新高考化学一轮复习精品学案 第10章 热点强化25　特定条件下同分异构体的书写（含解析）

热点强化25　特定条件下同分异构体的书写

1．常见的限制条件总结

(1)以官能团特征反应为限制条件

(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类型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．隐含的限制条件——有机物分子的不饱和度(Ω)

(1)根据有机物分子式计算不饱和度(Ω)

对于有机物CxHyOz，Ω＝＝x＋1－。

特别提醒：有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。

(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。

示例　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__________(写结构简式)。

分析

答案　9　OHC—CH2—CH2—CHO

1．已知阿魏酸的结构简式为，则同时符合下列条件的阿魏酸的同分异构体的数目为(　　)

①苯环上有两个取代基，且苯环上的一溴代物只有2种；

②能发生银镜反应；

③与碳酸氢钠溶液反应可生成使澄清石灰水变浑浊的气体；

④遇FeCl3溶液发生显色反应

A．2  B．3  C．4  D．5

答案　C

解析　根据条件①，两个取代基处于对位；根据条件②，含有醛基；根据条件③，含有羧基；根据条件④，含有酚羟基，结合阿魏酸的分子式，故其同分异构体的可能结构为、

、

、。

2．[2022·湖南，19(5)] 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4∶1∶1的结构简式为__________。

答案　5　

解析　的同分异构体能发生银镜反应，说明其同分异构体中含有醛基，根据分子式C4H6O可得知，其同分异构体中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、、 (与前者互为顺反异构体)、和，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。

3．[2022·辽宁，19(6)]化合物I(C10H14O)的同分异构体满足以下条件的有__________种(不考虑立体异构)；

ⅰ.含苯环且苯环上只有一个取代基

ⅱ.红外光谱无醚键吸收峰

其中，苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶2∶1的结构简式为________(任写一种)。

答案　12　(或)

解析　化合物I的分子式为C10H14O，计算可得其不饱和度为4，根据题目所给信息，化合物I的同分异构体分子中含有苯环(已占据4个不饱和度)，则其余C原子均为饱和碳原子(单键连接其他原子)；又由红外光谱无醚键吸收峰，可得苯环上的取代基中含1个羟基；再由分子中苯环上只含有1个取代基，可知该有机物的碳链结构有如下四种：、、、(1、2、3、4均表示羟基的连接位置)，所以满足条件的化合物I的同分异构体共有12种；其中，苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶2∶1的同分异构体应含有两个等效的甲基，则其结构简式为或。

4．[2020·全国卷Ⅱ，36(6)]化合物的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有________个(不考虑立体异构体，填标号)。

(ⅰ)含有两个甲基；(ⅱ)含有酮羰基(但不含C==C==O)；(ⅲ)不含有环状结构。

a．4  b．6  c．8  d．10

其中，含有手性碳(注：连有四个不同的原子或基团的碳)的化合物的结构简式为________________________________________________________________________。

答案　c　

解析　有2个不饱和度，含酮羰基但不含环状结构，则分子中含一个碳碳双键，一个酮羰基，外加2个甲基，符合条件的有8种，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，含有手性碳的为CH2==CHCH(CH3)COCH3()。

5．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______________。

答案　12　

解析　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。

6．(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

(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∶2

(3)D是化合物B(CH2==CHCH2Br)的一种同分异构体，其核磁共振氢谱显示有两种不同化学环境的氢，且峰面积之比为4∶1，D的结构简式为______________________________。

答案　(1)10　(2)

(3)

解析　(1)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。如果硝基和甲基处于邻位，有4种结构；如果硝基和甲基处于间位，有4种结构；如果硝基和甲基处于对位，有2种结构，所以符合条件的同分异构体有10种。(2)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。(3)核磁共振氢谱显示有两种不同化学环境的氢，且峰面积之比为4∶1，说明其结构高度对称，则D的结构简式为。

7．(2022·安徽模拟)苯的二元取代物M是酮基布洛芬()的同分异构体，则符合条件的M有________________种(不考虑立体异构)；

①分子中含有两个苯环，且两个取代基均在苯环的对位；

②遇FeCl3溶液发生显色反应；

③能发生银镜反应；

④1 mol M最多与3 mol NaOH反应

其中不能与溴水发生加成反应的同分异构体的结构简式为________________(写出一种即可)。

答案　10　(或)

解析　根据条件M中含有苯环的基团只能是和，连接这两个基团的结构可以是—CH==CH—CH2—、、、、、、，则符合条件的M共有10种；其中不能与溴水发生加成反应的同分异构体中不含碳碳双键，故结构简式为或。