同分異構(gòu)體的書寫技巧

青海省西寧市第二中學(xué) 馬如元

同分異構(gòu)現(xiàn)象既存在于有機(jī)物與有機(jī)物、有機(jī)物與無機(jī)物之間，也存在于無機(jī)物與無機(jī)物之間。高考中的同分異構(gòu)體的書寫主要是有機(jī)物與有機(jī)物之間，是高考的熱點(diǎn)，也是難點(diǎn)。突破同分異構(gòu)體的書寫應(yīng)掌握以下幾個(gè)方面。

一、同分異構(gòu)體的異構(gòu)方式

第一，碳鏈異構(gòu)：由于碳骨架不同產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象。

第二，官能團(tuán)位置異構(gòu)：由于官能團(tuán)在碳鏈中的位置不同產(chǎn)生的異構(gòu)。

第三，官能團(tuán)異構(gòu)：由于官能團(tuán)不同而引起的異構(gòu)。互為官能團(tuán)異構(gòu)的有機(jī)物具有相同的分子式和通式。

第四，順反異構(gòu)：當(dāng)有機(jī)物分子中含有碳碳雙鍵，且每個(gè)雙鍵碳原子所連的兩個(gè)原子或基團(tuán)不同時(shí)，由于碳碳雙鍵不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這就存在順反異構(gòu)現(xiàn)象。

第五，鏡像異構(gòu)：當(dāng)有機(jī)物分子中存在連接著個(gè)不同的原子或原子團(tuán)的碳原子時(shí)，就存在對(duì)映異構(gòu)，也叫鏡像異構(gòu)。

二、等效氫

有機(jī)物分子中化學(xué)環(huán)境相同的原子稱為等效原子。

等效氫：一是與同一個(gè)C原子相連的氫原子等效；二是與等效C原子相連的氫原子等效。一般情況下烴分子中等效氫的種類與一元取代物或烴基的數(shù)目相等。

三、同分異構(gòu)體的書寫

第一，降碳對(duì)稱法——適用于碳鏈異構(gòu)。

如C7H16的同分異構(gòu)體的寫法：

C7：C — C — C — C — C — C — C

C 6：＊C —＊C —＊C — C — C — C三種等效氫

取一個(gè)C作甲基，用于取代等效氫，可得三種結(jié)構(gòu)，但取代端位氫時(shí)為主鏈，故只有兩種異構(gòu)體。

C5：＊C1—＊C2—＊C3— C4— C5三種等效氫

取下的兩個(gè)C先視作乙基用于取代等效氫，可得三種結(jié)構(gòu)；但取代端位和2號(hào)位氫時(shí)為主鏈，故只有一種異構(gòu)體；取下的兩個(gè)C視作兩個(gè)甲基時(shí)，運(yùn)用“定一移一”的原則，將其中一個(gè)甲基定位，有三次機(jī)會(huì)（三種等效氫），但端位不能定位（主鏈），故只能在2、3兩個(gè)位置定位。定位2號(hào)位時(shí)，移動(dòng)另一個(gè)甲基，可得2—2、2—3、2—4三種結(jié)構(gòu)；定位三號(hào)位，移動(dòng)另一個(gè)甲基得到3—3一種結(jié)構(gòu)，3—4等同于2—3。既凡已定位過的位置，不能在移動(dòng)時(shí)再掛取代基。

C4：＊C1—＊C2— C3— C4兩種等效氫

取下三個(gè)碳視作丙基，取代時(shí)均為主鏈，結(jié)構(gòu)同上；視為一個(gè)乙基和一個(gè)甲基時(shí)，主鏈仍同于C6或C5；

取下三個(gè)碳作為三個(gè)甲基時(shí)，可用“定多余一”的原則，兩個(gè)甲基可按2—2、或2—3定位均只得同一種結(jié)構(gòu)。（CH3）3CCH（CH3）2

C 3：＊C —＊C — C兩種等效氫

取下四個(gè)碳，無論視作丁基、丙基和甲基、兩個(gè)乙基還是四個(gè)甲基，均無法寫出同分異構(gòu)體。所以，C7H16共有9種同分異構(gòu)體。

第二，取代法——適用于鹵代烴、醇、醛、羧酸及酯。

先寫出除官能團(tuán)或特定原子團(tuán)以外的碳鏈異構(gòu)，再用官能團(tuán)或特定原子團(tuán)取代碳鏈上的等效氫。如分子式為C5H12O的醇。

用—OH分別取代＊處的H原子既可，共8種。鹵代烴時(shí)同理。

分子式為C5H10O的醛，

用—CHO分別取代＊處的等效氫，共四種結(jié)構(gòu)。分子式為C5H10O2的羧酸的同分異構(gòu)體的寫法相同。

分子式為C6H12O2的酯：用酸或醇的碳數(shù)漸減或漸增的方法書寫

甲酸戊酯：HCOO—C5H11

HCOO—作為特定原子團(tuán)，戊烷共有8種等效氫，故戊基（—C5H11）共有8種，則甲酸戊酯共有8種；

＊CH3—＊CH2—＊CH2—CH2—CH3

（＊CH3）2＊CH—＊CH2—＊CH3＊C（CH3）3

乙酸丁酯：CH3COOC4H9

CH3COO—作為特定原子團(tuán)，丁烷共有4種等效氫，故丁基（—C4H9）共有4種，則乙酸丁酯共有4種；

＊C H3—＊C H2—C H2—C H3（＊CH3）2＊CH—CH3

丙酸丙酯：CH3CH2COO—C3H7

CH3CH2COO—作為特定原子團(tuán)，乙基只有一種；丙烷有2種等效氫，故丙基（—C3H7）有2種結(jié)構(gòu)。

＊CH3—＊CH2—CH3

丁酸乙酯：C3H7—COOCH2CH3

因乙基—CH2CH3只有一種結(jié)構(gòu)，故—COOCH2CH3作為特定原子團(tuán)，丙基有2種，則丁酸乙酯共有2種結(jié)構(gòu)。

戊酸甲酯：C4H9COOCH3—COOCH3作為特定原子團(tuán)，丁基（—C4H9）共有4種，則戊酸甲酯共有4種結(jié)構(gòu)。

所以，分子式為C6H12O2的酯共有20種結(jié)構(gòu)，既同分異構(gòu)體的數(shù)目共有20種。

小結(jié)：分子結(jié)構(gòu)為CnH2n+1COOCmH2m+1的酯，同分異構(gòu)體的數(shù)目=—CnH2n+1的數(shù)目×—CmH2m+1

第三，插入法——適用于烯烴、炔烴、醚、酮、酯等官能團(tuán)處于碳鏈中間的物質(zhì)類別。

先寫出碳鏈異構(gòu)的骨架，再將碳碳雙鍵、碳碳叁鍵、醚鍵、羰基或酯基，在遵循碳原子的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)的條件下插入碳鏈中不同的等效碳碳鍵之間，既同分異構(gòu)體的數(shù)目等于等效碳碳鍵的數(shù)目。