1、 1 / 8 芳香化合物同分异构体的书写芳香化合物同分异构体的书写 芳香化合物：芳香化合物：分子结构中至少含有一个苯环的各类有机物。所以，在书写任何一种芳香化合物 的同分异构体时，都应该首先找出苯环（6 个 C 原子） ，并把苯环单独做为一个特殊而独立的基团（一价、 二价、三价、四价等的基团） 。 一价苯环：（1 种） 二价苯环：或或（3 种） 三价苯环：或或（3 种） 四价苯环：或或（3 种） 五价苯环：（1 种） 。 注意：二、三、四价苯环，可以在一价苯环基础上，采用定一移一、定二移一、定三移一的方法书写出来。注意：二、三、四价苯环，可以在一价苯环基础上，采用定一移一、定二移一、定三移一的
2、方法书写出来。 一、芳香化合物同分异构体类型： 1只有只有 1 个个苯环时苯环时（高考主要考查内容高考主要考查内容） ： （1）苯环上苯环上 一取代： 三取代： 四取代： 把苯环作为 1 个一价基团（苯环上的侧链只有 1 个） 。 二取代： 五取代： 把苯环作为 1 个二价基团（苯环上的侧链只有 2 个） 。 把苯环作为 1 个三价基团（苯环上的侧链只有 3 个） 。 把苯环作为 1 个四价基团（苯环上的侧链只有 4 个） 。 把苯环作为 1 个五价基团（苯环上的侧链只有 5 个） 。 2 / 8 （2）侧链上）侧链上：苯环的侧链上可会产生碳链异构或种类异构或位置异构，有碳碳双键时，还会产生顺
3、反异 构。 注意：当苯环上出现三注意：当苯环上出现三个个以上的取代以上的取代基基（原子或原子团）时，要注意这些取代（原子或原子团）时，要注意这些取代基基是否相同，因为它们是否相同，因为它们 的同分异构体数目是不一样的的同分异构体数目是不一样的，而且苯环上不同化学环境的而且苯环上不同化学环境的 H H 原子种数也不一样原子种数也不一样。 例如：苯环上有三种不同取代基：先固定两个，再移动第三个。 若由-X、-X 、-X 3 个相同取代基取代， 其结构式有 3 种： 、 这三种结构，在苯环上分别 2、3、1 种不同化学环境的 H 原子。 若由-X、-X 、-Y 3 个取代基取代， 其结构式有 6 种
4、（固定 2 个 X，移动 Y） ： 、；、； 这六种结构，在苯环上分别 3、3、2、3、3、2、3 种不同化学环境的 H 原子。 若由-X、-Y 、-Z 3 个不同的取代基， 其结构式有 10 种（固定 X 和 Y，移动 Z） ： 这 10 种结构，在苯环上分别都是有 3 种不同化学环境的 H 原子。 X、Y 邻位时，变动 Z（4 种） ： X、Y 间位时，变动 Z（4 种） ： X、Y 对位时，变动 Z（2 种） ： 3 / 8 【例 1】分子式为 C8H10苯的同系物在苯环上的一硝基取代物的同分异构体共有 种。 【解析】分子式为 C8H10属于苯的同系物，则含有 1 个苯环（6 个 C）
5、，侧链为烷基，剩余的 2 个 C 可形成 1 个-C2H5或 2 个-CH3，有乙苯和 3 种二甲苯共 4 种。 、 在这 4 种的基础上，再在苯环上分别引入 1 个-NO2，则分别有 3、2、3、1 种，共 9 种。 【总结】此题除苯环的 6 个 C 后，侧链只剩余 2 个 C，不存在侧链的同分异构体。所以只老需要写出苯环 上的异构体即可。 【例 2】 （2013 年全国高考）分子式为 C8H9Br 含有苯环的结构简式共有 种。 （不考虑立体异构） 【解析】本题的不同之处是：Br 原子也可以作为 1 个取代基取代苯环上的 H；Br 原子在-CH2CH3上 会产生同分异构体；-CH2Br 也可
6、以作为一个取代基。 一元取代（2 种） ：、 二元取代（6 种） ： 、；、 三元取代 （6 种） ：； 【总结】正确书写的关键是弄清关键是弄清原有机分子原有机分子除苯环除苯环的的 6 个个 C 原子原子后，剩余的原子后，剩余的原子能组合成哪几种不同的能组合成哪几种不同的 取代基取代基。例如本题中的取代基，除CH3、CH2CH3、Br 外，还可以组合成CH2Br。 【例 3】某芳香化合物的分子式为 C8H9Cl，其苯环上的一溴取代物只有两种则该化合物结构简式有 A2 种 B3 种 C4 种 D5 种 【解析】苯环上的一溴取代物只有两种，说明苯环上只有 2 种不同化学环境的 H 原子。一取代苯有
7、 3 种 不同化学环境的 H 原子；二取代苯的 2 个取代基可以是CH2CH3与Cl 或CH2Cl 与C H3，分别形成 4 / 8 邻、间、对三种同分异构体。经分析知，只有、结构中苯环 上不同化学环境的 H 原子才是 2 种，其余的均有 4 种 H 原子；三元取代中的取代基是 2 个-CH3和Cl， 由它们形成的 6 种同分异构体中，只有、结构中苯环上不同化学环境的 H 原子才是 2 种，其余的均有 3 种 H 原子。共 4 种，答案选 C。 【例 4】结构为 的有机物有很多同分异构体，而含有酯基和一取代苯结构的 同分异构体有 6 种，它们的结构简式分别为 。 【解析】对于酯、醚、酮、烯、炔
8、等官能团镶在碳链中的有机物同分异构体的书写，可采用“插入法插入法” 。” 。 方法：第一步，将酯基“COO“取出，写出剩余部分的同分异构体。第二步，在 CC 间插入 “COO”和“OOC” ；在 CH 间插入“OOC” （酯基 C 与 H 相连，形成甲酸酯 HCOO） 。 本题给出的结构，取出COO后，余下的一取代苯的结构只有一种，为 。在 CC 间分别插入“COO”和“OOC” ，得到的结构简式为： 在 CH 间插入“OOC” ：由于侧链有 2 种不同化学环境的 H 原子，故插入 2 次。在亚甲基“CH2” 中的 CH 键间插入“OOC” ，得；在甲基“CH3”中的 CH 键间插入“ OOC
9、” ，得。 【例 5】写出分子式为 C8H8O2 的酯类芳香化合物的结构简式。 【解析】除苯环和酯基“COO“外，余下 2 个 C 原子，故取出酯基的结构可能为乙苯和三种二甲苯， 按例 4 的方法分别插入“COO”和“OOC” ，共有 6 种： 5 / 8 2.2.联苯或稠环芳香化合物联苯或稠环芳香化合物 一元取代用对称轴法找出不同化学环境的 H 数，即为同分异构体种数；二元以上取代先找出一元取代物， 再按“定一动一法”书写。 【例 6 】 菲和蒽互为同分异构体。 已知菲的结构简式为 ， 菲的一氯取代物有 种； 蒽的结构式为 ，它的一氯代物有 种， 二氯代物有 种。 【解析】 ，故菲的一氯取代
10、物有 5 种。，两条对称轴把蒽分 成了成 4 个相同部分，故蒽一氯代物有 3 种。蒽的二氯代物的书写步骤如下： 先将第一个先将第一个 ClCl 放在三个等效放在三个等效 H H 上得到上得到 3 3 种一氯蒽：种一氯蒽： 在此基础上再移动第二个在此基础上再移动第二个 ClCl： 6 / 8 所以，蒽的二氯代物共有 15 种。 二、芳香化合物同分异构体书写常见题型二、芳香化合物同分异构体书写常见题型 1.题目已清楚要求书写苯环上的一元取代或二元取代或三元取代 2.只说明了芳香化合物（或含有苯环）的同分异构体的书写（一五取代均有可能） 3.给出限定条件的同分异构体的书写 4.分子中或苯环上有几种不
11、同化学环境的 H 原子 三、三、高考链接高考链接 1.（2019 年全国卷 I）已知 B 的结构简式为， 写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的 B 的同分异构体的结构简式 。(不考虑立体异构，只需写出 3 个) 【解析】B 分子不饱和度为 2，题目要求写出的 B 的同分异构体具有六元环结构并能发生银镜反应（含 CHO），它们的不饱和度也是 2。因此，六元环中不能含有其他不饱和键，而只能是环己烷。与芳香化 合物同分异构体的书写方法相似。 B 的这些同分异构体分子中共有 8 个 C 原子，除去环己烷和CHO，只剩下 1 个 C 原子且只能为甲 基CH3。所以侧链只能是CH3、CHO 和CH2CH
12、O。 环己烷的一元取代：环己烷的二元取代： 特别要注意：苯环上每个苯环上每个 C 上只有上只有 1 个个 H 原子，而环己烷分子中每个原子，而环己烷分子中每个 C 上连接有上连接有 2 个个 H！因此，当因此，当 环上的某一个环上的某一个 C 连有一个取代基后，还可以再连接另一个取代基。连有一个取代基后，还可以再连接另一个取代基。所以，环己烷的二元取代物还有一种： 2.（2019 年全国卷 II）已知 E 的结构简式为 ，E 的二氯代物有多种同分异构体，请写 出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式_、_。 能发生银镜反应；核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积比为 321。 7 / 8 【解析
13、】依题意，要求书写的 E 的同分异构体的结构简式必须：含 1 个、 2 个 Cl、1 个CHO， 分子中共有 3 种不同化学环境的 H 原子且比例为 321。 通过分析 E 的结构简式知，E 的这些同分异构体的苯环侧链除CHO 外，还余下的 1 个 C。“H 原子 比例为 321”中的“1”应该是CHO 中的 H，而“3”只能是CH3中的 3 个 H 了，那么剩下的“2” 则必然是苯环上还有 2 个化学环境相同的 H 原子。由此可知，苯环的侧链应该有 4 个取代基：2 个 Cl、1 个CHO 和 1 个CH3。 4 个取代基在苯环上的取代位置有很多，例如： 以上的结构，苯环上的 2 个 H 都
14、处于不同的位置，是化学环境不同的 2 种 H 原子。 由于CHO 和CH3是 2 种不同的取代基，处在苯环在间位或对位上都有 3 类 H 原子，要保证苯环 上 2 个 H 原子的化学环境完全相同，首先应考虑将CHO 和CH3放在对位上，然后再将 2 个 Cl 放在相 同位置上，这样才能确保 2 个 H 等效，苯环上只有 1 类 H。答案为： 3.（2019 年全国卷 III）已知 D 的结构简式为，X为 D的同分异构体，写出满足如下条件 的 X 的结构简式_。 含有苯环；有三种不同化学环境的氢，个数比为 621；1 mol的 X与足量金属 Na反应可生 成 2 g H2。 【解析】依题意，2
15、个 O 原子形成了 2 个-OH。突破口在于确定是 2 个酚羟基或醇羟基。若其中有 1 个 或 2 个醇羟基，则-OH 通过连在苯环的侧链 C 再与苯环相连，那么除苯环中 6 个 C 外的另 2 个 C 就无法形 成 2 个CH3，当然也就无法满足“621”中的“6”了。由此确定苯环有 5 个取代基：2 个酚羟基、2 个CH3和 1 个 I。 8 / 8 要保证 X 中只有 3 种不同化学环境的 H 原子，2 个酚羟基或 2 个CH3必须处于相同的位置。只有下 列 2 种满足，故答案为： 芳香化合物同分异构体的书写突破口： 1. 找出苯环上所有可能的取代基； 2. 根据不同环境的 H 数及其比例， 判断取代基在 苯环上可能的位置 书写方法： 1. 等效 H 法； 2. 定一动一法。
