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教材 · 化学 · 有机化学 · 有机化合物基础与脂肪烃

有机物的结构与同分异构

有機化合物の構造と異性体

IV 有機化学 ／ 脂肪族炭化水素
一句话结论

先按连接关系数结构异构体，再按题意判断是否把对映体分别计数。饱和、无环、只含一个羟基的四碳醇有 4 种结构；若一对对映体分别计数，则共 5 种。

把一条碳链从左往右画，再从右往左画，纸上的样子变了，瓶里的物质却没有变。列异构体时，你要数的是不同的连接关系；只有先排除重复画法，才有必要继续判断空间排列。

为什么是这样

碳原子通常形成四个共价键，可以连成链或环。分子式只告诉你原子各有几个，结构式还告诉你谁连着谁。结构异构体（構造異性体）必须分子式相同、连接关系不同；把整张图旋转、把长链折起来，或改从另一端编号，都不会制造新物质。判断时先找碳骨架，再找官能团连接在哪个碳上。

四个碳的无环骨架只有直链和一个支链两类。直链的两端等价、两个中间位置等价，因此羟基只有两种不同放法。支链骨架的三个末端碳彼此等价，羟基放在末端或中心也只有两种。配图列出这四种连接，你可以逐一追踪碳原子，而不是靠图形看起来是否对称来去重。

四碳醇的四种连接与对映体计数1-丁醇CH₃—CH₂—CH₂—CH₂—OH末端羟基；反向读链仍是同一种2-丁醇CH₃—CH(OH)—CH₂—CH₃羟基碳连接四种不同基团；有对映体2-甲基-1-丙醇(CH₃)₂CH—CH₂—OH支链末端羟基；无不对称碳2-甲基-2-丙醇(CH₃)₃C—OH中心连着三个相同甲基；无不对称碳结构计数 4；对映体分别计数 3＋2＝5。换方向、折弯碳链，不会改变原子连接。

定量表达

枚举前先由分子式和题设判断是否允许环或多键。本例限定饱和、无环、一元醇，分子式为 C4H10O。四种结构分别是 CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH2CH3、(CH3)2CHCH2OH、(CH3)3COH。同分子式的醚另有连接方式，但当题目限定“醇”时不计入；不能只见分子式相同就把所有含氧物质都加进来。

空间异构要在连接已确定后判断。2-丁醇中与羟基相连的碳连接氢、羟基、甲基、乙基四种不同基团，是不对称碳原子（不斉炭素原子），有一对不能重合的镜像。另三种没有这样的碳。因此只数结构是 4；若题目明确对映体分别计数，就是 3 加 2，得到 5。这里没有把单键旋转形成的不同构象另算。

怎么用

列举时先写直链，把羟基依次移到第一个、第二个碳；移到第三个时，从另一端编号就与第二个重复。再写支链，把羟基放到末端和中心。每得到一个结构，就检查碳数、各碳的四个键，以及它能否通过重新编号与已有结构重合。

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