烃的衍生物同分异构体的书写例析

烃的衍生物同分异构体的书写例析

在有机推断题中，同分异构体的书写和判断是近年高考的热点，是学生学习的难点。下面举几例加以分析：

【例1】写出分子式为C7H6O2且含苯环结构但不含其它环状结构的同分异构体。 【解析】C7H6O2含苯环，则可以写成C6H5—CHO2，按碳的四价原则，—CHO2符合羧基“—COOH”、酯基“HCOO—”等，又根据羧酸与羟基醛、酮等互为同分异构体，故有如下答案。

【答案】

【点拨】羧酸与酯、羟基醛、酮等互为同分异构体。

【例2】分子式为C16H16O2的某芳香族化合物A，能在酸性条件下分解成B和C，B在一定条件下可氧化生成C，则A的结构式可能有：

【解析】由B与C的结构中碳骨架结构相同，则B与C各含8个碳原子，且都含苯环，环外都只有2个碳原子。A可能是酯，酯水解得到酸和醇，B在一定条件下可氧化生成C，则B为芳香醇，C为芳香酸。 【答案】

【点拨】根据“B在一定条件下可氧化生成C”，则B与C的结构中碳骨架结构相同。

【例3】某苯的衍生物，其分子式为C8H10O，写出该有机物的所有同分异构体的结构简式。其中含有两个互为对位的取代基，不溶于NaOH溶液的该苯的衍生物有： 。 【解析】分子式为C8H10O的苯的衍生物可改写成C6H5—C2H5O ，环外是一饱和的烷氧基团。该烷氧基可以是一元取代物、二元取代物、三元取代物，还可分为苯的邻、间、对位取代等。烷氧基存在类别异构，可以是醇、酚、醚等。芳香醇、醚都不溶于NaOH溶液，只有酚溶于NaOH溶液。答案如下：

【答案】该有机物的所有同分异构体的结构简式：

其中含有两个互为对位的取代基，不溶于NaOH溶液的该苯的衍生物有：

【点拨】书写时注意思维有序，才能不重不漏。芳香醇和芳香醚都不溶于水和NaOH溶液，酚在水中的溶解度不大，但易溶于NaOH溶液。（上述两种不在对位的异构体还有4种）

【例4】某有机物分子式为C4H6O2，已知它能使溴的四氯化碳溶液退色，能发生加聚反应，在碱性条件下还能发生水解反应，写出该有机物可能的结构简式。

【解析】分子式为C4H6O2符合CnH2n-2O2的通式，据题意，该有机物一定含有C=C、酯“—COO—”，不含其它不饱和基团。所以，它可能是烯酯。书写顺序是：第一步写甲酸丙烯酯，再写丙烯酯的碳链异构体和碳碳双键位置异构体；第二步写乙酸乙烯酯；第三步写丙烯酸甲酯。答案如下： 【答案】

【点拨】应按碳链异构和官能团位置异构逐一写出。按碳链由长到短顺序有序书写。

【例5】写出相对分子质量为58的烃或烃的含氧衍生物（不要求写环状结构）的所有同分异构体的结构简式。

【解析】若为烃，58/12=4……10，则烃的分子式为C4H10，其同分异构体的结构简式有 CH3 CH2 CH2C H3和CH3 CH（C H3）2；

若为含氧衍生物，当含一个氧原子时，58—16=42，42/12=3……6，含氧衍生物的分子式为C3H6O，其符合饱和一元醛、酮或烯醇的通式。其同分异构体的结构简式有CH3CH2CHO、CH3COCH3 、CH2=CHCH2OH；

若为含氧衍生物，当含二个氧原子时，58—2×16=26，26/12=2……2，含氧衍生物的分子式为C2H2O2，常见的结构简式为OHC—CHO，乙烯酮（CH2=C=O）或乙炔二醇（HOC≡COH）不能稳定存在。

含氧衍生物不可能含更多氧原子。

【点拨】此题根据相对分子质量进行讨论，根据碳的四价和类别异构写出各异构体。 【例6】谷胱甘肽水解后产生的 HOOC — CH

— CH 2 CH 2 COOH 同分异构体有很多，其中含 │NH 2

有一个甲基、一个硝基和一个羧基的同分异构体有六种，其中三种的结构简式是：

│COOH

CH CH2 CH2CH—NO2 CH3CH—CH2CH2CH—CH2 │ │

│CH │ CH3 COOH │NO │2 2 COOH

3 NO2 请写出另外三种同分异构体的结构简式。

【解析】题目给出了三种，写另外三种，不能凭猜想而写，要以羧酸为主链，截取硝基和亚甲基连在主链的不同碳原子上，注意不能增加甲基数。与所给重复的不写，不同的写出。 ① ② ③

CH3—C—C—C—COOH CH3—C④— C⑤— COOH CH3—CH⑥

—COOH NO2 CH2NO2 CH2CH2NO2

不同的有以下三种：②CH3CH2CH(NO2)CH2COOH、④CH3CH(CH2NO2)CH2COOH、 ⑥CH3CH(CH2 CH2NO2) COOH

【答案】CH3CH2CH(NO2)CH2COOH、CH3CH(CH2NO2)CH2COOH、 CH3CH(CH2 CH2NO2) COOH

【点拨】氨基二羧酸与硝基羧酸为同分异构体，根据题目的限定条件，依次写出并一一对照，找出余下三种。

【例7】某芳香族化合物，苯环上只有一个取代基，完全燃烧只生成CO2和H2O，与酸、醇发生酯化反应及脱水反应，脱水产物的式量为148，脱水产物能与溴水发生加成反应。该芳香族化合物可能的结构简式有哪些？若该物质一定条件下可以发生催化氧化反应，催化氧化的产物能发生银镜反应，则该有机物A的结构简式为 。

【解析】由题意，该有机物是烃的含氧衍生物，含一个苯环，至少一个羧基和一个羟基，即最少含3个氧原子。设含氧衍生物为C6H5O3 CxHy，其式量为148+18=166，则CxHy的式量为41，CxHy为C3H5 。所以，该含氧衍生物不可能含更多的氧原子。C3H5中的碳原子一个在羧基中，另两个碳在醇（—C—C—OH）里。该芳香族化合物可能的结构简式有

有机物A的结构简式为：

【点拨】此题从定性和定量两方面分析，确定有机物的式量、分子式和结构。伯醇、仲醇能催化氧化分别生成醛、酮，叔醇不能催化氧化。醛能发生银镜反应、酮不能发生银镜反应。 【例8】A、B两种有机化合物，分子式都是C9H11O2N，

①化合物A是天然蛋白质的水解产物，光谱测定显示分子结构中不存在甲基，化合物A的

结构简式是 ；

②化合物B是某分子式为C9H12的芳香烃一硝化后的唯一产物（硝基连在苯环上），化合物

B的结构简式是 。

【解析】根据分子式中氢原子很少，A、B可能含苯环，又A是天然蛋白质的水解产物，所以它是α—氨基酸。C9H12的芳香烃可能是丙苯、甲乙苯、三甲基苯，只有均—三甲苯一硝化后的产物唯一。 【答案】

通过以上分析可知，同分异构体书写应注意以下技巧：注意书写的先后步骤：先写碳链异构；再写官能团位置异构；最后写官能团类别异构。书写时应注意题目的限定条件。注意不饱和键之间可以等价转换，不饱和度（每少两个氢原子为1个不饱和度）不变时氢原子数不会增减。注意思维的有序性，如基团大小有序变化、基团或官能团位置依次变换等，力争不重不漏。

针对训练

1.写出同时符合下列两项要求的 的所有同分异构体的结构简式。

①化合物是1，3，5—三取代苯；

②苯环上的三取代基分别为甲基、羟基和含有—COO—结构的基团。 【答案】

[点拨] 注意题目的限定条件，不能写芳香醇等。

2．醛 的 同分异构体中含有苯环结构但

不含其它环状结构且分别属于醇、酚、羧酸和酯类化合物的各写一种： 【答案】

其它合理答案（部分）：

【点拨】酸、酯、酚醛或酮、芳香醇醛或酮、烯二酚、烯酚醇、烯酚醚等互为同分异构体。 3.肉桂醛的结构简式为 ， , 写出满足下列条件的该物质的所有同分异构体的结构简式

①分子中不含羰基和羟基；

②是苯的对二取代物；③除苯环外，不含其它环状结构。 【答案】如下2种：

【点拨】依据题意，不能写醇、醛、酮。烯醛与炔醚是类别异构。

4.分子式为C5H12O2的二元醇有多种同分异构体，主链上有3个碳原子和4个碳原子的二元醇，其同分异构体数目分别是 和 种（不包括一个碳原子上连2个羟基者）。 【答案】2种和6种。

⑴HOCH2CH(C2H5)CH2OH ⑵HOCHC(CH3)2CH2OH

①HOCH2CH(OH)CH(CH3)2 ②HOCH2C(OH) (CH3)CH2 CH3

③HOCH2 CH(CH3) CH2CH2OH ④HOCH2 CH(CH3) CH(OH) CH3

⑤HOCH2 CH2 C(OH) (CH3) 2 ⑥CH3CH(OH)C(OH)(CH3)2 【点拨】注意选含有羟基的最长的碳链为主链。书写时注意结构的对称性，注意依次变换基团的位置。

5.某有机物分子式为C9H10O3，分子中存在苯环、醇羟基和羧基，苯环上有二个取代基且在邻位，符合以上条件的该有机物可能有哪些？写出结构简式。 【答案】如下4种：

6．乙酸苯甲酯有很多同分异构体，其中含有酯基和一取代苯结构的同分异构体还有5种，它们是： 【答案】

[点拨]题目的限定条件是“含有酯基和一取代苯结构”，不能多取代或写酸、醛等，某酸苯酚酯也属于酯类。

7.阿司匹林（ ）的同分异构体中属于酯类化合物而且结构中含有苯环和羧

基的二元取代物有：

【答案】有以下几种（还有邻、对位的异构体）。

【点拨】若不限定二元取代物，则还有一元、三元等取代物。如：

8.写出与 互为同分异构体的所有芳香族含氧衍生物的结构简式。

【解析】该有机物的分子式为C7H8O，改写成芳香族含氧衍生物：C6H5 —CH3O 。含苯环且苯环外的部分为饱和结构，可以是醇、酚、醚等。答案如下：

【点拨】不饱和键之间可以等价转换，一个C=C相当一个环状结构，环内增加一个C=C，则环外就减少一个C=C。

9．分子式为C5H10O2的属于羧酸和酯类物质的同分异构体有哪些？

【解析】根据分子式为C5H10O2，符合CnH2nO2饱和一元羧酸或酯的通式，写出各异构体如下： 【答案】

CH3 CH2CH2 CH2COOH、CH3CH（CH3）CH2COOH、CH3CH2CH（CH3）COOH、CH3 C（CH3）2COOH；HCOO CH2CH2 CH2 CH3、HCOO CH2CH2 CH2 CH3、HCOO CH2CH （CH3）2、HCOO CH（CH3）CH2CH3、HCOO C（CH3）3、CH3COO CH2CH2 CH3、CH3COO CH(CH3)2、CH3 CH2 COO CH2CH3、CH3 CH2 CH2COO CH3、(CH3 )2 CHCOO CH3。

【点拨】题目限定只写属于羧酸和酯类物质的同分异构体，不能写其他的类别异构体。 烃

同分异构体的书写专题训练

1．CH2Cl2是否存在同分异构体，为什么？

2．C3H6Cl2与C3H2Cl6的同分异构体是否一样多？由此可得出的一般规律是什么？

3．写出C5H10的所有同分异构体，并用系统命名法命名。

4．写出C4H6的所有同分异构体。

5．写出C5H11Cl的所有同分异构体。

6．甲苯和甲基环己烷的一氯代物各有哪几种？

7． 丙烷的一氯代至八氯代物各有几种同分异构体？哪些种数相同？

8．碳原子数不超过10个的烷烃，其一氯代物只有一种的是哪些？写出它们的结构简式。

9．写出分子式为C9H12的芳香烃的所有同分异构体。

10．写出 C6H5 —C4H9的所有同分异构体。

11．写出结构为的二氯代物的同分异构体。

12．并五苯（ ）的一氯代物有 种同分异构体，二氯蒽

（蒽： ）有 种同分异构体。

13．已知碳原子数小于或等于8的单烯烃与HBr反应，其加成产物只有一种结构。符合此条件的单烯烃有 种，其结构特点是

在这些单烯烃中，若与H2加成后所得烷烃的一氯代物的同分异构体有3种，这样的单烯烃的结构简式为 。

14．写出与苯互为同系物且一氯代物只有两种的物质的结构简式（至少写两