同分异构体计算法电脑程序

A. 如何计算同分异构体的种数麻烦说详细点。

没有计算方法，要一个一个写，只要不同，就是一种。高中老师，不说教孩子如何区别结构的不同，而要计算同分异构体的数目！可悲啊！

B. 计算同分异构体的公式

通常将所给公式整理成用后面的项表示前面的项的形式. 根据递推公式写出数列的前几项，这个关系就称为该数列的递推公式：如果一个数列的第n项an与该数列的其他一项或多项之间存在对应关系的：bn=q(n-1)*b （q为公比 b为首项）由递推公式写出数列的方法.若知道的是末项：an=d(n-1)+a（d为公差 a为首项）等比数列递推公式。例如斐波纳契数列的递推公式为an=a（n-1）+a（n-2）等差数列递推公式，依次代入计算即可 2： 1递推公式

C. 同分异构体的电脑求解

在种类繁多的有机化合物中，烃是最简单的一种。它的特点是只含有碳和氢两种元素。而烷烃又是烃中构造最简单的。它的分子中碳原子都是饱和4价的，碳原子之间只以单键相互连接，其余的价则完全与氢原子相连。在计算及表示中只需表示出其碳链即可。
在多碳原子的烷烃中由于分子中碳链构造的不同，同一种烷烃会存在多种同分异构体。例如丁烷有两种分子构造：
C
|
C－C－C－CC－C－C
当碳原子数较少时，其同分异构体数量也较少，凭直观还易于写出其所有的同分异构体；但当碳原子数增加时，其同分异构体数将迅速增加，见上表。 用计算机解决这个问题实际上模拟了人在解决这个问题时的方法。先写出一个最简单碳链——只有两个碳原子的碳链：
1 4
3 C—C 6
2 5
然后可在这个基础上进一步扩展。具体方法为向这个碳原子加入新的碳原子。现在可供扩展碳原子的位置有六个，可逐一试放。放在一个位置后，与已得到的构造进行比较，如果重复则只算一种；如果构造不同，则把这种新的构造储存下来。在本例中显然六个位置放置后都只算同一种。对于四个碳原子的情况，是根据三个碳原子的结果再推算的。在三个碳原子的结构基础上对新形成的八个空位来试放第四个碳原子，判断重复性，可得两个同分异构体。五个碳原子的情况又是由四个碳原子的两个同分异构体再扩展而来。按这样的算法，实际上计算N个碳原子的烷烃时都要从三个碳原子的情况一步步推过来。 1、 碳链的计算机表示
碳链可看作是一种无根树结构，每一个碳原子作为一个结点。结点下子树的个数为该结点的度。碳链这种树结构的储存可用邻接矩阵和广义表两种方式。
使用邻接矩阵来表示各结点之间的连通性。对碳链上每个碳原子都编上号。如1号碳原子和2号碳原子相连，则矩阵元素a12和a21均置为1，若无连通关系则置0。例如下面一个碳链的邻接矩阵表示为
1234567
1
2
3
4
5
6
7 0100111
1011000
0100000
0100000
1000000
1000000
1000000
这种表示的优点为扩展碳原子很方便。例如要在上例2号碳原子的右边再增加一个8号碳原子只需将邻接矩阵扩展为8阶方阵，并置元素a28与a82为1，其余新增元素为0即可完成。
另一种表示碳链的方法是用广义表。用字符C表示一个碳原子，用“（”和“）”表示层次关系，类似于集合。如上例的碳链，用广义表可表示为
C（C（CC）CCC）
↑↑↑↑↑↑↑
表示碳原子： 1 2 3 4 5 6 7
可见广义表可直接用一个字符串来表示。这种表示方法的好处为判断所求碳链是否重复时较方便，因为重复的异构体的邻接矩阵经过一定的算法可转化成唯一一种广义表，另外广义表储存时也比较方便。
2、树的两种储存结构的互换
由于程序算法在扩展结点时使用邻接矩阵，判重时使用广义表，因此两种储存结构要相互转换。
广义表转化为邻接矩阵相对简单，可用递归过程实现，在此不再赘述。
邻接矩阵转化为广义表时，为了使重复的同分异构体转化为相同的广义表，必须对邻接矩阵进行以下处理：
(1) 按每个结点的度进行由大到小的排序，若度相同，则比较子结点的度的总和。前面例子中的邻接矩阵即是以排好序的。
(2) 以度最大的第一个结点为根构造广义表，也可用递归方法实现。 （略）
无机物的同分异构主要出现在配合物中，包括：

D. 高三化学里怎样计算有机物的同分异构体的数量

同分异构体的数量不是计算出来的，是通过综合分析而得出的。

至于高中化学有机物的同分异构体数目一般不是太大，往往需要一一例举。比较常见的方法有：等效氢法、不饱和度法、优先组合法、换元法等。

等效氢法：

这几种方法往往需要综合使用。另外，同分异构体的书写可以体现学生对有机结构掌控的能力，因此，需要多多练习，努力提高。没有捷径可以走。

E. 如何计算烷烃的同分异构体数目

O(N^2)DP (Python实现)

我展示一些结果吧：
甲烷：1乙烷：1丙烷：1丁烷：2戊烷：3己烷：5庚烷：9辛烷：18壬烷：35癸烷：7511烷：15912烷：35513烷：80214烷：185815烷：4347
100烷：
具体思路详见

http://builtinclz.abcz8.com/showart.php?id=2011/0818_alkane

import sys
N=1000
dp=[[0 for i in range(0,N+1)] for j in range(0,5)]
for i in range(0,5):
dp[i][0]=1
alkyl=[1 for i in range(0,N+1)]
alkane=[1 for i in range(0,N+1)]
for i in range(1,N):
c=[0 for j in range(0,5)]
c[0]=1
for j in range(1,5):
c[j]=c[j-1]*(alkyl[i]+j-1)/j
for j in range(4,0,-1):
for k in range(0,N+1):
dp[j][k]+=sum([dp[j-l][k-i*l]*c[l] for l in range(1,min(j,k/i)+1)])
alkyl[i+1]=dp[3][i]
if i*2+1<=N:
alkane[i*2+1]=dp[4][i*2]
if i*2<=N:
alkane[i*2]=dp[4][i*2-1]-alkyl[i]*(alkyl[i]-1)/2
sys.stderr.write('i='+str(i)+'\n')
for i in range(1,N+1):
print i,alkane[i],alkyl[i]

F. 烷烃 同分异构计算方法

烷烃

【重点难点解析】

一、同系物、同位素、同分异构体、同素异形体的比较

二、书写同分异构体的方法

1.书写烷烃的各种同分异构体的方法

①“成直链、一线串”②“从头摘、挂中间”③“往边排、不到端”

以C5H12为例，写出C5H12的各种同分异构

(1)“成直链、一线串”：CH3—CH2—CH2—CH2—CH3

(2)“从头摘、挂中间”：

(3)“往边排、不到端”：重复上述两式重复(2)、(3)两步，可写出C5H12的另一种同分异构体 ，所以C5H12共有三种同分异构体。

2.书写各类有机物同分异构体的正确方法

按照官能团异构、碳链异构、位置异构的顺序来书写。

三、根、基、烷基正离子的比较

1.根：带有电荷，一般存在于电解质溶液或其熔融状态中，如SO42-、NH4+等，其电性及电荷数目要用“+”“-”及阿拉伯数字表示在原子团右上角。

2.基：不显电性，短时间内可自由存在如-CH3、-OH(羟基)等，其书写形式中“-”表示与“-”相连的原子上有未成对的电子。

3.烷基正离子：带有正电荷，瞬间存在，如 H3为甲基正离子，CH3— H2为乙基正离子等，它是烷基失去其未成对电子后所剩余的部分，其书写形式中“+”应写在失去电子的那个碳原子的上方。

四、学习烷烃命名指导

烷烃命名是我们学习有机化学必须掌握的基础知识之一。由于有机物的碳架结构繁杂伴有同分异构现象，而且同学们刚刚接触有机化学知识，还没有掌握有机物的结构特点和变化规律，因此不少同学常感到困难，甚至有部分同学失去学好有机化学的信心。所以这一知识点不仅是烷烃教学中的重点、难点，也是我们学习有机化学的分化点。因此，我们一定要跨过这一难关。

1.“长”。即在命名时要选择烃分子中最长的碳链为主键，以主链上的碳原子数称为“某烷”。然而初学者在命名时，大多善于选择形式上的“长”链，而不会选实际上的长链，而 w:wrap type="square" designtimesp="12138">不会观察拐弯相连的长链。

例如：在，一些同学常把主链误选为五个碳的主链，而实际上应为含有丙基和乙基的八个碳的主链；又如在

结构中，命名时一些同学常误认为主链的碳原子数为八个或九个或十个，而实际上，按最“长”原则主链碳原子数应为十一，如结构中标号所示。(注：该例只适宜在练习时供选主链用，中学阶段不适宜命名用)。

2.“多”。是指主链上含有的取代基要最多。在有多个等长碳链时，要选择含有支链最多的碳链作为主链，以便于命名时方便简单。例如：在

中，有三条等长碳链，但由于从左到右的碳链上取代基最多(四个)，故主链应选从左到右的碳链作为主链。又如，在

中，主链不应选择从左到右的长链，而应选择向下拐弯的碳链为主链，因为这样主链上的取代基最多(5个)。

3.“近”。即在给主链上碳原子编号时，要从距取代基(支链)最近的一端编起，用以确定取代基在主链上的位置。例如：在

中，给主链碳原子编号应从右端编起，而不应从左端编起，即该烃名称应为：3，4—二甲基—5—乙基辛烷而不是5，6—二甲基—4—乙基辛烷。

4.“小”。是指按照上述三原则选择的主链，编号确定取代基在主链上的位置时，取代基的序数之和要最小，否则命名是错误的。例如：

其正确名称应为2，5—二甲基—3—乙基己烷(取代其序数和为2+5+3＝10)，而不是2，5—二甲基—4—乙基己烷(取代基序数和为2+5+4＝11大于10)。再如：

其名称应为3，3，5—三甲基庚烷，而不是3，5，5—三甲基庚烷。

启示一：在主链两端等距离地出现相同的取代基时，按取代基所在位置序数之和较小的给取代基定位。即两端等距又同基，取代基序数和要最小。

5.“简”。是指靠近起点碳的取代基要最简单。例如，在

中，给主链碳原子编号时，起点碳应是右边而不是左边，即该烃名称为3—甲基—4—乙基己烷，而不是4—甲基—3—乙基己烷。

启示二：在主链两端等距离地出现不同的取代基时，从靠近简单取代基的一端给主链编号。即两端等距不同基，起点靠近简单基。

【命题趋势分析】

1.基础知识考核：烷烃通式、结构简式、同分异构体、烷烃命名、一氯代物及二氯代物有几种、键线式的识别等。

2.综合计算(求化学式、判断结构式，实验和计算综合等)。

核心知识

【基础知识精讲】

1.烷烃

(1)烷烃的概念：碳原子跟碳原子都以单键结合，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个原子的化合价都达到“饱和”的链烃叫饱和链烃，或称烷烃。

(2)烷烃的通式：CnH2n+2(n≥1)。

(3)烷烃的通性：烷烃的化学性质与CH4相似。一般比较稳定，在通常情况下跟酸、碱和酸性高锰酸钾等氧化剂都不起反应，也不跟其他物质化合。但在特定条件下也能发生下列反应：①取代反应；②氧化反应(燃烧)；③分解反应(裂解反应)。

烷烃燃烧的通式为：CnH2n+2+ O2 nCO2+(n+1)H2O

2.同系物与烃基

(1)同系物的概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

(2)同系物的特点：通式相同，结构相似，化学性质相似；物理性质一般是随碳原子数的增多而呈规律性变化。同系物在分子组成上相差一个或者干个CH2原子团。
(3)烃基：烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基，一般用—R表示。中学生重要的烃基有—CH3(甲基)、—CH2CH3(乙基)。与“根”不同，“烃基”不带电荷，“根”带电荷。

3.简单烷烃的表示法(见下)

4.同分异构体及同分异构现象

同分异构现象

在研究物质的分子组成和性质时，发现有很多物质的分子组成相同，但性质却有差异。例如，在研究丁烷（C4H10）的组成和性质时，发现有另一种组成和分子量跟丁烷完全相同，但性质却有差异的物质。为了区别起见，人们把一种叫做正丁烷，另一种叫做异丁烷。

为什么这两种丁烷具有相同的组成和相同的分子量但却有不同的性质呢？经过科学实验证明，原来它们的结构是不同的。正丁烷分子里的碳原子形成直链，而异丁烷分子里的碳原子却带有支链：

由此可见，烃分子里的碳原子既能形成直链的碳链（如正丁烷），又能形成带有支链的碳链（如异丁烷）。因此虽然两种丁烷的组成相同，但分子里原子结合的顺序不同，也就是说分子的结构不同，因此它们的性质就有差异。

化合物具有相同的分子式但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

同分异构体的特点：分子式相同，结构不同，性质也不同。

5.烷烃的命名法

(1)习惯命名法：以碳原子总数命名“某烷”，在某烷前面加正、异、新区别同分异构体(无同分异构体时，“正”去掉)。

碳原子数计算方法：1～10的碳原子数分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，10个碳原子以上，用中文小写数字表示。

(2)系统命名法：

①选主链：含碳原子的数最多的碳链作主链，当碳原子数相等时，以支链多的碳链作主链。

②编号：在主链离支链最近的一端开始编号；当两个相同支链离两端相等时，以离第三个支链最近的一端编号。

③写名称：先写取代基编号，再写取代基名称；简单在前、复杂在后，相同的合并，最后写母体名称。

系统命名法书写顺序规律是：

命名为：2，3-二甲基-4-乙基庚烷。

典型例题

例1 将下列各烷烃用系统命名法将它们命名?

1.(CH3)2CHC(CH3)2CH2CH(C2H5)C(CH3)2CH3

2.(CH3)3CCH(CH3)CH(C3H7)CH2CH(CH3)CH(C2H5)2

解析 先将上述结构简式按照碳为四价原则展开为带有短线的结构简式，以便于确定支链的类型及其在主链上的位置。

1.变形为：

其名称为：2，2，5，5，6—五甲基—3—乙基庚烷

2.变形为

其名称为：2，2，3，6—四甲基—7—乙基—4—丙基壬烷。

例2 下列各烷烃的命名是否正确?如不正确请说明错误的原因，并写出正确的名称?

1.

名称(1)：4，4—二甲基—2—乙基己烷；名称(2)3，5，5—三甲基庚烷

2.

名称为：2，4—二甲基—6，8—二乙基壬烷

解析 1.(1)错误，原因未找对主链；名称(2)也错误，原因取代基序数不是最小，即主链找对，编号错误。正确名称应为3，3，5—三甲基庚烃。

解析 2.错误，原因未找对主链；其正确名称应为：2，4，8—三甲基—6—乙基癸烷。

综上所述可知，只要真正理解“五字”方针的内涵，掌握烷烃命名的书写法则，善于辨析有机物的结构特点，跨越烷烃命名这一难关，将是轻而易举的事了。

【课本难题解答】

【习题】(课本第124页)

二、选择题

2.〔解题思路〕化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的化合物互称为同分异构体。异戊烷和新戊烷都是具有5个碳原子的烷烃，它们之所以互为同分异构体，是由于碳原子在空间分布不同造成的。本题应选D。

4.〔解题思路〕在题给的4个选项中，2-甲基丙烷的一氯取代产物有两种：

本题答案：D。