高中化学人教版高考大单元五　第十四章　第69讲　限定条件下有机物的同分异构体

化学

大一轮复习第十四章第69讲限定条件下有机物的同分异构体复习目标1.培养运用碳架异构、官能团异构、位置异构构造分子的能力。2.通过一定条件下同分异构体的书写培养学生有序思维的能力，进一步促进证据推理核心素养的形成。1.常见的限制条件总结(1)以官能团特征反应为限制条件整合必备知识反应现象或性质思考方向(有机物中可能含有的官能团)溴的四氯化碳溶液褪色碳碳双键、碳碳三键酸性高锰酸钾溶液褪色碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯的同系物等遇氯化铁溶液显色、浓溴水产生白色沉淀酚羟基反应现象或性质思考方向(有机物中可能含有的官能团)生成银镜或砖红色沉淀醛基或甲酸酯基或甲酸与钠反应产生H2羟基或羧基遇碳酸氢钠产生CO2羧基既能发生银镜反应又能在NaOH溶液中水解甲酸酯基能发生催化氧化，产物能发生银镜反应伯醇(—CH2OH)(2)以核磁共振氢谱为限制条件确定氢原子的种类及数目，从而推知有机物分子中有几种不同化学环境的氢原子以及它们的数目。①有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。②根据其峰值比例可判断有机物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。③若有机物分子中氢原子个数较多但吸收峰的种类较少，则该分子对称性高或相同的基团较多。

(2)3.限定条件下同分异构体的书写步骤第一步：依据限定条件，推测“碎片”(原子、基团)的结构；第二步：摘除“碎片”，构建碳骨架；第三步：按照思维的有序性组装“碎片”，完成书写。

F(HOCH2—C≡C—CH2OH)的同分异构体中能同时满足下列条件的共有

种(包含顺反异构)。

①链状化合物；②能发生银镜反应；③氧原子不与碳碳双键直接相连。其中，核磁共振氢谱显示为2组峰，且峰面积之比为2∶1的是__________________________(填结构简式)。

例19OHC—CH2—CH2—CHO

满足以下条件的

(A)的同分异构体共有

种(不考虑立体异构)。

①能与FeCl3溶液发生显色反应；②能使酸性高锰酸钾溶液褪色；③环上连有三个侧链，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子。写出其中一种核磁共振氢谱峰面积之比为1∶2∶2∶9的同分异构体的结构简式：

。

例224(或

)思路引导第一步：确定取代基A的同分异构体能与FeCl3溶液发生显色反应，则其含有酚羟基，即含有苯环且苯环上连有—OH，能使酸性高锰酸钾溶液褪色；环上连有三个侧链，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子，结合A的分子式可知三个侧链为两个—OH、一个—C4H9。第二步：利用“定二移一法”确定同分异构体数目其中—C4H9有4种结构，故共有4×6=24种同分异构体。第三步：依据核磁共振氢谱，判断分子对称性，书写结构简式同分异构体中核磁共振氢谱峰面积之比为1∶2∶2∶9，分子中有9个等效氢原子，考虑有3个等效—CH3，含有4种不同的氢原子，即或

。确定同分异构体数目的思维模型(1)当有n(n≥2)个取代基时，先固定(n-1)个取代基的位置。(2)结合结构的对称性，确定第n个取代基的位置。一、取代基在碳链骨架上的组装1.[2023·湖北，17(2)]D(

)的同分异构体中，与其具有相同官能团(—OH)的有

种(不考虑对映异构)，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为

。

提升关键能力7D为

，分子式为C5H12O，含有羟基的同分异构体分别为

、

、

、

、

(D自身)、

、

、

共8种，除去D自身，还有7种同分异构体。2.[2024·黑吉辽，19(4)]D(

)的同分异构体中，与D官能团完全相同，且水解生成丙二酸的有

种(不考虑立体异构)。

6D的同分异构体中，与D的官能团完全相同，说明有酯基的存在，且水解后生成丙二酸，说明主体结构中含有

。根据D的分子式，剩余的C原子数为5，剩余H原子数为12，因同分异构体中只含有酯基，则不能将H原子单独连接在某一端的O原子上，因此将5个碳原子拆分。当一侧连接甲基时，另一侧连接—C4H9，共有4种同分异构体；当一侧连接乙基时，另一侧连接—C3H7，共有2种同分异构体，故满足条件的同分异构体有4+2=6种。3.H是G(

)的同系物，其碳原子数比G少4，则H可能的结构有

种(不考虑立体异构)，其中—NH2在链端的结构简式为

。

5、①H是G的同系物，其碳原子数比G少4，即H中有4个碳原子，且应含有氨基和羧基。②观察G的结构可知，H的不饱和度为1，H中含有1个氨基、1个羧基，其余为3个饱和碳原子。③写出碳链，组装官能团，用“定一移一法”可得：④符合题意的同分异构体共有5种，其中—NH2在链端的有

、

。二、取代基在苯环上的组装4.[2024·全国甲卷，36(7)]I(

)的同分异构体中，同时满足下列条件的共有

种(不考虑立体异构)。

①含有手性碳(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳)；②含有两个苯环；③含有两个酚羟基；④可发生银镜反应。9I的同分异构体中，可以发生银镜反应说明含有醛基；含有手性碳原子，说明有饱和碳原子，可以得到其主体结构为

；还含有两个酚羟基，则满足条件的同分异构体有9种，分别为

、

、

、

、

、

、

、

、

。5.[2023·新课标卷，30(7)]在B(

)的同分异构体中，同时满足下列条件的共有

种(不考虑立体异构)，

①含有手性碳；②含有三个甲基；③含有苯环。其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为

。

9连有4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。在B的同分异构体中，同时含有手性碳、3个甲基和苯环的同分异构体有9种，分别为

、

、

、

、

、

、

、

、

。6.H(

)的同分异构体中，同时满足下列条件的有____种(不考虑立体异构)。

①能发生水解反应和银镜反应；②苯环上有两个取代基；③含有碳碳双键。其中，核磁共振氢谱有5组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为

。

18、由H的结构简式及条件①可知，分子中含有—OOCH；该物质的不饱和度为6，苯环的不饱和度为4，该物质结构中含有1个碳碳双键和1个甲酸酯基。采用“定一移一法”，先组装好苯环上的两个取代基，再用“取代法”或“插入法”进行组装。①

(—OOCH和—CH==CH2在苯环上有邻、间、对3种位置关系)

(数字表示—CH3所在的位置，后同)，有3×2=6种；②

(—OOCH和—CH3在苯环上有邻、间、对3种位置关系)

，有3×2=6种；③

(—CH3和—CH==CH2在苯环上有邻、间、对3种位置关系)

，有3×2=6种(取代最左侧碳原子上的H原子时和②中—CH==CH—插入1的位置重复)；符合要求的H的同分异构体共有6×3=18种。其中，核磁共振氢谱有5组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为

、

。三、含杂环的同分异构体书写7.[2023·浙江1月选考，21(6)]写出3种同时符合下列条件的化合物C(

)的同分异构体的结构简式：______________________________________________________________。

①分子中只含一个环，且为六元环；②1H⁃NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有2种不同化学环境的氢原子，无氮氮键，有乙酰基(

)。(任写3种即可)化合物C的同分异构体：①分子中只含一个环，且为六元环；②1H⁃NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有2种不同化学环境的氢原子，无氮氮键，有乙酰基(

)，除乙酰基外只有一种氢，则六元环上的原子均不与氢相连，该物质具有很高的对称性，符合的结构见答案。8.写出同时满足下列条件的化合物B(

)的同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________________________。

①1H⁃NMR和IR检测表明：分子中含有5种不同化学环境的氢原子，无N—H；②分子中含有两个环，且每个环成环原子数≥4。、、、、满足“①1H⁃NMR和IR检测表明：分子中含有5种不同化学环境的氢原子，无N—H；②分子中含有两个环，且每个环成环原子数≥4”的B的同分异构体，分子中应含有苯环、含有N原子的四元环、—Cl、—OH，由此得出同分异构体的结构简式：

、

、

、

、

。KESHIJINGLIAN课时精练答案123456789101112131.2.3答案123456789101112133.254.答案123456789101112135.、答案123456789101112136.11(或

)答案123456789101112137.

128.8答案123456789101112139.1210.(1)10

(2)答案1234567891011121311.10、12.

、

、

(其他符合条件的结构也可)、答案1234567891011121313.32(或

或

)1.[2022·河北，18(3)]写出一种能同时满足下列条件的D(

)的芳香族同分异构体的结构简式

。

(a)红外光谱显示有C==O键；(b)核磁共振氢谱有两组峰，峰面积比为1∶1。12345678910111213答案12345678910111213答案从D的结构简式可知，其分子式为C13H8Cl2O，能满足核磁共振氢谱有两组峰，且峰面积比为1∶1的结构应是高度对称结构，又含有C==O，则该芳香族同分异构体的结构简式为

。2.符合下列条件的

的同分异构体的结构简式有

种(考虑顺反异构)。

①能与NaHCO3溶液反应产生气体；②可以发生银镜反应。12345678910111213答案312345678910111213答案

的分子式为C4H4O3，其同分异构体能与NaHCO3溶液反应产生气体，则含有—COOH；可以发生银镜反应，则含有—CHO。由分子式可知，主链为

，用“定一移一法”先取代—COOH，再取代—CHO，考虑顺反异构以及结构的对称性，其同分异构体共有3种。3.M是D(

)的同系物，其相对分子质量比D多14，满足下列条件M的结构有

种(不考虑立体异构)。

①属于芳香族化合物；②能与NaHCO3溶液反应产生CO2；③含有碳碳三键。12345678910111213答案2512345678910111213答案M是D的同系物，其相对分子质量比D多14，则多一个CH2，满足条件①属于芳香族化合物；②能与NaHCO3溶液反应产生CO2，则含有羧基；③含有碳碳三键，若苯环上只有一个取代基，则取代基为—CH(COOH)—C≡CH、—CH2—C≡C—COOH、—C≡C—CH2—COOH，有三种；若苯环上有两个取代基，则取代基为—COOH和—CH2C≡CH、—COOH和—C≡C—CH3、—CH3和—C≡C—COOH、—C≡CH和—CH2COOH，每种均有邻、间、对三种位置结构，故共有4×3=12种；若苯环上有三个取代基，则为—C≡CH、—COOH和—CH3，有10种结构；故共有25种结构。4.化合物M是比少一个碳原子的同系物，请写出符合以下四个条件的M的同分异构体的结构简式：

。

①遇FeCl3溶液发生显色反应②苯环上连有两个取代基③核磁共振氢谱有5组吸收峰④1mol物质与足量NaHCO3溶液反应最多产生1molCO212345678910111213答案12345678910111213答案①遇FeCl3溶液发生显色反应，分子中含有酚羟基，②苯环上连有两个取代基，③核磁共振氢谱有5组吸收峰，另一个取代基在酚羟基的对位上，④1

mol物质与足量NaHCO3溶液反应最多产生1

mol

CO2，分子中含有1个—COOH，综上所述，符合条件的M的同分异构体的结构简式为

。5.写出同时符合下列条件的C(

)的同分异构体的结构简式：

。

①属于芳香族化合物②核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为6∶3∶2∶1③遇FeCl3溶液无颜色变化，不能与单质钠反应产生氢气12345678910111213答案、12345678910111213答案①属于芳香族化合物，分子中含有苯环；②核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为6∶3∶2∶1，说明分子中含有4种不同化学环境的氢原子；③遇FeCl3溶液无颜色变化，不能与单质钠反应产生氢气，则不含有酚羟基、醇羟基，应含有醚键。符合条件的C的同分异构体的结构简式为

、

。6.二元取代芳香族化合物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的物质的量之比为2∶1；③不与NaHCO3溶液反应。12345678910111213答案则符合上述条件的化合物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5组峰的结构简式为_______________________________(写出一种即可)。

12345678910111213答案11(或

)12345678910111213答案H为二元取代芳香族化合物，说明苯环上只有两个取代基；同时满足：①能发生银镜反应，说明有醛基或HCOO—；②酸性条件下水解产物的物质的量之比为2∶1，说明有两个酯基；③不与NaHCO3溶液反应，说明没有羧基，若其中一个取代基为甲基，另一个取代基为

，共有邻、间、对3种结构；若两个取代基均为

，有邻、间2种结构；12345678910111213答案若一个取代基为

，另一个取代基为—CH2CH2OOCH或—CH(CH3)OOCH，共有邻、间、对6种结构，则符合上述条件的化合物H共有11种，其中核磁共振氢谱为5组峰的结构简式为

或

。7.I(

)存在顺反异构，其反式结构的结构简式为

；M为F(

)的同分异构体，满足下列条件的M的结构有

种。

①苯环上连有4个取代基②1molM最多能与3molNaOH发生反应12345678910111213答案1212345678910111213答案M为F的同分异构体，1

mol

M最多能与3

mol

NaOH发生反应，说明M中含有三个酚羟基，同时苯环上连有4个取代基，则另一个取代基为—CH2CH2CH3或

，苯环上有4个取代基，其中3个取代基相同的同分异构体有6种，故满足条件的M的结构有6×2=12种。8.I是E(

)的同系物，其相对分子质量比E少70，满足下列条件的I的同分异构体(不考虑立体异构)共有

种。

①能使Br2的CCl4溶液褪色②既能发生水解反应又能发生银镜反应其中核磁共振氢谱峰面积之比为1∶1∶6的结构简式为

。12345678910111213答案812345678910111213答案I是E的同系物，其相对分子质量比E少70(5个CH2原子团)，则I的分子式为C5H8O2，不饱和度为2。I的同分异构体满足限定条件：①能使Br2的CCl4溶液褪色，②既能发生水解反应又能发生银镜反应。由此可知含碳碳双键和甲酸酯基，所以I的同分异构体(不考虑立体异构)共有8种，其中核磁共振氢谱峰面积之比为1∶1∶6的结构简式为

。9.M是D(

)的一种芳香族同分异构体，满足下列条件的M有___

种(不包含D物质)。[已知苯胺和甲基吡啶(

)互为同分异构体，并且均具有芳香性]

①分子结构中含一个六元环，且环上有两个取代基；②氯原子和碳原子相连。其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为1∶1∶1的物质的结构简式为

。

12345678910111213答案1212345678910111213答案M是D的一种芳香族同分异构体，满足：①分子结构中含一个六元环，且环上有两个取代基，则六元环可以是

或

；②氯原子和碳原子相连；若六元环为

，则取代基为—Cl和—NH2，有邻、间、对三种，间位即为D，所以满足条件的有2种；若六元环为

，则取代基为—Cl和—CH3，采用“定一移一”的方法讨论：

、

、

(数字表示甲基可能的位置)，共有4+4+2=10种；综上所述符合条件的同分异构体有10+2=12种。10.(1)抗结肠炎药物的有效成分的结构简式为

，它的同分异构体中，符合下列条件的有

种。

①遇FeCl3溶液发生显色反应②分子中甲基与苯环直接相连③苯环上共有三个取代基12345678910111213答案10遇FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基；分子中甲基与苯环直接相连，苯环上共有三个取代基，则三个取代基分别是硝基、甲基和酚羟基，所以符合条件的同分异构体有10种。(2)写出符合下列要求的

的同分异构体的结构简式：

。

①苯环上只有两个取代基②能使溴的CCl4溶液褪色，且在酸性条件下能发生水解③核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶212345678910111213答案能使溴的CCl4溶液褪色，说明含有碳碳双键，在酸性条件下能发生水解，说明含有酯基，核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶2，苯环上只有两个取代基，符合上述条件的有机物的结构简式为

。11.[2022·全国乙卷，36(7)]在E(

)的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为

种。

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____________________________。12345678910111213答案10、12345678910111213答案由E的结构简式知其分子式为C11H12O3，不饱和度为6；E的同分异构体与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2，结合分子式中O原子的个数，说明含1个羧基；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

时，羧基、醛基在苯环上有3种位置；若3个甲基在苯环上的位置为

时，羧基、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，羧基、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。12.[2024·浙江6月选考，21(6)]写出4种同时符合下列条件的化合物B(CH3COCH2CH2CO