2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新高考版）大單元5 第15章　第68講　限定條件下同分異構(gòu)體的判斷與書寫

第68講限定條件下同分異構(gòu)體的判斷與書寫[復(fù)習(xí)目標(biāo)]掌握限定條件下分析有機(jī)物同分異構(gòu)體的一般方法和思路。1．常見(jiàn)的限制條件總結(jié)(1)以官能團(tuán)特征反應(yīng)為限制條件反應(yīng)現(xiàn)象或性質(zhì)思考方向(有機(jī)物中可能含有的官能團(tuán))溴的四氯化碳溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵酸性高錳酸鉀溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基、苯的同系物等遇氯化鐵溶液顯色、濃溴水產(chǎn)生白色沉淀酚羥基生成銀鏡或磚紅色沉淀醛基或甲酸酯基或甲酸與鈉反應(yīng)產(chǎn)生H2羥基或羧基遇碳酸氫鈉產(chǎn)生CO2羧基既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)又能在NaOH溶液中水解甲酸酯基能發(fā)生催化氧化，產(chǎn)物能發(fā)生銀鏡反應(yīng)伯醇(—CH2OH)(2)以核磁共振氫譜為限制條件確定氫原子的種類及數(shù)目，從而推知有機(jī)物分子中有幾種不同類型的氫原子以及它們的數(shù)目。①有幾組峰就有幾種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。②根據(jù)其峰值比例可判斷有機(jī)物中不同化學(xué)環(huán)境氫原子的最簡(jiǎn)比例關(guān)系。③若有機(jī)物分子中氫原子個(gè)數(shù)較多但吸收峰的種類較少，則該分子對(duì)稱性高或相同的基團(tuán)較多。2．隱含的限制條件——有機(jī)物分子的不飽和度(Ω)(1)根據(jù)有機(jī)物分子式計(jì)算不飽和度(Ω)對(duì)于有機(jī)物CxHyOz，Ω＝eq\f(2x＋2－y,2)＝x＋1－eq\f(y,2)。特別提醒：有機(jī)物分子中鹵素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都視為H原子。(2)3．限定條件下同分異構(gòu)體的書寫步驟第一步：依據(jù)限定條件，推測(cè)“碎片”(原子、基團(tuán))的結(jié)構(gòu)；第二步：摘除“碎片”，構(gòu)建碳骨架；第三步：按照思維的有序性組裝“碎片”，完成書寫。示例F(HOCH2—C≡C—CH2OH)的同分異構(gòu)體中能同時(shí)滿足下列條件的共有________種(包含順?lè)串悩?gòu))。①鏈狀化合物；②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；③氧原子不與碳碳雙鍵直接相連。其中，核磁共振氫譜顯示為2組峰，且峰面積之比為2∶1的是________(填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。分析答案9OHC—CH2—CH2—CHO1．已知阿魏酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，則同時(shí)符合下列條件的阿魏酸的同分異構(gòu)體的數(shù)目為()①苯環(huán)上有兩個(gè)取代基，且苯環(huán)上的一溴代物只有2種；②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；③與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)可生成使澄清石灰水變渾濁的氣體；④遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)A．2B．3C．4D．5答案C解析根據(jù)條件①，兩個(gè)取代基處于對(duì)位；根據(jù)條件③，含有羧基；根據(jù)條件④，含有酚羥基，結(jié)合阿魏酸的分子式及條件②，含有醛基，故其同分異構(gòu)體的可能結(jié)構(gòu)為、、、。2．M是D()的一種芳香族同分異構(gòu)體，滿足下列條件的M有________種(不包含D物質(zhì))。[已知苯胺和甲基吡啶()互為同分異構(gòu)體，并且均具有芳香性]①分子結(jié)構(gòu)中含一個(gè)六元環(huán)，且環(huán)上有兩個(gè)取代基；②氯原子和碳原子相連。其中核磁共振氫譜有3組峰，且峰面積之比為1∶1∶1的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________________________________________________________________。答案12解析M是D的一種芳香族同分異構(gòu)體，滿足：①分子結(jié)構(gòu)中含一個(gè)六元環(huán)，且環(huán)上有兩個(gè)取代基，則六元環(huán)可以是或；②氯原子和碳原子相連；若六元環(huán)為，則取代基為—Cl和—NH2，有鄰、間、對(duì)三種，間位即為D，所以滿足條件的有2種；若六元環(huán)為，則取代基為—Cl和—CH3，采用“定一移一”的方法討論：、、(數(shù)字表示甲基可能的位置)，共有4＋4＋2＝10種；綜上所述符合條件的同分異構(gòu)體有10＋2＝12種。3．(1)抗結(jié)腸炎藥物的有效成分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，它的同分異構(gòu)體中，符合下列條件的有________種。①遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)②分子中甲基與苯環(huán)直接相連③苯環(huán)上共有三個(gè)取代基(2)寫出符合下列要求的的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：________________________________________________________________________。①苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基②能使溴的CCl4溶液褪色，且在酸性條件下能發(fā)生水解③核磁共振氫譜顯示吸收峰面積之比為1∶1∶2∶2∶2(3)D是化合物B(CH2=CHCH2Br)的一種同分異構(gòu)體，其核磁共振氫譜顯示有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫，且峰面積之比為4∶1，D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為___________________________。答案(1)10(2)(3)解析(1)遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，說(shuō)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(gè)取代基，則三個(gè)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，有4種結(jié)構(gòu)；如果硝基和甲基處于間位，有4種結(jié)構(gòu)；如果硝基和甲基處于對(duì)位，有2種結(jié)構(gòu)，所以符合條件的同分異構(gòu)體有10種。(2)能使溴的CCl4溶液褪色，說(shuō)明含有碳碳雙鍵，在酸性條件下能發(fā)生水解，說(shuō)明含有酯基，核磁共振氫譜顯示吸收峰面積之比為1∶1∶2∶2∶2，苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基，符合上述條件的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。1．[2023·新課標(biāo)卷，30(7)]在B()的同分異構(gòu)體中，同時(shí)滿足下列條件的共有______________種(不考慮立體異構(gòu))，①含有手性碳；②含有三個(gè)甲基；③含有苯環(huán)。其中，核磁共振氫譜顯示為6組峰，且峰面積比為3∶3∶3∶2∶2∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________。答案9解析連有4個(gè)不同原子或原子團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。在B的同分異構(gòu)體中，同時(shí)含有手性碳、3個(gè)甲基和苯環(huán)的同分異構(gòu)體有9種，分別為、、、、、、、、。2．[2022·湖南，19(5)]是一種重要的化工原料，其同分異構(gòu)體中能夠發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有________種(考慮立體異構(gòu))，其中核磁共振氫譜有3組峰，且峰面積之比為4∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為__________。答案5解析的同分異構(gòu)體能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，說(shuō)明該物質(zhì)含有醛基，根據(jù)分子式C4H6O可得知，該物質(zhì)還含有碳碳雙鍵或者三元環(huán)，還要分析順?lè)串悩?gòu)，則符合條件的同分異構(gòu)體有5種，它們分別是CH2=CHCH2CHO、、(與前者互為順?lè)串悩?gòu)體)、和。3．[2022·遼寧，19(6)]化合物I(C10H14O)的同分異構(gòu)體滿足以下條件的有__________種(不考慮立體異構(gòu))；ⅰ.含苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個(gè)取代基ⅱ.紅外光譜無(wú)醚鍵吸收峰其中，苯環(huán)側(cè)鏈上有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，且個(gè)數(shù)比為6∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________(任寫一種)。答案12(或)解析化合物I的分子式為C10H14O，計(jì)算可得其不飽和度為4，根據(jù)題目所給信息，化合物I的同分異構(gòu)體分子中含有苯環(huán)(已占據(jù)4個(gè)不飽和度)，則其余C原子均為飽和碳原子(單鍵連接其他原子)；又由紅外光譜無(wú)醚鍵吸收峰，可得苯環(huán)上的取代基中含1個(gè)羥基；再由分子中苯環(huán)上只含有1個(gè)取代基，可知該有機(jī)物的碳鏈結(jié)構(gòu)有如下四種：、、、(1、2、3、4均表示羥基的連接位置)，所以滿足條件的化合物I的同分異構(gòu)體共有12種；其中，苯環(huán)側(cè)鏈上有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，且個(gè)數(shù)比為6∶2∶1的同分異構(gòu)體應(yīng)含有兩個(gè)等效的甲基，則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為或。4．[2020·全國(guó)卷Ⅱ，36(6)]化合物的同分異構(gòu)體中能同時(shí)滿足以下三個(gè)條件的有________個(gè)(不考慮立體異構(gòu)體，填標(biāo)號(hào))。(ⅰ)含有兩個(gè)甲基；(ⅱ)含有酮羰基(但不含C=C=O)；(ⅲ)不含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)。a．4b．6c．8d．10其中，含有手性碳(注：連有四個(gè)不同的原子或基團(tuán)的碳)的化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________________________________________________________________。答案c解析有2個(gè)不飽和度，同分異構(gòu)體中含酮羰基但不含環(huán)狀結(jié)構(gòu)，則分子中含一個(gè)碳碳雙鍵、一個(gè)酮羰基，外加2個(gè)甲基，符合條件的有8種，如下：CH3CH=CHCOCH2CH3、CH3CH=CHCH2COCH3、CH3CH2CH=CHCOCH3、CH2=CHCH(CH3)COCH3、CH2=C(C2H5)COCH3、CH2=C(CH3)COCH2CH3、CH2=C(CH3)CH2COCH3、CH2=CHCOCH(CH3)2，其中，含有手性碳的為CH2=CHCH(CH3)COCH3()。課時(shí)精練1．B()有多種同分異構(gòu)體，同時(shí)滿足下列條件的同分異構(gòu)體共有________種(不考慮立體異構(gòu))。a．分子結(jié)構(gòu)中含有—CF3b．能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體答案10解析B的分子式為C5H5O2F3，B有多種同分異構(gòu)體，同時(shí)滿足下列條件a.分子結(jié)構(gòu)中含有—CF3，b.能與NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體，說(shuō)明含有羧基，因此相當(dāng)于是丙烯或環(huán)丙烷分子中的2個(gè)氫原子被羧基和—CF3取代，依據(jù)定一移一的方法可判斷，如果是丙烯中的2個(gè)氫原子被取代，有8種，如果是環(huán)丙烷分子中的2個(gè)氫原子被取代，有2種，共計(jì)有10種。2．(2023·山東省青島第二中學(xué)模擬)寫出同時(shí)符合下列條件的C()的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_______________________________________________________________________________________________________________________________。①屬于芳香族化合物②核磁共振氫譜有4組峰，峰面積之比為6∶3∶2∶1③遇FeCl3溶液無(wú)顏色變化，不能與單質(zhì)鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣答案、解析①屬于芳香族化合物，分子中含有苯環(huán)；②核磁共振氫譜有4組峰，峰面積之比為6∶3∶2∶1，說(shuō)明分子中含有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子；③遇FeCl3溶液無(wú)顏色變化，不能與單質(zhì)鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，則不含有酚羥基、醇羥基，應(yīng)含有醚鍵。符合條件的C的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為、。3．I()存在順?lè)串悩?gòu)，其反式結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________；M為F()的同分異構(gòu)體，滿足下列條件的M的結(jié)構(gòu)有________種(不考慮立體異構(gòu))。①苯環(huán)上連有4個(gè)取代基②1molM最多能與3molNaOH發(fā)生反應(yīng)答案12解析M為F的同分異構(gòu)體，1molM最多能與3molNaOH發(fā)生反應(yīng)，說(shuō)明M中含有三個(gè)酚羥基，同時(shí)苯環(huán)上連有4個(gè)取代基，則另一個(gè)取代基為—CH2CH2CH3或，苯環(huán)上有4個(gè)取代基，其中3個(gè)取代基相同的同分異構(gòu)體有6種，故滿足條件的M的結(jié)構(gòu)有6×2＝12種。4．I是E()的同系物，其相對(duì)分子質(zhì)量比E少70，滿足下列條件的I的同分異構(gòu)體(不考慮立體異構(gòu))共有________種。①能使Br2的CCl4溶液褪色②既能發(fā)生水解反應(yīng)又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)其中核磁共振氫譜為1∶1∶6的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_________________________________。答案8解析I是E()的同系物，其相對(duì)分子質(zhì)量比E少70(5個(gè)CH2原子團(tuán))，則I的分子式為C5H8O2，不飽和度為2。I的同分異構(gòu)體滿足限定條件：①能使Br2的CCl4溶液褪色，②既能發(fā)生水解反應(yīng)又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。由此可知含碳碳雙鍵和甲酸酯基，所以I的同分異構(gòu)體(不考慮立體異構(gòu))共有8種，其中核磁共振氫譜為1∶1∶6的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。5．H是F()的同分異構(gòu)體，滿足下列條件的H共有________種(不考慮立體異構(gòu))，其中核磁共振氫譜有5組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________(寫出一種即可)。①含有飽和六元碳環(huán)；②能發(fā)生水解反應(yīng)；③能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。答案6(或或)解析滿足條件：①含有飽和六元碳環(huán)；②能發(fā)生水解反應(yīng)，說(shuō)明含有酯基；③能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，說(shuō)明含有醛基，則符合條件的是、、、、、，共有6種。6．C()有多種同分異構(gòu)體，其中能滿足下列條件的芳香族化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，也能發(fā)生水解反應(yīng)，且水解后的產(chǎn)物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；②核磁共振氫譜有四組峰；峰面積比為1∶1∶2∶6。答案解析C的同分異構(gòu)體屬于芳香族化合物，說(shuō)明含有苯環(huán)，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，也能發(fā)生水解反應(yīng)，分子式中有兩個(gè)O原子，說(shuō)明是甲酸酯，水解產(chǎn)物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，說(shuō)明是甲酸酚酯，即含有結(jié)構(gòu)，結(jié)合核磁共振氫譜有四組峰，且峰面積之比為1∶1∶2∶6可知，結(jié)構(gòu)中還有兩個(gè)甲基，且兩個(gè)甲基的位置對(duì)稱，所以滿足條件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為、。7．有機(jī)物H是C()的同分異構(gòu)體，符合下列條件的H有________種。①分子中除苯環(huán)外不含其他環(huán)狀結(jié)構(gòu)；②僅含有一種官能團(tuán)，能與新制Cu(OH)2反應(yīng)，生成磚紅色沉淀；③苯環(huán)上有3個(gè)取代基。答案16解析C的分子式為C10H10O2，H滿足下列條件：①分子中除苯環(huán)外不含其他環(huán)狀結(jié)構(gòu)；②僅含有一種官能團(tuán)，能與新制Cu(OH)2反應(yīng)，生成磚紅色沉淀，說(shuō)明含有兩個(gè)—CHO；③苯環(huán)上有3個(gè)取代基，可以是—CHO、—CHO、—CH2CH3，此時(shí)有6種結(jié)構(gòu)；也可以是—CHO、—CH2CHO、—CH3，此時(shí)有10種結(jié)構(gòu)，所以符合條件的H有16種。8．寫出4種同時(shí)符合下列條件的化合物F()的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(不包括立體異構(gòu))：______________。①分子中有—NH2、、六元碳環(huán)；②無(wú)次甲基；③分子有6種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。答案、、、解析①根據(jù)羧基和酯基互為官能團(tuán)異構(gòu)，則同分異構(gòu)體含有—NH2、羧基、六元碳環(huán)或—NH2、酯基、六元碳環(huán)的結(jié)構(gòu)；②無(wú)次甲基，說(shuō)明氨基與羧基或氨基與酯基不能連在同一個(gè)C原子上；再結(jié)合③分子中有6種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子可得符合題意的同分異構(gòu)體為、、、。9．化合物C的分子式為C12H9NCl2，它的同分異構(gòu)體有多種，寫出同時(shí)滿足下列條件的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：______________________。①IR譜表明分子中含有兩個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且2個(gè)氯原子不在同一個(gè)苯環(huán)上；②核磁共振氫譜顯示只有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。答案、、、解析C的分子式為C12H9NCl2，①IR譜表明分子中含有兩個(gè)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，且2個(gè)氯原子不在同一個(gè)苯環(huán)上，②核磁共振氫譜顯示只有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為、、、。10．寫出化合物C8H7NO4符合下列條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_________________________________________________________________________________