常考题空4 有限制条件同分异构体的书写 （附答案解析）-2023年高考化学大题专项突破

常考题空4有限制条件同分异构体的书写

【高考必备知识】

1.巧用不饱和度记住常见有机物的官能团异构

(1)不饱和度

①概念：不饱和度又称缺氢指数，即有机物分子中的氢原子与和它碳原子数相等的链状烷煌相比较，每减少2

个氢原子，则有机物的不饱和度增加1,用O表示

②有机化合物(CxHyOz)分子不饱和度的计算公式为：Q=2x+2-y

2

【微点拨】在计算不饱和度时，若有机化合物分子中含有卤素原子，可将其视为氢原子；若含有氧原子,

则不予考虑；若含有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数

③几种常见结构的不饱和度

官能团或结构-rrC=O(醛、酮、覆酸、酯)环—C三C—苯环

不饱和度11124

(2)常见有机物的官能团异构

通式不饱和度常见类别异构体

无类别异构体

C„H2n+20

单烯烧、环烷煌

C„H2„1

C〃H2〃-22单焕烧、二烯烧、环烯煌、二环煌

C„H2n+2O0饱和一元醇、饱和一元酸

C„H2„O1饱和一元醛、饱和一元酮、烯醇、烯酸、环醇、环酸

饱和一元竣酸、饱和一元酯、羟醛、羟酮

C„H2„O21

C„H2„+IO2N1氨基酸、硝基烷

2.四种方法全面剖析同分异构体

(1)取代思想——采用等效氢、对称的方法，适用于一卤代物、醇的找法

①一卤代烧：看作是氯原子取代烧分子中的氢原子，以“C5Hlic1”为例

11、1111

C——C————C——cc——C——Cc

②醇：看作是一OH原子取代烧分子中的氢原子，以“C5H12。”为例

।八一

c—c—c—C—Cc——c—cc------——C1

(2)变建思想——即将有机物中某个位置化学键进行变化得到新的有机物，适用于烯烧、烘烧、醛和竣酸

①烯泾：单键变双键，要求相邻的两个碳上至少各有1个氢原子，以“C5H10”为例

箭头指的是将单键变成双键新戊烷中间碳原子上无氢原子，不能变成双键

C

111111

*vC------C------C------C

CC

②烘烧：单键变三键，要求相邻的两个碳上至少各有2个氢原子，以“C5H8”为例

异戊烷第2个碳原子只有1个氢原新戊烷中间碳原子上无

箭头指的是将单键变成三键

子，两边单键不能变成三键氢原子，不能变成三键

C

c—c—c^-c1

11

1C——C——C

C——C——C——C——C1

C

C

③醛：醛基属于端位基，将烧分子中链端的甲基变成醛基，以“C5H10O”为例

箭头指向是指将链端甲基变成醛基，数甲基个数即可

1CI

11

1C——C——c—C——C-（C）

（）

C——C——C——C-C1

C

④覆酸：竣基属于端位基，将煌分子中链端的甲基变成短基，以“C5H10O2”为例

箭头指向是指将链端甲基变成较基，数甲基个数即可

1

C——C——c-®

一

C——C——C——C—@4

(3)插键思想——在有机物结构式中的某个化学键的位置插入原子而得到新的有机物的结构，适用于酶和酯

①醒：酶键可以理解为在C—C单键之间插入氧原子，以“C5Hl2。”为例

箭头指向是指在C—C单键之间插入氧原子

III（

C——C——C——C1

1C——（——C

C——1C——1C——C——C

CC

O

②酯：酯可以理解在C左、右两边插入氧原子，可以先找出酮，再插入氧，以“C5H10O2”为例

c0?0?90

II|111

C——C——C——C——Cc—1-c——C——C——Cc一c—C

0?9o9OC09?

IIi

|II〔II|1

c—C——C——Cc——c-^—c—!—cc—c—c—1-c——C

1

C

0

C若在链端，注意只能在一边插入氧原子，另外要注意对称性，此法对含苯环类的非常有效

(4)多官能团同分异构体

①同种官能团：定一移一，以“C3H6a2”为例

先找一氯代物，再利用等效氢法，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子

一次定位c-c-c二次定位》］

c-c-c-R---c---C二次定位,产种

ClCl

②不同种官能团：变键优先，取代最后，以“羟基醛(C5H10O2)”为例

先找戊醛，再用羟基取代氢原子

0H

OHOHOHOHOH0H1

OHOHOH0H\\\IIIC

C——C——C——CHOC——C——C——CHO1

111111

C——C——C——C——CHOC——C——CHO

1

C-<—OH

CC

3.记住常见同分异构体的数目

(1)烷煌同分异构体的个数

烧泾甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷

个数1112359

⑵烷基的个数

烷基甲基乙基丙基丁基戊基

个数11248

（3）含苯环同分异构体数目确定技巧

①若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种

②若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种

③若苯环上连有一X、一X、一Y3个取代基，其结构有6种

④若苯环上连有一X、一丫、一Z3个不同的取代基，其结构有10种

4.限制条件的同分异构体结构的推断分析

常见限定条件对应的官能团或结构

能与NaHCO3或Na2c。3溶液反应放出气体（CCh）—COOH

能与钠反应产生H2—OH或一COOH

能与Na2cCh溶液反应一OH（酚）或Y00H

能与NaOH溶液反应—OH（酚）或一COOH或一COOR或一X

能发生银镜反应或能含醛基（一CHO）、甲酸酯（HCOOR）

能与FeCb溶液发生显色反应一OH（酚）

能发生水解反应—COOR或一X或一CONH一

既能发生水解反应又能发生银镜反应（或水解产物能发生银

甲酸酯（HCOOR）

镜反应）

5.限定条件和同分异构体书写技巧

（1）确定碎片：明确书写什么物质的同分异构体，该物质的组成情况怎么样？解读限制条件，从性质联想结构,

将物质分裂成一个个碎片，碎片可以是官能团，也可是煌基（尤其是官能团之外的饱和碳原子）

（2）组装分子：要关注分子的结构特点，包括几何特征和化学特征

①几何特征是指所组装的分子是空间结构还是平面结构，有无对称性

②化学特征包括等效氢、核磁共振氢谱

（3）经典例题分析

结构要求

①属于芳香化合物②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜

9kCH3（邻甲基苯甲酸）

③能与NaOH溶液反应

第一步：确定有机物的类别，找出该有机物常见的类别异构体（可以结合不饱和度）

技巧：原题有机物属于段酸类，与羟基醛、酯互为类别异构体

第二步：结合类别异构体和已知限定条件确定基团和官能团（核心步骤）

与银氨溶液与NaOH溶液备注注意细

较酸X------------------------------------------------------------节乃做

羟基醛q苯酚7醇羟基与NaOH溶液不反应，但酚羟基可以题制胜

酯甲酸酯4酯与银氨溶液不反应，但甲酸酯可以法宝

综上所述，符合本题条件的有两大类：①羟基醛[（酚）-OH,—CHO];②甲酸酯（一OOCH）

第三步：按类别去找，方便快捷不出错

①若为羟基醛[（酚）一OH,—CHO],则还剩余一个碳原子，分两种情况讨论

若本环有有两个侧链，此时一CH2—只能和醛基一起，有邻、间、对3种

若本环有有三个侧链，则为一0H,—CHO、—CH3,苯环连接三个不同的取代基总共有10种

②若为甲酸酯（一OOCH）：则用一OOCH取代甲苯上的氢原子，总共4种；总共17种

【真题演练】

1.（2022•全国甲卷）化合物X是C（《^^CHO）的同分异构体，可发生银镜反应，与酸性高镒酸钾反应后可

以得到对苯二甲酸，写出X的结构简式

2.（2022•全国乙卷）在£（的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为种

HOOC

a.含有一个苯环和三个甲基

b.与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳

c.能发生银镜反应，不能发生水解反应

上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢（氢原子数量比为6：3：2：1）

的结构简式为

3.（2022・浙江卷）写出同时符合下列条件的化合物F（H—NL\-CH3）的同分异构体的结构简式______

\_/

①】H-NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有3种不同化学环境的氢原子，有N—H键

②分子中含一个环，其成环原子数为

4.（2022・广东卷）化合物VI（C3H6。）有多种同分异构体，其中含:C=O结构的有种，核磁共振氢谱图

上只有一组峰的结构简式为

O

5.（2022・湖南卷）、是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有种（考

CH.3

虑立体异构），其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4:1:1的结构简式为

6.（2022•山东卷）H（.）的同分异构体中，仅含有一OCH2cH3、-NH2和苯环结构的有种

7.（2022・湖北卷）（5）若只考虑氟的位置异构，则化合物F（）的同分异构体有种

^^COCH2cH3

（2022•海南卷）X是F（VLOH）的分异构体，符合下列条件。X可能的结构简式为

8..（任马一种）

COOH

①含有酯基②含有苯环③核磁共振氢谱有两组峰

9.（2021.全国甲卷）化合物的同分异构体中能同时满足下列条件的有种

a.含苯环的醛、酮b.不含过氧键（一O—0—）c.核磁共振氢谱显示四组峰，且峰面积比为3：2：2：1

COCI

10.（2021•全国乙卷）C（［）F）的同分异构体中，含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有种。

OCH3

11.（2021・山东卷）符合下列条件的A（A°H）的同分异构体有一种

CHO

①含有酚羟基②不能发生银镜反应③含有四种化学环境的氢

12.（2021・福建卷）化合物Y是B（HOAQ^CHO）的同分异构体，遇FeCb溶液显紫色，其核磁共振氢谱有4

组峰，峰面积之比为3：2：2：1„Y的结构简式为

【经典模拟】

1.B（[][、COOH）有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有种（不考虑立体异构）

①苯环上有2个取代基②能够发生银镜反应③与FeCh溶液发生显色发应

其中核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为6：2：2：1：1的结构简式为

2.同时符合下列条件的C9Hl2。2的同分异构体共有种（不考虑立体异构），其中核磁共振氢谱图表明分

子中有5种氢原子的为（写1种结构简式）。

a.分子中含有苯环且苯环上有三个取代基；b.lmol有机物最多能消耗2moiNaOH。

OH

3.芳香化合物X是1-蔡酚（勺、）的同分异构体，符合下列条件的同分异构体有种

①有两个官能团②能发生银镜反应

写出其中一种核磁共振氢谱有4组峰的同分异构体的结构简式：

00

4.G为,口，、口二元取代芳香化合物H是G的同分异构体，H满足下列条件：①能发生银镜

反应；②酸性条件下水解产物物质的量之比为2：1；③不与NaHCCh溶液反应。则符合上述条件的H共有

种（不考虑立体异构，不包含G本身），其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为（写

出一种即可）

5.M与A（FYZ^SH）互为同系物。分子组成比A多1个CH2。M分子可能的结构有种；其中核磁

共振氢谱有4组峰，且峰面积比为2：2：2：1的物质的结构简式为

6.A（C4H2。3）的核磁共振氢谱只有1组峰，可以水解得到二元酸D（C4H4。4）,1个链状的D的酸式酸根离子可通

过氢键形成1个七元环，写出该离子的结构：（体现七元环结构，氢键用“…”表示）。与D

互为同分异构体的二元酯中，核磁共振氢谱只有1组峰的有（填结构简式）

0

7.C（「,、）的同分异构体中，与C具有相同官能团且含有手性碳的结构简式为o

LOH

8A.人）为环毗酮胺的衍生物，I的一种芳香族同分异构体M同时满足下列条件，写出M的结构简式

7O

OH

a.1molM消耗2molNaOHb.核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为1：2：2：2

CH2OH

9.符合下列条件的N（[）（）的同分异构体有种。

COOH

a.含有基团环上有三个取代基；b.与NaHCCh反应产生气泡；c.可发生缩聚反应

C1

10.写出满足下列条件的A（1）的所有同分异构体

OC1

①分子中含有苯环；②能发生银镜反应；③核磁共振氢谱有3组峰。

11.符合下列要求的化合物F（C\^o）的同分异构体一共有种（不考虑立体异构），其中核磁共振氢谱

0'

含有六组峰的化合物的结构为____________________________________

a.仅含有苯环一种环状结构且苯环上含有2个取代基；b.含有较基；c.能发生银镜反应

12.写出同时满足下列条件的一种，W1O^C（CH3）2CC）OH］的同分异构体的结构简式________________

①苯环上有两个取代基；②与Na反应产生氢气

③能发生银镜反应；④有5种化学环境不同的氢原子，且氢原子个数比为6：2：2：1：1

/Os

13.化合物£（XX人）同时符合下列条件的同分异构体有多种，写出其中三种的结构简式__________

NNH2

H

____________________________________________________________________,'H-NMR谱和IR谱检测表明：

①分子中共有5种氢原子，峰面积比为1：1：2：2：4,其中苯环上的有2种；②有一CHO,不含一S—CHO

14.X是CH=CHC（）（）H）的同分异构体，X同时满足下列条件的结构共有种（不考

虑立体异构），其中核磁共振氢谱有五组峰的结构简式为

①可与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳；②遇FeCb溶液发生显色反应；③除苯环外不含其他环

15.（2是亚切（）（）（,1^^（'。（汨）的同系物且相对分子质量比0大14,则Q有种，其中核磁共振

氢谱有4组峰，且峰面积比为1：2：2：3的为（写一种结构简式即可）

16.W是）的同分异构体，具有下列结构特征：①属于蔡（（工；|）的一元取代物；②存在羟

（）

甲基（一CH2OH）。写出W所有可能的结构简式：

COOGH-,

/

17.写出与E（H?C\）互为同分异构体的酯类化合物的结构简式（核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比

C（）（）C2H5

为1:1）___________________________________________________________________________

C110

18.0有多种同分异构体，其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为、

H00-

①可发生银镜反应，也能与FeCb溶液发生显色反应；②核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为1：2：2：3

oOCOOC2H5

19.已矢口CH/CHBOCHX-、人.人反应所用的化合物X的分子式为C5H10O,该化合物能发生银镜

252，25_定条件|/COOC2H5

0

反应，写出其结构简式,化合物x的含有碳氧双键（||）的同分异构体（不包括X、不考虑

—C

立体异构）数目为，其中核磁共振氢谱中有两组峰的为（写结构简式）。

20.具有支链的有机物A的分子式为C4H6。2,A可以使Br2的CC14溶液褪色，1molA和1molNaHCO3能完全

反应，则A的结构简式是,写出与A具有相同官能团的A的所有同分异构体的结构简式:

（不考虑立体异构）

OH

I

21.有机物B是一种羟基醛，其结构简式为CH3—C%—C—CHO,B的同分异构体有多种，其中能发生水解反

CH3

应的有机物有种（不考虑立体异构）

OH

22.八I的同分异构体中：①能发生水解反应；②能发生银镜反应；③能与氯化铁溶液发生显

COOH

色反应；④含氧官能团处在对位。满足上述条件的同分异构体共有种（不考虑立体异构），写出核磁共

振氢谱图中有五个吸收峰的同分异构体的结构简式：

【常考题空4有限制条件同分异构体的书写】答案

【真题演练】

CHO

CH=CH2

解析：C的结构简式为O^^CHO,分子式为c9H8。，其同分异构体X可发生银镜反应，说明含有醛基，又与

CHO

酸性高镒酸钾反应后可得到对苯二甲酸，则X的取代基处于苯环的对位，满足条件的X的结构简式为：

CH=CH2

CH3

2.10—COOH

CH3、HOOC

COOHH3cCH3

解析:E的结构简式为。1【，E的分子式为C11H12O3,不饱和度为6;E的同分异构体与饱和NaHCCh

HOOC

溶液反应产生CO2,结合分子式中O原子的个数，说明含1个期基，能发生银镜反应、不能发生水解反应说明

还含1个醛基；若3个甲基在苯环上的位置为彳时，及基、醛基在苯环上有3种位置；若3个甲基在苯环

上的位置为一彳、时，绫基、醛基在苯环上有6种位置；若3个甲基在苯环上的位置为时，覆基、

醛基在苯环上有1种位置；故符合题意的同分异构体共有3+6+1=10种；上述同分异构体经银镜反应后酸化所得

产物中核磁共振氢谱显示有4组氢且氢原子数量比为6:3:2:1的结构简式为CH3

COOH

COOH。

CH3

H

3K3

3

I

NH2

解析：化合物F的同分异构体，则有1个不饱和度，其有3种等效氢，含有N—H键，且分子中含有含一个环,

H3C^CH3

H3cxe力HC^CH

其成环原子数则这样的结构有\〉33NH2

24,HN^NH,

N

\~/HN-NH

NH2

0

II

H3c—C—CH3

解析：化合物VI的分子式为C3H6。，其同分异构体中含有c=o,则符合条件的同分异构体有

O

0U

和C，共2种，其中核磁共振氢谱中只有一组峰的结构简式为

H-C-CH<H；HSC—

O

解析:的同分异构体能发生银镜反应，说明该物质含有醛基，根据分子式C4H6。可得知，该物质

CHR

还含有碳碳双键或者三元环,还要分析顺反异构,则符合条件的同分异构体有5种,它们分别是CH2=CHCH2cHO、

H3c

（与后者互为顺反异构体）、（与前者互为顺反异构体）、和

H,CCiiO

CHOOHC

—CHO,其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4:1:1的结构简式是CHO°

）的同分异构体中，仅含有一OCH2cH3、一NH2和苯环结构的有.种

6.6

0cH2cH3

XV

'^^'OCH2CH3

解析：H的同分异构体仅含有一OCH2cH3和一NH2可知，同分异构体的结构可以视作

H3cH2co

OCH2cH3

人丫。CH2cH3分子中苯环上的氢原子被—NH2取代所得结构，所得结构分别有1、3、2,共

0cH2cH32cH3

有6种

7.5

解析：只考虑氟的位置异构,F中氟原子没取代之前只有6种类型氢原子，如图:

代后有6种氟代物，除去F本身，应为5种同分异构体，故F有5种同分异构体;

COOCH3OOCCH3

解析：F的分子式为C10H10O4,X是F的同分异构体，X含有苯环和酯基，其核磁共振氢谱有两组峰，说明X只

COOCH3OOCCH3

有2种不同环境的H原子，则满足条件的X的结构简式为：（jj或\；）

COOCH3OOCCH3

9.4

解析：化合物B为|,同分异构体中能同时满足下列条件：.含苯环的醛、酮；b.不含过

氧键（一0—0—）；c.核磁共振氢谱显示四组峰，且峰面积比为3：2：2：1,说明为醛或酮，而且含有甲基，根据

HCH0

%OH\

0OH

要求可以写出：—c—CH3,（~~—c—CH3,H3C—1\—

-C—H,H3c—1~—c—H,故

OH/

H0HOOH

有4种

10.10

COCI

解析：C为含有苯环且能发生银镜反应的同分异构体为：含有醛基,,氟原子，氯原子，即苯环上含有

&moa7CHO—CHOCHO

y

F

CHO™°CHO50

三个不同的取代基，可能出现的结构有JJlF、今，故其同分异构体为10

F

aioCHO

aa

种，故答案为：10;

11.4

OCH3

解析：由上述分析可知，A的结构简式为；A的同分异构体中满足：①含有酚羟基；②不能发生银镜

CHO

反应，说明结构中不含醛基；③含有四种化学环境的氢，说明具有对称结构，则满足条件的结构有：

OH

HO—d1—0—C—CHS'HO-d）-C—O—CH3'\

HO

解析：由信息②可知，该同分异构体含醛基；由信息③可知，该同分异构体含酚羟基。因信息①提示苯环上有2

个取代基，则分别为一OH和一CH2cH2cH2cH0、—CH2CH（CHO）CH3,—CH（CHO）CH2cH3、—C（CH3）2CHO^

—CH（CH3）CH2CHO,又苯环上有两个取代基时存在邻、间、对三种位置关系，则同分异构体共有5x3=15（种），

OH

A

其中核磁共振氢谱中有五组峰，且峰面积之比为6：2：2：1：1的结构简式是

H3C—c—CH3

解析：（1）同分异构体中：a.分子中含有苯环且苯环上有三个取代基；b.lmol有机物最多能消耗2moiNaOH,根

据分子式C9Hl2O2,共有4个不饱和度，说明含有苯环（用去4个不饱和度），还含有2个酚羟基和一个一CH2cH2cH3

或一CH（CH3）2,共有12种结构，其中核磁共振氢谱图表明分子中有5种氢原子的应具有高度对称性，可能为

解析：化合物X是1-蒸酚的同分异构体，有两个官能团，能发生银镜反应，说明X分子中含1个苯环、1个CC、

——CH——C=CH

1个一CHO、1个碳原子及若干个氢原子。若苯环上有1个取代基（|、一CH2—gC—CH0或

CHO

—C=C—CH2—CH。）时，有3种；若苯环上有2个取代基（一CH3和一0C—CH。、一CHO和一yCHs、

一（=CH和YH2—CHO、一CHO和一CH2—C=CH）时，有12种；若苯环上有3个取代基（一CE、一C=CH

和一CHO）时,有10种；共25种。核磁共振氢谱中有4组峰的同分异构体的结构简式为H3c一q~~\—C^=C-CHO、

（）HC—C=C—CH30

解析：将已知官能团和基团在苯环上排布:

CH2—o—CHo

|[^J—CH2—o—、

(邻、间、对3种)

O除去G自身，符合条件的为4x3—1=11种。

o—OH

&二、

fH

o

(邻、间、对3种)

5.13F—

解析：A的结构简式为,M与A互为同系物，分子组成比A多1个CH2,其分子式为C7H7FS,有

—SH直接连在苯环上，当苯环上连有一SH和一CH2F两个取代基时，共有3种同分异构体，当苯环上连有一SH、

—CH3和一F三个取代基时，先固定一SH、一CH3在苯环上分别为邻、间、对，移动一F,分别有4种、4种、2

种结构，共有10种同分异构体，合计共13种同分异构体，其中核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积比为2：2：2：1

的物质的结构简SHo

O

C

/\

H2H2CO

—

—

H2O)CH

\/

C

R

()

解析:A的核磁共振氢谱只有1组峰，根据A的分子式知A的结构简式为A水解得到二元酸D(C4H4O4),

CH—COOHoO

则D的结构简式为||,D的酸式酸根离子为||，又1个链状的D的酸式酸根

CH一COOHH(>—C—CH=CH—C—O-

nCH=CH八

离子可通过氢键形成1个七元环，故该离子的结构为ffo与D互为同分异构体的二元酯核磁共振氢

%一°

谱只有组峰，则其结构对称且含有个酯基，结合的分子式及的不饱和度为知该二元酯中有环状结

12DYD3,

c

/