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微專題6　碎片組裝法書寫有機(jī)物的同分異構(gòu)體
1.缺氫指數(shù)
(1)缺氫指數(shù)又稱不飽和度(Ω)，是有機(jī)物分子不飽和程度的量化標(biāo)志。有機(jī)物分子中與碳原子數(shù)相等的烷烴(CnH2n+2)比較，每減少2個氫原子，則有機(jī)物的不飽和度增加1。
(2)Ω的計算
雙鍵Ω=1，環(huán)Ω=1，三鍵Ω=2，苯環(huán)Ω=4。
特別提醒　①碳碳雙鍵或碳氧雙鍵的Ω=1。
②Ω的計算適用于C、H或C、H、O組成的有機(jī)物，但不適用于空間結(jié)構(gòu)。
2.書寫思路
第一步：確定碎片
解讀限定條件，從性質(zhì)聯(lián)想結(jié)構(gòu)，將有機(jī)物拆分成一個個碎片，碎片可以是官能團(tuán)，也可以是烴基(尤其是官能團(tuán)之外的飽和碳原子)。
第二步：組裝分子
根據(jù)有機(jī)物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和思維的有序性組裝分子。要特別關(guān)注分子是空間結(jié)構(gòu)還是平面結(jié)構(gòu)，有無對稱性等。
3.書寫方法
(1)根據(jù)分子式確定不飽和度(Ω)；
(2)根據(jù)題意的限定條件和不飽和度確定分子結(jié)構(gòu)片段和官能團(tuán)；
(3)分析可能存在的碳骨架異構(gòu)、官能團(tuán)位置異構(gòu)、官能團(tuán)類型異構(gòu)；
(4)最后將分子結(jié)構(gòu)片段組合成有機(jī)物。
4.典例剖析
分子式為C6H8O4，同時滿足下列條件的所有同分異構(gòu)體有　　　　種(不考慮立體異構(gòu))，其中核磁共振氫譜為兩組峰，且峰面積之比為3∶1的結(jié)構(gòu)簡式為　　　　　　。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色；
②1 mol該同分異構(gòu)體與足量飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生88 g氣體。
解題思路
第一步：確定官能團(tuán)和基團(tuán)，根據(jù)限定條件，確定該有機(jī)物分子中含有兩個“—COOH”、一個“”。
第二步：排布官能團(tuán)和基團(tuán)
(1)含有“”的四個碳原子的碳骨架有三種情況：CC—C—C、C—CC—C、。
(2)運(yùn)用“定一移一”的方法，將兩個羧基分別在以上三種碳骨架上排布，圖示如下(數(shù)字表示另一個“—COOH”可能的位置)、、、，共9種情況；、，共5種情況；、，共4種情況。
第三步：算總數(shù)：9種+5種+4種=18種。
第四步：核磁共振氫譜有兩組峰，即有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，峰面積之比為3∶1的結(jié)構(gòu)簡式為或。
1.有多種同分異構(gòu)體，其中屬于酯類且含有苯環(huán)的同分異構(gòu)體有 (　　)
A.3種 B.4種
C.5種 D.6種
2.某羧酸的衍生物A的分子式為C6H12O2，已知：A
又知D不與Na2CO3溶液反應(yīng)，C和E都不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，則A的結(jié)構(gòu)(不考慮立體異構(gòu))可能有(　　)
A.1種 B.2種
C.3種 D.4種
3.［2022·全國甲卷，36(6)］化合物X是C()的同分異構(gòu)體，可發(fā)生銀鏡反應(yīng)，與酸性高錳酸鉀反應(yīng)后可以得到對苯二甲酸，寫出X的結(jié)構(gòu)簡式　　　　　　　。
4.［2024·吉林，19(4)］D()的同分異構(gòu)體中，與D官能團(tuán)完全相同，且水解生成丙二酸的有　　　　　　　　種(不考慮立體異構(gòu))。
5.寫出下列特定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式。
(1)寫出同時滿足下列條件的的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：　　　　　　。
①分子中含有苯環(huán)，且苯環(huán)上的一氯代物有兩種
②與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)
③能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
(2)寫出同時滿足下列條件的的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：_________。
①苯環(huán)上有兩個取代基
②分子中有6種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子
③既能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，水解產(chǎn)物之一也能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
6.［2022·全國乙卷，36(7)］在E()的同分異構(gòu)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(yīng)產(chǎn)生二氧化碳；
c)能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，不能發(fā)生水解反應(yīng)。
上述同分異構(gòu)體經(jīng)銀鏡反應(yīng)后酸化，所得產(chǎn)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(jié)構(gòu)簡式為_____________________________。
7.［2022·海南，18(5)］X是F()的同分異構(gòu)體，符合下列條件。X可能的結(jié)構(gòu)簡式為　　　　(任寫一種)。
①含有酯基　②含有苯環(huán)　③核磁共振氫譜有兩組峰
8.［2022·山東，19(4)］H()的同分異構(gòu)體中，僅含有—OCH2CH3、—NH2和苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有　　　　　種。
答案精析
跟蹤訓(xùn)練
1.D
2.B　[根據(jù)題意可推斷A為酯，C為羧酸，D為醇，E為酮；因C、E都不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，則C不是甲酸，而D分子中應(yīng)含有，結(jié)合A的分子式可知A只可能有和兩種結(jié)構(gòu)。]
3.
解析　C()的分子式為C9H8O，其同分異構(gòu)體X可發(fā)生銀鏡反應(yīng)，說明含有醛基，又與酸性高錳酸鉀反應(yīng)后可得到對苯二甲酸，則X的取代基處于苯環(huán)的對位，滿足條件的X的結(jié)構(gòu)簡式為。
4.6
解析　D的同分異構(gòu)體中，與D的官能團(tuán)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(jié)構(gòu)中含有。根據(jù)D的分子式，剩余的C原子數(shù)為5，剩余H原子數(shù)為12，因同分異構(gòu)體中只含有酯基，則不能將H原子單獨(dú)連接在某一端的O原子上，因此將5個碳原子拆分。當(dāng)一側(cè)連接甲基時，另一側(cè)連接—C4H9，共有4種同分異構(gòu)體；當(dāng)一側(cè)連接乙基時，另一側(cè)連接—C3H7，共有2種同分異構(gòu)體，故滿足條件的同分異構(gòu)體有4+2=6種。
5.(1)
(2)
(或)
解析　(1)根據(jù)②可知含有酚羥基，根據(jù)③可知含有醛基，占去Ω=5，即所有的不飽和度，根據(jù)①可知分子對稱，采用對位結(jié)構(gòu)，故其結(jié)構(gòu)簡式是。
(2)根據(jù)③可知含有酚羥基、甲酸酯基，占去Ω=5，即所有的不飽和度，還剩余2個飽和的碳原子，再根據(jù)①②可知其結(jié)構(gòu)簡式是或。
6.10　、
解析　由E的結(jié)構(gòu)簡式知其分子式為C11H12O3，不飽和度為6；E的同分異構(gòu)體與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生CO2，結(jié)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(yīng)、不能發(fā)生水解反應(yīng)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(gòu)體共有3+6+1=10種。
7.(或)
解析　F的分子式為C10H10O4，X是F的同分異構(gòu)體，X含有苯環(huán)和酯基，其核磁共振氫譜有兩組峰，說明X只有2種不同化學(xué)環(huán)境的H原子，則滿足條件的X的結(jié)構(gòu)簡式為或。
8.6
解析　由H的同分異構(gòu)體中僅含有—OCH2CH3、—NH2和苯環(huán)結(jié)構(gòu)可知，同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)可以視作、、分子中苯環(huán)上的氫原子被—NH2取代所得，所得結(jié)構(gòu)分別有1、3、2種，共有6種。

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