烃及烃的衍生物的同分异构体推导规律
同分异构现象是有机物普遍存在的重要现象,也是有机物品种繁多的原因之一。在学习有机化学时,同学们对推导有机物的同分异构体往往会感到困难。在此,介绍下面的一些方法和推导规律进行有关的推导,即可避免重复,又不至于漏写。
一、推导烃的同分异构体：
首先,对烷烃而言,可归纳为以下四点：
1. 主链由长到短,短至主链碳原子数目不得少于或等于全部碳原子数的二分之一。
2. 支链的大小由整到散。
3. 支链的位置由“心”到“边”(末端碳原子除外)。
4. 支链的排布由相“对”,相“邻”到相“间”。
例一：分子式为C7H16的所有同分异构体的构造式(为清楚从简只用碳的骨架表示)
分析:可按上述方法
1. 先写出最长为七个碳原子的主链:
C─C─C─C─C─C─C (1)
2. 后写出少一个碳原子的直链作主链,把取下来的一个碳原子作为支链加到直链上,并由“心”到“边”地依次变动位置：
C─C─c －C─C─C (2)
│
C
C─C─C─C─C─C (3)
│
C
3. 再写出少两个碳原子的直链,把取下来的两个碳原子作为支链加在这一直链上,先“整”加一个乙基,后“散”加两个甲基。添加这些取代基时注意由“心”到“边”和由“对”、“邻“到“间”：
C─C─C─C─C (4)
│
C
│
C
C
│
C─C─C─C─C (对位) (5)
│
C
C
│
C─C─C─C─C (对位) (6)
│
C
C─C─C─C─C (邻位) (7)
││
C C
C─C─C─C─C (间位) (8)
││
C C
4. 取下三个碳原子,其余的四个碳原子(其数目大于全部碳原子数目的二分之一),还可组成“主链”。但此时取下的三个碳原子再无“整”的可能,而只能“散”了。
C
│
C─C─C─C (9)
││
C C
即C7H16只可能有上述九种同分异构体
以上方法在推导烯烃,炔烃和芳香烃的同分异构体时也可应用,不过此时除了碳链异构外,还要考虑它们的官能团异构, 官能团位置异构和互变异构及立体异构。
二、推导烃的衍生物的同分异构体。
下面以醇和醚,醛和酮,羧酸和酯等碳原子数目相同时推导出各种同分异构体的规律。
1、醛和酮的同分异构体的推导方法
O O O 醛的通式‖和酮的通式‖中分别去掉羰基‖可得R—H, R─C─H R─C─R’[─C─]
O R—R’都是烷烃，所以要推出醛和酮的同分异构体，只要醛酮的分子中去掉‖基，
[—C—]
O
剩下的烷烃构造中不同种键上再加‖基，便得所有同分异构体
[—C—]
例1，写出分子式为C4H8O的同分异构体：
O
‖H H H
去掉[—C—] ││2 │1
C4H8O——————H—C—.C—C─H
││3 │
H H H
键（1）上加羰基：
O
‖（丁醛）
CH2─CH2─CH2─CH
键（2）上加羰基：H
│
C=O （2—甲基丙醛）
│
CH3—CH2—CH3
键（3）上加羰基O
‖（丁酮）
CH3─CH2─C─CH3
2．醇和醚的同分异构体推导方法
饱和一元醇的通式为ROH，醚的通式为R—O—R/，在醇R—OH中去掉氧原子后剩余的部分是R—H，在醚R—O—R/中去掉氧原子后剩余部分是R—R/；R—H和R—R`也都是烷烃，所符合C n H2n+2O的都属于醇和醚，通式C n H2n+2O中可以看出烷烃分子中的各种键中加氧都得醇和醚，在烷烃R—H键即C—H键中加氧得醇，R—R/键即C —C中加氧得醚。
例2．写出C4H10O的同分异构体。把C4H10O中去掉氧原子，剩下的C4H10，它有两种碳链异构体。
H H H H
││2 │3│1
H—C—C—C—C─H （1）
││4 ││
H H H H
H H H
│6││5
H─C─C─C─H （2）
││7 │
H CH3 H
（1）式中有四种键，（2）式中有三种键用（1）~（7）表示，在（1）~（7）中分别加氧，可得七种同分异构体。在（1）式上得：：
（1）键上加氧：CH3─CH2─CH2─CH2─O─H （1-丁醇）
（2）键上加氧：CH3─CH2─CH─CH3
│（2—丁醇）
OH
（3）键中加氧：CH3CH2CH2OCH3 （甲丙醚）
（4）键中加氧：CH3CH2OCH2CH3 （乙醚）
在《2》式上得：
（5）键中加氧：CH3─CH─CH2─OH
│(2─甲基─1─丙醇)
CH3
OH
│
（6）键中加氧：CH3─C─CH3 （2─甲基─2─丙醇）
│
CH3
（7）键中加氧：CH3─CH─O─CH3 （甲异丙醚）
│
CH3
3. 羧酸和酯的同分异构体的推导方法
O O O
‖‖‖
在羧酸R─C─OH 和酯R—C—O—R/中分别去掉[—C—O—] 基，剩余的部分是R —H和R—R/即烷烃。在烷烃的不同构造式的不同键上加羧基，便可得到羧酸和酯类的各种异构体。
例：写出C5H10O2的羧酸和酯的同分异构体。
O
在C5H10O2中去掉‖基时，剩下C4H10，C4H10的碳链异构有两种。
[—C—O—]
H H H H
││2││1
H─C—C—C—C─H (1)
││4 │3│
H H H H
和
H H H
││6│5
H─C─C─C─H （2）
││7│
H cH 3 H
O O 在（1）~（7）中不同键上分别加‖基得：《1》式中加‖基时：
[─C─O─] [—C—O—]
O
‖
CH3CH2CH2CH2—C—OH
（1）键上：
O
‖
CH3CH2CH2CH2—O—C—H
