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培優(yōu)課堂　“限制條件”的同分異構體的數(shù)目判斷與書寫
名師導語　縱觀近年來各地的化學高考試卷，本類題型經(jīng)常設置為以下兩種類型，一是根據(jù)題設所給限定條件書寫符合要求的同分異構體的結構簡式，二是不要求直接寫出符合要求的同分異構體的結構簡式，而是判定滿足所給條件要求的同分異構體的可能種數(shù)。高考題型設置類型不再是通過碳鏈異構、位置異構、官能團類別異構三個維度下的圖形對稱變換來一一列舉，而是框定限定條件以期弱化數(shù)學思想來回歸化學的本真，著眼于有機物結構與性質的關系，側重于化學方法和技巧的使用，更大限度地考查了學生的化學思想和化學基本素養(yǎng)。
【必備智能】
1.常見限制條件與結構關系總結
2.限制條件的同分異構體書寫技巧
(1)取代法
“端基”(即一價基團，主要包括：—R、—X、—OH、—CHO、—COOH、HCOO—、—CN、—NH2、
—NO2)在有機物的結構簡式中只能位于鏈端。解題時可將全部“端基”從分子中“摳”出來，然后將“端基”視為取代基去取代“碳骨架”中的氫原子。
(2)拼接組裝法
利用信息確定大致結構碎片，根據(jù)“偶碳氧”計算剩余的烴基片段，最后結合位置信息(核磁共振氫譜、苯環(huán)的一氯代物等)合理拼接。
(3)插入法
“橋基”基團(即二價基團，主要包括—C≡C—、—O—、—CO—、—COO—等)，在有機物的結構簡式中只能位于鏈的中間。解題時可先將“橋基”從分子中摳出來，然后有序插入到“碳骨架”中即得可能的同分異構體結構。
不對稱的酯基(—COO—)可以采用“正反”兩種方式插入C—C中，但要注意C—H中的插入，其中一種變成了—COOH。
(4)根據(jù)等效氫原子預測結構特點
①等效氫原子的種類較少，預測分子高度對稱。
②有6個等效氫，預測有2個甲基，有3個等效氫，預測有1個甲基。
3.含苯環(huán)同分異構體數(shù)目確定技巧
(1)若苯環(huán)上連有2個取代基，其結構有鄰、間、對3種。
(2)若苯環(huán)上連有3個相同的取代基，其結構有3種。
(3)若苯環(huán)上連有—X、—X、—Y 3個取代基，其結構有6種。
(4)若苯環(huán)上連有—X、—Y、—Z 3個不同的取代基，其結構有10種。
【典例】　一種物質的不同要求的同分異構體(以分子式為C9H10O2為例)
有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應放出H2；能與Na2CO3溶液反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上只有1個取代基
有5種不同化學環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應放出H2；能與Na2CO3溶液反應；苯環(huán)上的一氯代物只有2種；苯環(huán)上2個取代基
有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能與金屬鈉反應放出H2；能與Na2CO3溶液反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有3個取代基
有5種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生水解反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個取代基
有5種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生水解反應，水解產物之一遇FeCl3顯紫色；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個取代基
有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生銀鏡反應，水解產物之一也能發(fā)生銀鏡反應；苯環(huán)上的一氯代物只有3種；苯環(huán)上有1個取代基
有6種不同化學環(huán)境的氫原子；能發(fā)生銀鏡反應；遇FeCl3顯紫色；苯環(huán)上的一氯代物只有2種；苯環(huán)上有2個取代基
[題后歸納]　同分異構體的書寫思維模型構建
步驟1：通過與性質相關的信息，確定主要的官能團。
步驟2：結合分子式或結構簡式，充分利用不飽和度，分析并確定其他片段的種類及數(shù)目。
步驟3：根據(jù)取代基數(shù)目，類似于搭積木，先分類再循序把各個片段組裝起來。
步驟4：最后，完成特定條件下特殊結構的書寫。
具體如圖所示：
【培優(yōu)專練】
1.(2023·全國乙卷節(jié)選)在D()的同分異構體中，同時滿足下列條件的共有　　　　種；
①能發(fā)生銀鏡反應；②遇FeCl3溶液顯紫色；③含有苯環(huán)。
其中，核磁共振氫譜顯示為五組峰、且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1的同分異構體的結構簡式為_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
2.(2022·全國乙卷節(jié)選)在E()的同分異構體中，同時滿足下列條件的總數(shù)為　　　　　種。
a)含有一個苯環(huán)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(fā)生銀鏡反應，不能發(fā)生水解反應。
上述同分異構體經(jīng)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(shù)量比為6∶3∶2∶1)的結構簡式為_________________________。
3.(2023·全國甲卷節(jié)選)具有相同官能團的B()的芳香同分異構體還有　　　　種(不考慮立體異構，填標號)。
a.10 b.12 c.14 d.16
其中，核磁共振氫譜顯示4組峰，且峰面積比為2∶2∶1∶1的同分異構體結構簡式為　　　　。
4.化合物Ⅰ()的同分異構體滿足以下條件的有　　　　種(不考慮立體異構)；
ⅰ.含苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個取代基
ⅱ.紅外光譜無醚鍵吸收峰
其中，苯環(huán)側鏈上有3種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)比為6∶2∶1的結構簡式為　　　　　　(任寫一種)。
培優(yōu)課堂8　“限制條件”的同分異構體的數(shù)目判斷與書寫
培優(yōu)專練
1.答案　13　
解析　能發(fā)生銀鏡反應說明該結構中含有醛基，能遇FeCl3溶液顯紫色說明該結構中含有酚羥基，則滿足這三個條件的同分異構體有13種。此時可能的情況有，固定醛基、酚羥基的位置處在鄰位上，變換甲基的位置，這種情況下有4種可能；固定醛基、酚羥基的位置處在間位上，變換甲基的位置，這種情況下有4種可能；固定醛基、酚羥基的位置處在對位上，變換甲基的位置，這種情況下有2種可能；將醛基與亞甲基相連，變換酚羥基的位置，這種情況下有3種可能，因此滿足以上條件的同分異構體有4＋4＋2＋3＝13種。其中，核磁共振氫譜顯示為五組峰，且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1，說明這種同分異構體中不能含有甲基且結構為一種對稱結構，因此，這種同分異構體的結構簡式為：。
2. 答案　10
解析　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(shù)，說明含1個羧基；能發(fā)生銀鏡反應、不能發(fā)生水解反應說明還含1個醛基；若3個甲基在苯環(huán)上的位置為時，羧基、醛基在苯環(huán)上有3種位置；若3個甲基在苯環(huán)上的位置為時，羧基、醛基在苯環(huán)上有6種位置；若3個甲基在苯環(huán)上的位置為時，羧基、醛基在苯環(huán)上有1種位置；故符合題意的同分異構體共有3＋6＋1＝10種；上述同分異構體經(jīng)銀鏡反應后酸化所得產物中核磁共振氫譜顯示有4組氫且氫原子數(shù)量比為6∶3∶2∶1的結構簡式為
3. 答案　d　
解析　與分子式為C7H6ClNO2的芳香同分異構體且含有—Cl、—NO2兩種官能團共有17種，分別為：(有機物B)、、，除有機物B外，其同分異構體的個數(shù)為16個；在這些同分異構體中核磁共振氫譜的峰面積比為2∶2∶1∶1，說明其結構中有4種化學環(huán)境的H原子，該物質應為一種對稱結構，則該物質為。
4. 答案　12　(或)
解析　化合物Ⅰ的分子式為C10H14O，計算可得不飽和度為4，根據(jù)題目所給信息，化合物Ⅰ的同分異構體分子中含有苯環(huán)(已占據(jù)4個不飽和度)，則其余C原子均為飽和碳原子(單鍵連接其他原子)；又由紅外光譜無醚鍵吸收峰，可得苯環(huán)上的取代基中含1個羥基；再由分子中苯環(huán)上只含有1個取代基，可知該有機物的碳鏈結構有如下四種：(1、2、3、4均表示羥基的連接位置)，所以滿足條件的化合物Ⅰ的同分異構體共有“12”種；其中，苯環(huán)側鏈上有3種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)比為6∶2∶1的同分異構體應含有兩個等效的甲基，則其結構簡式為或。

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