确定有机物同分异构体的方法——等效氢法

常见有机物同分异构体的书写与数目判断1．常见烷烃的同分异构体甲烷、乙烷、丙烷无同分异构现象；丁烷的同分异构体有2种；戊烷的同分异构体有3种。

2．烷烃同分异构体的书写技巧(以C6H14为例)第一步：将分子中全部碳原子连成直链作为母链C—C—C—C—C—C第二步：从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。

第三步：从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，两甲基的位置依次相邻、相同，此时碳骨架结构有两种：②位或③位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。

所以C6H14共有5种同分异构体。

3．烯烃同分异构体的书写以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，写出可能的碳架结构：C—C—C—C、。

(2)根据碳架结构的对称性和碳原子的成键特点，在碳架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．含苯环结构同分异构体的判断方法以C8H10为例书写苯的同系物的同分异构体①考虑苯环上烷基的同分异构(碳链异构)：，只有一种。

②考虑烷基在苯环上的位置异构(邻、间、对)：、、，共3种。

所以分子式为C8H10的同分异构体共有4种。

5．烃的一元取代物同分异构体数目的判断(1)等效氢法——一元取代物同分异构体的书写单官能团有机物分子可以看作烃分子中一个氢原子被其他的原子或官能团取代的产物，确定其同分异构体数目时，实质上是看处于不同位置的氢原子的数目，可用“等效氢法”判断。

判断“等效氢”的三原则是：①同一碳原子上的氢原子是等效的，如CH4中的4个氢原子等效。

②同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的，如C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等效。

同分异构体举例
同分异构体例子
官能团异构，比如醚(-O-)和醇(-OH)，酸(-COOH)和脂(-COO-)，甲醚
CH3-O-CH3和乙醇CH3-CH2-OH。

结构异构：由于C原子或官能团的排列造成的异构；如：丁烷
(CH3-CH2-CH2-CH3)异丁烷[CH3-CH(CH3)-CH3]。

立体异构：由于空间构象不同造成的异构(手性立体异构和非手性立体异构)如：L-葡萄糖和R-葡萄糖，重复2烯。

同分异构体数目的确定方法
1、等效氢法
烃的一取代物数目的确定，实质上是看处于不同位置的氢原子数目。

可用“等效氢法”判断。

判断“等效氢”的三条原则是：
①同一碳原子上的氢原子是等效的；如甲烷中的4个氢原子等同。

②同一碳原子上所连的甲基是等效的；如新戊烷中的4个甲基上的12个氢原子等同。

③处于对称位置上的氢原子是等效的;如乙烷中的6个氢原子等同，2，2，3，3—四甲基丁烷上的24个氢原子等同，苯环上的6个氢原子等同。

在确定同分异构体之前，要先找出对称面，判断等效氢，从而确定同分异构体数目。

2、轴线移动法
对于多个苯环并在一起的稠环芳烃，要确定两者是否为同分异构体，则可画一根轴线,再通过平移或翻转来判断是否互为同分异构体。

3、定一移二法
对于二元取代物的同分异构体的判断，可固定一个取代基位置，再移动另一取代基位置以确定同分异构体数目。

教学方法课程教育研究147学法教法研究高考是以能力为立意的选拔性考试[1]，在《考试大纲》中明确指出：“了解有机化合物存在同分异构现象，能判断简单有机化合物的同分异构体（不包括手性异构体）[2]。

”2010~2016年全国高考新课标卷中选择题和第38题，三次出现二氯代物数目的确定问题。

实践发现，众多学生对二氯代物同分异构体书写的思路较混乱、方法欠妥当，明显的漏写或重复也无法发现，得分率较低。

确实该考点看似简单，实则一点也不简单，对学生的逻辑思维要求较高，学生稍不留神就会造成数多或数少的结果，很难得分。

本文介绍的二氯代物数目确定方法可以减少这样的错误，大大地提高学生的正确率。

笔者在中国知网中全文检索“同分异构体数目的判断方法”的相关文章有超8000余篇，但系统并完整地介绍二氯代物数目确定的文章尚未见报道。

一、一般方法引例【2010年度全国】分子式为C 3H 6Cl 2的同分异构体共有（不考虑立体异构）（ ）A.3种B.4种C.5种D.6种一般方法解析：先固定一个氯原子在第一个碳上，移动第二个氯原子在第一、第二、第三个碳上得三种；再固定一个氯原子在第二个碳上，移动第二个氯原子在第一、第二、第三个碳上得三种；由于第三个碳与第一个碳相同，所以不用再定一移一讨论。

注意判断其中等价结构的物质，不可重复计数[3]。

从本例的解析过程可以看出，上述方法“判断其中等价结构的物质，不可重复计数”是学生的难点，实际做题过程中学生无法在短时间内剔除重复而判断出6种这样的错误答案。

二、“等效氢”对应“等效碳”有序讨论法概述及解题思路1.“等效氢”（1）同一C 原子上的氢原子是等效氢；（2）同一C 原子所连甲基上的氢原子是等效氢；（3）。

例如。

2.“（1）此类题中碳原子的对象必须为有氢原子的碳原子（无氢原子的碳原子不需讨论）（2）“等效氢”上的碳原子也是等效果的，即“等效碳”。

“等效氢”例如“等效氢”对应“3.例如：物数目确定：先讨论二取代在一个碳上的情况：一个1号-5号碳上均为0种（因1-5号碳上均只有一个H ）；再讨论二取代在二个碳上的情况：定下一个1号碳讨论：1-1：2种（注意单键的可旋转性、下同），1-2：3种，1-3：2种，1-4：2种，1-5：2种，共11种；定下一个2号碳讨论：2-2：2种，2-3：2种，2-4：2种，2-5：2种，共8种；定下一个3号碳讨论：3-3：2种，3-4：3种，3-5：2种，共7种；定下一个4号碳讨论：4-4：2种，4-5：2种，共4种；定下一个5号碳讨论：5-5：1种；共计：0+11+8+7+4+1=31种。

每次讲到同分异构体的概念及烷烃的同分异构体时，我们基本都是讲一些简单的，一般到了C6或C7就够了，讲烷基讲到戊基就够了，但是总有学生会继续打破砂锅问到底，一口气问到C10的，甚至更多碳的，下面就打算利用这个时间和学生好好聊聊这些问题，介绍书烷烃和烃基的写方法及具体计数及相关历史背景和参考文献及高考考查情况，让学生明白现在所学只是一点皮毛中的皮毛，要务实，不能好高骛远，解决高考层次问题是我们目前阶段的首要任务。

一、先介绍必备知识：1．烃的一元取代物的同分异构体数目的判断方法——等效氢法(1)氢原子等效的几种情况：①同一碳原子上所连接的氢原子是等效的，如CH4分子中的4个氢原子是等效的。

②同一碳原子上所连接的甲基上的氢原子是等效的，如新戊烷，其4个甲等效，共12个氢等效；③分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时，物与像的位置关系)上的氢原子是等效的。

如分子(CH3)3CC(CH3)3中的18个氢原子是等效的。

(2)烃分子中等效氢原子有几种，则该烃的一元取代物就有几种同分异构体。

2．烃的二元取代物的同分异构体数目的判断方法——“定一移一”法(1)先写出烃的同分异构体。

(2)然后再利用“定一移一”法，即先固定一个取代基的位置，再移动另一个取代基，让两个取代基的位置由“对”到“邻”再到“间”(由近及远)，以确定同分异构体的数目，同时要仔细考虑是否出现重复情况。

3．烃的多元取代物的同分异构体数目的判断方法——换元法例如：C3H6Cl2的同分异构体有4种，C3H2Cl6的同分异构体也有4种。

4.烷烃的书写方法——减碳对称法二、玩转C1-C10的烷烃与烷基的逐一书写与计数来体验：总结展示C1-C60的同分异构体给出文献，介绍科学家如何思考的，鼓励大家要不断奋发图强，不断努力学习，知道人外有人，不能做井底之蛙。

三、实战演练1.(2015·全国卷Ⅱ)分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构) ( )A．3种 B．4种 C．5种 D．6种解析：分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物属于羧酸，其官能团为—COOH，将该有机物看作C4H9—COOH，而丁基(C4H9—)有4种不同的结构，分别为CH3CH2CH2CH2—、(CH3)2CHCH2—、(CH3)3C—、CH3CH2CH(CH3)—，从而推知该有机物有4种不同的分子结构。

怎样确定有机物的同分异构体数目怎样确定有机物的同分异构体数目一般来说，已知分子式确定同分异构体的数目，只需写出碳骨架，而不必把相连的氢原子全部写出；已知结构简式确定同分异构体数目，则可用箭头或用阿拉伯数字表示，而不必将其结构式一一写出；这样可以节约很多时间。

要判断两种结构简式是否互为同分异构体，首先要看分子式是否相等，然后看结构是否不同。

1、等效氢法烃的一取代物数目的确定，实质上是看处于不同位置的氢原子数目。

可用“等效氢法”判断。

判断“等效氢”的三条原则是：①同一碳原子上的氢原子是等效的；如甲烷中的4个氢原子等同。

②同一碳原子上所连的甲基是等效的；如新戊烷中的4个甲基上的12个氢原子等同。

③处于对称位置上的氢原子是等效的。

如乙烷中的6个氢原子等同，2,2,3,3—四甲基丁烷上的24个氢原子等同，苯环上的6个氢原子等同。

在确定同分异构体之前，要先找出对称面，判断等效氢，从而确定同分异构体数目。

例1：下列有机物的一氯取代物其同分异构体的数目相等的是( )解析：首先判断对称面：①和④无对称面，②和③有镜面对称，只需看其中一半即可。

然后，看有否连在同一碳原子上的几个甲基：①中有两个甲基连在一碳上，六个氢原子等效；③中有也有两个甲基连在同一碳原子上，加上镜面对称，应有十二个氢原子等效。

最后用箭头确定不同的氢原子。

如下所示，即可知①和④都有七种同分异构体，②和③都只有4种同分异构体。

应选B、D。

例2：含碳原子个数为10或小于10的烷烃中，其一卤代烷烃不存在同分异构体的烷烃共有( )A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种解析：按照等效氢原则，小于11个碳原子的烷烃中，只有一种一卤代物的，甲烷和乙烷符合，以及甲烷型的新戊烷和乙烷型的2,2,3,3—四甲基丁烷符合，共4种。

故应选C。

2、轴线移动法对于多个苯环并在一起的稠环芳烃，要确定两者是否为同分异构体，则可画一根轴线，再通过平移或翻转来判断是否互为同分异构体。

判断同分异构体的五种常用方法与有机分子结构的测定一、确定同分异构体数目的五种常用方法1.等效氢法在确定同分异构体之前,要先找出对称面,判断“等效氢”,从而确定同分异构体数目。

有机物的一取代物数目的确定,实质上就是瞧处于不同位置的氢原子数目。

可用“等效氢法”判断。

判断“等效氢”的三条原则就是:(1)同一碳原子上的氢原子就是等效的;如CH4中的4个氢原子等同。

(2)同一碳原子上所连的甲基就是等效的;如C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等同。

(3)处于对称位置上的氢原子就是等效的,如CH3CH3中的6个氢原子等同;乙烯分子中的4个H等同;苯分子中的6个氢等同;CH3C(CH3)2C(CH3)2CH3上的18个氢原子等同。

【典例导悟1】下列有机物一氯取代物的同分异构体数目相等的就是()A.①与②B.②与③C.③与④D.①与④2.换位思考法将有机物分子中的不同原子或基团进行换位思考。

如乙烷分子中共有6个H 原子,若有一个氢原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构,那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的Cl瞧作H原子,而H原子瞧成Cl原子,其情况跟一氯代烷完全相同,故五氯乙烷也有一种结构。

同理,二氯乙烷有两种结构,则四氯乙烷也有两种结构。

典例导悟2已知化学式为C12H12的物质其结构简式为,该环上的二溴代物有9种同分异构体,由此推断该环上的四溴代物的同分异构体数目有()A.4种B.9种C.12种D.6种3.基团位移法该方法比等效氢法更直观,该方法的特点就是,对给定的有机物先将碳键展开,然后确定该有机物具有的基团并将该基团在碳链的不同位置进行移动,得到不同的有机物。

需要注意的就是,移动基团时要避免重复。

此方法适合烯、炔、醇、醛、酮等的分析。

【典例导悟3】分子式为C5H10的链状烯烃,可能的结构有()A.3种B.4种C.5种D.6种4.基团连接法将有机物瞧作由基团连接而成,由基团的异构体数目可推断有机物的异构体数目。

高考化学有机物的组成、结构及同分异构体知识点总结及专项练习题（含答案）一、知识点总结1．四种常见有机物基本结构单元2．判断同分异构体数目技巧(1)一取代产物种数的判断①等效氢法：连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处于轴对称或镜面对称位置上的氢原子等效。

②基元法：由烃基的数目判断只含一种官能团的有机物的同分异构体数目。

烷基有几种，一取代产物就有几种。

—CH3、—C2H5各有一种，—C3H7有两种、—C4H9有四种。

例如：丁基有4种，丁醇、戊醛都有4种。

③替代法：如二氯苯C6H4Cl2有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H替代Cl)。

(2)二取代或多取代产物种数的判断定一(二)移一法：对于二(三)元取代物的同分异构体数目的判断，可固定一(二)个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体数目。

注意防重复和防遗漏。

二、专题练习题1．(2016·江苏化学，11)化合物X是一种医药中间体，其结构简式如图所示。

下列有关化合物X的说法正确的是( )A．分子中两个苯环一定处于同一平面B．不能与饱和Na2CO3 溶液反应C．在酸性条件下水解，水解产物只有一种D．1 mol化合物X最多能与2 mol NaOH反应解析由于单键可以旋转，两个苯环不一定处于同一平面，A错误；结构中含有—COOH，能与饱和Na2CO3溶液反应，B错误；X结构中只有酯基能水解，水解产物只有一种，C正确；X结构中的—COOH和酚酯基能与NaOH反应，1 mol X最多能与3 mol NaOH反应(—COOH反应1 mol，酚酯基反应2 mol)，D错误。

答案 C2．(2016·上海化学，1)轴烯是一类独特的星形环烃。

三元轴烯()与苯( ) A．均为芳香烃B．互为同素异形体C．互为同系物D．互为同分异构体解析轴烯与苯分子式都是C6H6，二者分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故选项D正确。

有机物同分异构体数目的确定方法作者：车成丽来源：《中学化学》2015年第10期同分异构体是有机化学中的一个重要概念，贯穿整个有机化学的每一个章节，同时又是高考的一个热点，也是广大学生朋友学习的一个难点。

根据近几年高考选择题中对同分异构体数目考查的题型，本文归纳出以下几种常用的同分异构体数目的确定方法。

一、确定同分异构体的一个基本技巧——等效氢法1.同一碳原子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。

3.处于镜面对称位置上的氢原子是等效的（相当于平面镜成像时，物与像的关系）。

例1（1）写出联二苯的一氯取代物cbaababbac联二苯中只有a、b、c三个碳原子上的位置不同，则联二苯的一氯取代物有三种ClClCl（2）（2013年海南卷）下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有（）。

A.2-甲基丙烷B.环戊烷C.2，2-二甲基丁烷D.2，2-二甲基丙烷解析等效氢的考查，其中A、C均有2种，B、D均只有1种。

二、烷基异构法——同分异构体的核心烷烃CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14同分异构体数目1种1种 1种 2种 3种 5种烷基-CH3 -C2H5 ; -C3H7 ; -C4H9 ; -C5H11同分异构体数目 1种 1种 2种 4种 8种即：C1～C6的烷烃的同分异构体数目分别为1，1，1，2，3，5;C1～C5的烷基的同分异构体数目为1，1，2，4，8;除此还要掌握10个碳以内的烷烃没有同分异构体的有CH4，C2H6，C3H8， C（CH3）4，（CH3）3CC（CH3）3共5种。

掌握这些数据，近几年的高考题就迎刃而解了。

例2（1）（2011年新课标全国卷）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种解析分子式为C5H11Cl的同分异构体即-C5H11的种数8种，故选C。

（2）（2012年海南化学卷）分子式为C10H14的单取代芳烃，其可能的结构有（）。

同分异构体的书写及数目判断技巧总结1．同分异构体的书写规律(1)烷烃：烷烃只存在碳链异构，书写时要注意全面而不重复，具体规则如下：(2)具有官能团的有机物：一般按碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写。

例：(以C4H10O为例且只写出骨架与官能团)①碳链异构⇒C—C—C—C、②位置异构⇒③官能团异构⇒C—O—C—C—C、、C—C—O—C—C(3)芳香族化合物：两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种。

(4)限定条件同分异构体的书写解答这类题目时，要注意分析限定条件的含义，弄清楚在限定条件下可以确定什么，一般都是根据官能团的特征反应限定官能团的种类、根据等效氢原子的种类限定对称性(如苯环上的一取代物的种数、核磁共振氢谱中峰的个数等)，再针对已知结构中的可变因素书写各种符合要求的同分异构体。

2．同分异构体数目的判断方法(1)记忆法：记住一些常见有机物同分异构体数目，如①凡只含一个碳原子的分子均无异构体；②乙烷、丙烷、乙烯、乙炔无异构体；③4个碳原子的烷烃有2种异构体，5个碳原子的烷烃有3种异构体，6个碳原子的烷烃有5种异构体。

(2)基元法：如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种同分异构体。

(3)替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H和Cl互换)；又如CH4的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。

(4)等效氢法：等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，其规律有：①同一碳原子上的氢原子等效。

②同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。

③位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。

典例分析1．与F()官能团的种类和数目完全相同的同分异构体有________种(不含立体结构)，其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积之比为1∶2∶3∶4的是________________(写结构简式)。

答案8解析F中含有2个羧基，与F官能团种类和数目完全相同的同分异构体有，共8种。