2020版新一线高考化学（鲁科版）一轮复习教学案：专项突破24　同分异构体的书写与数目的确定

专项突破(二十四)　同分异构体的书写与数目的确定

一、同分异构体的书写

1．同分异构体的分类

2．同分异构体的书写方法

(1)芳香族化合物同分异构体

①烷基的类别与个数，即碳链异构。

②若有2个侧链，则存在邻、间、对三种位置异构。若有3个侧链则存在邻、偏、均三种位置异构。

(2)具有官能团的有机物

一般的书写顺序：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。

3．几种异类异构体

(1)CnH2n(n≥3)：烯烃和环烷烃。

(2)CnH2n－2(n≥4)：二烯烃和炔烃。

(3)CnH2n＋2O(n≥2)：饱和一元醇和饱和一元醚。

(4)CnH2nO(n≥3)：饱和一元醛、烯醇和环氧烷、饱和一元酮。

(5)CnH2nO2(n≥2)：饱和一元羧酸、饱和一元羧酸与饱和一元醇形成的酯等。

(6)CnH2n＋1O2N(n≥2)：氨基酸、硝基烷。

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(2018·全国卷Ⅲ，节选)已知D(C6H8O2)结构简式为CH≡C—CH2COOC2H5，X与D互为同分异构体，且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式________。

[思路点拨]　根据提示⇒X分子中有2个—CH3,1个

答案：

  (任写3种)

[对点训练]

1．(2015·全国卷Ⅱ，节选)(1)已知烃A的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢。则

A的结构简式为________。

(2)D[HOOC(CH2)3COOH]的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种(不含立体异构)；

①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体

②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应

其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6∶1∶1的是________(写结构简式)；D的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同，该仪器是________(填字母)。

a．质谱仪　　 B．红外光谱仪

c．元素分析仪 D．核磁共振仪

解析：(1)烃A的相对分子质量为70，则A的分子式为C5H10。烃A的核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢，说明A分子中所有氢原子所处的化学环境相同，则其结构简式为。

(2)由D的结构简式知，其同分异构体满足条件：①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体，说明含有—COOH；②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，说明含有—CHO和—COO—(酯基)，结合D的分子式分析可知，其同分异构体为甲酸酯，含有(HCOO—)结构，则符合条件的同分异构体有5种结构，分别为。核磁共振氢谱显示为3组峰，说明该有机物分子中有3种不同化学环境的氢原子；又知峰面积比为6∶1∶1，说明3种氢原子的个数比为6∶1∶1，该有机物的结构简式为

答案：(1) 　(2)5　　c

2．C9H10O2的有机物有多种同分异构体，满足下列条件的同分异构体有________种，写出其中任意一种同分异构体的结构简式：________________________。

①含有苯环且苯环上只有一个取代基；②分子结构中含有甲基；③能发生水解反应。

答案：5　

二、同分异构体数目的确定

1．一元取代产物数目的判断

(1)等效氢原子法：连在同一碳原子上的氢原子等效；连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；处于对称位置的氢原子等效。

如：的一氯代烷有3种。

(2)烷基种数法：烷基有几种，一元取代产物就有几种。如：—CH3、—C2H5各有一种，—C3H7有两种，—C4H9有四种。

如：C4H10O的醇有4种，C5H10O2的羧酸有4种。

2．替代法：如二氯苯C6H4Cl2的同分异构体有3种，四氯苯的同分异构体也有3种(将Cl替代H)。

3．二元取代或多元取代产物数目的判断

定一移一或定二移一法：对于二元取代物同分异构体数目的判断，可固定一个取代基的位置，再移动另一取代基的位置以确定同分异构体的数目。

如：的二氯代物有12种。

4．叠加相乘法

先考虑取代基的种数，后考虑位置异构的种数，相乘即得同分异构体的总数目。分情况讨论时，各种情况结果相加即得同分异构体的总数目。

如：的苯环上氢原子被—C4H9取代所形成的结构有12种。

5．拆分法

酯可拆分为合成它的羧酸和醇(酚)。若已知酸有m种同分异构体，醇有n种同分异构体，则该酯的同分异构体有m×n种。而羧酸和醇的同分异构体可用等效氢法确定。

以C5H10O2为例，推导其属于酯的同分异构体数目：

甲酸丁酯(HCOOC4H9)同分异构体数为1×4＝4种；

乙酸丙酯(CH3COOC3H7)同分异构体数为1×2＝2种；

丙酸乙酯(C2H5COOC2H5)同分异构体数为1×1＝1种；

丁酸甲酯(C3H7COOCH3)同分异构体数为2×1＝2种。

因此，分子式为C5H10O2的有机物，其属于酯的同分异构体共有9种。

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(2017·全国卷Ⅰ，T9)化合物的分子式均为C6H6，下列说法正确的是(　　)

A．b的同分异构体只有d和p两种

B．b、d、p的二氯代物均只有三种

C．b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应

D．b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面

[思路点拨]　二取代物可采用分次定位法确定同分异构体数目

D　[A项，b的同分异构还有等；C项，b、p不能与酸性KMnO4溶液反应；D项，d、p均有饱和碳原子，所有原子不可能共面。]

(1)d可发生反应的反应类型有______________________________。

(2)的四氯代物有________种。

答案：(1)氧化反应、加成反应、取代反应　(2)3

[对点训练]

1．如图所示，b、d是运用有机合成制备的具有立体结构的有机物，p、m是广泛存在于动植物体内的萜类化合物，下列说法正确的是(　　)

A．d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应

B．b、d、p中，只有p的所有碳原子在同一个平面上

C．b与d互为同分异构体，p与m互为同分异构体

D．d与H2加成后的产物的一氯代物有4种(不考虑立体异构)

A　[A项，d中的碳碳双键、p中苯环上的甲基均可与酸性高锰酸钾溶液反应，正确；B项，p中含有结构，故不可能所有碳原子在同一个平面上，错误；C项，b、d的分子式都为C6H6，且结构不同，互为同分异构体，p的分子式为C10H14O，m的分子式为C10H16O，不互为同分异构体，错误；D项，d与H2加成后的产物的一氯代物有3种，错误。]

2．(2019·汕头模拟)分子式为C3H6ClBr的同分异构体共有(不考虑立体异构)(　　)

A．3种 B．4种

C．5种 D．6种

C　[C3H6ClBr属于饱和烃的二卤代物，3个碳原子的碳链只有1种，只考虑—Cl和—Br的位置异构即可，二元取代采用定位移动法，共有5种同分异构体：

ClCH2CHBrCH3、BrCH2CHClCH3、BrCH2CH2CH2Cl。]

3．(2019·甘肃名校联考)金刚烷胺可用于流感病毒A型感染性疾病的治疗，其合成线路图如图所示。下列说法中错误的是(　　)

A．金刚烷的分子式是C10H16

B．X的同分异构体不可能是芳香族化合物

C．上述反应都属于取代反应

D．金刚烷胺碳原子上的一溴代物有两种

D　[金刚烷的分子式是C10H16，A选项正确；X的分子式是C10H15Br，其同分异构体不可能是芳香族化合物，B选项正确；金刚烷变成X的过程中H原子被Br原子取代，X变成金刚烷胺的过程中Br原子被—NH2取代，C选项正确；金刚烷胺碳原子上的一溴代物有3种，D选项错误。]

4．(2019·长春模拟)青蒿素是抗疟特效药，属于萜类化合物，如图所示有机物也属于萜类化合物，该有机物的一氯取代物有(不含立体异构)(　　)

A．5种　　　　　　　 B．6种

C．7种 D．8种

C　[该有机物的一氯取代物的种类如图，共7种，C正确。]

5．已知G的结构简式为，同时满足下列条件的G的同分异构体数目为________种(不考虑立体异构)，写出其中的一种结构简式________。

①核磁共振氢谱为3组峰；

②能使溴的四氯化碳溶液褪色；

③1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3溶液反应产生88 g气体。

解析：①说明满足条件的同分异构体的结构具有高度对称性；②说明含有碳碳双键；③说明分子结构中含有2个羧基，则满足条件的G的所有同分异构体为和

答案：2　、

(任写一种)