浅析同分异构现象及同分异构体

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1、浅析同分异构现象及同分异构体李耀军（清水县一中，甘肃清水74140013830872382）化学上，同分异构体是一种有相同化学式，有同样的化学键而有不同的原子排列的化合物。简单地说，化合物具有相同分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。化合物具有同分异构现象最早是由德国化学家维勒(F.FriedrichWhler)和李比希(Liebig，Justusvon)发现的。他们各自在研究氰酸银（AgCNO）、雷酸银（AgNCO）的组成时得出：它们的组成完全相同，而性质迥异。瑞典化学家柏济力阿斯(Berzelius)将这种现象称为同分异构体。通过不

2、断研究，人们发现同分异构现象不但存在于无机物和无机物之间，还可以存在于有机物与有机物、无机物和有机物之间。1无机物与无机物异构氰酸（H－O－C≡N）与异氰酸（俗名雷酸，其结构为H－N＝C＝O）以及同一金属的氰酸盐与异氰酸（雷酸）盐如氰酸银与雷酸银互为同分异构体。再如二氯二氨合铂[Pt(NH3)2Cl2]有两种构造异构体：2无机物和有机物异构最早人工合成的有机物尿素[CO(NH2)2]，是德国化学家维勒用氨水和氰酸在制取氰酸铵[NH4CNO]时得到的，它跨越了有机物不能由无机物制备的鸿沟，维勒成为有机合成的第一人。这里同时看出有机物尿素与无机物氰酸铵互为同分异构体。3有机物与有机物异构有机化合物

3、异构现象的关系可表示如下：　　　　　　　3.1常见的几种异构形式3.1.1碳链异构又称碳胳异构，是指具有相同的分子式，但碳原子在分子中的排列方式不同而产生的异构。属于构造异构中的一种。例如丁烷C4H10，其两种异构体都属于碳链异构：5随着碳原子数目的增多，碳链异构体的数目也随之增多。碳胳异构不仅存在于开链化合物，也存在于环状化合物。具有相同分子式但不同碳环结构的有机化合物称为碳环异构。例如　　3.1.2位置异构具有相同分子式但取代基或官能团在分子的碳链或碳环上的位置不同而产生的异构称为位置异构，且亦是构造异构中的一种。例如邻、间、对3种二甲苯是由于两个甲基在苯环上所取代的位置不同而产生的异构体

4、。又例如1—丁烯和2—丁烯是由于碳碳双键在碳链上所处的位置不同而产生的异构：CH3CH2CH=CH2CH3CH=CHCH31—丁烯2—丁烯3.1.3官能团异构具有相同分子式，分子中的官能团不同而产生的异构体称为官能团异构，属构造异构的一种。如乙醇和甲醚，乙酸和甲酸甲酯等互称类别同分异构体。乙醇甲醚乙酸甲酸甲酯官能团同分异构体与碳架异构、位置异构体有很大的不同。因其官能团不同，使其在化学性质上有了本质的区别。3.1.4互变异构由两种结构不同但能互相迅速转变的化学物质组成的平衡混合物的现象，称为互变异构现象。在有机化学中互变异构是一种很普遍的现象。最常见的情况是由质子的位移实现的：H—A—BA—B

5、—H5互变异构首先在酯缩合反应中发现的。乙酸乙酯缩合生成乙酰乙酸乙酯，能与金属钠作用放出氢气（具有—OH性质），能使溴水褪色（具有C=C结构），与三氯化铁反应呈紫色（具有结构），这些特征说明乙酰乙酸乙酯具有烯醇式结构。乙酰乙酸乙酯能与亚硫酸氢钠、氢氰酸等作用形成加成物，与苯肼、羟胺生成相应的腙、肟，说明它呈现羰基化合物的反应，具有酮式结构，实际上，这两种异构体组成酮式烯醇式的动态平衡:将乙酰乙酸乙酯溶于石油醚中，冷却至-78℃制得一熔点为-39℃固体（n=1.225）,它不使溴溶液褪色，与三氯化铁无颜色反应，具有酮的特性，证明为酮式异构体。如将乙酰乙酸乙酯的钠盐悬浮于石油醚中，于-78℃，通入

6、氯化氢，则沉降出一液体（n=1.448），产物与上述者相反，它与三氯化铁产生紫红色，证明为烯醇式异构体。两种异构体的存在都得到证实，而且在常温下两者很容易相互转变，重新组成平衡混合物，不易分离，表现为一单纯的化合物。3.1.5顺反异构亦称“几何异构”。具有相同分子式的分子，由于存在双键或环等因素，使键的自由旋转受阻，而导致产生相邻原子或原子团之间相对距离不同的空间配置。它们的物理和化学性质有明显的差别。主要有三种类型：3.1.5.1含有双键（如，，等）的化合物的顺反异构。例如，丁烯二酸有两种性质不同的顺反异构体，相同基团在双键同侧的称“顺式”，在异侧的称“反式”（现亦采用*E—Z构型次序规则表

7、示）。顺丁烯二酸加热至140℃即失水成酸酐，反丁烯二酸在同样温度时无此反应。顺丁烯二酸反丁烯二酸熔点130℃熔点300℃53.1.5.1环状化合物的顺反异构。例如：顺—1,2—环丙烷二羧酸，熔点139℃；反—1,2—环丙烷二羧酸，熔点175℃。前者加热能失水形成酸酐，后者在同样温度下则不能。顺式反式3.1.5.2某些络合物的顺反异构。例如二氯二氨合铂，反式比顺式沸点高，溶解度低；反式偶极矩等于零，