2023届一轮复习有机物有序书写同分异构体导学案

2023届一轮复习有机物——有序书写同分异构体

一．必备知识

 

【不饱和度】

1.、不饱和度的定义（Ω）

不饱和度又称缺氢指数，通常用Ω表示。有机物分子与C数相同的烷烃（CnH2n＋2）相比较，每减少2个H，Ω加1。烃（CnHm）的不饱和度（Ω）=（2n+2-m）/2=n+1-m/2，也即是：Ω=C数加1减半H

2. 加入有机物引入O、N、Cl（卤素原子），Ω计算策略：O原子不影响，X原子当成H，见N现NH。

（1）  计算下列有机物不饱和度

C10H8        C3H6O2        C10H11Cl        C10H11N         C9H17NO2

 

3.常见结构的不饱和度（Ω）

结构	双键	三键	成环	苯环
		—C≡C—	环
不饱和度Ω	1	2	1	4

注意：—CN（Ω=2），—NO2（Ω=1）,—NH2（Ω=0）

4.立体封闭有机物分子式不饱和度计算

策略：Ω=面数-1   

 

 

 

5.   不饱和度的应用：

①快速计算有机物分子式：

 

 

②快速判断反应类型：取代反应，加成反应和消去反应跟反应前后有机物总的不饱和度的关系：

                                 

 

 

 

 

 

③辅助同分异构体的书写  

 

【同分异构体常用的方法】  

1.   等效氢法

  分子中等效氢原子有如下情况:分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效；同一个碳原子上所连接的甲基中的氢原子等效；分子中处于对称位置上的氢原子等效。用法：写碳链异构或着插入官能团位置有多少种时可以用上。

2. 基元法（基团连接法）

①定义：将有机化合物看作由基团连接而成,由基团的异构体数目可推断有机化合物同分异构体数目。

②记忆：丙基(—C3H7)有2种结构,丁基(—C4H9)有4种结构,戊基(—C5H11)有8种结构。

③适用：一元取代或醇，醛，酸简单同分异构体。

④写出下列物质同分异构体种数：C5H12O醇的同分异构体，C4H8O2酸的同分异构体

 

3. 替换法（换位思考法）

将有机化合物分子中的不同原子或基团进行换位思考。如乙烷分子中共有6个H原子,若有一个氢原子被Cl原子取代,所得一氯乙烷只有一种结构,那么五氯乙烷也只有一种结构(假设把五氯乙烷分子中的Cl原子看作H原子,而H原子看作Cl原子,其情况跟一氯乙烷完全相同)

4. 定一移一

①    分析二元取代产物的方法。

②    定：有多少种等效氢定多少次；移：上一次定的等效位置不能重复移（只针对两元相同情况而言）

③    写出C4H8ClBr以及C4H8Cl2同分异构体的种类。

 

 

5. 组合合法

①适用范围：确定酯的同分异构体的方法。

②方法：饱和一元酯,若R1有m种,R2有n种,共有m×n种。如丁酸戊酯的结构有2×8=16(种)

③C6H12O2酯的同分异构体的种类。

 

 

6. 插入法

①将官能团插入碳链。

②适用范围：酯类，醚类，酮类。

③写出C6H12O酮的同分异构体的种类，C5H12O醚的同分异构体种类。

 

 

 

【限定类型】

1.结构限定

条件	结构特点
于属芳香族化合物	含
含有手性碳原子	含(R1≠R2≠R3≠R4)
顺反异构限定
属于α-氨基酸	含
分子中含有几种不同化学环境的氢原子(或核磁共振氢谱中有几组峰,峰面积比值等)	确定官能团的位置和数目(氢原子种类越少,则结构越对称)例如6想到2个甲基等

 

 

 

 

 

2.性质限定

条件	有机官能团中可能含有的官能团
①与Na反应生成H2	含—OH、—COOH
②与Na2CO3或NaHCO3反应生成CO2	—COOH
③与NaOH溶液反应	含酚羟基、—COOH、—COO—、—X、       等
④与FeCl3溶液发生显色反应	含酚羟基
⑤能发生银镜反应	含—CHO、HCOO—
⑥能发生水解反应	含—X、—COO—、       等
⑦水解后的产物能与FeCl3溶液发生显色反应	含

 

例2.有机化合物A()的同分异构体中能发生银镜反应,且分子中含有两个苯环,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应的结构有　　　种,其中核磁共振氢谱有6组峰的同分异构体的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　。 

 

 

 

1．（2022·全国）

 

 

(7)在E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_______。

2．（2022·全国）

 

 

 

 

 

(6)化合物X是C的同分异构体，可发生银镜反应，与酸性高锰酸钾反应后可以得到对苯二甲酸，写出X的结构简式_______。

3．（2022·山东）

 

 

 

(4)H的同分异构体中，仅含有、和苯环结构的有_______种。

4．（2022·广东）

(5)化合物VI有多种同分异构体，其中含结构的有_______种，核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为_______。

5．（2022·湖北）

(5)若只考虑氟的位置异构，则化合物F的同分异构体有___________种。

6．（2022·湖南）

(5)是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有_______种(考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为的结构简式为_______；

参考答案：

1．

(7)     10     、

 

（7）E的结构简式为，E的分子式为C11H12O3，不饱和度为6；E的同分异构体与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2，结合分子式中O原子的个数，说明含1个羧基，能发生银镜反应、不能发生水解反应说明还含1个醛基；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有3种位置；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有6种位置；若3个甲基在苯环上的位置为时，羧基、醛基在苯环上有1种位置；故符合题意的同分异构体共有3+6+1=10种；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4组氢且氢原子数量比为6：3：2：1的结构简式为、；答案为：10；

、。

 

2．(6)

（6）C的结构简式为，分子式为C9H8O，其同分异构体X可发生银镜反应，说明含有醛基，又与酸性高锰酸钾反应后可得到对苯二甲酸，则X的取代基处于苯环的对位，满足条件的X的结构简式为：；

 

3(4)6

（4）

H的同分异构体仅含有—OCH2CH3和—NH2可知，同分异构体的结构可以视作、、分子中苯环上的氢原子被—NH2取代所得结构，所得结构分别有1、3、2，共有6种，故答案为：6；

4．(5)     2    

（5）化合物Ⅵ的分子式为C3H6O，其同分异构体中含有，则符合条件的同分异构体有和，共2种，其中核磁共振氢谱中只有一组峰的结构简式为，故答案为：；

 

5．(5)5

（5）只考虑氟的位置异构， F中氟原子没取代之前只有6种类型氢原子，如图：，取代后有6种氟代物，除去F本身，应为5种同分异构体，故F有5种同分异构体；

6．(5)     5    

（5）

的同分异构体能发生银镜反应，说明该物质含有醛基，根据分子式C4H6O可得知，该物质还含有碳碳双键或者三元环，还要分析顺反异构，则符合条件的同分异构体有5种，它们分别是CH2=CHCH2CHO、（与后者互为顺反异构体）、（与前者互为顺反异构体）、和，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4:1:1的结构简式是。

 

 

【以往真题感悟】

1．（2021山东卷）一种利胆药物F的合成路线如图：

回答下列问题：

(1)A的结构简式为__                _；符合下列条件的A的同分异构体有___    种。

①含有酚羟基     ②不能发生银镜反应     ③含有四种化学环境的氢

2．（2021·浙江卷）某课题组研制了一种具有较高玻璃化转变温度的聚合物P，合成路线如下：

请回答：(5)写出3种同时满足下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构体)：_______。