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(共57張PPT)
主講老師：
專題8
同分異構體數目的統計與計算
高中化學二輪復習課件
2024
1-同分異構體的概念和分類
在有機化學中，具有相同分子式和不同結構的現象稱為同分異構現象
同分異構現象
分子式相同、結構不同的化合物互稱同分異構體。
同 分 異 構 體
異構類型
碳 鏈 異 構
位 置 異 構
官能團異構
C=C-C-C、C-C=C-C、 C=C-C
丨
C
C4H10
C4H8
C2H6O
CH3CH2OH與CH3OCH3
C-C-C-C、 C-C-C
丨
C
立體異構
順 反 異 構
對 映 異 構
同碳不相同，上(下)側有相同
碳上4個不同的基團
（手性異構）
常用分子式考查C-H數目或O-H數目
題型分類
確定有機物同分異構體的方法
烷 烴 同分異構體
減碳法、記憶法
烯、炔烴同分異構體
（1）確定碳骨架種類 （2）移動雙鍵、三鍵位置統計
含苯環的同分異構體
苯環上的同分異構體種類×A基種類×B基種類×……
一氯代物同分異構體
等效氫法、基元法（根據甲乙丙丁戊基個數11248）
二氯代、一氯一溴代
定一動一法、距離法等
-X -OH -CHO -COOH
末端基團用---基元法（根據甲乙丙丁戊基個數11248）
羰基、醚鍵、酯基
二價基團——插 入 法
多取代物的同分異構體
互 換 法
同分異構體知識導航
2024
2-烷烴的同分異構體數目的判斷
思路方法
減碳法、記憶法
1-烷烴的同分異構體數目
通式：CnH2n+2
要求：
熟練書寫1-5個C的烷烴的同分異構體，記住1-7個C烷烴的同分異構體數目
分子式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 C7H16
同分異構體種類 1 1 1 2 3 5 9
1-3個C原子沒有同分異構體，3個C以上出現支鏈
書寫方法——減碳法
主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布同鄰到間
1-烷烴的同分異構體數目(1.1.1.2.3.5.9)
C6H14-5種
C-C-C-C-C-C
C-C-C-C-C
丨
C
C-C-C-C-C
丨
C
C
丨
C-C-C-C
丨
C
C-C-C-C
丨丨
C C
最長碳鏈
摘1C，放中間
再靠邊
摘2C，先同C，后不同C
C4H10 2種
C-C-C
丨
C
C5H12 3種
C-C-C-C
丨
C
C
丨
C-C-C
丨
C
C-C-C-C
C-C-C-C-C
C-C-C-C-C-C-C
【典例】請書寫出C7H16 的同分異構體的碳骨架結構（9種）
C
∣
C-C-C-C-C-C
C-C-C-C-C-C
C
∣
C
∣
C
∣
C-C-C-C-C
C-C-C-C-C
C
∣
C
∣
C-C-C-C-C
C
∣
C
∣
C-C-C-C-C
C
∣
C
∣
C-C-C-C-C
C
∣
C
∣
C-C-C-C
C
∣
C
∣
C
∣
最長碳鏈
摘1C放1邊
摘2C
先乙基
后2甲基
先同C
后不同C
摘3C，3甲基
最長鏈，一條線；摘一碳，掛中間；往邊排，不到端；摘兩碳，成乙基；二甲基，同鄰間；不重復，要寫全
【典例】符合CnH2n的環烷烴（與烯烴為類別異構，n≥3）
乙烯 C2H4 丙烯 C3H6 丁烯 C4H8 戊烯 C5H10
對應 環烷烴 -------- 1 2 4
C3H6
C4H8
C5H10
2024
2-烯烴、炔烴的同分異構體
（1）先分類（不同碳骨架）
（2）后分步（統計雙鍵、三鍵可能
的位置）
屬于烯烴的同分異構體個數：乙，丙，丁，戊： 1，1，3，5
烯烴 乙烯 C2H4 丙烯 C3H6 丁烯 C4H8 戊烯 C5H10
個數 1 1 3 5
C-C
C-C-C
C-C-C-C
C-C-C
丨
C
先分類（不同碳骨架），后分步（用箭頭代表雙鍵位置）
乙烯1種
丙烯1種
丁烯3種
思路方法
【典例 】寫出分子式為C5H10的烯烴的同分異構體( 5 )種
C—C—C—C—C
C—C—C—C—C
C—C—C—C—C
C—C—C—C
C
C—C—C
C
C
C—C—C—C
C
C—C—C—C
C
C—C—C—C
C
這種碳骨架沒有對應的烯烴，配上雙鍵即為5鍵，違反價鍵原則
（1）先分類（按照碳骨架），（2）后分步（按照雙鍵位置）
炔烴的同分異構體個數：乙，丙，丁，戊： 1，1，3，5
炔烴 乙炔 C2H2 丙炔 C3H4 丁炔 C4H6 戊炔 C5H8
個數 1 1 2 3
C-C
C-C-C
C-C-C-C
C-C-C
丨
C
先分類（不同碳骨架），后分步（用箭頭代表三鍵位置）
乙炔1種
丙炔1種
丁炔2種
思路方法
C-C改為三鍵后，中心C就超過四鍵
【典例】書寫C5H8 屬于炔烴類的同分異構體 ( )種
方法：先分類，后分步
5個C的碳骨
架 分 為 3 類
再 分 步 找 出C≡C可能位置
C—C—C—C—C
C—C—C—C
丨
C
C
丨
C—C—C
丨
C
3
有支鏈的碳原子上都不能有三鍵
2024
4-苯環上的同分異構體
【方法規律】苯環上多元取代化合物種類統計計算（設-X,-Y,-Z本身無異構）
-X -x-x兩種 -X-Y兩種 -X-X-X三個 -X-X-Y三個 -X-Y-Z三個
6H等效 鄰、間、對 鄰、間、對 連、均、偏 定2移1 定2移1
1 3 3 3 6 10
鄰、 間、 對
連、 偏、 均
1
2
6
1
3
6
6
6
4
4
5
2
X
Y
X
Y
X
Y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
苯環上，有3個不同的取代基XXY時同分異構體的種類(編號為Y的位置）（6）種
苯環上，有3個不同的取代基XYZ的同分異構體種類（10種）
先分類
后分步
先分類
后分步
定2動1法
定2動1法
苯環上，三個取代基XYY時氫的種類為2時同分異構體的寫法
苯環上，四個取代基XYZZ時氫的種類只有1種時同分異構體的寫法
X
Y
Y
X
Y
Y
1
2
1
2
2
2
Z
Z
X
Y
X
Y
Z
Z
1
1
1
1
（1）將YY對稱排列
（2）X放在對稱軸上，有兩種放法
（1）將ZZ對稱排列
（2）XY放在對稱軸上，有兩種放法
苯環上的同分異構體典例分析
【典例1】書寫C7H8屬于芳香烴的同分異構體(1種)
【解析】C7H8可以看做C6H5-CH3屬于單取代芳香烴(1種)
【典例2】書寫C8H10屬于芳香烴的同分異構體(4種)
先分類
苯環上1個取代基C6H5-C2H5
苯環上2個取代基CH3-C6H4-CH3
后分步
鄰、 間、 對
【典例 3】試寫出C9H12屬于芳香烴的同分異構體
(1)一個取代基—C3H7:由于丙基(—C3H7)有2種結構,因此有兩種同分異構體:
(2)兩個取代基，為-CH3,-CH2CH3、XY型有3種:
(3)三個取代基:3個-CH3，為XXX型，有3種
8種
【典例4】一個苯環連接有A,B,C三個不同簡單基團，它的同分異構體數目為（ ）
A. 7種 B. 8種 C.9種 D.10種
D
解析：3個基團（基團本身沒有同分異構體），可考慮用定2移1法：
A B
C1
C2
C3
C4
A
B
C5
C6
C7
C8
A
B
C9
C10
【典例5】分子式為C8H9Cl且含有苯環的同分異構體數目為(　　)
A．10種 B．12種 C．14種 D．18種
C
【解析】 分子式為C8H9Cl： Ω=4，C=8, Cl=1
C6H5- -CH2-CH2-Cl 或-CH2Cl-CH3
共2種；
C6H4- -CH2-CH3 -Cl
C6H4- -CH2Cl -CH3
共6種；
1個取代基：
2個取代基：
3個取代基：
C6H3- -CH3 -CH3 -Cl
鄰間對
鄰間對
-X-X-Y型
共6種；
【先分類】
【后分步】
【再統計】
【典例6】甲苯分子中，苯環上的2個H，分別被1個Cl和1個Br取代的產物有 種
【解析】甲苯分子中有-CH3,-Cl,-Br三個不同的取代基，共10種同分異構體。
口訣：3-6-10（XXX,XXY,XYZ）
10
2024
5-判斷有機物的一氯代物的種類
（基元法、等效氫法）
甲基1種
-CH3
乙基1種
-C2H5
丙基2種
-CH2CH2CH3
丁基4種
戊基8種
戊烷有8種H，失去這8種H，得到8種戊基：
烷基種類：甲乙丙丁戊、1，1，2，4，8（烷基種類=烷烴中H的種類）
正
仲
異
叔
以下四類物質分子式改為CnH2n+1-+一價基團的形式即可確定同分異構體數目】
基元法
-CH3
-C2H5
-C3H7
-C4H9
-C5H11
-CnH2n+1
烷基的種類
1
1
2
4
8
一價
基團
—X（鹵原子）
—OH（羥基）
—CHO（醛基）
—COOH（羧基）
烷基有幾種，同分異構體就有幾種
【典例1】C5H10O屬于醛類的同分異構體_______
【典例2】書寫C5H10O2屬于羧酸類的同分異構體________
【典例3】C4H10O中屬于醇類的同分異構體__________
【典例4】分子式為C6H12O2屬于羧酸的同分異構體
【典例5】符合C3H7COOC4H9的酯共有幾種？
4種
4種
4種
C5H10O=C4H9-CHO,丁基有4種，4×1=4
C5H10O2=C4H9-COOH,丁基有4種，4×1=4
C4H10O =C4H9-OH,丁基有4種，4×1=4
C6H12O2 =C5H11-COOH,戊基有8種，8×1=8
8種
8種
丙基為2種，丁基為4種，2×4=8
【典例6】(2015·全國Ⅱ)分子式為C5H10O2并能與飽和NaHCO3溶液反應放出氣體的有機物有(不含立體異構) （ ）
A．3種 B．4種 C．5種 D．6種
B
基元法計算同分異構體的數目
Ω=1,含-COOH
【解析】C5H10O2可以寫作C4H9-COOH，C4H9-有4種，戊酸有4×1=4種，選B
【典例7】（2011年新課標全國）分子式為C5H11Cl的同分異構體共有（不考慮立體異構）（ ）
A.6種 B.7種 C. 8種 D.9種
C
分析：-C5H11有8種，所以一氯戊烷C5H11Cl有8種
【典例8】【13·全國】分子式為C5H10O2的有機物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立體異構，這些醇和酸重新組合可形成的酯共有 （ ）
A、15種 B、28種 C、32種 D、40種
D
C5H10O2
H-COOH
C4H9-OH
1種酸
4種醇
CH3-COOH
C3H7-OH
1種酸
2種醇
C2H5-COOH
C2H5-OH
1種酸
1種醇
C3H7-COOH
CH3-OH
2種酸
1種醇
5種酸
8種醇
酯的種類 = 羧酸×醇 =5×8 =40
Ω=1，除-COOH之外飽和
【典例9】分子式為C4H10O的醇與分子式為C4H6O2的鏈狀結構羧酸形成的酯(不考慮立體異構)共有(　　)
A．8種 B．10種 C．12種 D．14種
C　
【方法】(1)求不飽和度; (2)取出特殊部分,統計種類 ; (3) 酯的種類=醇×羧酸
Ω=0
Ω=2，-COOH,C=C
C4H10O屬于醇，則取出-OH,余下部分為-C4H9,為丁基，有4種（口訣1-1-2-4-8）
C4H6O2屬于羧酸，則取出-COOH,余下部分為-C3H5,為丙烯基，有3種
CH2=CH-CH2-, CH3-CH=CH-,CH2=C(CH3)- ;
【結論】酯的種類 = 醇的種類×羧酸的種類 = 4×3 =12種
【典例10】只有1個取代基，分子式為C10H14屬于芳香烴的同分異構體(4種)
先分類
【解析】苯環上1個取代基C6H5--C4H9
后分步
苯基×丁基=1×4=4種
【典例11】分子式為C11H16屬于單取代芳香烴的同分異構體(8種) C6H5-C5H11
等效
氫法
①同一碳原子上的氫原子等效。如CH4
②同一碳原子上的甲基上的氫原子等效。如新戊烷
③位于對稱位置上的碳原子上的氫原子等效。（鏡面或中心對稱）
④位于等價位置上的碳原子上的氫原子等效。
等效氫法判斷有機物的一氯代物的種類
【典例 】萘一氯代物種類2種
①
②
【典例 】蒽一氯代物種類3種
①
② ③
【典例 】三聯苯一氯代物4種
①
② ③ ④
【典例 】四聯苯一氯代物5種
①
② ③ ④ ⑤
【典例】某烴的一種同分異構體只能生成一種一氯代物，該烴的分子式可以是（ ）
A. C2H6 B. C3H8 C. C4H10 D. C5H12
【解析】（1）同一個碳原子上的氫原子是等效的;（2）同一個碳原子所連甲基上的氫原子是等效的;（3）處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的。（4）所處環境相同的H原子等效。
對稱法 (等效氫法)——計算1氯代物的同分異構體數目
1種H
2種H
2種H
2種H
【典例】某烴的一種同分異構體只能生成一種一氯代物，該烴的分子式可以是（ ）
A. C2H6 B. C3H8 C. C4H10 D. C5H12
【解析】（1）同一個碳原子上的氫原子是等效的;（2）同一個碳原子所連甲基上的氫原子是等效的;（3）處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的。（4）所處環境相同的H原子等效。
AD
對稱法 (等效氫法)——計算1氯代物的同分異構體數目
1種H
3種H
4種H
C
【典例】【2014·全國Ⅱ】四聯苯 的一氯代物有（ ）
A．3種 B．4種 C．5種 D．6種
【典例】一氯并四苯（ ）的同分異構體有______種
【解析】（1）找對稱軸 （2）統計1/4的H的種類 （3）幾種H幾種一氯代物
3
【典例】進行一氯取代后,下列有機物只能生成三種沸點不同的產物的烷烴是( )
A. (CH3)2CHCH2CH3 B. (CH3CH2)2CHCH3
C. (CH3)3CCH2CH3 D. (CH3)2CHCH(CH3)2
C
(CH3)2CHCH2CH3 (CH3CH2)2CHCH3
(CH3)3CCH2CH3 (CH3)2CHCH(CH3)2
【解析】分析每種分子中H的種類，等于一氯代物的種類
即3種氫
2024
6-二氯代物和一氯一溴代物
的同分異構體
（1）先分類后分步；
（2）定一動一法、步數法等
烷烴 2Cl取代 甲烷CH2Cl2 乙烷 C2H4Cl2 丙烷 C3H6Cl2 丁烷
C4H8Cl2
種類 1 2 4 9
烷烴 ClBr取代 CH2ClBr C2H4ClBr C3H6ClBr C4H8ClBr
種類 1 2 5 12
1種C鏈，1-1;1-2,1-3,2-2
1種C鏈1-1;1-2
1種C鏈1-1;1-2
記憶法：丙烷、4，5；丁烷，9、12
1種C鏈，1-1;1-2,（多2-1）1-3,2-2
正四面體
【方法技巧】二氯代物，可以用“定一動一法”進行判斷
【典例1】【13·全國Ⅱ 】 分子式為C4H8Cl2的有機物共有（不含立體異構）（ ）
A． 7種 B．8種 C．9種 D．10種
C
方法
先分類，后分步
Cl定在1號C有4種
Cl定在2號C有2種
Cl定在1號C有3種
Cl定在2號不再有
C-C-C-C
C-C-C-C
Cl
丨
丨
Cl
丨
Cl
丨
Cl
丨
Cl
丨
Cl
Cl
丨
丨
Cl
C-C-C
丨
C
C-C-C
丨
C
Cl
丨
丨
Cl
丨
Cl
Cl
丨
Cl
丨
先Cl-1后Cl-2；
先Cl-2,后Cl-1
是重復的
先Cl-1后Cl-2；
先Cl-2,后Cl-1
是重復的
1.(2019·全國卷Ⅱ·13)分子式為C4H8BrCl的有機物共有(不含立體異構)
A.8種 B.10種 C.12種 D.14種

方法
先分類，后分步
Cl定在1號C有4種
Cl定在2號C有4種
Cl定在1號C有3種
Cl定在2號1種
C-C-C-C
C-C-C
丨
C
C-C-C
丨
C
C-C-C-C
Cl
丨
Cl
丨
Cl
丨
Cl
丨
丨
Br
丨
Br
丨
Br
丨
Br
丨
Br
丨
Br
丨
Br
丨
Br
丨
Br
丨
Br
Br丨
Br丨
Cl-1Br-2與Br-1 Cl-2；
Cl-1,Br-3與Br-1,Cl-3不重復
Cl-1Br-2與Br-1 Cl-2不重復
【10全國】C3H6Cl2的同分異構體數目為 （ ）
【16全國】C4H8Cl2的同分異構體數目為 （ ）
【19全國】C4H8ClBr的同分異構體數目為（ ）
【練習】
4
9
12
【練習】二氯苯C6H4Cl2有（3）種同分異構體；則四氯苯C6H2Cl4有 種同分異構體
3
【距離法】二氯苯C6H4Cl2有2個Cl處于鄰、間、對三種；
【互換法】四氯苯C6H2Cl4和二氯苯C6H4Cl2有一一對應關系，相當于4H換成4Cl、2Cl換成2H，所以二氯代物和四氯代物數目相等。
立方烷（C8H8）的一氯代物有1種，二氯代物有3種
立方烷中所有H原子分別等效，故分子中有1種H，一氯代物有1種
定1個Cl，距離其它原子有3種步數，故二氯代物有3種
二氯代物的判斷方法
定一動一法、步數法
一氯代物：等效H法
立方烷分子中心對稱
A
A
A
A
B
B
B
B
B
B
金剛烷的一氯代物有2種，二氯代物有6種
（A為CH,B為CH2）分子中有2種H，所以一氯代物有2種
Cl
A
A
A
B
B
B
B
B
B
Cl
B
B
B
B
B
Cl
將1個Cl定在A位置,距離其它原子有3種距離。
將1個Cl定在B位置,距離其它原子有3種距離。
二氯代物的判斷方法：定一動一法、距離法、步數法
一氯代物：等效H法
只討論B位置
B同一C可有2Cl
萘（C10H8）的一氯代物有2種，二氯代物有10種
α-α型3種
β-β型3種
α-β型4種
先分類
后分步
步數法
不重復
α α
β β
β β
α α
萘的一氯代物有α，β兩種取代物的同分異構體
立體結構二氯代物小結
立體結構 立方烷 金剛烷 萘
一氯代物 1 2 2
二氯代物 3 6 10
2024
7-插入二價基團確定同分異構體數目
（1）常見二價基團有-O-,-COO-，羰基等
（2）步驟：先取出特殊部分：二價基團，再插入可能位置，即可統計或書寫同分異構體
【 首先】先寫出4個C的碳骨架
【典例】判斷分子式為C4H10O的同分異構體的種類？
醇類；基元法
-C4H9有4種
醚類：插入法
-O-為二價基團
【方法】先分類，后分步
7種
第一種碳骨架
符合通式CnH2n+2O的為飽和一元醇或醚
“酯類”的同分異構體：將特殊部分二價基團-COO-取出，插入C-C,C-H之間計算種類
酯的分類
甲酸酯類
普通酯類
H--C--C--C--H
-COO-
-OOC-
正插入為甲酸酯
反插入為羧酸
甲酸酯的種類
=H的種類×1
H--C--C--C--H
-COO-
-OOC-
酯基反插入為另一種酯
酯的種類=
不對稱的C-C鍵的種類×2
H--C--C--C--C--H
-COO-
-OOC-
酯的種類=
對稱的C-C鍵的種類×1
酯的種類=H的種類×1 + 不對稱的C-C鍵種類×2 + 對稱的C-C鍵種類×1
酯基正反插得到同一種酯
酯基正插入為一種酯
插入法計算“二價基團”的同分異構體
【典例】分子式為C4H8O2的屬于酯類的同分異構體數目？
步驟
（1）不飽和度Ω=1,（2）含2個O，有1個-C-O- (3)取出-COO-，余C3H8
O
∥
（2）步驟：將 插入C3H8原子之間：C3H8有1種C-C鍵,2種C-H鍵。
【結論】C4H8O2屬于酯類同分異構體=甲酸酯+普通酯類
=C-H鍵×1+C-C鍵×2 = 2×1 + 1×2 = 4
【典例】：分子式為C5H10O2的屬于酯類的同分異構體數目？
【分析】：取出特殊部分酯基-COO-，可得C4H10為丁烷。此題看做酯基-COO-插入丁烷的C-H鍵之間和C-C鍵之間得到酯。
丁烷C4H10有兩種結構，其C-H，C-C數目，及對稱的C-C數目如下
C-H數2，不對稱C-C數1，對稱C-C為1
C-H數2，不對稱C-C數1
C5H10O2酯類同分異構體數=C-H鍵數×1+不對稱C-C鍵數×2+對稱的C-C鍵數×1
= 4×1 + 2×2 1×1 = 9種
9種
【典例】有機物A： 的異構體甚多，其中屬于酯類化合物，而且結構式中有苯環結構的異構體有六種。其中三種的結構簡式為
—CH2COOH
請寫出符合條件的另外三種結構簡式
【分析】(1) 取出特殊部分
(2) 寫出剩余部分：甲基苯，找出C-H,C-C種類
C-H 4種
C-C 1種
(3) 將-COO-正插入C-H鍵之間，得到甲酸酯4種
將 -COO- 正插、反插入C-C之間，得到普通酯2種
(4) 另外3種是C-C鍵之間的正反插，還有-CH3的C-H之間插入-COO-得到甲酸酯：
【典例】寫出分子式為C8H8O2含苯環的屬于酯類的同分異構體（6種）
（1）取出特殊基團-COO-，剩余甲苯C7H8
（2）先分類，再分步
將-COO-正插入H-C鍵之間得到甲酸酯：
將-COO-分別正插入、反插入C-C鍵之間得到普通酯：
插入法書寫酯類的同分異構體：
插入法比起基元法，更適合書寫同分異構體
歸納與小結
常用的同分異構體的判斷方法很多，歸根到底，都要遵循一定的順序，先分類、后分步，有序思維，才能正確的判斷或書寫同分異構體，不重復，不遺漏。
THANKS

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