第2课时 同分异构体
1．认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象；
2．能正确书写和判断常见有机物的同分异构体。
知识01 构造异构
1．同分异构现象和同分异构体
(1)同分异构现象是指分子式相同而结构不同的现象。分子式相同而结构不同的化合物分子互为同分异构体
(2)产生同分异构现象的本质原因是有机化合物分子内部原子的结合顺序、成键方式等不同。
(3)同分异构体的性质存在差异，本质原因是它们具有不同的结构。
2．构造异构
(1)构造异构的概念
分子式相同而分子中原子或基团连接方式不同的异构现象称为构造异构。构造异构分为碳链异构、位置异构和官能团异构。
(2)构造异构的类型
类型 概念 示例
碳链异构 碳骨架不同而产生的异构 CH3CH2CH2CH3与
位置异构 官能团在碳链中的位置不同而引起的异构 CH2==CH—CH2—CH3与CH3—CH==CH—CH3
官能团异构 分子中所含官能团不同而产生的异构 CH3CH2OH与CH3—O—CH3
3．构造异构体的书写方法
(1)烷烃的同分异构体的书写方法：
烷烃的同分异构体的书写是其他种类有机物同分异构体书写的基础。由于烷烃只存在碳链异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写。
①先写直链异构体的结构简式；
②在直链减少1个碳作甲基取代基，其余为主链，甲基连在主链上，端点碳除外；
③再减少2个碳为2个甲基或1个乙基取代基，连在剩余碳形成的主链上，乙基至少连在离端点碳相隔1个碳的碳原子上；
④依次减少直链异构体上的碳原子作取代基（主链始终为最长碳链）。
戊烷（C5H12）的三种同分异构体的结构简式为：
(2)烯烃的同分异构体的书写方法：
①先确定主链碳原子个数；
②确定官能团（C=C）在主链上的位置实现位置异构；
③分别接入支链实现碳链异构。
分子式为C4H8的烯烃的同分异构体的结构简式为：
(3)含有不同官能团的同分异构体的书写：
乙醇和二甲醚的分子式都为C2H6O，乙醇分子中的官能团为羟基（—OH），二甲醚分子中的官能团为醚键（）。
乙醇：、二甲醚：
4．几种有机物具有的同分异构体
分子式 可能具有的结构简式
C4H10 CH3CH2CH2CH3
C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH2CH3
C3H6 CH3CH=CH2
C4H8 CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3 CH2=C(CH3)2
C2H6O CH3CH2OH CH3OCH3
有机物同分异构体的书写
1．同分异构体的书写方法
(1)减碳法(碳链异构)
可总结为四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布同邻间。
下面以C7H16为例，写出它的同分异构体：
①将分子写成直链形式：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。
②从直链上去掉一个—CH3，依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上。甲基可连在2，3号碳原子上：，根据碳链中心对称，将—CH3连在对称轴的右侧就会与左侧连接方式重复。
③再从主链上去掉一个碳原子，可形成一个—CH2CH3或两个—CH3，即主链变为。当取代基为—CH2CH3时，由对称关系只能连接在3号碳原子上。当取代基为两个甲基时，在主链上先定一个甲基，按照位置由近至远的顺序依次移动另外一个甲基，注意不要重复。即两个甲基可分别连接的碳原子号码是：2和2、2和3、2和4、3和3。
(2)取代法(适用于醇、卤代烃异构)
先碳链异构，后位置异构。如书写分子式为C5H12O的醇的同分异构体。如下数字即为—OH接入后的位置，即这样的醇合计为8种：
、、。
(3)插入法(适用于烯烃、炔烃、酯等)
先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳链骨架，再将官能团插入碳链中。
如书写分子式为C4H8的烯烃的同分异构体(插入双键)，双键可分别在①、②、③号位置：、。
2．同分异构体数目的确定
(1)烃基数确定一取代产物数目
—CH3、—C2H5各1种；—C3H7：2种；—C4H9：4种；—C5H11：8种。
(2)替代法
如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体(将H替代Cl)。
(3)等效氢法
①同一甲基上的氢原子是等效的。
②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。
③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的，18个氢原子都是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。
(4)组合法：的苯环上的一氯代物有3×4=12种。
【即学即练1】下列关于同分异构体的分类错误的是( )
A．CH3CH(CH3)CH2CH3与CH3(CH2)3CH3属于碳链异构
B．CH3—CH==CH—CH3与CH2==CH—CH2—CH3属于官能团异构
C．CH≡C—C2H5与CH3—C≡C—CH3属于位置异构
D．CH2==CH—CH==CH2与CH3—C≡C—CH3属于官能团异构
答案：B
解析：同分异构有碳链异构、官能团异构(又称类别异构)、位置异构等。B项中有机物的官能团均为且数目相同，不属于官能团异构，只是官能团位置不同，应属于位置异构。
【即学即练2】分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )
A．6种 B．7种 C．8种 D．9种
答案：C
解析：先写出碳链异构，再用取代法连接—Cl，即可求出C5H11Cl的同分异构体数目。 碳链异构有①，②，③。①中—Cl可取代的位置有1、2、3，共3种同分异构体；②中左右不对称，—Cl可取代的位置有1(5与1相同)、2、3、4，共4种同分异构体；③有1种同分异构体，所以C5H11Cl的同分异构体共有8种。
知识02 立体异构
1．立体异构
(1)概念：分子式相同、原子或基团连接的顺序相同，但分子中所含原子或基团在空间的排布方式不同产生的异构现象。
(2)分类：立体异构可分为顺反异构和对映异构。
2．顺反异构
2-丁烯的顺反异构体：
顺式 反式
甲基在双键的同一侧，称为顺式；甲基在双键的两侧，称为反式。这种异构称为顺反异构体
3．对映异构
某些有机化合物组成相同，分子中原子连接顺序也相同，但两者像人的左手和右手的关系一样，互为镜像，彼此不重合，称为对映异构，也叫旋光异构。
例如，乳酸的对映异构体可表示如图：
立体异构
1．顺反异构
(1)顺反异构和对映异构在空间旋转无法重叠。
(2)顺反异构的原因：由于碳碳双键不能转动，因此当乙烯分子中的氢原子被多个其他原子代换后，可形成顺反异构体。
如与或者与
在构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或基团不相同时才会出现顺反异构现象。也就是说，当双键的任何一个碳原子所连接的两个原子或基团相同时就没有顺反异构现象。
2．对映异构与手性碳原子
手性碳是指碳原子四周连有的原子或原子团各不相同。处于对映异构的两种分子互为镜像。存在对映异构的分子中必须含有手性碳原子。如
【即学即练3】下列烯烃中存在顺反异构体的是( )
A．CH3CH==CH2 B．CH2==CH—CH2—CH3
C．CH3—CH==CH—CH2—CH3 D．
答案：C
解析：A项，CH3CH==CH2中双键碳原子一端连接的是两个相同的氢原子，所以不存在顺反异构体；B项，CH3CH2CH==CH2中双键碳原子一端连接的也是两个相同的氢原子，所以也不存在顺反异构体；C项，CH3CH==CHCH2CH3中双键碳原子一端连接的是甲基和氢原子，另一端连接的是乙基和氢原子，所以存在顺反异构体；D项，中双键碳原子一端连接的是两个相同的甲基，所以不存在顺反异构体。
【即学即练4】当有机物分子中的一个碳原子所连的四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”。具有手性碳原子的物质具有旋光性，存在对映异构体。下列化合物中存在对映异构体的是 ( )
A． B．
C．HCOOH D．CH3CH(CH3)OCH3
答案：B
解析：由手性碳原子的形成条件分析四种物质的结构可知，只有含有手性碳原子，故符合要求的是B项。
题型一 同分异构现象
1．下列各组物质中属于同分异构体的是( )
A．H和H B．O2和O3
C．与 D．与
答案：D
解析：A项中两种微粒互为同位素；B项中两种物质互为同素异形体；C项中为同一物质；D项中两物质分子式都是C5H12，但结构不同，互为同分异构体。
题型二 同分异构体的书写
2．四联苯的一氯代物有( )
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
答案：C
解析：推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称线，四联苯是具有两条对称轴的物质，即， 在其中的一部分上有几种不同的氢原子(包括对称轴上的氢原子)，就有几种一氯代物，四联苯有5种不同的氢原子，故有5种一氯代物。
3．如图是立方烷的键线式结构，下列有关说法不正确的是( )
A．它和苯的最简式相同
B．它的二氯代物有2种(不考虑立体异构)
C．它的一个分子中只有20个σ键
D．它与苯乙烯()具有相同的分子式
答案：B
解析：它的二氯代物有3种：、、，B项错误。
二卤代烃的同分异构体判断方法：定一动一。“定一”时，有几种氢就有几种情况；“动一”时，在“定一”确定的每一条碳骨架上寻找第二个取代基的位置。如乙烷的二氯代物共有2种。
4．分子式为C3H7OCl，能与钠反应产生氢气的有机物共有(不含立体异构) ( )
A．8种 B．7种 C．6种 D．5种
答案：D
解析：分子式为C3H7OCl，能与钠反应产生氢气，说明含有羟基，可看作Cl取代丙醇的H，丙醇有CH3CH2CH2OH、CH3CH(CH3)OH，烃基分别有3、2种H，共5种，则一氯代物有5种。
书写同分异构体应注意以下两点：
(1)有序性，即从某一种形式开始排列，依次进行，防止遗漏。
(2)等效性，即位置相同的碳原子上的氢原子被取代时得到相同的物质。
题型三 立体异构
5．当有机物分子中的一个碳原子所连的四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”。具有手性碳原子的物质具有旋光性，存在对映异构体。下列化合物中存在对映异构体的是( )
A． B．
C．HCOOH D．CH3CH(CH3)OCH3
答案：B
解析：由手性碳原子的形成条件分析四种物质的结构可知，只有含有手性碳原子，故符合要求的是B项。
6．有机化学中有多种同分异构现象，其中有顺反异构，如2-丁烯有两种顺反异构体(如图所示)：
A中两个—CH3在双键同侧，称为顺式；B中两个—CH3在双键两侧，称为反式。根据此原理，苯丙烯()的同分异构体中除有三种位置异构外还有一对顺反异构，写出结构简式：
(1)三种位置异构： ； ； 。
(2)两种顺反异构： ； 。
答案：(1)
(2)顺式：反式：
解析：(1)的位置异构主要是指—C3H5基团的三种异构体：
①—CH==CH—CH3、②、③CH2==CH—CH2—。
(2)顺反异构是指的两种立体异构，即与—CH3在双键的同侧或两侧。
基础巩固
1．同分异构现象是造成有机化合物种类繁多的重要原因之一。下列各组物质中互为同分异构体的是( )
A．O2和O3 B．CH3CH=CH2与CH3CH2CH3
C．甲烷与乙烷 D．CH3CH2CH2CH3与
答案：D
解析：O2和O3是同种元素组成的不同单质，互为同素异形体，A错误；CH3CH===CH2与CH3CH2CH3分子式不同，不是同分异构体，B错误；甲烷与乙烷互为同系物，C错误；CH3CH2CH2CH3与分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确。
2．下列属于同分异构体的是( )
A． B．
C．HOOCCH2CH3和CH3CH2COOH D．
答案：D
解析：甲烷的空间结构为正四面体，因此二氯甲烷只有一种结构，属于同一种物质，选项A不符合题意；均为邻二甲苯，属于同一种物质，选项B不符合题意；均为丙酸，属于同一种物质，选项C不符合题意；前者分子式为C4H8，属于烯烃，后者分子式为C4H8，属于环烷烃，它们互为同分异构体，选项D符合题意。
3．与互为同分异构体的是( )
A． B．
C． D．
答案：C
解析：A项，二者互为同系物，错误；B项，二者结构相同，分子式相同，属于同种物质，错误；C项，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，正确；D项，二者互为同系物，错误。
4．下列化合物中同分异构体数目最少的是( )
A．戊烷 B．戊醇 C．戊烯 D．乙酸乙酯
答案：A
解析：A．戊烷有3种同分异构体：CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3和(CH3)4C。B．戊醇可看作C5H11—OH，而戊基(—C5H11)有8种结构，则戊醇也有8种结构，属于醚的还有6种。C．戊烯的分子式为C5H10，属于烯烃类的同分异构体有5种：CH2=CHCH2CH2CH3、CH3CH=CHCH2CH3、CH2=C(CH3)CH2CH3、CH2=CHCH(CH3)2、，属于环烷烃的同分异构体还有5种：、、、、。D．乙酸乙酯的分子式为C4H8O2，其同分异构体有碳链异构、官能团异构、位置异构，异构体数目远大于3种。
5．下列有机物的同分异构体数目判断错误的是( )
选项 有机物 同分异构体数目
A 分子式为C5H12 3
B 分子式为C5H10，能使溴的四氯化碳溶液褪色 5
C 分子式为C4H10O，能与Na反应生成氢气 4
D 分子式为C4H8O2，能与NaHCO3反应 3
答案：D
解析：戊烷的分子式为C5H12，有3种同分异构体，分别为正戊烷、异戊烷与新戊烷，A正确；能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明C5H10为戊烯，分别为1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、3-甲基-1-丁烯，故共有5种同分异构体，B正确；能与Na反应生成氢气说明为醇类，C4H10O可写成C4H9OH，丁基有4种结构，故共有4种醇，C正确；能与NaHCO3反应说明为羧酸，C4H8O2可写成C3H7COOH，丙基有2种结构，故有2种丁酸，D错误。
6．二苯甲烷()的二氯代物有(不含立体异构) ( )
A．15 种 B．16种 C．18 种 D．21 种
答案：B
解析：为对称结构，等效氢原子个数为，分别在1，2，3，4位置固定1个氯原子，则另一个氯原子位置：，，，二氯代物分别为8，5，2，1，共16种。
7．某简单烯烃与氢气加成后得到的饱和烃是，该烯烃可能的结构有 ( )
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
答案：B
解析：采用逆推法，以该饱和烃的碳链为基础，在不同的相邻碳原子之间去掉2个氢原子得烯烃，只能得到两种：、。
8．已知和互为同分异构体(称为“顺反异构”)，则分子式为C3H5Cl的链状同分异构体共有( )
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
答案：B
解析：依题给信息可推知：碳碳双键的任意一个不饱和碳原子上连接两个相同的基团时，不存在顺反异构体。连接两个不同的基团时存在顺反异构体。C3H5Cl的链状异构体有
①CH2==CH—CH2Cl、②、
③Cl—CH==CH—CH3，其中③的不饱和碳原子上连有两个不同的基团，有顺反异构体，故共有4种异构体。
9．已知下列有机物：
①CH3—CH2—CH2—CH3和
②CH2=CH—CH2—CH3和CH3—CH=CH—CH3
③ CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3
④和
⑤CH3—CH2—CH=CH—CH3和
⑥CH2=CH—CH=CH2和CH3—CH2—C≡CH
(1)其中属于同分异构体的是________。
(2)其中属于碳链异构体的是________。
(3)其中属于官能团位置异构的是________。
(4)其中属于官能团类型异构的是________。
(5)其中属于同一种物质的是________。
答案：(1)①②③⑤⑥ (2)① (3)② (4)③⑤⑥ (5)④
解析：解答此题的方法是先写出各物质的分子式，若分子式相同，再判断分子中含有的官能团是否相同，再进一步确定官能团的位置，最终对两种物质的关系做出判断。
10．一种热带雌蚕蛾为了吸引同类雄蛾会分泌出叫“蚕蛾醇”的物质。蚕蛾醇有多种顺反异构体，如
请回答：
(1)蚕蛾醇共有 种顺反异构体(含自身)。
(2)该蚕蛾醇手性碳原子的个数为 。
(3)该蚕蛾醇的分子式为 。
答案：(1)4 (2)0 (3)C16H30O
解析：该物质含有两个碳碳双键，每个双键都有两种顺反异构，共4种，其中每个碳原子都没有连四个不同基团，故无手性碳原子。
培优竞赛
1．环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2.2]戊烷()是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是 ( )
A．与环戊烯互为同分异构体
B．二氯代物超过两种
C．所有碳原子均处于同一平面
D．生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2
答案：C
解析：螺[2.2]戊烷的分子式为C5H8，环戊烯的分子式为C5H8，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，A项正确；如、、都是螺[2.2]戊烷的二氯代物，B项正确；螺[2.2]戊烷中每个碳原子形成4个单键，而每个碳原子与4个原子构成四面体，所以连接两个环的碳原子至少和直接相连的两个碳原子不共平面，C项错误；该有机物含2个三元环，在一定条件下具有类似烯烃的性质，且与氢气发生加成反应的转化率不大于1，则由1 mol C5H8生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2，D项正确。
2．泽维尔证实了光可诱发下列变化：
这一事实可用于解释人眼的夜视功能和叶绿素在光合作用中具有极高的光能利用率的原因，下列说法错误的是( )
A．X和Y互为同分异构体
B．X和Y中的所有原子可能在一个平面上
C．上述变化是一个物理过程
D．X和Y都可能发生加成反应
答案：C
解析：A．X和Y分子式相同，结构不同，互为同分异构，故A正确；B．碳碳双键和苯环均可在同一平面内，通过旋转，X和Y中的所有原子可能在一个平面上，故B正确；C．物质由顺式生成反式产物，发生化学变化，故C错误；D．X和Y都含有碳碳双键，可能发生加成反应，故D正确。
3．苯环上连有—X、—Y、—Z三个不同取代基的有机物，其结构式有( )
A．6种 B．8种 C．9种 D．10种
答案：D
解析：先将—X、—Y连在苯环上，得3种结构：①、②、③，再将—Z插入①、②、③式中分别有4种、4种、2种不同的插入方式。
4．在有机物分子中，若某个碳原子连接4个不同的原子或原子团，则这种碳原子称为“手性碳原子”，如中带*的C原子。若同一个碳原子相连着2个碳碳双键(如C=C=C)时，分子极不稳定，不存在。某链烃C7H10的众多同分异构体中：
(1)处于同一平面上的碳原子数最多有________。
A．6个 B．5个 C．7个 D．4个
(2)含有“手性碳原子”，但与足量H2发生加成反应后，不具有“手性碳原子”的结构简式是____________。
答案：(1)C
(2)
解析：(1)C7H10的众多同分异构体中，最多7个碳可以共平面，如。
(2)由题意知分子结构为且a、b、c各不同，与足量H2加成后a'、b'、c'相同，则不具备“手性碳原子”，则a、b、c各烃基中均有2个碳原子。
5．(1)写出下面有机化合物的结构简式和键线式：
：____________、____________。
(2)某有机化合物的键线式为，则它的分子式为____________，含有的官能团名称为____________，它属于___________________(填“芳香族化合物”或“脂环化合物”)。
(3)已知分子式为C5H12O的有机化合物有多种同分异构体，下列给出其中的四种：
A．CH3—CH2—CH2—CH2—CH2OH
B．CH3—O—CH2—CH2—CH2—CH3
C．
D．
根据上述信息完成下列各题：
①根据所含官能团判断，A属于________类有机化合物。B、C、D中，与A互为官能团异构的是_________(填字母，下同)，互为碳架异构的是________，互为位置异构的是________。
②写出与A互为位置异构(但与B、C、D不重复)的有机化合物的结构简式：
_____________________________________________。
③与A互为碳架异构的同分异构体共有三种，除B、C、D中的一种外，写出另外两种同分异构体的结构简式：______________________、_______________________。
答案：(1)CH2===CHCH===CH2
(2)C9H14O 羟基和碳碳双键 脂环化合物
(3)①醇 B D C ②
③
解析：(1)由该有机化合物的结构式可知，其结构简式为 CH2===CHCH===CH2，键线式为。(2)由该有机化合物的键线式可知，其分子式为C9H14O，分子中含有的官能团为羟基和碳碳双键；该有机化合物分子结构中无苯环，不属于芳香族化合物。(3)①A属于醇类有机化合物，B属于醚类有机化合物，故A与B属于官能团异构；C的碳链与A相同，但羟基位置不同，故A与C属于位置异构；而D也是醇类有机化合物，但碳骨架与A不同，因此A与D属于碳架异构。②碳链中有三种碳原子，羟基位于末端碳原子上即为A，位于第二个碳原子上即为C，当羟基位于中间的碳原子上时，即为满足要求的有机化合物。③与A互为碳架异构，则必须是醇类有机化合物，且最长的碳链上碳原子数应该小于5，共有如下3种：、和。第2课时 同分异构体
1．认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象；
2．能正确书写和判断常见有机物的同分异构体。
知识01 构造异构
1．同分异构现象和同分异构体
(1)同分异构现象是指___________________________的现象。___________________________的化合物分子互为同分异构体
(2)产生同分异构现象的本质原因是有机化合物分子内部原子的_________、_________等不同。
(3)同分异构体的性质存在差异，本质原因是它们具有不同的_________。
2．构造异构
(1)构造异构的概念
分子式_________而分子中原子或基团_________不同的异构现象称为构造异构。构造异构分为碳链异构、位置异构和官能团异构。
(2)构造异构的类型
类型 概念 示例
碳链异构 _________不同而产生的异构 CH3CH2CH2CH3与
位置异构 __________________不同而引起的异构 CH2==CH—CH2—CH3与CH3—CH==CH—CH3
官能团异构 分子中所含_________不同而产生的异构 CH3CH2OH与CH3—O—CH3
3．构造异构体的书写方法
(1)烷烃的同分异构体的书写方法：
烷烃的同分异构体的书写是其他种类有机物同分异构体书写的基础。由于烷烃只存在碳链异构，一般可采用“降碳对称法”进行书写。
①先写直链异构体的结构简式；
②在直链减少1个碳作甲基取代基，其余为主链，甲基连在主链上，端点碳除外；
③再减少2个碳为2个甲基或1个乙基取代基，连在剩余碳形成的主链上，乙基至少连在离端点碳相隔1个碳的碳原子上；
④依次减少直链异构体上的碳原子作取代基（主链始终为最长碳链）。
戊烷（C5H12）的三种同分异构体的结构简式为：
(2)烯烃的同分异构体的书写方法：
①先确定主链碳原子个数；
②确定官能团（C=C）在主链上的位置实现位置异构；
③分别接入支链实现碳链异构。
分子式为C4H8的烯烃的同分异构体的结构简式为：
(3)含有不同官能团的同分异构体的书写：
乙醇和二甲醚的分子式都为C2H6O，乙醇分子中的官能团为羟基（—OH），二甲醚分子中的官能团为醚键（）。
乙醇：、二甲醚：
4．几种有机物具有的同分异构体
分子式 可能具有的结构简式
C4H10
C5H12
C3H6
C4H8
C2H6O
有机物同分异构体的书写
1．同分异构体的书写方法
(1)减碳法(碳链异构)
可总结为四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布同邻间。
下面以C7H16为例，写出它的同分异构体：
①将分子写成直链形式：CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。
②从直链上去掉一个—CH3，依次连在剩余碳链中心对称线一侧的各个碳原子上。甲基可连在2，3号碳原子上：，根据碳链中心对称，将—CH3连在对称轴的右侧就会与左侧连接方式重复。
③再从主链上去掉一个碳原子，可形成一个—CH2CH3或两个—CH3，即主链变为。当取代基为—CH2CH3时，由对称关系只能连接在3号碳原子上。当取代基为两个甲基时，在主链上先定一个甲基，按照位置由近至远的顺序依次移动另外一个甲基，注意不要重复。即两个甲基可分别连接的碳原子号码是：2和2、2和3、2和4、3和3。
(2)取代法(适用于醇、卤代烃异构)
先碳链异构，后位置异构。如书写分子式为C5H12O的醇的同分异构体。如下数字即为—OH接入后的位置，即这样的醇合计为8种：
、、。
(3)插入法(适用于烯烃、炔烃、酯等)
先根据给定的碳原子数写出烷烃的同分异构体的碳链骨架，再将官能团插入碳链中。
如书写分子式为C4H8的烯烃的同分异构体(插入双键)，双键可分别在①、②、③号位置：、。
2．同分异构体数目的确定
(1)烃基数确定一取代产物数目
—CH3、—C2H5各1种；—C3H7：2种；—C4H9：4种；—C5H11：8种。
(2)替代法
如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，则四氯苯(C6H2Cl4)也有3种同分异构体(将H替代Cl)。
(3)等效氢法
①同一甲基上的氢原子是等效的。
②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的，所有的氢原子都是等效的，故新戊烷的一氯代物只有一种。
③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的，18个氢原子都是等效的，因此该物质的一氯代物也只有一种。
(4)组合法：的苯环上的一氯代物有3×4=12种。
【即学即练1】下列关于同分异构体的分类错误的是( )
A．CH3CH(CH3)CH2CH3与CH3(CH2)3CH3属于碳链异构
B．CH3—CH==CH—CH3与CH2==CH—CH2—CH3属于官能团异构
C．CH≡C—C2H5与CH3—C≡C—CH3属于位置异构
D．CH2==CH—CH==CH2与CH3—C≡C—CH3属于官能团异构
【即学即练2】分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)( )
A．6种 B．7种 C．8种 D．9种
知识02 立体异构
1．立体异构
(1)概念：分子式_________、原子或基团连接的顺序_________，但分子中所含原子或基团在__________________不同产生的异构现象。
(2)分类：立体异构可分为顺反异构和对映异构。
2．顺反异构
2-丁烯的顺反异构体：
顺式 反式
甲基在双键的_________，称为顺式；甲基在双键的_________，称为反式。这种异构称为顺反异构体。
3．对映异构
某些有机化合物组成_________，分子中原子连接顺序也_________，但两者像人的左手和右手的关系一样，互为_________，彼此_________，称为对映异构，也叫旋光异构。
例如，乳酸的对映异构体可表示如图：
立体异构
1．顺反异构
(1)顺反异构和对映异构在空间旋转无法重叠。
(2)顺反异构的原因：由于碳碳双键不能转动，因此当乙烯分子中的氢原子被多个其他原子代换后，可形成顺反异构体。
如与或者与
在构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或基团不相同时才会出现顺反异构现象。也就是说，当双键的任何一个碳原子所连接的两个原子或基团相同时就没有顺反异构现象。
2．对映异构与手性碳原子
手性碳是指碳原子四周连有的原子或原子团各不相同。处于对映异构的两种分子互为镜像。存在对映异构的分子中必须含有手性碳原子。如
【即学即练3】下列烯烃中存在顺反异构体的是( )
A．CH3CH==CH2 B．CH2==CH—CH2—CH3
C．CH3—CH==CH—CH2—CH3 D．
【即学即练4】当有机物分子中的一个碳原子所连的四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”。具有手性碳原子的物质具有旋光性，存在对映异构体。下列化合物中存在对映异构体的是 ( )
A． B．
C．HCOOH D．CH3CH(CH3)OCH3
题型一 同分异构现象
1．下列各组物质中属于同分异构体的是( )
A．H和H B．O2和O3
C．与 D．与
题型二 同分异构体的书写
2．四联苯的一氯代物有( )
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
3．如图是立方烷的键线式结构，下列有关说法不正确的是( )
A．它和苯的最简式相同
B．它的二氯代物有2种(不考虑立体异构)
C．它的一个分子中只有20个σ键
D．它与苯乙烯()具有相同的分子式
二卤代烃的同分异构体判断方法：定一动一。“定一”时，有几种氢就有几种情况；“动一”时，在“定一”确定的每一条碳骨架上寻找第二个取代基的位置。如乙烷的二氯代物共有2种。
4．分子式为C3H7OCl，能与钠反应产生氢气的有机物共有(不含立体异构) ( )
A．8种 B．7种 C．6种 D．5种
书写同分异构体应注意以下两点：
(1)有序性，即从某一种形式开始排列，依次进行，防止遗漏。
(2)等效性，即位置相同的碳原子上的氢原子被取代时得到相同的物质。
题型三 立体异构
5．当有机物分子中的一个碳原子所连的四个原子或原子团均不相同时，此碳原子就是“手性碳原子”。具有手性碳原子的物质具有旋光性，存在对映异构体。下列化合物中存在对映异构体的是( )
A． B．
C．HCOOH D．CH3CH(CH3)OCH3
6．有机化学中有多种同分异构现象，其中有顺反异构，如2-丁烯有两种顺反异构体(如图所示)：
A中两个—CH3在双键同侧，称为顺式；B中两个—CH3在双键两侧，称为反式。根据此原理，苯丙烯()的同分异构体中除有三种位置异构外还有一对顺反异构，写出结构简式：
(1)三种位置异构： ； ； 。
(2)两种顺反异构： ； 。
基础巩固
1．同分异构现象是造成有机化合物种类繁多的重要原因之一。下列各组物质中互为同分异构体的是( )
A．O2和O3 B．CH3CH=CH2与CH3CH2CH3
C．甲烷与乙烷 D．CH3CH2CH2CH3与
2．下列属于同分异构体的是( )
A． B．
C．HOOCCH2CH3和CH3CH2COOH D．
3．与互为同分异构体的是( )
A． B．
C． D．
4．下列化合物中同分异构体数目最少的是( )
A．戊烷 B．戊醇 C．戊烯 D．乙酸乙酯
5．下列有机物的同分异构体数目判断错误的是( )
选项 有机物 同分异构体数目
A 分子式为C5H12 3
B 分子式为C5H10，能使溴的四氯化碳溶液褪色 5
C 分子式为C4H10O，能与Na反应生成氢气 4
D 分子式为C4H8O2，能与NaHCO3反应 3
6．二苯甲烷()的二氯代物有(不含立体异构) ( )
A．15 种 B．16种 C．18 种 D．21 种
7．某简单烯烃与氢气加成后得到的饱和烃是，该烯烃可能的结构有 ( )
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
8．已知和互为同分异构体(称为“顺反异构”)，则分子式为C3H5Cl的链状同分异构体共有( )
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
9．已知下列有机物：
①CH3—CH2—CH2—CH3和
②CH2=CH—CH2—CH3和CH3—CH=CH—CH3
③ CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3
④和
⑤CH3—CH2—CH=CH—CH3和
⑥CH2=CH—CH=CH2和CH3—CH2—C≡CH
(1)其中属于同分异构体的是________。
(2)其中属于碳链异构体的是________。
(3)其中属于官能团位置异构的是________。
(4)其中属于官能团类型异构的是________。
(5)其中属于同一种物质的是________。
10．一种热带雌蚕蛾为了吸引同类雄蛾会分泌出叫“蚕蛾醇”的物质。蚕蛾醇有多种顺反异构体，如
请回答：
(1)蚕蛾醇共有 种顺反异构体(含自身)。
(2)该蚕蛾醇手性碳原子的个数为 。
(3)该蚕蛾醇的分子式为 。
培优竞赛
1．环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2.2]戊烷()是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是 ( )
A．与环戊烯互为同分异构体
B．二氯代物超过两种
C．所有碳原子均处于同一平面
D．生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2
2．泽维尔证实了光可诱发下列变化：
这一事实可用于解释人眼的夜视功能和叶绿素在光合作用中具有极高的光能利用率的原因，下列说法错误的是( )
A．X和Y互为同分异构体
B．X和Y中的所有原子可能在一个平面上
C．上述变化是一个物理过程
D．X和Y都可能发生加成反应
3．苯环上连有—X、—Y、—Z三个不同取代基的有机物，其结构式有( )
A．6种 B．8种 C．9种 D．10种
4．在有机物分子中，若某个碳原子连接4个不同的原子或原子团，则这种碳原子称为“手性碳原子”，如中带*的C原子。若同一个碳原子相连着2个碳碳双键(如C=C=C)时，分子极不稳定，不存在。某链烃C7H10的众多同分异构体中：
(1)处于同一平面上的碳原子数最多有________。
A．6个 B．5个 C．7个 D．4个
(2)含有“手性碳原子”，但与足量H2发生加成反应后，不具有“手性碳原子”的结构简式是____________。
5．(1)写出下面有机化合物的结构简式和键线式：
：____________、____________。
(2)某有机化合物的键线式为，则它的分子式为____________，含有的官能团名称为____________，它属于___________________(填“芳香族化合物”或“脂环化合物”)。
(3)已知分子式为C5H12O的有机化合物有多种同分异构体，下列给出其中的四种：
A．CH3—CH2—CH2—CH2—CH2OH
B．CH3—O—CH2—CH2—CH2—CH3
C．
D．
根据上述信息完成下列各题：
①根据所含官能团判断，A属于________类有机化合物。B、C、D中，与A互为官能团异构的是_________(填字母，下同)，互为碳架异构的是________，互为位置异构的是________。
②写出与A互为位置异构(但与B、C、D不重复)的有机化合物的结构简式：
_____________________________________________。
③与A互为碳架异构的同分异构体共有三种，除B、C、D中的一种外，写出另外两种同分异构体的结构简式：______________________、_______________________。
