2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：热点题型11　有序思维突破同分异构体的书写及数目判断

热点题型11　有序思维突破同分异构体的书写及数目判断

——证据推理与模型认知

[热点精讲]

一、同分异构体的书写规律——有序思维

1．烷烃

只存在碳链异构，书写时要注意全面而不重复，具体规则如下：

以下以C6H14为例：

第一步：将分子中全部碳原子连成直链作为母链；

C—C—C—C—C—C

第二步：从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种(如下图所示)；

甲基不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。

第三步：从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，两甲基的位置依次相同、相邻，此时碳骨架结构有两种(如下图所示)。

乙基不能连在②位或③位上，否则会使主链上有5个碳原子，而使主链变长。

综上所述，C6H14共有5种同分异构体。

2．含有官能团的有机物

一般按碳链异构→官能团位置异构→官能团类型异构的思维顺序书写。

以C4H10O为例(只写出碳骨架与官能团)：

(1)碳链异构⇒C—C—C—C、。

(2)官能团位置异构⇒。

(3)官能团类型异构⇒C—O—C—C—C、

C—C—O—C—C、。

3．芳香族化合物

苯环上取代基的位置一定，但种类不确定时，同分异构体数目由取代基同分异构体的数目决定；苯环上取代基种类一定，但位置不确定时，若苯环上只有两个取代基，其在苯环上有“邻、间、对”3种位置关系；当苯环上有三个相同取代基时，其在苯环上有“连、偏、匀”3种位置关系(RRR、RRR、RRR)；当苯环上有三个取代基且两个相同时，其在苯环上有6种位置关系(、、，定两个R的位置，移动R′)；当苯环上有三个不同的取代基时，其在苯环上有10种位置关系(、、，定R1、R2的位置，移动R3)。

4．限定条件的同分异构体的书写方法

(1)判官能团：根据题给有机物的性质或定量反应关系等限定条件判断其含有的官能团。

(2)写碳骨架：除去官能团中的碳原子，写出其他碳原子形成的碳链异构。

(3)移官位：在各个碳骨架上依次移动官能团的位置，有两个或两个以上的官能团时，先确定一个官能团的位置，再确定第二个官能团的位置，依次类推。

(4)氢饱和：按“碳四键”的原理，碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，就可得所有同分异构体的结构简式。

二、同分异构体数目的判断方法

1．记忆法

(1)丙基(—C3H7)有2种，则丙烷的一卤代物、丙醇均有2种，丁醛、丁酸有2种。

(2)丁基(—C4H9)有4种，则丁烷的一卤代物、丁醇均有4种，戊醛、戊酸有4种。

(3)戊基(—C5H11)有8种，则戊烷的一卤代物、戊醇均有8种，己醛、己酸有8种。

(4)苯环上的二氯代物、三氯代物均有3种，苯环上有三个不同取代基时则有10种结构。

2．基元法：如丁基有4种，则丁醇、戊醛、戊酸都有4种。

3．替代法：如二氯苯(C6H4Cl2)有3种，则四氯苯也有3种(将H和Cl互换)；又如CH4的一氯代物只有1种，新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有1种。

4．等效氢法

等效氢法是判断同分异构体数目的重要方法，规律如下：

(1)同一碳原子上的氢原子等效。

(2)同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。

(3)位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。

[热点精练]

1．与F()分子中官能团的种类和数目完全相同的同分异构体有________种(不含立体异构)，其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积之比为1∶2∶3∶4的是________________________(写结构简式)。

解析：F分子中含有2个羧基，与F分子中官能团的种类和数目完全相同的同分异构体有，共8种。其中核磁共振氢谱为4组峰，且峰面积之比为1∶2∶3∶4的结构简式为。

答案：8　

2．(1)抗结肠炎药物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溶液能发生显色反应　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)写出符合下列条件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原子，且峰面积之比为4∶1，则D的结构简式为________________________________________________________________________。

解析：(1)遇FeCl3溶液能发生显色反应，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)苯环上只有两个取代基，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，则两个取代基为—CH===CH2和COOH，核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶2，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原子，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。

答案：(1)10　(2) 　(3)

3．(1)写出同时满足下列条件的

的同分异构体的结构简式：___________________________。

①分子中含有苯环，且苯环上的一氯代物有两种

②能与FeCl3溶液发生显色反应

③能发生银镜反应

(2)写出同时满足下列条件的

的一种同分异构体的结构简式：_________________________。

①苯环上有两个取代基

②分子中有6种不同化学环境的氢原子

③既能与FeCl3溶液发生显色反应，又能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反应

(3)写出同时满足下列条件的

的同分异构体的结构简式：____________________________________________。

①能发生银镜反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应

②分子中有6种不同化学环境的氢原子，且分子中含有两个苯环

解析：(1)根据条件②可知，含有酚羟基；根据条件③可知，含有醛基；根据条件①可知，分子结构对称，则苯环上有两个取代基且采用对位结构，故结构简式是

。

(2)根据条件③可知，含有酚羟基和甲酸酯基；根据残基法，还剩余2个C原子，再根据条件①②可知，其结构简式是

(3)该有机物除苯环外还有2个碳原子、2个氧原子及1个不饱和度，能发生银镜反应，能水解，且水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应，说明存在甲酸酚酯结构：；另外还有一个饱和碳原子、1个苯环，结合分子中有6种不同化学环境的氢原子可写出其结构简式。

答案：(1)