有關(guān)同分異構(gòu)體的常見題型及解法

■山東省威海市第三中學(xué)

有機(jī)物同分異構(gòu)體是歷年高考的高頻考點(diǎn)，主要考查的方式有：確定同分異構(gòu)體的數(shù)目和按要求寫出同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。關(guān)于同分異構(gòu)體的考查，選擇題和選考題的考查各有不同的側(cè)重點(diǎn)，一般的規(guī)律是：選擇題主要以同分異構(gòu)體的數(shù)目的判斷為主，而選考題則以同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的書寫為主。

題型一：選擇題中同分異構(gòu)體的突破思路

1.烴的一氯取代物、二氯取代物等數(shù)目的判斷。

例1下列說法中正確的是( )。

B.C4H9Cl有3種同分異構(gòu)體

解析：的等效氫只有1種，其一氯代物只有1種，二氯代物有鄰、間、對(duì)3種；的等效氫只有2種，其一氯代物只有2種，二氯代物有6種；的等效氫只有1種，其一氯代物只有1種，二氯代物有3種，A項(xiàng)錯(cuò)誤。C4H9Cl即為有C4H10的一氯取代物，C4H10存在正丁烷和異丁烷2種，其一氯代物分別為2種、2種，共4種，B項(xiàng)錯(cuò)誤。四聯(lián)苯是具有兩條對(duì)稱軸的物質(zhì)，即：

四聯(lián)苯有5種不同的氫原子，故有5種一氯代物，C項(xiàng)正確。金剛烷是高度對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，由四個(gè)完全等同的六元環(huán)組成(其立體結(jié)構(gòu)可用球棍模型演示)，可以看成由正四面體烷拉伸而來(類比P4O10形成過程)，因此金剛烷有6個(gè)—CH2—，4個(gè)—CH—，分別標(biāo)為1，2號(hào)碳，則：兩個(gè)氯在兩個(gè)2號(hào)位的有1種；一個(gè)在1號(hào)位，一個(gè)在2號(hào)位的有4種，可按空間距離的不同得出；兩個(gè)氯在同一個(gè)1號(hào)碳上的有1種，共計(jì)6種，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

點(diǎn)睛：(1)等效氫法破解烴的一氯取代物、飽和一元醇等數(shù)目的判斷(如表1)。

表1

(2)定一移一法或替代法破解二氯取代、多取代產(chǎn)物等數(shù)目的判斷。

①定一移一法：對(duì)于二元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷，一般先固定一個(gè)取代基的位置，再移動(dòng)另一個(gè)取代基的位置確定同分異構(gòu)體的數(shù)目，但需要注意防止重復(fù)計(jì)算。

②替代法：如二氯苯C6H4Cl2有3種同分異構(gòu)體，四氯苯C6H2Cl4也有3種同分異構(gòu)體(將H和Cl互換)。

2.羧酸或酯的同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷。

例2分子式為C4H8O2并能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的有機(jī)物有(不含立體異構(gòu))( )。

A.4種 B.5種 C.6種 D.7種

解析：分子式為C4H8O2并能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的有機(jī)物可能是羧酸或者酯。C4H8O2為羧酸時(shí)，可把—COOH看成一個(gè)取代基，余下的—C3H7上的等效氫有2種，屬羧酸的同分異構(gòu)體有2種；C4H8O2為酯時(shí)，可采用“拆分—組合”法，先將C4H8O2的酯拆分為1碳醇和3碳羧酸、2碳醇和2碳羧酸、3碳醇和1碳羧酸，其中1碳醇、2碳醇都只有1種，3碳醇有2種，1碳羧酸、2碳羧酸、3碳羧酸都只有1種，則酯的同分異構(gòu)體的數(shù)目為1×1+1×1+2×1=4種，綜上，分子式為C4H8O2并能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的有機(jī)物共有2+4=6(種)，C項(xiàng)正確。

答案：C

點(diǎn)睛：分子式為CnH2nO2的酯的同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷采用“拆分—組合”法。

以分子為C5H10O2的酯為例，其思維模型如下：將C5H10O2中的5個(gè)碳原子拆分為1+4=5，2+3=5，3+2=5，4+1=5四種組合，即為1碳醇和4碳羧酸(1+4)，2碳醇和3碳羧酸(2+3)，3碳醇和2碳羧酸(3+2)，4碳醇和1碳羧酸(4+1)，其中1碳醇、2碳醇、3碳醇、4碳醇的屬于醇的異構(gòu)體數(shù)目分別為1、1、2、4，4碳羧酸、3碳羧酸、2碳羧酸、1碳羧酸的屬于羧酸的異構(gòu)體數(shù)目分別為2、1、1、1，則C5H10O2的屬于酯的同分異構(gòu)體數(shù)目為1×2+1×1+2×1+4×1=9種。

題型二：非選擇題中限定條件的同分異構(gòu)體的突破思路

1.思維流程。

①根據(jù)限定條件確定同分異構(gòu)體中所含的官能團(tuán)。

②結(jié)合所給有機(jī)物有序思維：碳鏈異構(gòu)→官能團(tuán)位置異構(gòu)→官能團(tuán)類別異構(gòu)。

③確定同分異構(gòu)體種數(shù)或根據(jù)性質(zhì)書寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。

例3化合物G是治療高血壓的藥物“比索洛爾”的中間體，一種合成G的路線如下。

已知：D的苯環(huán)上僅有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫，1molD可與1molNaOH或2molNa反應(yīng)。

L是D的同分異構(gòu)體，可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，1mol的L可與2mol的Na2CO3反應(yīng)，L共有____種；其中核磁共振氫譜為四組峰，峰面積比為3∶2∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____、___。

2.注意事項(xiàng)。

限定范圍書寫和補(bǔ)寫同分異構(gòu)體，解題時(shí)要看清所限范圍，分析已知幾個(gè)同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)比聯(lián)想找出規(guī)律補(bǔ)寫，同時(shí)注意碳的四價(jià)原則和官能團(tuán)存在位置的要求。

①芳香族化合物同分異構(gòu)體：烷基的類別與個(gè)數(shù)，即碳鏈異構(gòu)；若有2個(gè)側(cè)鏈，則存在鄰、間、對(duì)三種位置異構(gòu)。

②具有官能團(tuán)的有機(jī)物：一般的書寫順序：碳鏈異構(gòu)→官能團(tuán)位置異構(gòu)→官能團(tuán)類別異構(gòu)。

【跟蹤練習(xí)】

1.如表2，具有下列性質(zhì)的有機(jī)化合物中同分異構(gòu)體數(shù)目最多的是(不考慮立體異構(gòu))( )。

表2

①含有苯環(huán)，且分子中有一個(gè)手性碳原子；

②能發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物之一是α-氨基酸，另一水解產(chǎn)物分子中只有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫。

答案：1.A 提示：A.C4H8Cl2的同分異構(gòu)體可以采取“定一議二”法確定：

可知C4H8Cl2共有9種同分異構(gòu)體。分子式為C5H10O2的羧酸，該有機(jī)物中含有—COOH，所以為飽和一元羧酸，烷基為—C4H9，—C4H9的同分異構(gòu)體有—CH2CH2CH2CH3、—CH(CH3)CH2CH3、—CH2CH(CH3)CH3、—C(CH3)3，故符合條件的有機(jī)物的異構(gòu)體數(shù)目為4。C4H8O2屬于酯的同分異構(gòu)體有甲酸丙酯、甲酸異丙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯，共4種。C9H12屬于芳香烴的同分異構(gòu)體有丙苯、異丙苯及苯環(huán)上甲基與乙基3種，苯環(huán)上有3個(gè)甲基3種，共8種。