2026届高三化学一轮复习讲义14 常见有机物官能团异构体的找法

常见有机物的官能团异构体找法 【知识网络】 【研析真题】 1．(2024·河北卷)化合物X是由细菌与真菌共培养得到的一种天然产物，结构简式如图。下列相关表述错误的是( ) A．可与Br2发生加成反应和取代反应 B．可与FeCl3溶液发生显色反应 C．含有4种含氧官能团 D．存在顺反异构 2．(2024·湖北卷)鹰爪甲素(如图)可从治疗疟疾的有效药物鹰爪根中分离得到。下列说法错误的是( ) A．有5个手性碳 B．在120℃条件下干燥样品 C．同分异构体的结构中不可能含有苯环 D．红外光谱中出现了3000 cm－1以上的吸收峰 3．(2024·江西卷)蛇孢菌素(X)是一种具有抗癌活性的天然植物毒素。下列关于X说法正确的是( ) A．含有4种官能团，8个手性碳原子 B．1mol X最多可以和3mol H2发生加成反应 C．只有1种消去产物 D．可与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀 【核心考点精讲】 1．同分异构现象和同分异构体 (1)概念：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互为同分异构体 (2)同分异构体的类型 (3)构造异构的类别 碳架异构 碳链骨架不同，如CH3－CH2－CH2－CH3和 位置异构 官能团位置不同，如CH2==CH－CH2－CH3和CH3CH==CHCH3 官能团异构 官能团种类不同，如CH3CH2OH和CH3OCH3，常见的官能团异构有醇、酚、醚；醛与酮；羧酸与酯等 (4)立体异构的判断 ①顺反异构：组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团 顺式结构 反式结构 定义 两个相同的原子或原子团居于同一边的为顺式 两个相同的原子或原子团分居两边的为反式 结构 (顺－2－丁烯) (反－2－丁烯) ②对映异构(手性异构、镜像异构) a．定义：如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体，也叫对映异构体。有手性异构体的分子称为手性分子 b．判断一种有机物是否具有手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子，常用*C表示，如：丙氨酸 (3)常见有机物的官能团异构 组成通式 不饱和度 可能的类别及典型实例 CnH2n (n≥3) 1 烯烃(CH2==CHCH3)、环烷烃() CnH2n－2 (n≥3) 2 炔烃(CH≡C－CH2CH3)、二烯烃(CH2==CHCH==CH2)、环烯烃() CnH2n＋2O (n≥2) 0 饱和一元醇(C2H5OH)、饱和一元醚(CH3OCH3) CnH2nO (n≥3) 1 醛(CH3CH2CHO)、酮()、烯醇(CH2==CHCH2OH)、 烯醚(CH2==CHOCH3)、环醚()、环醇() CnH2nO2 (n≥2) 1 羧酸(CH3CH2COOH)、酯(HCOOCH2CH3、CH3COOCH3)、 羟基醛(HO－CH2CH2－CHO)、羟基酮() CnH2n－6O (n≥7) 4 酚()、芳香醚()、芳香醇() 2．判断同分异构体数目的常用方法 等效氢法 ①分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效 ②分子中同一个碳原子上连接的甲基上的氢原子等效 ③分子中处于对称位置上的氢原子等效 等同转换法 将有机物分子中的不同原子或基团换进行等同转换。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(若某有机物分子中总共有a个氢原子，则m元取代物和(a－m)元取代物的个数相等) 基团连接法 将有机物看作由基团连接而成，由基团的异构体数目可推断有机物的异构体数目 如：丁基有四种，丁醇(C4H9－OH)、C4H9－Cl分别有四种 定一移一法 分析二元取代物的方法，如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定其中一个Cl的位置，移动另外一个Cl 组合法 饱和酯R1COOR2，若－R1有m种结构，－R2有n种结构，则该酯共有m×n种结构 3．常见有机物同分异构体的书写方法 (1)烷烃的同分异构体 ①烷烃同分异构体的找法——减碳对称法 以“C5H12”为例 ①先写出最长碳链： ②取一下一个碳原子作为支链： ③取下两个碳原子作为支链： ②烷烃同分异构体的个数 烷烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 个数 1 1 1 2 3 5 9 ③烷基的个数 烷基 甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 个数 1 1 2 4 8 ④烷烃一元取代物的找法：烃分子中有多少中结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体 a．根据烷基的种类确定一元取代物种类 如：丁基(－C4H9)的结构有4种，戊基(－C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种 b．等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物 一卤烷烃 CH3Cl C2H5Cl C3H7Cl C4H9Cl C5H11Cl C6H13Cl 个数 1 1 2 4 8 ⑤多元取代物种类——分次定位法 如：C3H8的二氯代物，先找一氯代物，再利用等效氢法，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子 a．二氯代物的找法：先找一氯代物，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子 b．三氯代物的找法：先找二氯代物，再用氯原子取代二氯代物上的氢原子 多卤烷烃 CH2Cl2 C2H4Cl2 C3H6Cl2 C4H8Cl2 C2H3Cl3 C3H5Cl3 C2H2Cl4 C3H6ClBr 个数 1 2 4 9 2 5 2 5 (2)烯烃的同分异构体 ①烯烃同分异构体的找法 通式 CnH2n 不饱和度 1 官能团异构 烯烃(n≥2) 环烷烃(n≥3) 方法 单键变双键，要求相邻的两个碳上必须各有一个氢原子(箭头是指将单键变成双键) 减环法：先写出最大的碳环，侧链先一个侧链，再两个侧链 以“C5H10”为例 ，， ，，，， ②烯烃同分异构体的个数 分子式(CnH2n) C2H4 C3H6 C4H8 C5H10 C6H12 烯烃个数(n≥2) 1 1 3 5 13 环烷烃个数( n≥3) 1 2 5 12 (3)炔烃的同分异构体 ①炔烃同分异构体的找法 通式 CnH2n—2 不饱和度 2 官能团异构 炔烃(n≥2) 二烯烃(n≥3) 环烯烃(n≥3) 方法 单键变三键，要求相邻的两个碳上必须各有两个氢原子(箭头是指将单键变成三键) 先找单烯烃，再按照单键变双键的要求画出另外一个双键 先找环烷烃，再按照单键变双键的要求画出双键 以“C4H6”为例 ， 、 、 ②炔烃同分异构体的个数 分子式(CnH2n—2) C2H2 C3H4 C4H6 C5H8 C6H10 炔烃个数(n≥2) 1 1 2 3 7 (4)苯的同系物的同分异构体 ①苯的同系物的同分异构体的找法及一氯代物的找法——以“C8H10”为例 方法 去掉苯环六个碳原子，先一个侧链、再两个侧链，依次类推 结构简式 名称 乙苯 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 一氯 代物 种数 烃基上 2 1 1 1 苯环上 3 2 3 1 总和 5 3 4 2 ②规律：a．若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种 b．若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种 c．若苯环上连有－X、－X、－Y 3个取代基，其结构有6种 d．若苯环上连有－X、－Y、－Z 3个不同的取代基，其结构有10种 ③苯的同系物的同分异构体的个数 分子式(CnH2n—6) C7H8 C8H10 C9H12 C10H14 苯的同系物个数(n≥7) 1 4 8 22 (5)醇的同分异构体 ①醇的同分异构体的找法 饱和醇通式 CnH2n+2O 不饱和度 0 官能团异构 醇(n≥1) 醚(n≥2) 方法 羟基取代氢原子 在C—C单键之间插入氧原子 箭头指向是指羟基取代氢原子 箭头指向是指在C—C单键之间插入氧原子 以“C5H10O”为例 、 、 、、 ②醇的同分异构体的个数 分子式(CnH2n+2O) CH4O C2H6O C3H8O C4H10O C5H12O 醇(n≥1) 1 1 2 4 8 醚(n≥2) 1 1 3 6 (6)醛的同分异构体 ①醛的同分异构体的找法 通式 CnH2nO (n≥1) 不饱和度 1 官能团异构 醛、酮、烯醇、烯醚、环醇、环醚 常考三类官能团异构 醛 (n≥1) 酮 (n≥3) 烯醇 (n≥3) 方法 醛基属于端位基，将烃分子中链端的甲基变成醛基 碳碳单键变成碳氧双键 多官能团，变键优先，取代其次：先找烯烃，再用羟基取代 以“C5H10O”为例 、 、 ②醛的同分异构体的个数 分子式(CnH2n+2O) CH2O C2H4O C3H6O C4H8O C5H10O 醛 (n≥1) 1 1 1 2 4 酮 (n≥3) 1 1 3 烯醇 (n≥3) 1 4 13 (7)羧酸、酯的同分异构体 ①羧酸、酯的同分异构体的找法 通式 CnH2nO2(n≥1) 不饱和度 1 官能团异构 羧酸 (n≥1) 酯 (n≥2) 羟基醛 (n≥2) 方法1 羧基属于端位基，将烃分子中链端的甲基变成羧基 无苯环结构用加法；有苯环结构用“变键插键”的思想 多官能团，变键优先，取代其次：先找醛，再用羟基取代 以“C4H8O2”为例 、 1＋3：甲酸丙酯(丙醇有2种结构) 2＋2：乙酸乙酯 3＋1：丙酸甲酯 (共4种) 、 ②用“变键插键”的思想全面剖析酯的同分异构体找法 酯可以理解在左、右两边插入氧原子，可以先找出酮，再插入氧 以“C4H8O2”为例 以“C8H8O2”为例(芳香酯) 、、 、、 若在链端，注意只能在一边插入氧原子，另外要注意对称性，此法对芳香酯比较有效 ③羧酸、酯的同分异构体的个数 分子式(CnH2nO2) CH2O2 C2H4O2 C3H6O2 C4H8O2 C5H10O2 羧酸 (n≥1) 1 1 1 2 4 酯 (n≥2) 1 2 4 9 羟基醛 (n≥2) 1 2 5 12 (8)酚的同分异构体 通式 CnH2n-6O (n≥6) 官能团异构 酚 芳香醇 芳香醚 方法 羟基取代苯环上氢原子 羟基取代苯环侧链氢原子 在C—C单键之间插入氧原子 箭头指向是指羟基取代苯环氢原子 箭头指向是指羟基取代侧链氢原子 箭头指向是指在C—C单键之间插入氧原子 以“C7H8O”为例 【精准练习】 4．(2024·浙江6月)丙烯可发生如下转化(反应条件略)，下列说法不正确的是(　　) A．产物M有2种且互为同分异构体(不考虑立体异构) B．H+可提高YZ转化的反应速率 C．YZ过程中，a处碳氧键比b处更易断裂 D．YP是缩聚反应，该工艺有利于减轻温室效应 5．(2024·贵州卷)贵州盛产灵芝等中药材。灵芝酸B是灵芝的主要活性成分之一，其结构简式如图。下列说法错误的是( ) A．分子中只有4种官能团 B．分子中仅含3个手性碳原子 C．分子中碳原子的杂化轨道类型是sp2和sp3 D．该物质可发生酯化反应、加成反应和氧化反应 6．(2024·重庆卷)橙花和橙叶经水蒸气蒸馏可得精油，X和Y是该精油中的两种化学成分。下列说法错误的是( ) A．X存在2个手性碳原子 B．X的脱水产物中官能团种类数大于2 C．Y不存在顺反异构体 D．Y在酸性条件下的水解产物属于羧酸和醇 7．(2024·海南卷)(多选)海南暗罗是一种药用植物，具有抗菌、抗肿瘤活性。从中提取的一种生物活性物质结构简式如图所示。下列关于该分子说法正确的是( ) A．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．分子式为C19H28O4 C．含有4个手性碳原子 D．预测在不同溶剂中的溶解度S：S环己烷＞S乙醇 【练习详解】 1．D。解析：A．化合物X中存在碳碳双键，能和Br2发生加成反应，苯环连有酚羟基，下方苯环上酚羟基邻位有氢原子，可以与Br2发生取代反应，A正确；B．化合物X中有酚羟基，遇FeCl3溶液会发生显色反应，B正确；C．化合物X中含有酚羟基、醛基、酮羰基、醚键4种含氧官能团，C正确；D．该化合物中只有一个碳碳双键，其中一个双键碳原子连接的2个原子团都是甲基，所以不存在顺反异构，D错误；故选D。 2．B。解析：A．连4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子，分子中有5个手性碳原子，如图中用星号标记的碳原子：，故A正确；B．由鹰爪甲素的结构简式可知，其分子中有过氧键，过氧键热稳定性差，所以不能在120℃条件下干燥样品，故B错误； C．鹰爪甲素的分子式为C15H26O4，如果有苯环，则分子中最多含2n-6=15×2-6=24个氢原子，则其同分异构体的结构中不可能含有苯环，故C正确；D．由鹰爪甲素的结构简式可知，其分子中含羟基，即有氧氢键，所以其红外光谱图中会出现3000 cm－1以上的吸收峰，故D正确；故答案为：B。 3．D。解析：A．分子中含酮羰基、羟基、醛基、醚键、碳碳双键，共5种官能团，连接4个不同基团的碳原子为手性碳原子，分子中含8个手性碳原子，故A错误；B．酮羰基、醛基、碳碳双键均与氢气发生加成反应，则1mol X最多可以和4mol H2发生加成反应，故B错误；C．与羟基相连碳的邻位碳原子上有H原子可发生消去反应，与左侧甲基、亚甲基上H原子可发生消去反应，则有2种消去产物，故C错误； D．分子中含醛基，可与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀，故D正确；故选D。 4．D。解析：丙烯与HOCl发生加成反应得到M，M有CH3－CHCl－CH2OH和CH3－CHOH－CH2Cl两种可能的结构，在Ca(OH)2环境下脱去HCl生成物质Y()，Y在H+环境水解引入羟基再脱H+得到主产物Z；Y与CO2可发生反应得到物质P()。A项，产物M有2种且互为同分异构体(不考虑立体异构)，A正确；B项，H促进Y中醚键的水解，后又脱离，使Z成为主产物，故其可提高YZ转化的反应速率，B正确+；C项，从题干部分可看出，是a处碳氧键断裂，故a处碳氧键比b处更易断裂，C正确；D项， YP是CO2与Y发生加聚反应，没有小分子生成，不是缩聚反应，该工艺有利于消耗CO2，减轻温室效应，D错误；故选D。 5．B。解析：A．灵芝酸B分子中的官能团有羟基、碳碳双键、羰基、羧基4种官能团，A正确；B．分子中的手性碳原子如图所示，总共9个，B错误；C．灵芝酸B分子中的碳原子有饱和碳原子和碳碳双键的碳原子，其杂化类型有sp2和sp3，C正确；D．该物质中有羟基和羧基，可以发生酯化反应，含有碳碳双键和羰基，可以发生加成反应，同时，也一定能发生氧化反应，D正确；故选B。 6．B。解析：A．连接四种不同基团的碳为手性碳原子，如图，X中含有2个手性碳原子，故A正确；B．X中醇羟基发生消去反应脱去一分子水，脱水产物为，只有碳碳双键这一种官能团，故B错误；C．Y分子中碳碳双键两端的一个碳原子连接2个相同的原子或原子团，所以不存在顺反异构，故C正确；D．Y在酸性条件下水解产物为HCOOH、，HCOOH含羧基属于羧酸、含羟基属于醇，故D正确；故选：B。 7．AC。解析：A．根据结构，该有机物含有碳碳双键、醛基，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A正确； B．根据结构，该有机物的分子式为C20H28O4，B错误；C．连有4个不同基团的饱和碳原子是手性碳原子，因此化合物含有的手性碳原子如图，共有4个手性碳原子，C正确；D．该有机物为极性分子，环己烷为非极性分子，乙醇为极性分子，根据“相似相溶”原理，该有机物在乙醇中的溶解度大于在环己烷中的溶解度，D错误；答案选AC。 学科网（北京）股份有限公司 $$