烃的衍生物同分异构体的书写例析

烃的衍生物同分异构体的书写例析湖北省京山一中贾珍贵431800在有机推断题中，同分异构体的书写和判断是近年高考的热点，是学生学习的难点。下面举几例加以分析：【例1】写出分子式为C7H6O2且含苯环结构但不含其它环状结构的同分异构体。【解析】C7H6O2含苯环，则可以写成C6H5—CHO2，按碳的四价原则，—CHO2符合羧基“—COOH”、酯基“HCOO—”等，又根据羧酸与羟基醛、酮等互为同分异构体，故有如下答案。【答案】【点拨】羧酸与酯、羟基醛、酮等互为同分异构体。【例2】分子式为C16H16O2的某芳香族化合物A，能在酸性条件下分解成B和C，B在一定条件下可氧化生成C，则A的结构式可能有：【解析】由B与C的结构中碳骨架结构相同，则B与C各含8个碳原子，且都含苯环，环外都只有2个碳原子。A可能是酯，酯水解得到酸和醇，B在一定条件下可氧化生成C，则B为芳香醇，C为芳香酸。【答案】【点拨】根据“B在一定条件下可氧化生成C”，则B与C的结构中碳骨架结构相同。【例3】某苯的衍生物，其分子式为C8H10O，写出该有机物的所有同分异构体的结构简式。其中含有两个互为对位的取代基，不溶于NaOH溶液的该苯的衍生物有：。【解析】分子式为C8H10O的苯的衍生物可改写成C6H5—C2H5O，环外是一饱和的烷氧基团。该烷氧基可以是一元取代物、二元取代物、三元取代物，还可分为苯的邻、间、对位取代等。烷氧基存在类别异构，可以是醇、酚、醚等。芳香醇、醚都不溶于NaOH溶液，只有酚溶于NaOH溶液。答案如下：【答案】该有机物的所有同分异构体的结构简式： 其中含有两个互为对位的取代基，不溶于NaOH溶液的该苯的衍生物有：【点拨】书写时注意思维有序，才能不重不漏。芳香醇和芳香醚都不溶于水和NaOH溶液，酚在水中的溶解度不大，但易溶于NaOH溶液。（上述两种不在对位的异构体还有4种）【例4】某有机物分子式为C4H6O2，已知它能使溴的四氯化碳溶液退色，能发生加聚反应，在碱性条件下还能发生水解反应，写出该有机物可能的结构简式。【解析】分子式为C4H6O2符合CnH2n-2O2的通式，据题意，该有机物一定含有C=C、酯“—COO—”，不含其它不饱和基团。所以，它可能是烯酯。书写顺序是：第一步写甲酸丙烯酯，再写丙烯酯的碳链异构体和碳碳双键位置异构体；第二步写乙酸乙烯酯；第三步写丙烯酸甲酯。答案如下：【答案】【点拨】应按碳链异构和官能团位置异构逐一写出。按碳链由长到短顺序有序书写。【例5】写出相对分子质量为58的烃或烃的含氧衍生物（不要求写环状结构）的所有同分异构体的结构简式。【解析】若为烃，58/12=4……10，则烃的分子式为C4H10，其同分异构体的结构简式有CH3CH2CH2CH3和CH3CH（CH3）2；若为含氧衍生物，当含一个氧原子时，58—16=42，42/12=3……6，含氧衍生物的分子式为C3H6O，其符合饱和一元醛、酮或烯醇的通式。其同分异构体的结构简式有CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2=CHCH2OH；若为含氧衍生物，当含二个氧原子时，58—2×16=26，26/12=2……2，含氧衍生物的分子式为C2H2O2，常见的结构简式为OHC—CHO，乙烯酮（CH2=C=O）或乙炔二醇（HOC≡COH）不能稳定存在。含氧衍生物不可能含更多氧原子。【点拨】此题根据相对分子质量进行讨论，根据碳的四价和类别异构写出各异构体。HOOC—CH—CH2CH2COOHNH2│【例6】谷胱甘肽水解后产生的同分异构体有很多，其中含有一CH2CH—CH2││NO2│COOHCH3个甲基、一个硝基和一个羧基的同分异构体有六种，其中三种的结构简式是：CH2CH2CH—NO2│CH3COOH│CH3CH—CH2CH2││COOHNO2请写出另外三种同分异构体的结构简式。【解析】题目给出了三种，写另外三种，不能凭猜想而写，要以羧酸为主链，截取硝基和亚甲基连在主链的不同碳原子上，注意不能增加甲基数。与所给重复的不写，不同的写出。CH3—C—C—C—COOHNO2①③②CH2NO2CH3—C—C—COOH④⑤CH2CH2NO2CH3—CH—COOH⑥ 不同的有以下三种：②CH3CH2CH(NO2)CH2COOH、④CH3CH(CH2NO2)CH2COOH、⑥CH3CH(CH2CH2NO2)COOH【答案】CH3CH2CH(NO2)CH2COOH、CH3CH(CH2NO2)CH2COOH、CH3CH(CH2CH2NO2)COOH【点拨】氨基二羧酸与硝基羧酸为同分异构体，根据题目的限定条件，依次写出并一一对照，找出余下三种。【例7】某芳香族化合物，苯环上只有一个取代基，完全燃烧只生成CO2和H2O，与酸、醇发生酯化反应及脱水反应，脱水产物的式量为148，脱水产物能与溴水发生加成反应。该芳香族化合物可能的结构简式有哪些？若该物质一定条件下可以发生催化氧化反应，催化氧化的产物能发生银镜反应，则该有机物A的结构简式为。【解析】由题意，该有机物是烃的含氧衍生物，含一个苯环，至少一个羧基和一个羟基，即最少含3个氧原子。设含氧衍生物为C6H5O3CxHy，其式量为148+18=166，则CxHy的式量为41，CxHy为C3H5。所以，该含氧衍生物不可能含更多的氧原子。C3H5中的碳原子一个在羧基中，另两个碳在醇（—C—C—OH）里。该芳香族化合物可能的结构简式有有机物A的结构简式为：【点拨】此题从定性和定量两方面分析，确定有机物的式量、分子式和结构。伯醇、仲醇能催化氧化分别生成醛、酮，叔醇不能催化氧化。醛能发生银镜反应、酮不能发生银镜反应。【例8】A、B两种有机化合物，分子式都是C9H11O2N，①化合物A是天然蛋白质的水解产物，光谱测定显示分子结构中不存在甲基，化合物A的结构简式是；②化合物B是某分子式为C9H12的芳香烃一硝化后的唯一产物（硝基连在苯环上），化合物B的结构简式是。【解析】根据分子式中氢原子很少，A、B可能含苯环，又A是天然蛋白质的水解产物，所以它是α—氨基酸。C9H12的芳香烃可能是丙苯、甲乙苯、三甲基苯，只有均—三甲苯一硝化后的产物唯一。【答案】通过以上分析可知，同分异构体书写应注意以下技巧：注意书写的先后步骤：先写碳链异构；再写官能团位置异构；最后写官能团类别异构。书写时应注意题目的限定条件。注意不饱和键之间可以等价转换，不饱和度（每少两个氢原子为1个不饱和度）不变时氢原子数不会增减。注意思维的有序性，如基团大小有序变化、基团或官能团位置依次变换等，力争不重不漏。针对训练1.写出同时符合下列两项要求的的所有同分异构体的结构简式。 ①化合物是1，3，5—三取代苯；②苯环上的三取代基分别为甲基、羟基和含有—COO—结构的基团。【答案】[点拨]注意题目的限定条件，不能写芳香醇等。2．醛的同分异构体中含有苯环结构但不含其它环状结构且分别属于醇、酚、羧酸和酯类化合物的各写一种：【答案】其它合理答案（部分）：【点拨】酸、酯、酚醛或酮、芳香醇醛或酮、烯二酚、烯酚醇、烯酚醚等互为同分异构体。3.肉桂醛的结构简式为，,写出满足下列条件的该物质的所有同分异构体的结构简式①分子中不含羰基和羟基；②是苯的对二取代物；③除苯环外，不含其它环状结构。【答案】如下2种：【点拨】依据题意，不能写醇、醛、酮。烯醛与炔醚是类别异构。4.分子式为C5H12O2的二元醇有多种同分异构体，主链上有3个碳原子和4个碳原子的二元醇，其同分异构体数目分别是和种（不包括一个碳原子上连2个羟基者）。⑵HOCHC(CH3)2CH2OH⑴HOCH2CH(C2H5)CH2OH【答案】2种和6种。①HOCH2CH(OH)CH(CH3)2②HOCH2C(OH)(CH3)CH2CH3⑤HOCH2CH2C(OH)(CH3)2④HOCH2CH(CH3)CH(OH)CH3③HOCH2CH(CH3)CH2CH2OH⑥CH3CH(OH)C(OH)(CH3)2【点拨】注意选含有羟基的最长的碳链为主链。书写时注意结构的对称性，注意依次变换基团的位置。5.某有机物分子式为C9H10O3，分子中存在苯环、醇羟基和羧基，苯环上有二个取代基且在邻位，符合以上条件的该有机物可能有哪些？写出结构简式。【答案】如下4种： 6．乙酸苯甲酯有很多同分异构体，其中含有酯基和一取代苯结构的同分异构体还有5种，它们是：【答案】[点拨]题目的限定条件是“含有酯基和一取代苯结构”，不能多取代或写酸、醛等，某酸苯酚酯也属于酯类。7.阿司匹林（）的同分异构体中属于酯类化合物而且结构中含有苯环和羧基的二元取代物有：【答案】有以下几种（还有邻、对位的异构体）。【点拨】若不限定二元取代物，则还有一元、三元等取代物。如：8.写出与互为同分异构体的所有芳香族含氧衍生物的结构简式。【解析】该有机物的分子式为C7H8O，改写成芳香族含氧衍生物：C6H5—CH3O。含苯环且苯环外的部分为饱和结构，可以是醇、酚、醚等。答案如下：【点拨】不饱和键之间可以等价转换，一个C=C相当一个环状结构，环内增加一个C=C，则环外就减少一个C=C。9．分子式为C5H10O2的属于羧酸和酯类物质的同分异构体有哪些？【解析】根据分子式为C5H10O2，符合CnH2nO2饱和一元羧酸或酯的通式，写出各异构体如下：【答案】CH3CH2CH2CH2COOH、CH3CH（CH3）CH2COOH、CH3CH2CH（CH3）COOH、CH3C（CH3）2COOH；HCOOCH2CH2CH2CH3、HCOOCH2CH2CH2CH3、HCOOCH2CH（CH3）2、HCOOCH（CH3）CH2CH3、HCOOC（CH3）3、CH3COOCH2CH2CH3、CH3COOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3。【点拨】题目限定只写属于羧酸和酯类物质的同分异构体，不能写其他的类别异构体。 烃同分异构体的书写专题训练431800湖北省京山一中贾珍贵1．CH2Cl2是否存在同分异构体，为什么？2．C3H6Cl2与C3H2Cl6的同分异构体是否一样多？由此可得出的一般规律是什么？3．写出C5H10的所有同分异构体，并用系统命名法命名。4．写出C4H6的所有同分异构体。5．写出C5H11Cl的所有同分异构体。6．甲苯和甲基环己烷的一氯代物各有哪几种？ 7．丙烷的一氯代至八氯代物各有几种同分异构体？哪些种数相同？8．碳原子数不超过10个的烷烃，其一氯代物只有一种的是哪些？写出它们的结构简式。9．写出分子式为C9H12的芳香烃的所有同分异构体。10．写出C6H5—C4H9的所有同分异构体。11．写出结构为的二氯代物的同分异构体。12．并五苯（）的一氯代物有种同分异构体，二氯蒽（蒽：）有种同分异构体。13．已知碳原子数小于或等于8的单烯烃与HBr反应，其加成产物只有一种结构。符合此条件的单烯烃有种，其结构特点是在这些单烯烃中，若与H2加成后所得烷烃的一氯代物的同分异构体有3种，这样的单烯烃的结构简式为。14．写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（至少写两种 ）。1．CH2Cl2是否存在同分异构体，为什么？答：不存在同分异构体。因为甲烷为正四面体结构，CH2Cl2也为四面体结构，不是平面结构。2．C3H6Cl2与C3H2Cl6的同分异构体是否一样多？由此可得出的一般规律是什么？答：C3H6Cl2与C3H2Cl6的同分异构体都是四种，一样多。对于碳原子数相同、结构相似的有机物，有CxHMClN与CxHNClM的同分异构体一样多。[点拨]注意等效关系。3．写出C5H10的所有同分异构体，并用系统命名法命名。（10种）[点拨]利用通式，判断烃C5H10可能的类别，再分类写出。4．写出C4H6的所有同分异构体。（9种）5．写出C5H11Cl的所有同分异构体。（8种）[点拨]先写碳链异构，再将氯原子连接在碳链的不同位置。6．甲苯和甲基环己烷的一氯代物各有哪几种？（4+5=9种）[点拨]注意碳只有四价，键线上少于四价的位置才有氢。 7．丙烷的一氯代至八氯代物各有几种同分异构体？哪些种数相同？1234567824565421[点拨]注意等效规律。8．碳原子数不超过10个的烷烃，其一氯代物只有一种的是哪些？写出它们的结构简式。答：有如下4种：甲烷、乙烷、2，2—二甲基丙烷、2，2，3，3—四甲基丁烷。它们的结构简式为：CH4、、CH3CH3、C（CH3）4、（CH3）3CC（CH3）39．写出分子式为C9H12的芳香烃的所有同分异构体。（8种）[点拨]注意芳香烃一定含苯环。10．写出C6H5—C4H9的所有同分异构体。（4种）[点拨]注意只写—C4H9的所有同分异构体，即只写与苯环相连的丁基的几种同分异构体。11．写出结构为的二氯代物的同分异构体。（6种）Cl||ClCl|Cl|Cl|Cl|Cl|Cl||Cl|ClCl||Cl[点拨]注意固定一个氯原子，再按顺序移动另一个氯原子，避免重、漏。也叫“定一移二法”。12．并五苯（）的一氯代物有4种同分异构体，二氯蒽|（蒽：）有15种同分异构体。|ClCl|Cl①②③⑤⑥⑧⑨①③④⑦②④⑤①[点拨]注意对称性和等价位置分析，避免重、漏。13．已知碳原子数小于或等于8的单烯烃与HBr反应，其加成产物只有一种结构。符合此条件的单烯烃有7种，其结构特点是单烯烃结构，并以碳碳双键为中心对称。 CH3CHCH=CHCHCH3|CH3|CH3CH3CH2CH=CHCH2CH3在这些单烯烃中，若与H2加成后所得烷烃的一氯代物的同分异构体有3种，这样的单烯烃的结构简式为。14．写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（至少写两种）。