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【中图分类号】G630
有机物同分异构体数目的判断和书写在近年高考中已经成为必考的重点知识，对于大多数考生来说也是一个令人头痛的难点。
1 同分异构现象的分类
1.1 碳链异构
由分子中碳原子排列顺序不同而引起的同分异构现象。例如烷烃的异构都属碳链异构，碳链异构是推断其它有机物异构的基础。
1.2 官能团位置异构
因官能团位置不同引起的异构现象。
1.3 官能类别团异构（跨类异构）
因官能团不同引起的异构现象。
2 同分异构体书写的原则
2.1 等效氢原则
有机物分子中位置等同的氢叫等效氢。"取代等效氢法"是判断烃的一元取代物的同分异构体最常用的方法。分子中等效氢原子一般有如下情况：
2.1.1 同一个碳原子上的氢原子等效。
2.1.2 同一碳原子所连甲基上的氢原子等效，如新戊烷（可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得），其四个甲基等效，各个甲基上的氢原子等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子等效。
2.1.3 处于镜面对称位置（相当于平面成像时，物与像的关系）上的氢原子等效，如2，2，3，3-四甲基丁烷分子中的18个氢原子是等效的。
2.2 有序性原则
有序思维是指分析和解决问题时要遵循一定的顺序，按照一定的过程和特定的思维线索步步向前推进，直到有效地实现目标。有机物种类繁多，同分异构体的存在是原因之一。如果在书写同分异构体时完全靠观察，看出一个写一个，往往会出现遗漏或是重复的现象。书写同分异构体时用有序思维按照既定顺序逐个呈现，同时观察排除重复现象，就能克服这种盲性。
2.2.1 碳链异构的有序性
烷烃只有碳链异构，其书写顺序可以遵循：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，连接不能到端，两支同到邻、间。例如分子式为C7H16的烷烃有9种，其碳链依次如下：
2.2.2 先碳链后位置原则
烯烃、炔烃、一元醇、一卤代物等既有碳链异构，又有位置异构。书写时应遵循先碳链后位置的原则。方法是：先写出所有的碳架异构，再根据对称关系找出等效位置，在不等效的位置放上官能团。
例.【2011年全国新课标卷理综第8题】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：C5H11Cl可以看做是C5H12中一个H原子被一个Cl原子取代后的产物。C5H12的碳链有三种：
其中正戊烷镜面对称，以取代物有3种，异戊烷等效氢有4种，新戊烷中心对称，等效氢中有1种。所以答案为C。
反思：①饱和一元醇的异构与一卤代烃的异构思路相同，如【2012年全国新课标卷理综第10题】分子是为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机物有（不考虑立体异构） 种。（8种）
②如果没有限定条件，问分子式为C5H12O的有机物有几种，还需考虑官能团异构。不仅有醇，还有醚6种，一共14种。C5H12O的醚可看做在C5H12的烃分子碳碳单键中间插入一个O原子，所以还是先碳链，后位置（考虑碳碳键的种类）思考顺序如下：
③单烯烃与单炔烃的异构（不考虑顺反异构）与醚类似，但要注意C原子成键的饱和性。分子式为C5H10的烯烃有5种，分子式为C5H8的炔烃有3种。
2.2.3 双官能团取代的有序性--定一转一原则
应用有序法解决烃的多元取代物异构体问题的步骤顺序是：先写出碳链异构，再在各碳链上依次先定一个官能团，接着在此基础上移动第二个官能团，依此类推，即定一移一。
例.【2010年全国新课标卷第8题】分子式为C3H6Cl2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
解析：三个C原子的碳链只有一种。要写出C3H6Cl2的同分异构体，就要先写出C3H7Cl的2种异构体，在此基础上再用1个Cl原子取代1個H原子，注意排除重复结构。答案为B。
2.3 计数原则
分类加法计数原理、分步乘法计数原理是数学中解决计数问题的最基本、最重要的方法，也称为基本计数原理，它们也为同分异构问题提供了思想和工具。上述先碳链后位置，定一转一都是采用分类加法计数的原理。下面介绍利用分步乘法计数原理解决同分异构问题的方法。
例.【2013年全国新课标I卷第12题】分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这些酸和醇重新组合可形成的酯共有（ ）
A.15种 B.28种 C.32种 D.40种
解析：第一步.确定酸和醇的种类。
酸有HCOOH（1种）、CH3COOH（1种）、C2H5COOH（1种）、C3H7COOH（2种）共5种；
醇有CH3OH（1种）、C2H5OH（1种）、C3H7OH（2种）、C4H9OH（4种）共8种。
第二步.酸和醇组合。上述每种酸和醇都可组合生成一种酯，所以形成的酯有5×8=40种。答案为D。
3 同分异构体书写的方法
3.1 对称法
芳香族化合物苯环上的等效氢用对称轴法很容易找到。例如分子式为C9H12的芳香烃种苯环上一氯代物为2种的有 种。就可先根据有序性原则，写出8种分子式为C9H12的芳香烃，再根据有无对称轴找等效氢，继而确定苯环上一氯代物种类。答案为2。
芳烃
3.2 归纳记忆法
3.2.1 烷烃碳链异构：C4H10有2种，C5H12有3种，C6H14有5种，C7H16有9种。
3.2.2 烃基异构：-C3H7有2种，-C4H9有4种，-C5H11有8种。
3.2.3 芳烃及芳香族化合物：C8H10有4种，C9H12有8种；C7H8O有5种（3种酚，醇、醚各1种）。苯环上有三个取代基，当三个取代基相同时有3种，其中有两个相同时6种，三个取代基各不相同时有10种。
3.3 插入法
对于于酯、醚、酮、烯、炔等官能团镶在碳链中的有机物同分异构体的书写，我们可以先将官能团拿出，然后写出剩余部分的碳链结构，再利用对称规律找出可插入官能团的位置，将官能团插入，这样的方法叫插入法。采用这种方法应该注意：①在对称位置不可重复插入；②酯基除对称位之外可顺反插入。
例. 的同分异构体中含有酯基且苯环上一取代结构的有几种，写出其结构简式。
解析：醚醛与酯属于官能团异构。去掉酯基（O原子和羰基）后剩余C8H10苯环上一取代结构只有1种，找出碳碳单键和碳氢键的种类，碳碳单键中键可顺反两次插入酯基，碳氢键中间只能插一次（因为另一种为羧酸）。 符合条件的异构体共6种。其结构简式依次为：
4 综合应用
例.【2013年全国新课标I卷第38题（6）】F（C8H8O2）同分异构体中，既能发生银镜反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应的共 种。
解析：先依据题给条件将其分为两类：一类是苯环上有一个-CH2CHO和一个-OH（有邻、间、对3种），另一类是苯环上有一个-CH3，一个-CHO和一个-OH（据记忆法共10种）；然后将两种结果相加3+10=13种。答案为13。
有机物同分异构体数目的判断和书写在近年高考中已经成为必考的重点知识，对于大多数考生来说也是一个令人头痛的难点。
1 同分异构现象的分类
1.1 碳链异构
由分子中碳原子排列顺序不同而引起的同分异构现象。例如烷烃的异构都属碳链异构，碳链异构是推断其它有机物异构的基础。
1.2 官能团位置异构
因官能团位置不同引起的异构现象。
1.3 官能类别团异构（跨类异构）
因官能团不同引起的异构现象。
2 同分异构体书写的原则
2.1 等效氢原则
有机物分子中位置等同的氢叫等效氢。"取代等效氢法"是判断烃的一元取代物的同分异构体最常用的方法。分子中等效氢原子一般有如下情况：
2.1.1 同一个碳原子上的氢原子等效。
2.1.2 同一碳原子所连甲基上的氢原子等效，如新戊烷（可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得），其四个甲基等效，各个甲基上的氢原子等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子等效。
2.1.3 处于镜面对称位置（相当于平面成像时，物与像的关系）上的氢原子等效，如2，2，3，3-四甲基丁烷分子中的18个氢原子是等效的。
2.2 有序性原则
有序思维是指分析和解决问题时要遵循一定的顺序，按照一定的过程和特定的思维线索步步向前推进，直到有效地实现目标。有机物种类繁多，同分异构体的存在是原因之一。如果在书写同分异构体时完全靠观察，看出一个写一个，往往会出现遗漏或是重复的现象。书写同分异构体时用有序思维按照既定顺序逐个呈现，同时观察排除重复现象，就能克服这种盲性。
2.2.1 碳链异构的有序性
烷烃只有碳链异构，其书写顺序可以遵循：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，连接不能到端，两支同到邻、间。例如分子式为C7H16的烷烃有9种，其碳链依次如下：
2.2.2 先碳链后位置原则
烯烃、炔烃、一元醇、一卤代物等既有碳链异构，又有位置异构。书写时应遵循先碳链后位置的原则。方法是：先写出所有的碳架异构，再根据对称关系找出等效位置，在不等效的位置放上官能团。
例.【2011年全国新课标卷理综第8题】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：C5H11Cl可以看做是C5H12中一个H原子被一个Cl原子取代后的产物。C5H12的碳链有三种：
其中正戊烷镜面对称，以取代物有3种，异戊烷等效氢有4种，新戊烷中心对称，等效氢中有1种。所以答案为C。
反思：①饱和一元醇的异构与一卤代烃的异构思路相同，如【2012年全国新课标卷理综第10题】分子是为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机物有（不考虑立体异构） 种。（8种）
②如果没有限定条件，问分子式为C5H12O的有机物有几种，还需考虑官能团异构。不仅有醇，还有醚6种，一共14种。C5H12O的醚可看做在C5H12的烃分子碳碳单键中间插入一个O原子，所以还是先碳链，后位置（考虑碳碳键的种类）思考顺序如下：
③单烯烃与单炔烃的异构（不考虑顺反异构）与醚类似，但要注意C原子成键的饱和性。分子式为C5H10的烯烃有5种，分子式为C5H8的炔烃有3种。
2.2.3 双官能团取代的有序性--定一转一原则
应用有序法解决烃的多元取代物异构体问题的步骤顺序是：先写出碳链异构，再在各碳链上依次先定一个官能团，接着在此基础上移动第二个官能团，依此类推，即定一移一。
例.【2010年全国新课标卷第8题】分子式为C3H6Cl2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
解析：三个C原子的碳链只有一种。要写出C3H6Cl2的同分异构体，就要先写出C3H7Cl的2种异构体，在此基础上再用1个Cl原子取代1個H原子，注意排除重复结构。答案为B。
2.3 计数原则
分类加法计数原理、分步乘法计数原理是数学中解决计数问题的最基本、最重要的方法，也称为基本计数原理，它们也为同分异构问题提供了思想和工具。上述先碳链后位置，定一转一都是采用分类加法计数的原理。下面介绍利用分步乘法计数原理解决同分异构问题的方法。
例.【2013年全国新课标I卷第12题】分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这些酸和醇重新组合可形成的酯共有（ ）
A.15种 B.28种 C.32种 D.40种
解析：第一步.确定酸和醇的种类。
酸有HCOOH（1种）、CH3COOH（1种）、C2H5COOH（1种）、C3H7COOH（2种）共5种；
醇有CH3OH（1种）、C2H5OH（1种）、C3H7OH（2种）、C4H9OH（4种）共8种。
第二步.酸和醇组合。上述每种酸和醇都可组合生成一种酯，所以形成的酯有5×8=40种。答案为D。
3 同分异构体书写的方法
3.1 对称法
芳香族化合物苯环上的等效氢用对称轴法很容易找到。例如分子式为C9H12的芳香烃种苯环上一氯代物为2种的有 种。就可先根据有序性原则，写出8种分子式为C9H12的芳香烃，再根据有无对称轴找等效氢，继而确定苯环上一氯代物种类。答案为2。
芳烃
3.2 归纳记忆法
3.2.1 烷烃碳链异构：C4H10有2种，C5H12有3种，C6H14有5种，C7H16有9种。
3.2.2 烃基异构：-C3H7有2种，-C4H9有4种，-C5H11有8种。
3.2.3 芳烃及芳香族化合物：C8H10有4种，C9H12有8种；C7H8O有5种（3种酚，醇、醚各1种）。苯环上有三个取代基，当三个取代基相同时有3种，其中有两个相同时6种，三个取代基各不相同时有10种。
3.3 插入法
对于于酯、醚、酮、烯、炔等官能团镶在碳链中的有机物同分异构体的书写，我们可以先将官能团拿出，然后写出剩余部分的碳链结构，再利用对称规律找出可插入官能团的位置，将官能团插入，这样的方法叫插入法。采用这种方法应该注意：①在对称位置不可重复插入；②酯基除对称位之外可顺反插入。
例. 的同分异构体中含有酯基且苯环上一取代结构的有几种，写出其结构简式。
解析：醚醛与酯属于官能团异构。去掉酯基（O原子和羰基）后剩余C8H10苯环上一取代结构只有1种，找出碳碳单键和碳氢键的种类，碳碳单键中键可顺反两次插入酯基，碳氢键中间只能插一次（因为另一种为羧酸）。 符合条件的异构体共6种。其结构简式依次为：
4 综合应用
例.【2013年全国新课标I卷第38题（6）】F（C8H8O2）同分异构体中，既能发生银镜反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应的共 种。
解析：先依据题给条件将其分为两类：一类是苯环上有一个-CH2CHO和一个-OH（有邻、间、对3种），另一类是苯环上有一个-CH3，一个-CHO和一个-OH（据记忆法共10种）；然后将两种结果相加3+10=13种。答案为13。