化學

大一輪復習第十四章第69講限定條件下有機物的同分異構體復習目標1.培養運用碳架異構、官能團異構、位置異構構造分子的能力。2.通過一定條件下同分異構體的書寫培養學生有序思維的能力，進一步促進證據推理核心素養的形成。1.常見的限制條件總結(1)以官能團特征反應為限制條件整合必備知識反應現象或性質思考方向(有機物中可能含有的官能團)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、濃溴水產生白色沉淀酚羥基反應現象或性質思考方向(有機物中可能含有的官能團)生成銀鏡或磚紅色沉淀醛基或甲酸酯基或甲酸與鈉反應產生H2羥基或羧基遇碳酸氫鈉產生CO2羧基既能發生銀鏡反應又能在NaOH溶液中水解甲酸酯基能發生催化氧化，產物能發生銀鏡反應伯醇(—CH2OH)(2)以核磁共振氫譜為限制條件確定氫原子的種類及數目，從而推知有機物分子中有幾種不同化學環境的氫原子以及它們的數目。①有幾組峰就有幾種不同化學環境的氫原子。②根據其峰值比例可判斷有機物中不同化學環境氫原子的最簡比例關系。③若有機物分子中氫原子個數較多但吸收峰的種類較少，則該分子對稱性高或相同的基團較多。

(2)3.限定條件下同分異構體的書寫步驟第一步：依據限定條件，推測“碎片”(原子、基團)的結構；第二步：摘除“碎片”，構建碳骨架；第三步：按照思維的有序性組裝“碎片”，完成書寫。

F(HOCH2—C≡C—CH2OH)的同分異構體中能同時滿足下列條件的共有

種(包含順反異構)。

①鏈狀化合物；②能發生銀鏡反應；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__________________________(填結構簡式)。

例19OHC—CH2—CH2—CHO

滿足以下條件的

(A)的同分異構體共有

種(不考慮立體異構)。

①能與FeCl3溶液發生顯色反應；②能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；③環上連有三個側鏈，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子。寫出其中一種核磁共振氫譜峰面積之比為1∶2∶2∶9的同分異構體的結構簡式：

。

例224(或

)思路引導第一步：確定取代基A的同分異構體能與FeCl3溶液發生顯色反應，則其含有酚羥基，即含有苯環且苯環上連有—OH，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；環上連有三個側鏈，且含氧原子的不含碳原子，含碳原子的不含氧原子，結合A的分子式可知三個側鏈為兩個—OH、一個—C4H9。第二步：利用“定二移一法”確定同分異構體數目其中—C4H9有4種結構，故共有4×6=24種同分異構體。第三步：依據核磁共振氫譜，判斷分子對稱性，書寫結構簡式同分異構體中核磁共振氫譜峰面積之比為1∶2∶2∶9，分子中有9個等效氫原子，考慮有3個等效—CH3，含有4種不同的氫原子，即或

。確定同分異構體數目的思維模型(1)當有n(n≥2)個取代基時，先固定(n-1)個取代基的位置。(2)結合結構的對稱性，確定第n個取代基的位置。一、取代基在碳鏈骨架上的組裝1.[2023·湖北，17(2)]D(

)的同分異構體中，與其具有相同官能團(—OH)的有

種(不考慮對映異構)，其中核磁共振氫譜有三組峰，峰面積之比為9∶2∶1的結構簡式為

。

提升關鍵能力7D為

，分子式為C5H12O，含有羥基的同分異構體分別為

、

、

、

、

(D自身)、

、

、

共8種，除去D自身，還有7種同分異構體。2.[2024·黑吉遼，19(4)]D(

)的同分異構體中，與D官能團完全相同，且水解生成丙二酸的有

種(不考慮立體異構)。

6D的同分異構體中，與D的官能團完全相同，說明有酯基的存在，且水解后生成丙二酸，說明主體結構中含有

。根據D的分子式，剩余的C原子數為5，剩余H原子數為12，因同分異構體中只含有酯基，則不能將H原子單獨連接在某一端的O原子上，因此將5個碳原子拆分。當一側連接甲基時，另一側連接—C4H9，共有4種同分異構體；當一側連接乙基時，另一側連接—C3H7，共有2種同分異構體，故滿足條件的同分異構體有4+2=6種。3.H是G(

)的同系物，其碳原子數比G少4，則H可能的結構有

種(不考慮立體異構)，其中—NH2在鏈端的結構簡式為

。

5、①H是G的同系物，其碳原子數比G少4，即H中有4個碳原子，且應含有氨基和羧基。②觀察G的結構可知，H的不飽和度為1，H中含有1個氨基、1個羧基，其余為3個飽和碳原子。③寫出碳鏈，組裝官能團，用“定一移一法”可得：④符合題意的同分異構體共有5種，其中—NH2在鏈端的有

、

。二、取代基在苯環上的組裝4.[2024·全國甲卷，36(7)]I(

)的同分異構體中，同時滿足下列條件的共有

種(不考慮立體異構)。

①含有手性碳(連有4個不同的原子或基團的碳為手性碳)；②含有兩個苯環；③含有兩個酚羥基；④可發生銀鏡反應。9I的同分異構體中，可以發生銀鏡反應說明含有醛基；含有手性碳原子，說明有飽和碳原子，可以得到其主體結構為

；還含有兩個酚羥基，則滿足條件的同分異構體有9種，分別為

、

、

、

、

、

、

、

、

。5.[2023·新課標卷，30(7)]在B(

)的同分異構體中，同時滿足下列條件的共有

種(不考慮立體異構)，

①含有手性碳；②含有三個甲基；③含有苯環。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的同分異構體的結構簡式為

。

9連有4個不同原子或原子團的碳原子稱為手性碳原子。在B的同分異構體中，同時含有手性碳、3個甲基和苯環的同分異構體有9種，分別為

、

、

、

、

、

、

、

、

。6.H(

)的同分異構體中，同時滿足下列條件的有____種(不考慮立體異構)。

①能發生水解反應和銀鏡反應；②苯環上有兩個取代基；③含有碳碳雙鍵。其中，核磁共振氫譜有5組峰，且峰面積之比為3∶2∶2∶2∶1的同分異構體的結構簡式為

。

18、由H的結構簡式及條件①可知，分子中含有—OOCH；該物質的不飽和度為6，苯環的不飽和度為4，該物質結構中含有1個碳碳雙鍵和1個甲酸酯基。采用“定一移一法”，先組裝好苯環上的兩個取代基，再用“取代法”或“插入法”進行組裝。①

(—OOCH和—CH==CH2在苯環上有鄰、間、對3種位置關系)

(數字表示—CH3所在的位置，后同)，有3×2=6種；②

(—OOCH和—CH3在苯環上有鄰、間、對3種位置關系)

，有3×2=6種；③

(—CH3和—CH==CH2在苯環上有鄰、間、對3種位置關系)

，有3×2=6種(取代最左側碳原子上的H原子時和②中—CH==CH—插入1的位置重復)；符合要求的H的同分異構體共有6×3=18種。其中，核磁共振氫譜有5組峰，且峰面積之比為3∶2∶2∶2∶1的同分異構體的結構簡式為

、

。三、含雜環的同分異構體書寫7.[2023·浙江1月選考，21(6)]寫出3種同時符合下列條件的化合物C(

)的同分異構體的結構簡式：______________________________________________________________。

①分子中只含一個環，且為六元環；②1H?NMR譜和IR譜檢測表明：分子中共有2種不同化學環境的氫原子，無氮氮鍵，有乙酰基(

)。(任寫3種即可)化合物C的同分異構體：①分子中只含一個環，且為六元環；②1H?NMR譜和IR譜檢測表明：分子中共有2種不同化學環境的氫原子，無氮氮鍵，有乙酰基(

)，除乙酰基外只有一種氫，則六元環上的原子均不與氫相連，該物質具有很高的對稱性，符合的結構見答案。8.寫出同時滿足下列條件的化合物B(

)的同分異構體的結構簡式：________________________________________________________________________________________。

①1H?NMR和IR檢測表明：分子中含有5種不同化學環境的氫原子，無N—H；②分子中含有兩個環，且每個環成環原子數≥4。、、、、滿足“①1H?NMR和IR檢測表明：分子中含有5種不同化學環境的氫原子，無N—H；②分子中含有兩個環，且每個環成環原子數≥4”的B的同分異構體，分子中應含有苯環、含有N原子的四元環、—Cl、—OH，由此得出同分異構體的結構簡式：

、

、

、

、

。KESHIJINGLIAN課時精練答案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.

、

、

(其他符合條件的結構也可)、答案1234567891011121313.32(或

或

)1.[2022·河北，18(3)]寫出一種能同時滿足下列條件的D(

)的芳香族同分異構體的結構簡式

。

(a)紅外光譜顯示有C==O鍵；(b)核磁共振氫譜有兩組峰，峰面積比為1∶1。12345678910111213答案12345678910111213答案從D的結構簡式可知，其分子式為C13H8Cl2O，能滿足核磁共振氫譜有兩組峰，且峰面積比為1∶1的結構應是高度對稱結構，又含有C==O，則該芳香族同分異構體的結構簡式為

。2.符合下列條件的

的同分異構體的結構簡式有

種(考慮順反異構)。

①能與NaHCO3溶液反應產生氣體；②可以發生銀鏡反應。12345678910111213答案312345678910111213答案

的分子式為C4H4O3，其同分異構體能與NaHCO3溶液反應產生氣體，則含有—COOH；可以發生銀鏡反應，則含有—CHO。由分子式可知，主鏈為

，用“定一移一法”先取代—COOH，再取代—CHO，考慮順反異構以及結構的對稱性，其同分異構體共有3種。3.M是D(

)的同系物，其相對分子質量比D多14，滿足下列條件M的結構有

種(不考慮立體異構)。

①屬于芳香族化合物；②能與NaHCO3溶液反應產生CO2；③含有碳碳三鍵。12345678910111213答案2512345678910111213答案M是D的同系物，其相對分子質量比D多14，則多一個CH2，滿足條件①屬于芳香族化合物；②能與NaHCO3溶液反應產生CO2，則含有羧基；③含有碳碳三鍵，若苯環上只有一個取代基，則取代基為—CH(COOH)—C≡CH、—CH2—C≡C—COOH、—C≡C—CH2—COOH，有三種；若苯環上有兩個取代基，則取代基為—COOH和—CH2C≡CH、—COOH和—C≡C—CH3、—CH3和—C≡C—COOH、—C≡CH和—CH2COOH，每種均有鄰、間、對三種位置結構，故共有4×3=12種；若苯環上有三個取代基，則為—C≡CH、—COOH和—CH3，有10種結構；故共有25種結構。4.化合物M是比少一個碳原子的同系物，請寫出符合以下四個條件的M的同分異構體的結構簡式：

。

①遇FeCl3溶液發生顯色反應②苯環上連有兩個取代基③核磁共振氫譜有5組吸收峰④1mol物質與足量NaHCO3溶液反應最多產生1molCO212345678910111213答案12345678910111213答案①遇FeCl3溶液發生顯色反應，分子中含有酚羥基，②苯環上連有兩個取代基，③核磁共振氫譜有5組吸收峰，另一個取代基在酚羥基的對位上，④1

mol物質與足量NaHCO3溶液反應最多產生1

mol

CO2，分子中含有1個—COOH，綜上所述，符合條件的M的同分異構體的結構簡式為

。5.寫出同時符合下列條件的C(

)的同分異構體的結構簡式：

。

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溶液無顏色變化，不能與單質鈉反應產生氫氣12345678910111213答案、12345678910111213答案①屬于芳香族化合物，分子中含有苯環；②核磁共振氫譜有4組峰，峰面積之比為6∶3∶2∶1，說明分子中含有4種不同化學環境的氫原子；③遇FeCl3溶液無顏色變化，不能與單質鈉反應產生氫氣，則不含有酚羥基、醇羥基，應含有醚鍵。符合條件的C的同分異構體的結構簡式為

、

。6.二元取代芳香族化合物H是G(

)的同分異構體，H滿足下列條件：①能發生銀鏡反應；②酸性條件下水解產物的物質的量之比為2∶1；③不與NaHCO3溶液反應。12345678910111213答案則符合上述條件的化合物H共有

種(不考慮立體異構，不包含G本身)，其中核磁共振氫譜為5組峰的結構簡式為_______________________________(寫出一種即可)。

12345678910111213答案11(或

)12345678910111213答案H為二元取代芳香族化合物，說明苯環上只有兩個取代基；同時滿足：①能發生銀鏡反應，說明有醛基或HCOO—；②酸性條件下水解產物的物質的量之比為2∶1，說明有兩個酯基；③不與NaHCO3溶液反應，說明沒有羧基，若其中一個取代基為甲基，另一個取代基為

，共有鄰、間、對3種結構；若兩個取代基均為

，有鄰、間2種結構；12345678910111213答案若一個取代基為

，另一個取代基為—CH2CH2OOCH或—CH(CH3)OOCH，共有鄰、間、對6種結構，則符合上述條件的化合物H共有11種，其中核磁共振氫譜為5組峰的結構簡式為

或

。7.I(

)存在順反異構，其反式結構的結構簡式為

；M為F(

)的同分異構體，滿足下列條件的M的結構有

種。

①苯環上連有4個取代基②1molM最多能與3molNaOH發生反應12345678910111213答案1212345678910111213答案M為F的同分異構體，1

mol

M最多能與3

mol

NaOH發生反應，說明M中含有三個酚羥基，同時苯環上連有4個取代基，則另一個取代基為—CH2CH2CH3或

，苯環上有4個取代基，其中3個取代基相同的同分異構體有6種，故滿足條件的M的結構有6×2=12種。8.I是E(

)的同系物，其相對分子質量比E少70，滿足下列條件的I的同分異構體(不考慮立體異構)共有

種。

①能使Br2的CCl4溶液褪色②既能發生水解反應又能發生銀鏡反應其中核磁共振氫譜峰面積之比為1∶1∶6的結構簡式為

。12345678910111213答案812345678910111213答案I是E的同系物，其相對分子質量比E少70(5個CH2原子團)，則I的分子式為C5H8O2，不飽和度為2。I的同分異構體滿足限定條件：①能使Br2的CCl4溶液褪色，②既能發生水解反應又能發生銀鏡反應。由此可知含碳碳雙鍵和甲酸酯基，所以I的同分異構體(不考慮立體異構)共有8種，其中核磁共振氫譜峰面積之比為1∶1∶6的結構簡式為

。9.M是D(

)的一種芳香族同分異構體，滿足下列條件的M有___

種(不包含D物質)。[已知苯胺和甲基吡啶(

)互為同分異構體，并且均具有芳香性]

①分子結構中含一個六元環，且環上有兩個取代基；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的物質的結構簡式為

。

12345678910111213答案1212345678910111213答案M是D的一種芳香族同分異構體，滿足：①分子結構中含一個六元環，且環上有兩個取代基，則六元環可以是

或

；②氯原子和碳原子相連；若六元環為

，則取代基為—Cl和—NH2，有鄰、間、對三種，間位即為D，所以滿足條件的有2種；若六元環為

，則取代基為—Cl和—CH3，采用“定一移一”的方法討論：

、

、

(數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體有10+2=12種。10.(1)抗結腸炎藥物的有效成分的結構簡式為

，它的同分異構體中，符合下列條件的有

種。

①遇FeCl3溶液發生顯色反應②分子中甲基與苯環直接相連③苯環上共有三個取代基12345678910111213答案10遇FeCl3溶液發生顯色反應，說明含有酚羥基；分子中甲基與苯環直接相連，苯環上共有三個取代基，則三個取代基分別是硝基、甲基和酚羥基，所以符合條件的同分異構體有10種。(2)寫出符合下列要求的

的同分異構體的結構簡式：

。

①苯環上只有兩個取代基②能使溴的CCl4溶液褪色，且在酸性條件下能發生水解③核磁共振氫譜顯示吸收峰面積之比為1∶1∶2∶2∶212345678910111213答案能使溴的CCl4溶液褪色，說明含有碳碳雙鍵，在酸性條件下能發生水解，說明含有酯基，核磁共振氫譜顯示吸收峰面積之比為1∶1∶2∶2∶2，苯環上只有兩個取代基，符合上述條件的有機物的結構簡式為

。11.[2022·全國乙卷，36(7)]在E(

)的同分異構體中，同時滿足下列條件的總數為

種。

a)含有一個苯環和三個甲基；b)與飽和碳酸氫鈉溶液反應產生二氧化碳；c)能發生銀鏡反應，不能發生水解反應。上述同分異構體經銀鏡反應后酸化，所得產物中，核磁共振氫譜顯示有四組氫(氫原子數量比為6∶3∶2∶1)的結構簡式為____________________________。12345678910111213答案10、12345678910111213答案由E的結構簡式知其分子式為C11H12O3，不飽和度為6；E的同分異構體與飽和NaHCO3溶液反應產生CO2，結合分子式中O原子的個數，說明含1個羧基；能發生銀鏡反應、不能發生水解反應說明還含1個醛基；若3個甲基在苯環上的位置為

時，羧基、醛基在苯環上有3種位置；若3個甲基在苯環上的位置為

時，羧基、醛基在苯環上有6種位置；若3個甲基在苯環上的位置為

時，羧基、醛基在苯環上有1種位置；故符合題意的同分異構體共有3+6+1=10種。12.[2024·浙江6月選考，21(6)]寫出4種同時符合下列條件的化合物B(CH3COCH2CH2CO