[—C—O—]HHHH││2││1H─C—C—C—C─H(1)││4│3│HHHH和HHH││6│5H─C─C─C─H（2）││7│HcH3HOO在（1）~（7）中不同键上分别加‖基得：《1》式中加‖基时：[─C─O─][—C—O—]O‖CH3CH2CH2CH2—C—OH（1）键上：O‖CH3CH2CH2CH2—O—C—H （2）键上：CH3CH2—CH—CH3│C=OH│OH│C=O│O│CH3─CH2─CH─CH3O（3）键上：‖CH3CH2CH2─C─O─CH3O‖CH3CH2CH2—O—C—CH3O‖（4）键上：CH3CH2—C—O—CH2CH3O‖《2》式上加[—C—O]：O‖（5）键上：CH3—CH—CH2—C—OH│CH3O‖CH3─CH─CH2─O─C─H│CH3 OH│（6）键上：　　　　C=O　　　　　　　　　　│CH3─C─CH3│CH3H│C=O│O│CH3─C─CH3│CH3O‖（7）键上：CH3─CH─C─O─CH3│CH3O‖CH3─CH─O─C─CH3│CH3共有十三种同分异构体。上述方法对于其他烃的衍生物也可适用，学生易于掌握，而且不容易出错，收效很好。