2.1 有机化合物的结构（第2课时 同分异构体）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（苏教版2019选择性必修3）

专题2 有机物的结构与分类 第一单元 有机化合物的结构 第2课时 同分异构体 版块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识有机化合物存在同分异构现象。 2．能正确书写和判断常见有机物的同分异构体。 3．了解顺反异构和对映异构及在生活、医疗等方面的应用。 重难点：构造异构的判断和书写；顺反异构和立体异构。 一、 同分异构现象和同分异构体 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 形成原因 示例 碳链异构 碳链骨架不同 正丁烷：CH3CH2CH2CH3 异丁烷： 位置异构 官能团或取代基在碳骨架(碳链或碳环)上位置不同 1-丁烯：CH2==CH—CH2—CH3 2-丁烯：CH3—CH==CH—CH3 官能团异构 官能团不同 乙醇：CH3CH2OH 二甲醚：CH3—O—CH3 二、构造异构体的书写 1．烷烃同分异构体的书写 烷烃的碳链异构，一般可采用“减碳法”进行书写，具体步骤如下(以C6H14为例)： (1)确定碳链 ①先写最长的碳链：C—C—C—C—C—C。 ②减少1个碳原子，将其作为甲基放在主链上并移动位置。注意碳链的对称性，不要重复，甲基不放1号位。 、。 ③减少2个碳原子，将其作为一个乙基或两个甲基放在主链上并移动位置。 注意a.乙基不放2号位； b.两个甲基按连在同一个碳原子、相邻碳原子、相间碳原子的顺序依次放在主链上； c．从主链上取下来的碳原子数，不能多于主链所剩部分的碳原子数。 、。 (2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子数。 (3)写出C6H14所有同分异构体的结构简式： CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、、、。 2．烯烃(或炔烃)同分异构体的书写 书写方法：首先碳链异构，然后根据碳的四个共价键关系，加上官能团(或—C≡C—)。 以C4H8(含有一个碳碳双键)为例，具体步骤如下： (1)按照烷烃同分异构体的书写步骤，写出可能的碳链结构：C—C—C—C、。 (2)根据碳链结构的对称性和碳原子的成键特点，在碳链上可能的位置添加双键： 。 (3)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。 (4)C4H8共有3种同分异构体(不考虑立体异构)，其键线式分别为、、。 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 三、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 两个相同的原子或原子团位于双键同一侧的称为顺式结构，两个相同的原子或原子团位于双键两侧的称为反式结构，例如顺-2-丁烯和反-2-丁烯的结构简式分别是和。 【特别提醒】产生顺反异构体的条件 (1)具有碳碳双键； (2)组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团。 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： 4．同分异构现象与物质性质 (1)同分异构体虽然分子式相同，但结构不同，性质也存在差异，如三种戊烷沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。 (2)天然植物油主要含顺式脂肪酸，因其抗氧化能力差，稳定性不好，人们会将其进行氢化处理，在此过程中会生成一定量的反式脂肪酸。过多食用富含反式脂肪酸的食物易引发肥胖症和心脑血管疾病。 (3)人体剧烈运动后糖类代谢出乳酸，乳糖发酵也会产生乳酸，这两种乳酸分子构造相同，化学性质相同，但两者互为对映异构体，其旋光性不同，很多药物也都存在对映异构现象，其生物活性可能不同。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)每一种有机物都存在同分异构现象(　×　) (2)CH3COOH与HCOOCH3互为同分异构体，属于官能团异构(　√　) (3)与互为同分异构体，属于立体异构(　×　) (4)分子式为C2H6、C3H8的烷烃一定为纯净物(　√　) (5)同素异形体、同分异构体之间的转化是物理变化(　×　) (6)存在对映异构的有机物分子中必须含有饱和碳原子，且该碳原子相连接的4个原子(或基团)完全不同(　√　) 2．已知下列有机物： ①和 ②和 ③CH2==CH—CH==CH2和CH3—C≡C—CH3 ④CH3CH2CHO和 ⑤和 ⑥CH3CH2COOH和HCOOCH2CH3 ⑦和 (1)其中属于构造异构的是______________(填序号，下同)，属于同一物质的是________。 (2)其中属于碳链异构的是________，属于位置异构的是________，属于官能团异构的是_______。 (3)在⑤中有一种分子存在顺反异构，该分子的结构简式为________________________，写出该分子的顺反异构体：________________、______________________________。 (4)在⑦中有一种分子存在对映异构体，该分子是______________________。 答案　(1)①③④⑤⑥⑦　② (2)①　⑤⑦　③④⑥ (3)　 (顺式)　 (反式) (4) 3．书写分子式为C4H9Cl的所有同分异构体。 答案　①先写出可能的碳链异构：　。 ②然后用—Cl代替H原子，a有2种，b有2种。 ③根据碳原子4个共价键关系，补写氢原子。 故C4H9Cl的同分异构体有CH2ClCH2CH2CH3、CH3CHClCH2CH3、CH2ClCH(CH3)2、(CH3)3CCl。 4．戊烷共有3种同分异构体，戊烷分子中的一个氢原子分别被—Cl、—OH、—COOH取代后得到卤代烃、醇、羧酸。 (1)下列式子是某学生书写的C5H12的同分异构体的结构简式： ①CH3CH2CH2CH2CH3　② ③　④⑤ 这些结构中出现重复的是________(填序号)。 (2)用—COOH取代C5H12分子中的1个氢原子得到分子式为C6H12O2的羧酸，该物质的同分异构体有______种。 答案　(1)②③④　(2)8 解析　(1)②③④的最长碳链均有4个碳原子，有一个—CH3均接在2号碳原子上，为同一物质。 ►问题一 同分异构现象和同分异构体 【典例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。 【变式1-1】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。 【变式1-2】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。 ►问题二 构造异构体的书写 【典例2】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。 【解题必备】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。 【变式2-1】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。 【变式2-2】下列所述烷烃和它的二氯取代物的数目(不考虑立体异构)，其中不正确的是(　　) A．正丁烷能生成6种二氯代物 B．异丁烷能生成2种二氯代物 C．异戊烷能生成10种二氯代物 D．新戊烷能生成2种二氯代物 答案：B 解析：先写出异丁烷的结构简式：，其二氯代物有：、、，共3种，故B不正确。 ►问题三 立体异构 【典例3】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。 【解题必备】 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 【变式3-1】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。 【变式3-2】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。 1．下列关于同分异构体的说法不正确的是(　　) A．具有相同分子式，但结构不同的化合物互为同分异构体 B．相对分子质量相同的几种化合物，互为同分异构体 C．同分异构体之间的转化属于化学变化 D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体 答案　B 解析　有些物质具有相同的相对分子质量，但分子组成可能不同，不一定互为同分异构体；同分异构体之间的转化属于化学变化；不同化合物组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同时，其分子式一定也相同，互为同分异构体。 2．下列各组物质中，互为同分异构体的是(　　) A．与 B．HC≡C—(CH2)3CH3与 C．CH3CH2OCH2CH3与 D．与 答案　B 解析　A项和C项中物质的分子式不同，不互为同分异构体，错误；B项和D项中物质的分子式均相同，但是D项中两种物质结构相同，是同一物质，D项错误。 3．维生素E能有效减少皱纹的产生，保持青春的容貌。维生素E有四种类型，其结构简式如图，若R代表相同的烃基，下列互为同分异构体的是(　　) A．甲和乙 B．乙和丙 C．丙和丁 D．甲和丁 答案　B 解析　同分异构体分子式相同，结构不同，根据结构简式可知甲的分子式为C11H13O2R，乙的分子式为C12H15O2R，丙的分子式为C12H15O2R，丁的分子式为C13H17O2R，R代表相同的烃基，分子式相同的是乙、丙，且两者结构不同，则两者互为同分异构体，故选B。 4．下列各组物质中，互为同分异构体且属于位置异构的是(　　) A．CH3CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．和 C．CH3COOH和HCOOCH3 D．CH3CH2CHO和CH3COCH3 答案　B 解析　A中CH3CH2CH3和CH3CH(CH3)2分子式不同，不互为同分异构体；B中两种物质官能团的位置不同，属于位置异构；C、D中物质均是分子式相同，官能团类别不同，属于官能团异构。 5．下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于碳链异构 B．H3CC≡CCH3和CH2=CHCH==CH2属于官能团异构 C．与属于对映异构 D．和属于位置异构 答案　C 解析　A中CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2碳骨架不同，属于碳链异构；B中两物质官能团类别不同，属于官能团异构；C中二者属于同种物质； D中甲基与—OH在苯环上的位置不同，属于位置异构。 6．割草机刚刚修剪过的草坪散发浓浓的“青草味”，这是由于植物的叶子挥发产生了顺-3-己烯醛，其不稳定会重排成反-3-己烯醛： 下列化合物也存在类似上述结构现象的是(　　) A．CH2==CH2 B．CH3CH==CHCH3 C．CH3CH==CH2 D．CH3CH2CH2CH3 答案　B 解析　顺-3-己烯醛重排成反-3-己烯醛，二者互为顺反异构体。乙烯双键周围均为氢原子，不存在顺反异构，A项错误；2-丁烯双键一侧基团不相同，存在顺反异构，B项正确；丙烯双键一侧全部为氢原子，不存在顺反异构，C项错误；丁烷仅存在碳链异构，D项错误。 7．诺贝尔化学奖曾授予“手性碳原子的催化氢化、氧化反应”研究领域作出贡献的三位科学家。手性分子具有对映异构及光学活性，下列分子中具有光学活性的是(　　) A．CCl2F2 B． C．CH3CH2OH D． 答案　D 解析　CCl2F2、、CH3CH2OH中碳原子所连接的原子(或原子团)均有相同部分，不含手性碳原子，中与羧基相连接的碳原子所连的原子(或原子团)均不相同，该碳原子为手性碳原子，该分子具有光学活性。 8．C4H9Cl的同分异构体有(不考虑立体异构)(　　) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 答案　C 9．烷烃(如图)是由某单烯烃和氢气加成后的产物，不考虑顺反异构，则这种单烯烃的结构可能有(　　) A．4种 B．5种 C．7种 D．9种 答案 　B 解析 　单烯烃的碳碳双键的位置可能有，共5种。 10．已知化合物A(C4Si4H8)与立方烷(C8H8)的分子结构相似，如图： 则C4Si4H8的二氯代物的同分异构体数目为(　　) A．6 B．5 C．4 D．3 答案　C 解析　C4Si4H8的二氯代物的同分异构体有：同一条棱上的二氯代物1种、面对角线上的二氯代物2种、体对角线上的二氯代物1种。 1．下列表示或说法不正确的是(　　) A．C3H8的一氯代物有2种 B．丁烷有3种同分异构体 C．CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2互为同分异构体 D．C3H6和C4H8不一定互为同系物 答案　B 解析　C3H6和C4H8均既可以是烯烃，也可以是环烷烃，故二者不一定互为同系物，D项正确。 2．某有机物的结构如图所示，则与该有机物苯环上取代基种类和数目均相同的同分异构体共有(不包括该有机物，不考虑顺反异构)(　　) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 答案 　C 解析 　该有机物苯环上取代基有两个羟基，侧链上有一个碳碳双键，用A表示羟基、B表示碳碳双键，用“定二移一”法确定三个取代基在苯环上共有六种连法：、、 (同种有机物)、、、，则与该有机物苯环上取代基种类和数目均相同的同分异构体有5种。 3．分子式为C6H14O且含有“—CH2OH”的同分异构体有(不考虑立体异构)(　　) A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 答案　B 解析　C6H14O分解成C5H11—CH2OH，相当于—CH2OH取代C5H12中的一个氢原子，C5H12有8种不同化学环境的氢原子，故C6H14O中含有—CH2OH的同分异构体有8种。 4．同分异构现象在有机化学中普遍存在，中学阶段常见的同分异构体有三类：①官能团异构，②位置异构，③碳链异构。已知分子式为C5H12O的有机物有多种同分异构体，下面给出其中四种： 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问题： (1)根据所含官能团判断A属于________，B、C、D中，与A互为官能团异构的是________ (填字母，下同)，与A互为碳链异构的是__________；与A互为位置异构的是____________。 (2)写出另一种与A互为位置异构的有机物的结构简式：_______________________________。 (3)与A互为碳链异构的同分异构体共有5种，除B、C或D中的一种外，其中两种结构简式为、，写出另外两种同分异构体的结构简式： ____________________________、____________________。 答案　(1)醇　B　D　C (2) (3)　 解析　(3)与A互为碳链异构的同分异构体，可以根据戊基的碳链异构来书写，戊基有CH3CH2CH2CH2CH2—，CH3CH2CH(CH3)CH2—，CH3CH2C(CH3)2—，(CH3)2CHCH2CH2—，(CH3)3CCH2—，(CH3)2CHCH(CH3)—，所以另外两种同分异构体的结构简式为、。 5．烷基取代苯可以被酸性KMnO4溶液氧化成，但若烷基—R中直接与苯环连接的碳原子上没有H，则不能被氧化得到。现有分子式为C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被酸性KMnO4溶液氧化的同分异构体有7种，其中的3种是、、。请写出其他4种的结构简式： ___________________、__________________、__________________、___________________。 答案　 　 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题2 有机物的结构与分类 第一单元 有机化合物的结构 第2课时 同分异构体 版块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识有机化合物存在同分异构现象。 2．能正确书写和判断常见有机物的同分异构体。 3．了解顺反异构和对映异构及在生活、医疗等方面的应用。 重难点：构造异构的判断和书写；顺反异构和立体异构。 一、 同分异构现象和同分异构体 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 形成原因 示例 碳链异构 ___________不同 正丁烷：________________ 异丁烷：________________ 位置异构 ________或________在碳骨架(碳链或碳环)上________不同 1-丁烯：________________ 2-丁烯：________________ 官能团异构 ________不同 乙醇：________________ 二甲醚：________________ 二、构造异构体的书写 1．烷烃同分异构体的书写 烷烃的碳链异构，一般可采用“减碳法”进行书写，具体步骤如下(以C6H14为例)： (1)确定碳链 ①先写最长的碳链：________________________。 ②减少1个碳原子，将其作为甲基放在主链上并移动位置。注意碳链的对称性，不要重复，甲基不放1号位。 ________________________、________________________。 ③减少2个碳原子，将其作为一个乙基或两个甲基放在主链上并移动位置。 注意a.乙基不放2号位； b.两个甲基按连在同一个碳原子、相邻碳原子、相间碳原子的顺序依次放在主链上； c．从主链上取下来的碳原子数，不能多于主链所剩部分的碳原子数。 ________________________、________________________。 (2)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子数。 (3)写出C6H14所有同分异构体的结构简式： 2．烯烃(或炔烃)同分异构体的书写 书写方法：首先碳链异构，然后根据碳的四个共价键关系，加上官能团(或—C≡C—)。 以C4H8(含有一个碳碳双键)为例，具体步骤如下： (1)按照烷烃同分异构体的书写步骤，写出可能的碳链结构：________________、________________。 (2)根据碳链结构的对称性和碳原子的成键特点，在碳链上可能的位置添加双键： ________________________________________________。 (3)补写氢原子：根据碳原子形成4个共价键，补写各碳原子所结合的氢原子。 (4)C4H8共有________种同分异构体(不考虑立体异构)，其键线式分别为_________、________、________。 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 三、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 两个相同的原子或原子团位于双键同一侧的称为________结构，两个相同的原子或原子团位于双键两侧的称为________结构，例如顺-2-丁烯和反-2-丁烯的结构简式分别是 和。 【特别提醒】产生顺反异构体的条件 (1)具有碳碳双键； (2)组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团。 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： 4．同分异构现象与物质性质 (1)同分异构体虽然分子式相同，但结构不同，性质也存在差异，如三种戊烷沸点：正戊烷________异戊烷________新戊烷。 (2)天然植物油主要含________脂肪酸，因其抗氧化能力差，稳定性不好，人们会将其进行氢化处理，在此过程中会生成一定量的________脂肪酸。过多食用富含反式脂肪酸的食物易引发肥胖症和心脑血管疾病。 (3)人体剧烈运动后糖类代谢出乳酸，乳糖发酵也会产生乳酸，这两种乳酸分子构造________，化学性质________，但两者互为对映异构体，其________不同，很多药物也都存在对映异构现象，其生物活性可能不同。 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)每一种有机物都存在同分异构现象(　 　) (2)CH3COOH与HCOOCH3互为同分异构体，属于官能团异构(　 　) (3)与互为同分异构体，属于立体异构(　 　) (4)分子式为C2H6、C3H8的烷烃一定为纯净物(　 　) (5)同素异形体、同分异构体之间的转化是物理变化(　 　) (6)存在对映异构的有机物分子中必须含有饱和碳原子，且该碳原子相连接的4个原子(或基团)完全不同(　 　) 2．已知下列有机物： ①和 ②和 ③CH2==CH—CH==CH2和CH3—C≡C—CH3 ④CH3CH2CHO和 ⑤和 ⑥CH3CH2COOH和HCOOCH2CH3 ⑦和 (1)其中属于构造异构的是______________(填序号，下同)，属于同一物质的是________。 (2)其中属于碳链异构的是________，属于位置异构的是________，属于官能团异构的是_______。 (3)在⑤中有一种分子存在顺反异构，该分子的结构简式为________________________，写出该分子的顺反异构体：________________、______________________________。 (4)在⑦中有一种分子存在对映异构体，该分子是______________________。 4．戊烷共有3种同分异构体，戊烷分子中的一个氢原子分别被—Cl、—OH、—COOH取代后得到卤代烃、醇、羧酸。 (1)下列式子是某学生书写的C5H12的同分异构体的结构简式： ①CH3CH2CH2CH2CH3　② ③　④⑤ 这些结构中出现重复的是________(填序号)。 (2)用—COOH取代C5H12分子中的1个氢原子得到分子式为C6H12O2的羧酸，该物质的同分异构体有______种。 ►问题一 同分异构现象和同分异构体 【典例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 【变式1-1】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 【变式1-2】与互为同分异构体的是(　　) A． B． C． D． ►问题二 构造异构体的书写 【典例2】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 【解题必备】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。 【变式2-1】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 【变式2-2】下列所述烷烃和它的二氯取代物的数目(不考虑立体异构)，其中不正确的是(　　) A．正丁烷能生成6种二氯代物 B．异丁烷能生成2种二氯代物 C．异戊烷能生成10种二氯代物 D．新戊烷能生成2种二氯代物 ►问题三 立体异构 【典例3】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 【解题必备】 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 【变式3-1】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． 【变式3-2】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 1．下列关于同分异构体的说法不正确的是(　　) A．具有相同分子式，但结构不同的化合物互为同分异构体 B．相对分子质量相同的几种化合物，互为同分异构体 C．同分异构体之间的转化属于化学变化 D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体 2．下列各组物质中，互为同分异构体的是(　　) A．与 B．HC≡C—(CH2)3CH3与 C．CH3CH2OCH2CH3与 D．与 3．维生素E能有效减少皱纹的产生，保持青春的容貌。维生素E有四种类型，其结构简式如图，若R代表相同的烃基，下列互为同分异构体的是(　　) A．甲和乙 B．乙和丙 C．丙和丁 D．甲和丁 4．下列各组物质中，互为同分异构体且属于位置异构的是(　　) A．CH3CH2CH3和CH3CH(CH3)2 B．和 C．CH3COOH和HCOOCH3 D．CH3CH2CHO和CH3COCH3 5．下列关于同分异构体异构方式的说法不正确的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于碳链异构 B．H3CC≡CCH3和CH2=CHCH==CH2属于官能团异构 C．与属于对映异构 D．和属于位置异构 6．割草机刚刚修剪过的草坪散发浓浓的“青草味”，这是由于植物的叶子挥发产生了顺-3-己烯醛，其不稳定会重排成反-3-己烯醛： 下列化合物也存在类似上述结构现象的是(　　) A．CH2==CH2 B．CH3CH==CHCH3 C．CH3CH==CH2 D．CH3CH2CH2CH3 7．诺贝尔化学奖曾授予“手性碳原子的催化氢化、氧化反应”研究领域作出贡献的三位科学家。手性分子具有对映异构及光学活性，下列分子中具有光学活性的是(　　) A．CCl2F2 B． C．CH3CH2OH D． 8．C4H9Cl的同分异构体有(不考虑立体异构)(　　) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 9．烷烃(如图)是由某单烯烃和氢气加成后的产物，不考虑顺反异构，则这种单烯烃的结构可能有(　　) A．4种 B．5种 C．7种 D．9种 10．已知化合物A(C4Si4H8)与立方烷(C8H8)的分子结构相似，如图： 则C4Si4H8的二氯代物的同分异构体数目为(　　) A．6 B．5 C．4 D．3 1．下列表示或说法不正确的是(　　) A．C3H8的一氯代物有2种 B．丁烷有3种同分异构体 C．CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2互为同分异构体 D．C3H6和C4H8不一定互为同系物 2．某有机物的结构如图所示，则与该有机物苯环上取代基种类和数目均相同的同分异构体共有(不包括该有机物，不考虑顺反异构)(　　) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 3．分子式为C6H14O且含有“—CH2OH”的同分异构体有(不考虑立体异构)(　　) A．7种 B．8种 C．9种 D．10种 4．同分异构现象在有机化学中普遍存在，中学阶段常见的同分异构体有三类：①官能团异构，②位置异构，③碳链异构。已知分子式为C5H12O的有机物有多种同分异构体，下面给出其中四种： 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问题： (1)根据所含官能团判断A属于________，B、C、D中，与A互为官能团异构的是________ (填字母，下同)，与A互为碳链异构的是__________；与A互为位置异构的是____________。 (2)写出另一种与A互为位置异构的有机物的结构简式：_______________________________。 (3)与A互为碳链异构的同分异构体共有5种，除B、C或D中的一种外，其中两种结构简式为、，写出另外两种同分异构体的结构简式： ____________________________、____________________。 5．烷基取代苯可以被酸性KMnO4溶液氧化成，但若烷基—R中直接与苯环连接的碳原子上没有H，则不能被氧化得到。现有分子式为C11H16的一烷基取代苯，已知它可以被酸性KMnO4溶液氧化的同分异构体有7种，其中的3种是、、。请写出其他4种的结构简式： ___________________、__________________、__________________、___________________。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$