7.同分異構體在高考中的考查方式

3223223333322322333323n2n①CH①CHn2nn2n2n2n12專題突破系列7.同分異構體一、必知識1、同異構現(xiàn)象和分異構同分異構現(xiàn)象同分異構體碳鏈異構

化合物具有相同的分子式，但結構不同，而產生性質差異的現(xiàn)象具有同分異構現(xiàn)象的化合物互為同分異構體碳骨架不同如CH—CH—CH—CH和類型

位置異構

官能團位置不同如CH===CH—CH和CH—CH===CH—CH官能團異構

官能團種類不同如CHCHOH和CH—O—CH

32、相同通式下不同類別的同分異構體①CH：單烯烴、環(huán)烷烴；n2n2n2n2

：單炔烴、二烯烴、環(huán)烯烴、二環(huán)烴；O：飽和一元醇、飽和一元醚；①CHO：飽和一元醛、飽和一元酮、烯醇、烯醚、環(huán)醇、環(huán)醚；①CHO：飽和一元羧酸、飽和一元酯、羥醛、羥酮；①CHON：氨基酸、硝基烷。＋3、一般同分異構體的書寫規(guī)律(1)烷烴：烷烴只存碳鏈異構，書寫時要注意全面而不重復，具體規(guī)則如下：

410410(2)具有官能團的有物：一般按碳鏈異→位置異構→官能團異構的順序書寫。例：(以CHO為例且只寫出骨架與官能團)①鏈異構①—C—C—C、①置異構①①能團異構①C—O—C—C、、C—C—O—C—C(3)芳香族化合物：個取代基在苯環(huán)上的位置有鄰、間、對種。4、限定條件同分異構體的書寫(1)思維流程①據限定條件確定同分異構體中所含官能團。①合所給有機物有序思維：碳鏈異構→官能團位置異構官能團類別異構。①定同分異構體種數(shù)或根據性質書寫結構簡式。(2)注意事項限定范圍書寫和補寫同分異構體解題時要看清所限范圍分析已知幾個同分異構體的結構特點對比聯(lián)想找出規(guī)律補寫同時注意碳的四價原則和官能團存在

88222882222位置的要求。①香族化合物同分異構體a．烷基的類別與個數(shù)，即碳鏈異構。b．若有2個側鏈，則存在鄰、間、對三種位置異構。①有官能團的有機物一般的書寫順序碳鏈異構→官能團位置異構官能團類別異構書寫要有序進行如書寫酯類物質的同分異構體時采用逐一增加碳原子的方法如HO含苯環(huán)的屬于酯類的同分異構體為甲酸某酯：(鄰對)；乙酸；苯甲酸某酯：(3)解題模板結構鄰甲基苯甲酸)

要求①于芳香化合物①與銀氨溶液反應產生光亮的銀鏡①與NaOH溶液反應模型：第一步：根據限定條件確定基團和官能團含有苯環(huán)，(酚)—OH，或苯環(huán)和第二步：將已知基團或官能團在苯環(huán)上排布(1)若為酚)—OH—CHO，還剩余一個碳原子(“—CH—”)，最后分別將“—CH—”插入其中，圖示如下：數(shù)字表示“—CH—”插入的位置

242222422248789(2)若為OOCH，插入“—CH—”圖示如下：第三步：算總數(shù)17種(4)常見限制條件與構關系總結5、同分異構體數(shù)目的判斷方法(1)記憶法：熟記下列常考的同分異構體模型，有助于考生在考試中實現(xiàn)“秒答”。①含一種化學環(huán)境的氫原子的分子：如甲烷、乙烷、新戊烷(可看作CH的四甲基取代)2,2,3,3四甲基丁(看作乙烷的六甲基取代物)、苯、環(huán)己烷、CH、H等分子的一鹵代物只有一種。①烷、丁炔、丙基、丙醇均有2種不同結構。①烷、丁烯、戊炔均有3種不同結構。①基、CH(芳香烴均有4種不同結構。①烷、CHO(含苯環(huán)均有5種不同結構。①基、CH(芳香烴均有8種不同結構。

4438644438642434362(2)團連接法：將有機物看作由基團連接而成，由基團的異構體數(shù)目可推斷有機物的異構體數(shù)目。如丁基有種，則丁醇、戊醛、戊酸都有4種同分異構體。強化記憶：①CH的一氯代物有4種①CH的二氯代物有9種①CH的一氯一溴二元取代物有5①①①①①

的二氯代物有3種的三氯代物有3種的一氯一溴二元取代物有3種的二氯一溴三元取代物有6種的一氯一溴一碘三元取代物有10種(3)位思考法：將有機物分子中的不同原子或基團進行換位思考。如：乙烷分子中共有6個H原子有一個H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一種結構，那么五氯乙烷也只有一種結構。分析如下：假設把五氯乙烷分子中的Cl原子看作H原子，而H原子看成Cl原子，其情況跟一氯乙烷完全相同。同樣二氯苯(CHCl)有3種同分異構體，四氯苯也有種同分異構體(將和Cl互換；又如CH的一氯代物只有1，新戊烷C(CH)的一氯代物也只有1種。(4)等效氫原子法又稱對稱法)：分子中等H原子有如下情況①分子中同一個碳上的H原子等效①同一個碳的甲基H原子等效①分子中處于鏡面對稱位置相當于平面鏡成像時)上的原子是等效的。(5)定移法①一移一法①對于二元取代物同分異構體的判斷，可固定一個取代基的位置改變另一個取代基的位置以確定同分異構體的數(shù)目析HCl的同分異構體，先固定其中一個Cl的位置，移動另一個Cl。①二移一法①對于芳香化合物中若有個取代基，可以固定其中2個取代基的

12121212位置為鄰間對的位置然后移動另一個取代基的位置以確定同分異構體的數(shù)目。①①①附：含苯環(huán)結構同分異構體的判斷方法涉及苯環(huán)結構的同分異構體判斷時需要根據對稱性原則各類型的對稱性歸納如下(圖中相同數(shù)字的為對稱位置)。(1)無取代基和1個代基無取代基時苯環(huán)上只存在1種化學環(huán)境的氫原子有1個取代基時以該取代基所在碳原子與對位碳原子所構成的直線為對稱軸側鄰位和間位碳原子分別處于對稱位置，苯環(huán)上共存在3種化學環(huán)境的氫原子。(2)2取代基有2個相同取代基時，個取代基有鄰、間、3種位置關系，其中2個取代基處于鄰位時，苯環(huán)上存在2化學環(huán)境的氫原子；個取代基處于間位時，苯環(huán)上存在3種化學環(huán)境的氫原子；個取代基處于對位時，苯環(huán)上存在1種化學環(huán)境的氫原子。有2個不同取代時，個取代基處于鄰、間、對位時，苯環(huán)上分別有4種、4種、2種化學環(huán)境的氫原子。(3)3取代基有個相同取代基時，個取代基有連、均、偏種位置關系，苯環(huán)上分別有2種、1種、3種化學環(huán)境的氫原子。(6)組合法：和一元RCOOR，—有m種，—有n種，共有m×n種酯。二、應用示例

2236910222223691022232232231天津)C()的同分異構體W(不考慮手性異構)可發(fā)生銀鏡反應；且1molW最多與2molNaOH生反應，產物之一可被氧化成二元醛上述條件W有________種題意必須含HCOOCH—和—CHBr兩個基團，其余還有三個碳，符合CHAB，所以有5同分異構體。2、一種物質的不同要求的同分異構體(以分子式為CHO為例)有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應放出H；能與NaCO溶液反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上只有1個取代基有5種不同化學環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應放出H；能與NaCO溶液反應；苯環(huán)上的一氯代物只有2種；苯環(huán)上2個取代基有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應放出H；能與NaCO溶液反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有3個取代基

3333有5種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生水解反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個取代基有5種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生水解反應，水解產物之一遇FeCl顯紫色；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個取代基有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生銀鏡反應，水解產物之一也能發(fā)生銀鏡反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個取代基有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生銀鏡反應；遇FeCl顯紫色；苯環(huán)上的一氯代物只有2種；苯環(huán)上有2個取代基

33334833334824823、寫出限定條件的同分異構體的數(shù)目結構簡式

限定條件

種類①發(fā)生銀鏡反應，①酸性條件下水解產物物質的量之比為2①1①不與NaHCO溶液反應。①與NaHCO溶液反應，①能與FeCl溶液發(fā)生顯色反應。①有六元環(huán)①發(fā)生銀鏡反應①使FeCl溶液變紫色①環(huán)上只有兩個取代基團①發(fā)生水解反應

111359三、高考題型及考法分析限定條件下同分異構體的書寫與種數(shù)判斷是每年有機部分命題的必考內容題型有選擇題和填空題兩種選擇題中的命題方式是結合有機物的鍵線式判斷不同物質是否是同分異構體或種數(shù)判斷填空題均出現(xiàn)在選修大題中其命題方式是按照題目限制的要求進行有機物結構的書寫或判斷同分異構體數(shù)目求書寫的有機物的結構一般具有較強的對稱性結構特點考復習中應充分注意這一特征。考法一同分異構體數(shù)目的判斷[例1](2016·全卷①分子式為CHCl的有機物共有不含立體異構)()A．7種C．9種[析]

B．種D．10種有機物CHCl的碳骨架有兩種結構：—C—C—C，

。(1)碳骨架為C—C—C的同分異構體有

48289894828989242323(2)碳骨架為

的同分異構體有則CHCl的同分異構體共有9種。[案]C考法二含苯環(huán)結構同分異構體數(shù)目的判斷[例2]A．10種C．14種

分子式為CHCl且含有苯環(huán)的同分異構體數(shù)目為)B．種D．18種[析]

分子式為CHCl且含有苯環(huán)苯環(huán)上只有一個取代基CHCl相當于乙基中的一個氫原子被氯原子取代，有種結構；如果含有兩個取代基，則為氯原子和乙基或—CHCl和甲基，在苯環(huán)上均有鄰、間、對三種位置，共計6種；如果含有3個取代基，則為氯原子和個甲基，當2個甲基位于鄰位時，有2種結構，2個甲基位于間位時，3種結構，2個甲基位于對位時，有1種結構，共計14種。[案]C考法三限定條件下同分異構體的判斷與書寫[例3](1)(2017·全國卷①是D()的同分異構體，可與FeCl溶液發(fā)生顯色反應1mol的與2mol的NaCO反應L有______種；其中核磁共振氫譜為四組峰，峰面積比為

3①2①2①1的結構簡式為________、

27822223223252782222322325843________。(2)(2016·全卷①)具有一種官能團二取代香化物W是E()的同分異構體與足量碳酸氫鈉溶液反應生成44gCOW共有________種同分異構體(不含立體異構，其中核磁共振氫譜有3組峰的同分異構體的結構簡式為_____________________________解析](1)

的分子式為CHO，由題中信息可L的分子結構中含有2個酚羥基和1個甲基當兩個酚羥基處于鄰位時苯環(huán)上甲基的位置有2種；當兩個酚羥基處于間位時，苯環(huán)上甲基的位置3種；當兩個酚羥基處于對位時，苯環(huán)上甲基的位置有1種，故滿足條件的L共有6種。其中核磁共振氫譜為四組峰，且峰面積比為

3①2①2①1

的結構簡式為(2)W為二取代芳香化合物的同分異構體苯環(huán)上有個取代基molW與足量碳酸氫鈉溶液反應生44gCOW分子結構中含有個—COOH，而取代基可能有種不同結構，分別為—COOH和—CHCH、—COOH和—CH(CH)COOH—CHCOOH和—CH—CH和—CH(COOH)這些取代基在苯環(huán)上都可能存在鄰間三種位置可能的結構種類為4×3＝12

種，其中核磁共振氫譜有

3

組峰的結構簡式為四、精準訓練1、(1)分子式為HO能同時滿足下列條件的共有______種(不含立體異構)；①與飽和NaHCO溶液反應產生氣體①能發(fā)生銀鏡反應，又能發(fā)生皂化反應

335843332335843332232其中核磁共振氫譜顯示為3組峰峰面積比為6①1的是____________(寫結構簡式)。(2)符合下列個條件的

的同分異構體有________種。①FeCl溶液顯色苯環(huán)上只有兩個取代基該物質最多消耗3molNaOH其中氫原子共有五種不同環(huán)境的是______________(寫結構簡式)。(3)同時滿足下列條：①與FeCl溶液發(fā)生顯色反應；①苯環(huán)上有兩個取代基、含C===O的

的同分異構體有________種(不包括立體異構)；其中核磁共振氫譜為4組峰、能水解的物質的結構簡式為_________________解析]分子式為CHO的有機物，①與飽和NaHCO溶液反應產生氣體，說明分子結構中含有羧基；既能發(fā)生銀鏡反應，又能發(fā)生皂化反應，說明含有酯基和醛基，符合條件的結構有共5種。其中核磁共振氫譜顯示3組峰，且峰面積比為6①1①1的結構為(2)同分異構體符合列條件：①FeCl溶液顯色，說明含有酚羥基；苯環(huán)上只有兩個取代基；①1mol該物耗3molNaOH為RCOO—為CHCHCHCOO—、(CH)CHCOO—，這兩種取代基都與酚羥基有鄰、間、對3種位置關系，所以符合條件的同分異構體有6種，其中氫原子共有五種不同環(huán)

33322223332222境的是(3)同分異構體同時足下列條件：①與溶液發(fā)生顯色反應；①苯環(huán)上有兩個取代基、含，苯環(huán)上鄰、間、對3種：，側鏈有同分異構體：—COOCHCOOHOOCHCHOOH、—CHOHCHO7種故同分異構體有3×7＝種核磁共振氫譜為4組峰能水解的物質，即4種化學環(huán)境H，只有苯環(huán)上對位3種、側鏈上1種H(上述前兩種)才符合條件，其結構簡式為

和2F()官能團的種類和數(shù)目完全相同的同分異構體有________種不含立體結構)其中核磁共振氫譜為

4組峰，且峰面積之比為

1①2①3①4的是________________(寫結構簡式)。答案8解析]F中含有2羧基，與F官能團種類和數(shù)目完全相同的同分異構體有

23332333，共8種。其中核磁共振氫譜為4組峰，且峰面積之比為1①2①3的結構簡式為。3、在

的同分異構體中，苯環(huán)上的一氯代物只有一種的共有________種(不含立體異構)，其中核磁共振氫譜顯示兩組峰的是_________(寫結構簡式)。解析]G的同分異構體中，苯環(huán)上的一氯代物只有一種，則有兩種情況，一是基—CHOH—O—CH：、，共有種同分異構體；二是苯環(huán)上有四個取代基，且是兩個—OH和兩個—CH，先固定兩個—OH的位置，有鄰種關系再移動兩個—CH6結構：、、、、、，故符合條件的總共有8種同分異構體；核磁共振氫譜顯示兩組峰苯環(huán)上可能2對位取代基醚鍵構簡式為答案]8

。(1)(2014·全國①)

的同分異構體中含有苯環(huán)的還有____種(不考慮立體異構)，其中核磁共振氫譜為4組峰，且面積比為6①2①2①1的是________(寫出其中一種的結構簡式。(2)(2016·全國卷①芳香化合物是

的同分異構體其分子中只有

22223232332252322222323233225232233323兩種不同化環(huán)境的氫目為3①1，出中3式___________________________。(3)(2017·全國卷①是G()的同分異構，其苯環(huán)上的取代基與G的相同但位置不同，則H可能的結構有________種。解析](1)

的同分異構體中，若苯環(huán)上只1個取代基，則這個取代基可能為—CHCHNH)CHNHCHCH、—N(CH)，共有種；若苯環(huán)上有個取代基，分別為CH、—NH時有種；分別為—CH、—CHNH時有3種；分別為—CH、—NHCH時有種；若苯環(huán)上有個取代基2個—CH、1個—NH時有種，故共有19種。其中符合題中核磁共振氫譜要求的是(2)F需滿足條件：

具有相同的分子構成，含有個苯環(huán)和2個Cl原子；①.分子中只有兩種不同化學環(huán)境的氫，且數(shù)目比為①1說明分子結構存在對稱性，分子中含有2個—CH，考慮苯環(huán)上取代基的結構及相對位置關系，符合條件的

F

的結構簡式有等。(3)G()的苯環(huán)上有3個不同的取代基妨設為—X?？梢韵却_定—X、—Y在苯環(huán)上的相對位置，得到鄰、間、對3種同分異構體，再將—Z分別取代上述3同分異構體中苯環(huán)上的氫原子得到4種種

3422343422342種同分異構體，共有10種，則H可能的結構有9種。5、結腸炎藥物有效成分的結構簡式為中，符合下列條件的有________種。

，它的同分異構體①遇FeCl溶液有顯色反應取代基

①子中甲基與苯環(huán)直接相連

①環(huán)上共有三個(2)的

體式：________________________________________________________________________①環(huán)上只有兩個取代基

①使溴的CCl溶液退色在酸性條件下能發(fā)生水解①核磁共振氫譜顯示吸收峰面積之比為①1①2①2(3)D是化合物B(CH==CHCHBr)的一種同分異構體，其核磁共振氫譜顯示有兩種化學環(huán)的氫，4①1，的_________________________________。答案](1)10(2)(3)解析](1)遇溶液有顯色反應，說明含有酚羥基；分子中甲基與苯環(huán)直接相連，苯環(huán)上共有三個取代基，則三個取代基分別是硝基、甲基和酚羥基。如果硝基和甲基處于鄰位，4種結構；如果硝基和甲基處于間位，4種結構；如果硝基和甲基處于對位，有種結構，所以符合條件的同分異構體有10種。(2)能使溴的溶液退色，說明含有碳碳雙鍵，在酸性條件下能發(fā)生水解，說明

3222232222含有酯基核磁共振氫譜顯示吸收峰面積之比為1①1①2①2苯環(huán)上只有兩個取代基，符合上述條件的有機物結構簡式為。(3)核磁共振氫譜顯示有兩種不同化學環(huán)境的氫且峰面積之比為4①1說明其結構高度對稱，則D的結構簡式為

。6(1)物

下列條有________種不考慮烯)①僅含有苯環(huán)，無其他環(huán)狀結構①遇三氯化鐵溶液顯紫色；①1mol有機物能與3mol金屬鈉反應生成mol氫氣。其中，核磁共振氫譜含有五組峰，且其峰面積之比為2①2①2①1的同分異構體的結構簡式為______________________。(2)X

的同分異構體它同時符合下列3個條件①能發(fā)生水解反應；①不含甲基；能發(fā)生銀鏡反應。則可能的結構簡式為_________任寫2種)。(3)

的同分異構體中，既能發(fā)生銀鏡反應，又能與NaHCO溶液反應的共有________種(不考慮立體異構)。答案](1)6(2)HCOOCHCHCH==CH、、

任寫2種即可)(3)12解析](1)根條件①僅含有苯環(huán)，無其他環(huán)狀結構，說明除苯環(huán)外，還含有1個雙鍵遇三氯化鐵溶液顯紫色明含有酚羥基mol該有機