第一章有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法

第一節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1.3有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象

有機(jī)物種類繁多的原因之一的存在同分異構(gòu)現(xiàn)象，，本節(jié)課在原有學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)有機(jī)物的

分子結(jié)構(gòu)決定于原子間的連接順序，成鍵方式和空間排布，認(rèn)識(shí)有機(jī)物存在構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)等

同分異構(gòu)現(xiàn)象，培養(yǎng)“微觀探析與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。為學(xué)生后續(xù)有機(jī)物的性質(zhì)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

課程目標(biāo)學(xué)科素養(yǎng)

1、認(rèn)識(shí)同分異構(gòu)現(xiàn)象，掌握有機(jī)化合物同a.微觀探析與模型認(rèn)知”：認(rèn)識(shí)有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)決

分異構(gòu)體的書寫，判斷同分異構(gòu)體數(shù)目定于原子間的連接順序，成鍵方式和空間排布，認(rèn)識(shí)

有機(jī)物存在構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)等同分異構(gòu)現(xiàn)象，培

養(yǎng)“微觀探析與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

教學(xué)重點(diǎn)：有機(jī)化合物同分異構(gòu)體的書寫、判斷同分異構(gòu)體數(shù)目

教學(xué)難點(diǎn)：有機(jī)化合物同分異構(gòu)體的書寫

講義教具

【引入】早期有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為有機(jī)化學(xué)的分子結(jié)構(gòu)都是平面，那么CH2Cl2有兩種結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)

事實(shí)證明，CH2Cl2有一種結(jié)構(gòu)，范托夫于1874年提出：建立在平面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的化合物的結(jié)構(gòu)式并

不能反映它的真實(shí)結(jié)構(gòu)，甲烷應(yīng)該呈正四面體結(jié)構(gòu)，后通過X-射線衍射得以證實(shí)，后來范托夫的碳

價(jià)四面體學(xué)說不僅被許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)證實(shí)，還解釋了其他現(xiàn)象，氯溴碘代甲烷有兩種異構(gòu)體，互為對(duì)

映異構(gòu)體。同一時(shí)期，法國(guó)化學(xué)家勒貝爾提出了相同的觀點(diǎn)，與范托夫共同開辟了立體化學(xué)的新篇

章。

【過渡】同分異構(gòu)體現(xiàn)象在有機(jī)化合物中十分普遍，這也是有機(jī)化合物數(shù)量非常龐大的原因之一。

【思考與討論】

戊烷（C5H12）的三種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示?；貞浲之悩?gòu)體的知識(shí)，完成下表。

物質(zhì)名稱正戊烷異戊烷新戊烷

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH2CH3CH3C(CH3)2CH3

相同點(diǎn)分子式相同

不同點(diǎn)碳架異構(gòu)

【講解】

1.同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象

2.同分異構(gòu)體：具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物

[備注]有機(jī)化合物中碳原子數(shù)目越多，其同分異構(gòu)體的數(shù)目越

3.同分異構(gòu)現(xiàn)象分類

【學(xué)生】閱讀教材p5表1-2，總結(jié)同分異構(gòu)體的書寫

【講解】同分異構(gòu)體的書寫

1．同分異構(gòu)體的書寫規(guī)律

(1)烷烴——碳鏈異構(gòu)

具體規(guī)則如下：

主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布由鄰到間。

下面以C7H16為例，寫出它的同分異構(gòu)體：

1將分子寫成直鏈形式：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。

②從直鏈上去掉一個(gè)—CH3，依次連在剩余碳鏈中心對(duì)稱線一側(cè)的各個(gè)碳原子上。甲基可連在2，3

號(hào)碳上：，根據(jù)碳鏈中心對(duì)稱，將—CH3連在對(duì)稱軸的右側(cè)就會(huì)與左側(cè)連接

方式重復(fù)。

③再?gòu)闹麈溕先サ粢粋€(gè)碳，可形成一個(gè)—CH2CH3或兩個(gè)—CH3，即主鏈變?yōu)椋骸?/p>

當(dāng)取代基為—CH2CH3時(shí)，由對(duì)稱關(guān)系只能連在3號(hào)碳上。當(dāng)取代基為兩個(gè)甲基時(shí)，在主鏈上先定

一個(gè)甲基，按照位置由近至遠(yuǎn)的順序依次移動(dòng)另外一個(gè)甲基，注意不要重復(fù)。即兩個(gè)甲基可分別

連接的碳原子號(hào)碼是：2和2、2和3、2和4、3和3。

④再?gòu)闹麈溕先サ粢粋€(gè)碳，可形成一個(gè)丙基—CH2CH2CH3、一個(gè)甲基—CH3和一個(gè)乙基—CH2CH3

或3個(gè)甲基—CH3，即主鏈變?yōu)椤Ｖ麈溣?個(gè)碳原子時(shí)不能連丙基和乙基，故只

能連3個(gè)甲基—CH3，在2號(hào)C原子上連兩個(gè)甲基，3號(hào)C原子上連1個(gè)甲基，即。

(2)取代法(適用于醇、鹵代烴異構(gòu))

具有官能團(tuán)的有機(jī)物：一般按碳鏈異構(gòu)→位置異構(gòu)→官能團(tuán)異構(gòu)的順序書寫。

例：(以C4H10O為例且只寫出骨架與官能團(tuán))

①碳鏈異構(gòu)C—C—C—C、

?

②位置異構(gòu)、、、

?

③官能團(tuán)異構(gòu)C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C

(3)插入法(適用?于烯烴、炔烴、酯等)

先根據(jù)給定的碳原子數(shù)寫出烷烴的同分異構(gòu)體的碳鏈骨架，再將官能團(tuán)插入碳鏈中。

如書寫分子式為C4H8的烯烴的同分異構(gòu)體(插入雙鍵)，雙鍵可分別在①、②、③號(hào)位置：

(4)芳香族化合物：兩個(gè)取代基在苯環(huán)上的位置有鄰、間、對(duì)3種。

(5)常見的官能團(tuán)類別異構(gòu)舉例

組成通式可能的類別及典型實(shí)例

CnH2n

烯烴(CH2==CHCH3)、環(huán)烷烴()

炔烴(CH≡C—CH2CH3)、二烯烴(CH2==CHCH==CH2)、

CnH2n－2

環(huán)烯烴()

CnH2n＋2O醇(C2H5OH)、醚(CH3OCH3)

醛(CH3CH2CHO)、酮()、烯醇(CH2==CHCH2OH)、

CnH2nO

環(huán)醚()、環(huán)醇()

羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、

CnH2nO2

羥基醛(HO—CH2CH2—CHO)、羥基酮()

酚()、芳香醚()、

CnH2n－6O

芳香醇()

2．同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法

(1)記憶法：記住一些常見有機(jī)物同分異構(gòu)體數(shù)目，如

①凡只含一個(gè)碳原子的分子均無同分異構(gòu)體；

②乙烷、丙烷、乙烯、乙炔無同分異構(gòu)體；

③4個(gè)碳原子的烷烴有2種同分異構(gòu)體，5個(gè)碳原子的烷烴有3種同分異構(gòu)體，6個(gè)碳原子的烷烴有

5種同分異構(gòu)體。

(2)基元法：—CH3、—C2H5各1種；—C3H7：2種；—C4H9：4種；—C5H11：8種。

如丁基有4種，則丁醇、戊醛、戊酸都有4種同分異構(gòu)體。

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

如CH4的一氯代物只有1種，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1種。

(4)等效氫法：等效氫法是判斷同分異構(gòu)體數(shù)目的重要方法，其規(guī)律有：

①同一碳原子上的氫原子等效。

②同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。

如新戊烷()

的四個(gè)甲基是等效的，所有的氫原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一種。

③處于對(duì)稱位置上的氫原子是等效的。如的六個(gè)甲基是等效的，18個(gè)氫原子都是

等效的，因此該物質(zhì)的一氯代物也只有一種。

(4)組合法：的苯環(huán)的一氯代物有3×4＝12種。

【資料卡片】

鍵線式：將碳、氫元素符號(hào)省略，只表示分子中鍵的連接情況和官能團(tuán)，每個(gè)拐點(diǎn)和終點(diǎn)均表示一

種碳原子

乙醇乙烯

鍵線式：也稱骨架式、拓?fù)涫?、折線簡(jiǎn)式，是在平面中表示分子結(jié)構(gòu)的最常用的方法，在表示有機(jī)

化合物的結(jié)構(gòu)時(shí)尤其常用。用鍵線式表示的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明易懂，并且容易書寫。

【課堂小結(jié)】

本節(jié)課掌握同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體及同分異構(gòu)現(xiàn)象的分類，并且能夠掌握書寫同分異構(gòu)體的書

寫方法及同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷。

1.同分異構(gòu)現(xiàn)象是造成有機(jī)物種類繁多的重要原因之一。下列各組物質(zhì)中互為同分異構(gòu)體的是

（）

A.甲烷與丙烷B.與

CH3CH2OHCH3COOH

C.乙烯與乙烷D.與

CH3CH2CH2CH3

【答案】D

【解析】

A.甲烷與丙烷互為同系物，故A錯(cuò)誤；

B.與，前者為乙醇，后者為乙酸，二者分子式不同，不屬于同分異構(gòu)體，故B

錯(cuò)C誤H；3CH2OHCH3COOH

C.乙烯分子式為，乙烷分子式為，二者分子式不同，不屬于同分異構(gòu)體，故C錯(cuò)誤；

2426

D.C與H，二C者H的?分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，所以二者互為同分異構(gòu)體，故D

3223

正C確H。CHCHCH

故選D。

2.分子式為的有機(jī)物，則屬于酚類且只有一個(gè)鏈烴基的同分異構(gòu)體有

A.3種C9H12OB.5種C.6種D.8種(????)

【答案】C

【解析】解：屬于酚類且只有一個(gè)鏈烴基，結(jié)合分子式為可知，一定含酚結(jié)構(gòu)，另一

個(gè)鏈烴基為，結(jié)合丙基有2種，且苯環(huán)上2個(gè)取代基C9存H1在2O鄰、間、對(duì)位置，?則O符H合條件的同

分異構(gòu)體有?C3H7種，

故選：C。2×3=6

3.有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可用“鍵線式”表示，如可簡(jiǎn)寫為。有機(jī)物X的鍵線式為

CH3CH=CHCH3

，下列說法不正確的是：

()

A.X的化學(xué)式為

88

B.有機(jī)物Y是XC的H同分異構(gòu)體，且屬于芳香烴，則Y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

C.X能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D.X與足量的在一定條件下反應(yīng)可生成飽和烴Z，Z的一氯代物有4種

【答案】DH2

【解析】

A.根據(jù)鍵線式的書寫特點(diǎn)，X分子中含8個(gè)C、8個(gè)H，X的化學(xué)式為，故A正確；

88

B.Y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，X、Y的分子式相同，結(jié)構(gòu)不同C，H二者互為同分異構(gòu)體，且

Y中含苯環(huán)只有C、H元素，Y屬于芳香烴，故B正確；

C.有機(jī)物X中具有碳碳雙鍵，具有烯烴的性質(zhì)，能被高錳酸鉀氧化，使高錳酸鉀酸性溶液褪色，故

C正確；

D.X含碳碳雙鍵，與足量的在一定條件下反應(yīng)可生成環(huán)狀飽和烴Z，X和氫氣加成以后，所有的

雙鍵變?yōu)閱捂I，根據(jù)對(duì)稱性H原2則，這樣得到的烴中被加成以后上去的氫原子均等效，共有兩種類型

的氫原子，所以Z的一氯代物有2種，故D錯(cuò)誤。

故選D。

4.二苯甲烷常用做有機(jī)合成中間體，結(jié)構(gòu)如圖所示，下列關(guān)于該化合物的說法正確的是

A(??.??)與苯互為同系物

B.一氯代物有3種

C.所有碳原子均處同一平面

D.可與反應(yīng)生成

【答案】D6mol?H21mol?C13H24

【解析】

A.二苯甲烷含2個(gè)苯環(huán)，不屬于苯的同系物，故A錯(cuò)誤；

B.二苯甲烷的一氯代物有4種，故B錯(cuò)誤；

C.苯環(huán)為平面結(jié)構(gòu)，單鍵可以旋轉(zhuǎn)，所有碳原子不一定處于同一平面，故C錯(cuò)誤；

D.苯環(huán)與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，可與反應(yīng)生成，故D正確。

故選D。6mol?H21mol?C13H24

5.化合物、、，，下列說法不．正．確．的是

(a)(b)(c)(d)()

A.a、b、c、d互為同分異構(gòu)體B.除a外均可發(fā)生加成反應(yīng)

C.c中所有原子不可能處于同一平面D.一氯代物同分異構(gòu)體最多的是c

【答案】C

【解析】

A.根據(jù)四種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，四種有機(jī)物分子式相同結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體，故A正確；

B.a沒有碳碳雙鍵，其余均有碳碳雙鍵，可以發(fā)生加成反應(yīng)，故