高考化学答题技巧之有机合成与推断 题型二 限制条件同分异构体的书写(原卷版)Word（14页）

题型二 限制条件同分异构体的书写 一、同分异构体书写的常见限制条件 给定条件的同分异构体的书写和数目判断是历届各地高考题选考《有机化学基础》题中的必 考题，其考查方式一般是根据官能团的特征反应限定官能团的种类、根据等效氢原子的种类限定 对称性(如苯环上的一取代物的种数、核磁共振氢谱中峰的个数等)，再针对已知结构中的可变因 素书写各种符合要求的同分异构体。所以要求考生了解题型的知识点及要领，对于常考的模型要 求有充分的认知。 二、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烃相比较， 每减少2 个氢原子，则有机物的不饱和度增加1，用Ω 表示 ②有机化合物(CxHyOz)分子不饱和度的计算公式为： Ω=2 x+2−y 2 ③几种常见结构的不饱和度 官能团或结构 C C C O (醛、酮、羧酸、酯) 环 －C≡C－ 苯环 不饱和度 1 1 1 2 4 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 CnH2n+2 0 无类别异构体 CnH2n 1 单烯烃、环烷烃 CnH2n－2 2 单炔烃、二烯烃、环烯烃、二环烃 CnH2n＋2O 0 饱和一元醇、饱和一元醚 CnH2nO 1 饱和一元醛、饱和一元酮、烯醇、烯醚、环醇、环醚 CnH2nO2 1 饱和一元羧酸、饱和一元酯、羟醛、羟酮 CnH2n＋1O2N 1 氨基酸、硝基烷 三、四种思想解决同分异构体 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)一卤代烃：看作是氯原子取代烃分子中的氢原子，以“C5H11Cl”为例 C C C C C ①② 、 C C C C C ④⑤⑥⑦ 、 ⑧ C C C C C (2)醇：看作是－OH 原子取代烃分子中的氢原子，以“C5H12O”为例 C C C C C ①② 、 C C C C C ④⑤⑥⑦ 、 ⑧ C C C C C 2．变键思想——即将有机物中某个位置化学键进行变化得到新的有机物，适用于烯烃、炔烃、醛和 羧酸 (1)烯烃：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 C C C C ① ② C C C C C ③ ④ ⑤ C C C C C (2)炔烃：单键变三键，要求相邻的两个碳上至少各有2 个氢原子，以“C4H6”为例 箭头指的是将单键变成三键 C C C C ① ② C C C C 碳原子没有两个氢原子 (3)醛：醛基属于端位基，将烃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 ① C C C C C C C C C C ② ③ C C C C C ④ (4)羧酸：羧基属于端位基，将烃分子中链端的甲基变成羧基，以“C5H10O2”为例 箭头指向是指将链端甲基变成羧基，数甲基个数即可 ① C C C C C C C C C C ② ③ C 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 醚和酯 (1)醚：醚键可以理解为在C—C 单键之间插入氧原子，以“C5H12O”为例 箭头指向是指在C－C 单键之间插入氧原子 C C C C C ①② C C C C C ④⑤ ③ C C C C C ⑥ (2)酯：酯可以理解在 C O 左、右两边插入氧原子，可以先找出酮，再插入氧 以“C4H8O2”为例 以“C8H8O2”为例(芳香酯) C C C C O① 、 C C C C O ②③ 、C C C C O ④ C C O ①、 O C C ② ③ 、 C C O 3 邻、间、对种 C O 若在链端，注意只能在一边插入氧原子，另外要注意对称性，此法对芳香酯比较 有效 4．定位思想 (1)同种官能团：定一移一，以“C3H6Cl2”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 (2)不同种官能团：变键优先，取代最后，以“羟基醛(C4H8O2)”为例 先找丁醛，再用羟基取代氢原子 C C C CHO ① ②③ C C C CHO ④ ⑤ 四、记住常见同分异构体的数目 1．烷烃同分异构体的个数 烷烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 个数 1 1 1 2 3 5 9 2．烷基的个数 烷基 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 个数 1 1 2 4 8 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－X、－X、－Y 3 个取代基，其结构有6 种 ④若苯环上连有－X、－Y、－Z 3 个不同的取代基，其结构有10 种 五、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Na2CO3 溶液反应放出气体 (CO2) －COOH 能与钠反应产生H2 －OH 或－COOH 能与Na2CO3溶液反应 －OH(酚)或－COOH 能与NaOH 溶液反应 －OH(酚羟基)或－COOH 或－COOR 或－X 能发生银镜反应或能 含醛基(－CHO)、甲酸酯(HCOOR) 能与FeCl3溶液发生显色反应 －OH(酚羟基) 能发生水解反应 －COO(酯基)R 或－X(碳卤键)或－CONH－(酰胺基) 既能发生水解反应又能发生银镜反应(或水解 产物能发生银镜反应) 甲酸酯(HCOOR) 六、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，也可是烃基(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．含苯环同分异构体数目的确定技巧 (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—X、—X、—Y 3 个取代基，其结构有6 种。 (4)若苯环上连有—X、—Y、—Z 3 个不同的取代基，其结构有10 种。 4．酯( )的同分异构体书写： (1)按—R 中所含碳原子数由少到多，—R′中所含碳原子数由多到少的顺序书写。 (2)用组合法推断 先确定一基团同分异构体的数目，再确定另一基团同分异构体的数目，从而确定两基团组合后同分异 构体数目的方法。如饱和一元酯 ，—R1有m 种结构，—R2有n 种结构，共有m×n 种酯的结构。 实例：分子式为C9H18O2的酯在酸性条件下水解得到的两种有机物的相对分子质量相等，则形成该酯 的酸为C3H7COOH(2 种结构)，醇为C5H11OH(8 种结构)，故该酯的结构共有2×8＝16 种。 5．经典例题分析 结构 要求 COOH CH3 (邻甲基苯甲酸) ①属于芳香化合物 ②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜 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：原题有机物属于羧酸类，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 节乃做 羧酸 × √ 题制胜 法宝 羟基醛 √ 苯酚 √ 醇羟基与NaOH 溶液不反应，但酚羟基可以 酯 甲酸酯√ √ 酯与银氨溶液不反应，但甲酸酯可以 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(—OOCH) 第三步：按类别去找，方便快捷不出错 ①若为羟基醛[(酚)—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—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—OH，—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(—OOCH)：则用—OOCH 取代甲苯上的氢原子，总共4 种；总共17 种 1．(2023•湖南卷) (呋喃)是一种重要的化工原料，其能够发生银镜反应的同分异构体中。除 H2C=C=CH-CHO 外，还有_______种； 2．(2023•全国新课标卷)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 的同分异构体的结构简式为_______。 3．(2023•全国乙卷)在D(C13H18O3)的同分异构体中，同时满足下列条件的共有_______种； ①能发生银镜反应；②遇FeCl3溶液显紫色；③含有苯环。 其中，核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1 的同分异构体的结构简式为_______。 4．(2023•浙江省1 月选考)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；② 谱和 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( )。 5．(2023•浙江省6 月选考)写出同时符合下列条件的化合物D( )的同分异构体的结构简 式___________。 ①分子中含有苯环 ② 谱和 谱检测表明：分子中共有4 种不同化学环境的氢原子，有酰胺基( )。 6．(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，与酸性高锰酸钾 反应后可以得到对苯二甲酸，写出X 的结构简式_______ 7．(2022·全国乙卷)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_______ 8．(2022·浙江卷)写出同时符合下列条件的化合物F( )的同分异构体的结构简式_____ __ ①1H－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≥4 9．(2022·广东卷)化合物VI(C3H6O)有多种同分异构体，其中含 结构的有_______种，核磁共 振氢谱图上只有一组峰的结构简式为_______ 10．(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(考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有3 组峰，且峰面积之比为 的结构简式为_______ 11．(2022·山东卷)H( )的同分异构体中，仅含有－OCH2CH3、－NH2和苯环结构 的有____种。 12．(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。 13．(2022·海南卷)X 是F( COCH2CH3 OH COOH )的分异构体，符合下列条件。X 可能的结构简式为_______ (任马一种) ①含有酯基 ②含有苯环 ③核磁共振氢谱有两组峰 1． 1．(2024·广东省深圳市罗湖区高三期末节选)(4)化合物Ⅶ( ) 的芳香族同分异构体中符合下 列条件的有 种(不含立体异构)。 ①最多能与相同物质的量的NaOH 反应 ②1mol 该有机物能与2mol 金属Na 反应 2．(2024·陕西宝鸡市高考模拟监测节选)(5)芳香化合物N 为I( )的同分异构体，写出满足 下列条件N 的结构简式 。 ①能与FeCl3溶液发生显色反应； ②1molN 最多消耗2molNaOH； ③磁共振氢谱中有4 组峰，其峰面积之比为3：2：2：1； 3．(2024·吉林省吉林市高三第二次模拟节选)(5)化合物A( )的同分异构体满足以下条件 的有 种(不考虑立体异构)； i．含苯环 ii．含硝基，且硝基与碳原子相连。 4．(2024·江苏省南京市、盐城市高三第一次模拟考试节选)(4)C( )的一种 同分异构体同时满足下列条件，该同分异构体的结构简式为 。 ①分子中含有两个苯环和一个硝基； ②分子中不同化学环境的氢原子个数比是 。 5．(2024·河南新乡高三一模节选)(4)C( )的一种同分异构体同时满足下列 条件，写出该同分异构体的结构简式： (任写一种)。 ①除苯环外不含其他的环，且苯环上有5 个取代基。 ②分子中有4 种不同化学环境的氢原子。 6．(2024·江苏徐州高三期中节选)(4)写出满足下列条件的B( )的一种同分异构 体的结构简式 。 ①分子中含3 种不同化学环境的氢原子 ②一定条件下能与银氨溶液反应，且在碱性条件下能水解 7．(2024·湖南省湘东九校高三联考节选)(4)符合下列条件的苯巴比妥( )的同分异构体共 有 种。 ①分子中有2 个苯环 ②既能与 溶液反应也能与盐酸反应 ③核磁共振氢谱共5 组峰 8．(2024· 浙江省9 +1 高中联盟高三联考节选) (6)写出同时符合下列条件的化合物J( )的 同分异构体的结构简式 。 1H-NMR 谱和IR 谱检测表明：①分子中共有4 种氢原子，其中苯环上的有2 种；②有N-O 键，无N-H 键。 9．(2024·浙江省Z20 名校联盟高三联考节选) (6)写出符合下列条件的D 的同分异构体 。 ①分子中含有苯环，且与N 原子直接相连； ②能发生银镜反应； ③ 谱和IR 光谱表明：分子中共有4 种不同化学环境的氢原子，不存在 结构。 10．(2024·浙江省稽阳联谊学校高三联考节选) (5)写出同时符合下列条件的化合物C( )的所有同分异构体结构简式 。 ①分子中含有苯环； ② 谱和IR 谱检测表明：分子中共有4 种不同化学环境的氢原子 ③含有-CONH2，无氮氮键和氮氧键。 11．(2024·江苏镇江高三期中节选)(4)写出同时符合下列条件的化合物A( )的一种同分异构 体的结构简式 。 ① 谱和IR 谱检测表明：分子中共有4 种不同化学环境的氢原子，没有C=N 键和氮氧键 ②分子中有一个含氧六元环 ，无其他环 12．(2023·湖南郴州市高三一模节选)(4)满足下列条件的C( )的同分异构体有 种。 ①含有苯环，苯环上有三个取代基，其中氨基只与苯环直接相连； ②与氯化铁溶液反应显紫色，与NaHCO3溶液反应有气体产生。 13．(2024·浙江省台州市高三第一次教学质量评估节选) (6)请写出满足下列条件的D( )的3 种同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。 ①苯环上只有一个取代基； ② 谱检测表明分子中有4 种氢原子 ③分子中无“ ”结构 14．(2024·浙江省县域教研联盟高三选考模拟节选) (6)写出4 个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分子中含有苯环与一个六元环(环上有3 个非碳原子) ② 谱和IR 谱检测表明：分子中共有4 种不同化学环境的氢原子 ③苯环上仅有两个取代基，有碳碳三键，无氮氧键，无碳碳双键 15．(2024·浙江省嘉兴市高三联考节选) (4)B 转化为C 的过程中可能产生副产物I( )，写出4 种同时符合下列条件的化合物I 的同分异构体的结构简式 。 ①分子中含有苯环，无其他环； ② 谱和IR 谱检测表明：分子中有4 种不同化学环境的氢原子，有 ，无—OH 和 —O—O— 16．(2024·广西南宁高三教学质量调研节选)(6)芳香族化合物M 与H( )互为同分异构体， 写出一种满足下列条件的M 的结构简式： (任写一种)。 . ⅰ苯环上有三个取代基； . ⅱ能与FeCl3溶液发生显色反应； . ⅲ核磁共振氢谱确定分子中有7 种不同化学环境的氢原子。 . ⅳ该物质可催化氧化生成醛 17．(2024·江苏连云港市高三教学质量调研节选)(4)D( )的一种同分异构体符合 下列条件，写出该同分异构体的结构简式： 。 既能发生银镜反应又能发生水解反应，含苯环的水解产物含有手性碳和6 种不同化学环境的氢原子。 18．(2024· 浙江省强基联盟高三联考节选) (6)写出同时符合下列条件的化合物B( )的同分异 构体的结构简式 。 ①分子中含有苯环； ② 谱和 谱检测表明：分子中共有4 种不同化学环境的氢原子，含有 基团，没 有N-O 键、O-Cl 键。 19．Q 是W( )的同系物且相对分子质量比W 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) 20．W 是D( )的同分异构体，具有下列结构特征：①属于萘( )的一元取代物； ②存在羟甲基(—CH2OH)。写出W 所有可能的结构简式：________________________________。 21．I( )为环吡酮胺的衍生物，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____________。 a．1 mol M 消耗2 mol NaOH b．核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为1∶2∶2∶2 22．满足以下条件的 (A)的同分异构体共有 种。 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： 。 23．同时符合下列条件的C9H12O2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.1 mol 有机物最多能消耗2 mol NaOH。 24．芳香化合物X 是1萘酚( )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：_________________________。 25．符合下列条件的A(C9H10O3)的同分异构体有___