《创新方案》第三章 10 聚焦突破4 限定条件下同分异构体的书写与判断 讲义（教师版）化学选择性必修3人教版
文档属性
| 名称 | 《创新方案》第三章 10 聚焦突破4 限定条件下同分异构体的书写与判断 讲义（教师版）化学选择性必修3人教版 |
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| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 783.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-02-07 00:00:00 | ||
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文档简介
eq \o(\s\up7(),\s\do8( 限定条件下同分异构体的书写与判断))
1．常见的限定条件
(1)以官能团特征反应为限制条件
反应现象或性质 思考方向(有机化合物中可能含有的官能团)
溴的四氯化碳溶液褪色 碳碳双键、碳碳三键
酸性高锰酸钾溶液褪色 碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯的同系物等
遇氯化铁溶液发生显色反应、遇浓溴水产生白色沉淀 酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀 醛基或甲酸酯或甲酸
与钠反应产生H2 羟基或羧基
与碳酸氢钠反应产生CO2 羧基
只有2个氧原子且能发生水解反应 (酯基)
既能发生银镜反应又能水解，且只有2个氧原子 甲酸某酯
能发生催化氧化，产物能发生银镜反应 伯醇(—CH2OH)
(2)以核磁共振氢谱为限定条件
①有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。
②根据峰面积比可判断有机化合物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。
③若有机化合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．隐含的限定条件——有机化合物分子的不饱和度
不饱和度 思考方向
Ω＝1 1个双键或1个环
Ω＝2 1个三键或2个双键或1个环和1个双键
Ω＝3 3个双键或1个双键和1个三键或1个环和2个双键等
Ω≥4 考虑可能含有苯环
[注意] 计算不饱和度时，有机化合物分子中卤素原子(—X)以及—NH2等都视为H原子。
3．熟记含苯环的同分异构体的数目
(1)若苯环上连有2个取代基，则其结构有邻、间、对3种。
(2)若苯环上连有3个相同的取代基，则其结构有3种。
(3)若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基，则其结构有6种。
(4)若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基，则其结构有10种。
(2023·高考全国乙卷)在D()的同分异构体中，同时满足下列条件的共有________种；
①能发生银镜反应；
②遇FeCl3溶液发生显色反应；
③含有苯环。
其中，核磁共振氢谱显示为五组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为________________________________。
[解析] 能发生银镜反应，说明分子中含有—CHO；遇FeCl3溶液发生显色反应，说明苯环上连有—OH。当苯环上连有—OH、—CH2CHO时，二者在苯环上有邻、间、对3种位置关系；当苯环上连有—OH、—CHO、—CH3时，三者在苯环上有10种位置关系。故符合条件的D的同分异构体共有13种。其中，核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为。
[答案] 13
(2023·浙江6月选考)写出同时符合下列条件的化合物D[]的同分异构体的结构简式：_____________________________________________。
①分子中含有苯环
②1H-NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种不同化学环境的氢原子，有酰胺基()。
[解析] D的同分异构体分子中含有苯环，1H-NMR谱和IR谱检测表明分子中共有4种不同化学环境的氢原子，有酰胺基，说明同分异构体分子含有醚键或酚羟基，结合对称性可知，符合条件的D的同分异构体的结构简式为、
[答案]
【突破集训】
1．(2024·江西联考)在C()的同分异构体中，同时满足下列条件的可能结构共有________________种(不含立体异构)；
①含有苯环和硝基；
②核磁共振氢谱显示有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1。
上述同分异构体中，硝基和苯环直接相连的结构简式为________________。
解析：的同分异构体中，满足①含有苯环和硝基；②核磁共振氢谱显示有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有
，共4种，其中硝基和苯环直接相连的结构简式为。
答案：4
2．B()的同分异构体中，满足下列条件的结构有________________种；其中，核磁共振氢谱有四组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1的结构简式为________________。
①含有苯环；
②能与FeCl3溶液发生显色反应；
③含有2个甲基，且连在同一个碳原子上。
解析：B除了苯环外还含有1个氯、3个碳、1个氧，其同分异构体中，满足下列条件：①含有苯环；②能与FeCl3溶液发生显色反应，含酚羟基；③含有2个甲基，且连在同一个碳原子上；若含有—OH、
—CCl(CH3)2，则有邻、间、对3种结构；若含有—OH、—CH(CH3)2、—Cl，则3个不同的取代基在苯环上有10种情况，故共13种情况；核磁共振氢谱有四组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1，则结构对称，结构简式为。
答案：13
3．(2022·高考全国乙卷)在E(如图)的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为________________种。
a)含有一个苯环和三个甲基；
b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；
c)能发生银镜反应，不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为________________________________。
解析：在E的同分异构体中，除苯环外还有2个不饱和度，5个碳原子。与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳，说明有一个—COOH(有1个不饱和度)；能发生银镜反应，不能发生水解反应，说明有一个—CHO(有1个不饱和度)；又含有一个苯环和三个甲基，则三个—CH3以及—CHO、—COOH均连在苯环上，苯环上还含有一个—H，故按—H、—CHO、—COOH在苯环上的位置变化，先确定—H、—CHO的位置(邻、间、对位)，再确定—COOH的位置，即 (数字代表—COOH 的位置，下同)、，共有10种。同分异构体经银镜反应后酸化，—CHO变为—COOH，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢，氢原子数量比为6∶3∶2∶1，则酸化后的分子只能是轴对称分子，结构简式为。
答案：10
4．(2022·新高考辽宁卷)化合物I()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)。
解析：化合物I的分子式为C10H14O，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)，其余C原子均为饱和碳原子；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，该有机化合物的碳链结构有如下四种：(数字表示羟基的连接位置，下同)、、、，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，结构简式为、。
答案：12
5．(2024·哈尔滨高二期末)同时满足下列条件的C()的同分异构体有________________种(不考虑立体异构)。
①苯环上有两个取代基；
②能发生银镜反应；
③能与FeCl3发生显色反应。
其中，核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1的结构简式为________________。
解析：C的同分异构体能发生银镜反应且能与FeCl3发生显色反应，说明分子中含有1个醛基和1个酚羟基；苯环上有两个取代基，则其中一个取代基为酚羟基，另一个取代基可能为 ，共4种，苯环上两个取代基有邻、间、对三种位置关系，故满足条件的C的同分异构体共有4×3＝12种；其中，核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1，说明分子中含有1个甲基，且两取代基处于对位，可推知其结构简式为。
答案：12
6．芳香族化合物H是的同分异构体，能发生银镜反应，且苯环上只有一个取代基，符合条件的H有________________种；其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶2∶1∶1的结构简式为______________________(写出一种即可)。
解析：芳香族化合物H是的同分异构体，能发生银镜反应，且苯环上只有一个取代基，说明其中含有—CHO，结合结构简式可以推知H中苯环上取代基为—C4H8CHO，由于丁基上的一元取代物有12种结构，故—C4H8CHO有12种结构，即符合条件的H有 12种，其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积之比为 6∶2∶2∶2∶1∶1的结构简式为。
答案：12
1．常见的限定条件
(1)以官能团特征反应为限制条件
反应现象或性质 思考方向(有机化合物中可能含有的官能团)
溴的四氯化碳溶液褪色 碳碳双键、碳碳三键
酸性高锰酸钾溶液褪色 碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯的同系物等
遇氯化铁溶液发生显色反应、遇浓溴水产生白色沉淀 酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀 醛基或甲酸酯或甲酸
与钠反应产生H2 羟基或羧基
与碳酸氢钠反应产生CO2 羧基
只有2个氧原子且能发生水解反应 (酯基)
既能发生银镜反应又能水解，且只有2个氧原子 甲酸某酯
能发生催化氧化，产物能发生银镜反应 伯醇(—CH2OH)
(2)以核磁共振氢谱为限定条件
①有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。
②根据峰面积比可判断有机化合物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。
③若有机化合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．隐含的限定条件——有机化合物分子的不饱和度
不饱和度 思考方向
Ω＝1 1个双键或1个环
Ω＝2 1个三键或2个双键或1个环和1个双键
Ω＝3 3个双键或1个双键和1个三键或1个环和2个双键等
Ω≥4 考虑可能含有苯环
[注意] 计算不饱和度时，有机化合物分子中卤素原子(—X)以及—NH2等都视为H原子。
3．熟记含苯环的同分异构体的数目
(1)若苯环上连有2个取代基，则其结构有邻、间、对3种。
(2)若苯环上连有3个相同的取代基，则其结构有3种。
(3)若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基，则其结构有6种。
(4)若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基，则其结构有10种。
(2023·高考全国乙卷)在D()的同分异构体中，同时满足下列条件的共有________种；
①能发生银镜反应；
②遇FeCl3溶液发生显色反应；
③含有苯环。
其中，核磁共振氢谱显示为五组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为________________________________。
[解析] 能发生银镜反应，说明分子中含有—CHO；遇FeCl3溶液发生显色反应，说明苯环上连有—OH。当苯环上连有—OH、—CH2CHO时，二者在苯环上有邻、间、对3种位置关系；当苯环上连有—OH、—CHO、—CH3时，三者在苯环上有10种位置关系。故符合条件的D的同分异构体共有13种。其中，核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为。
[答案] 13
(2023·浙江6月选考)写出同时符合下列条件的化合物D[]的同分异构体的结构简式：_____________________________________________。
①分子中含有苯环
②1H-NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种不同化学环境的氢原子，有酰胺基()。
[解析] D的同分异构体分子中含有苯环，1H-NMR谱和IR谱检测表明分子中共有4种不同化学环境的氢原子，有酰胺基，说明同分异构体分子含有醚键或酚羟基，结合对称性可知，符合条件的D的同分异构体的结构简式为、
[答案]
【突破集训】
1．(2024·江西联考)在C()的同分异构体中，同时满足下列条件的可能结构共有________________种(不含立体异构)；
①含有苯环和硝基；
②核磁共振氢谱显示有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1。
上述同分异构体中，硝基和苯环直接相连的结构简式为________________。
解析：的同分异构体中，满足①含有苯环和硝基；②核磁共振氢谱显示有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有
，共4种，其中硝基和苯环直接相连的结构简式为。
答案：4
2．B()的同分异构体中，满足下列条件的结构有________________种；其中，核磁共振氢谱有四组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1的结构简式为________________。
①含有苯环；
②能与FeCl3溶液发生显色反应；
③含有2个甲基，且连在同一个碳原子上。
解析：B除了苯环外还含有1个氯、3个碳、1个氧，其同分异构体中，满足下列条件：①含有苯环；②能与FeCl3溶液发生显色反应，含酚羟基；③含有2个甲基，且连在同一个碳原子上；若含有—OH、
—CCl(CH3)2，则有邻、间、对3种结构；若含有—OH、—CH(CH3)2、—Cl，则3个不同的取代基在苯环上有10种情况，故共13种情况；核磁共振氢谱有四组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1，则结构对称，结构简式为。
答案：13
3．(2022·高考全国乙卷)在E(如图)的同分异构体中，同时满足下列条件的总数为________________种。
a)含有一个苯环和三个甲基；
b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳；
c)能发生银镜反应，不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为________________________________。
解析：在E的同分异构体中，除苯环外还有2个不饱和度，5个碳原子。与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳，说明有一个—COOH(有1个不饱和度)；能发生银镜反应，不能发生水解反应，说明有一个—CHO(有1个不饱和度)；又含有一个苯环和三个甲基，则三个—CH3以及—CHO、—COOH均连在苯环上，苯环上还含有一个—H，故按—H、—CHO、—COOH在苯环上的位置变化，先确定—H、—CHO的位置(邻、间、对位)，再确定—COOH的位置，即 (数字代表—COOH 的位置，下同)、，共有10种。同分异构体经银镜反应后酸化，—CHO变为—COOH，所得产物中，核磁共振氢谱显示有四组氢，氢原子数量比为6∶3∶2∶1，则酸化后的分子只能是轴对称分子，结构简式为。
答案：10
4．(2022·新高考辽宁卷)化合物I()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)。
解析：化合物I的分子式为C10H14O，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)，其余C原子均为饱和碳原子；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，该有机化合物的碳链结构有如下四种：(数字表示羟基的连接位置，下同)、、、，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，结构简式为、。
答案：12
5．(2024·哈尔滨高二期末)同时满足下列条件的C()的同分异构体有________________种(不考虑立体异构)。
①苯环上有两个取代基；
②能发生银镜反应；
③能与FeCl3发生显色反应。
其中，核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1的结构简式为________________。
解析：C的同分异构体能发生银镜反应且能与FeCl3发生显色反应，说明分子中含有1个醛基和1个酚羟基；苯环上有两个取代基，则其中一个取代基为酚羟基，另一个取代基可能为 ，共4种，苯环上两个取代基有邻、间、对三种位置关系，故满足条件的C的同分异构体共有4×3＝12种；其中，核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1，说明分子中含有1个甲基，且两取代基处于对位，可推知其结构简式为。
答案：12
6．芳香族化合物H是的同分异构体，能发生银镜反应，且苯环上只有一个取代基，符合条件的H有________________种；其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶2∶1∶1的结构简式为______________________(写出一种即可)。
解析：芳香族化合物H是的同分异构体，能发生银镜反应，且苯环上只有一个取代基，说明其中含有—CHO，结合结构简式可以推知H中苯环上取代基为—C4H8CHO，由于丁基上的一元取代物有12种结构，故—C4H8CHO有12种结构，即符合条件的H有 12种，其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积之比为 6∶2∶2∶2∶1∶1的结构简式为。
答案：12