专题5 第2单元 第3课时 限定条件下同分异构体的书写与判断(课件PPT+Word教案)-【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修第三册教师用书（苏教版2019）

限定条件下同分异构体的书写与判断 第3课时 专题5　第二单元 <<< 核心素养 发展目标 1.掌握官能团异构及其书写方法。 2.掌握限定条件下同分异构体的书写。 2 内容索引 一、官能团异构及书写步骤 二、限定条件下同分异构体的书写及判断 课时对点练 3 官能团异构及书写步骤 > < 一 1.常见的官能团异构 (1)烯烃——环烷烃，通式：CnH2n(n≥3)。 (2)炔烃——二烯烃，通式：CnH2n-2(n≥4)。 (3)饱和一元醇——饱和一元醚，通式：CnH2n+2O(n≥2)。 (4)醛——酮、烯醇、环醚、环醇，通式：CnH2nO(n≥3)。 (5)羧酸——酯、羟基醛、羟基酮，通式：CnH2nO2(n≥3)。 (6)酚——芳香醇、芳香醚，通式：CnH2n-6O(n≥7)。 (7)硝基烷——氨基酸，通式：CnH2n+1NO2(n≥2)。 一、官能团异构及书写步骤 2.官能团异构的书写步骤 第一步，先确定物质类别； 第二步，在已确定物质类别的基础上书写碳链异构； 第三步，再定官能团位置异构。 例　写出C5H12O的所有的同分异构体(不考虑立体异构)。 分析思路　 满足C5H12O分子式的有机物可能是醇或醚。 (1)若官能团为—OH时，可理解为—OH取代了C5H12中H的位置。先写碳链异构，再写位置异构。 在3种碳骨架中，共有8个位置，故共有8种结构。 也可采用等效氢法或基元法(熟记—C5H11有8种结构，可省去书写过程)。 (2)若官能团为　 (醚键)时，可采用插键法。 醚键可以理解为在C—C单键之间插入氧原子，　　　　　、　　　　　、 　　　，共6种结构。 所以分子式满足C5H12O的同分异构体共8+6=14种。 (1)分子式为C5H10O2的有机物按官能团分类可能属于哪些类别？ 提示　羧酸、酯、羟基醛、羟基酮等。 思考交流 (2)C5H10O2的羧酸类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。 提示　方法一：C5H10O2可以看成C4H9—COOH，丁基有4种结构，故C5H10O2有4种羧酸类同分异构体。 方法二：可以看成—COOH取代了C4H10中一个H的位置。 先写碳链异构：C—C—C—C、　　　　， 再写位置异构：　　　　、　　　，共4种。 思考交流 (3)C5H10O2的酯类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。 提示　可采用分碳法： 共9种。 返回 思考交流 > < 二 限定条件下同分异构体的书写及判断 1.常见的限定条件 (1)以官能团特征反应为限定条件 二、限定条件下同分异构体的书写及判断 反应现象或性质 思考方向(有机物中可能含有的官能团) 溴的四氯化碳溶液褪色 _________、_________ 酸性高锰酸钾溶液褪色 ________、________、_____、___________等 碳碳双键 碳碳三键 碳碳双键 碳碳三键 醛基 苯的同系物 反应现象或性质 思考方向(有机物中 可能含有的官能团) 遇氯化铁溶液显紫色、浓溴水产生白色沉淀 _______ 生成银镜或与新制Cu(OH)2悬浊液反应产生红色沉淀 ____或________或____ 与钠反应产生H2 _____或_____ 与碳酸氢钠反应产生CO2 _____ 酚羟基 醛基 甲酸某酯 甲酸 羟基 羧基 羧基 反应现象或性质 思考方向(有机物中 可能含有的官能团) 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1H核磁共振谱为限定条件 ①有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。 ②根据其峰面积比可判断有机物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。 ③若有机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个三键或一个环和两个双键等 Ω≥4 考虑可能含有苯环 特别提醒　有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。 3.限定条件下同分异构体的书写步骤 第一步：依据限定条件，推测“碎片”(原子、基团)的结构； 第二步：摘除“碎片”，构建碳骨架； 第三步：按照思维的有序性组装“碎片”，完成书写。 例　符合下列要求的 　的同分异构体共有　　种。  ①属于芳香族化合物 ②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜 ③能与NaOH溶液反应 分析思路 第一步：确定有机物的类别，找出该有机物常见的官能团异构(可以结合不饱和度)。 技巧：原题有机物属于羧酸类，与羟基醛、酯互为官能团异构。 第二步：结合官能团异构和已知限定条件确定基团和官能团(核心步骤)。   与银氨溶液 与NaOH溶液 备注 注意细节乃做题制胜法宝 羧酸 × √ - 羟基醛 √ 苯酚√ 醇羟基与NaOH溶液不反应，但酚羟基可以 酯 甲酸酯√ √ 一般酯与银氨溶液不反应，但甲酸酯可以 综上所述，符合本题条件的有两大类：①羟基醛[(酚)—OH，—CHO]；②甲酸酯(—OOCH)。 第三步：按类别去找，方便快捷不出错。 ①若为羟基醛[(酚)—OH，—CHO]，则还剩余一个碳原子，分两种情况讨论： 若苯环有两个侧链，此时—CH2—只能和醛基一起，有邻、间、对3种结构； 若苯环有三个侧链，则为—OH、—CHO、—CH3，苯环连接三个不同的取代基，有10种结构。 ②若为甲酸酯(—OOCH)，用—OOCH取代甲苯上的氢原子，有4种结构。 第四步：符合要求的同分异构体共有17种。 1.下列有机物同分异构体(不考虑立体异构)数目判断错误的是 选项 有机物 同分异构体数目 A 分子式为C5H12 3 B 分子式为C5H10，能使溴的四氯化碳溶液褪色 5 C 分子式为C4H10O，能与Na反应生成氢气 4 D 分子式为C4H8O2，能与NaHCO3反应 3 √ 应用体验 戊烷有3种同分异构体，分别为正戊烷、异戊烷与新戊烷，故A正确； 能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明为戊烯，分别为1⁃戊烯、2⁃戊烯、2⁃甲基⁃1⁃丁烯、2⁃甲基⁃2⁃丁烯、3⁃甲基⁃1⁃丁烯，共有5种，故B正确； 能与Na反应生成H2，说明为醇类，C4H10O可写成C4H9OH，丁基有4种结构，故共有4种醇，故C正确； 能与NaHCO3反应说明为羧酸，C4H8O2可写成C3H7COOH，丙基有2种，故D错误。 应用体验 2.(2024·江苏泰州高二检测)有机物菠萝酯的合成路线(反应条件略去)如图所示： 下列叙述错误的是 A.反应(1)和(2)均为取代反应 B.反应(2)产物中残留的烯丙醇可用溴水检验 C.苯氧乙酸和菠萝酯均可与NaOH溶液发生反应 D.苯氧乙酸的芳香族同分异构体中，同时含—OH和—COOH的共有 17种(不考虑立体异构) √ 应用体验 苯酚和ClCH2COOH发生取代反应生成苯氧乙酸和HCl，苯氧乙酸和烯丙醇发生酯化反应生成菠萝酯，酯化反应也属于取代反应，故A正确； 菠萝酯和烯丙醇都能和Br2发生加成反应，用溴水检验时现象相同无法鉴别，故B错误； 应用体验 苯氧乙酸中含有羧基，菠萝酯中含有酯基，所以二者都能和NaOH溶液反应，故C正确； 苯氧乙酸的芳香族同分异构体中含有苯环，同时含有—OH、—COOH，如果取代基为—OH、—CH2COOH，有邻、间、对3种结构； 应用体验 如果取代基为—CH2OH、—COOH，有邻、间、对3种结构；如果取代基为—OH、—COOH、—CH3，酚羟基和羧基相邻时甲基有4个位置，酚羟基和羧基相间时甲基有4个位置，酚羟基和羧基相对时，甲基有2个位置；如果取代基为—CH(OH)COOH，有1种，所以符合条件的同分异构体种类为3+3+4+4+2+1=17，故D正确。 应用体验 3.写出下列有机物的结构简式。 (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与FeCl3溶液发生显色反应；③能发生银镜反应。 应用体验 根据②可知含有酚羟基，根据③可知含有醛基，则Ω=5，即所有的不饱和度，根据①可知分子对称，采用对位结构，故其结构简式是 　　　　　　　 　　。 应用体验 (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种处于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。 (或　　　　　　　　　　　) 应用体验 根据③可知含有酚羟基、甲酸酯基，则Ω=5，即所有的不饱和度，还剩 余2个饱和碳原子，再根据①②可知其结构简式是 或　　　　　　　　　　　 。 返回 应用体验 课时对点练 1.分子式为C5H9ClO2，且能与NaHCO3溶液反应放出气体的有机物(不考虑立体异构)共有 A.10种　　　B.11种　　　C.12种　　　D.13种 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 分析可知，符合要求的结构中含有一个羧基和一个氯原子，其余结构都是饱和的；所以符合要求的有机物可认为是丁烷中的两个氢原子，一个被羧基取代，一个被氯原子取代的产物，采用“定一移一”的方法书写： 　　　　　、　　　　　、　　　　　、　　　　　，共12种结构。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.有机化合物9，10⁃二甲基菲的结构如图所示。其苯环上七氯代物的同分异构体有 A.8种　　　B.5种　　　C.4种　　　D.3种 √ 苯环上共有8个H原子，其苯环上七氯代物的数目与一氯代物的数目相同，为4种。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3.已知阿魏酸的结构简式为　　　　　　　　　　，则同时符合下列条件的阿魏酸的同分异构体(不考虑立体异构)的数目为 ①苯环上有两个取代基，且苯环上的一溴代物只有2种； ②能发生银镜反应； ③与碳酸氢钠溶液反应可生成使澄清石灰水变浑浊的气体； ④遇FeCl3溶液发生显色反应。 A.2　　　　B.3　　　　C.4　　　　D.5 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 根据条件①，两个取代基处于对位；根据条件③，含有羧基；根据条件④，含有酚羟基，结合阿魏酸的结构简式及条件②，含有醛基，故其同分异构体的可能结构为　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　、　　　　　　　　。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.分子式为C4H10O的醇与分子式为C4H6O2的链状结构羧酸形成的酯(不考虑立体异构)共有 A.8种　　　　B.10种　　　　C.12种　　　　D.14种 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 分子式为C4H10O的醇有CH3CH2CH2CH2OH、(CH3)3COH、CH3CH2CHOHCH3、(CH3)2CHCH2OH，共4种同分异构体；C4H6O2的链状结构羧酸有CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOH、CH2==C(CH3)COOH，共3种同分异构体，形成的酯(不考虑立体异构)共有3×4=12种。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5.分子式为C5H8O2的有机物，能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，则符合上述条件的同分异构体(不考虑立体异构)最多有 A.8种　　　B.7种　　　C.6种　　　D.5种 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，说明该有机物含有碳碳双键和羧基；如果没有支链，根据双键位置的不同，有3种结构；如果有一个甲基为支链，甲基的位置有2种，每一种碳碳双键位置有2种，同分异构体有4种；如果有一个乙基为支链，同分异构体的结构有1种，所以同分异构体的结构共有8种。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6.与邻羟基苯甲酸(　　 　　)互为同分异构体且满足以下条件的有 ①含有苯环，②能发生银镜反应 A.3种　　　　B.6种　　　　C.9种　　　　D.12种 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 与题给物质互为同分异构体且满足以下条件：①含有苯环，②能够发生银镜反应，说明含有醛基，则苯环上取代基可能为HCOO—和—OH，此时有3种同分异构体(邻、间、对)；2个—OH和1个—CHO，此时2个羟基处于邻位时有2种结构，2个羟基处于间位时有3种结构，2个羟基处于对位时有1种结构，所以符合条件的同分异构体共有9种。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7.已知某有机物A的分子式为C4H8O3，又知A既可以与NaHCO3溶液反应，也可与钠反应，且等量的A与足量的NaHCO3、Na充分反应时生成气体的物质的量相等，则A的结构(不考虑立体异构)最多有 A.4种　　　　B.5种　　　　C.6种　　　　D.7种 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 有机物A的分子式为C4H8O3，不饱和度为1，可以与NaHCO3溶液反应，说明有机物A分子中含有1个—COOH，等量的有机物A与足量的NaHCO3溶液、Na反应时产生的气体在相同条件下的体积比为1∶1，则分子内含1个—OH，从结构上看，该有机物可以看作C3H7—COOH中丙基中1个氢原子被一个羟基替代所得，丙基有2种，正丙基中有3种氢原子，故对应有3种同分异构体，异丙基中有2种氢原子，故对应有2种同分异构体，故该有机物的可能的结构有2+3=5种。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8.关于下列有机化合物的说法(不考虑立体异构)正确的是 A.　 　　　　　　　的同分异构体中属于酯类且氯原子直接连接在苯环 　上的有19种 B.分子式为C5H12O，能被催化氧化为醛的同分异构体有8种 C.分子式为C7H8O的分子中有苯环的有机物共有4种 D.分子式为C8H8O2，且能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的芳香族化 合物共有5种 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 　　　　　　　　　有多种同分异构体，如果苯环上有2个取代基， 可以为—Cl、—OOCCH3，—Cl、—CH2OOCH或—Cl、—COOCH3，2个取代基时有邻、间、对三种位置关系，所以共有9种结构，如果苯环有3个取代基，则为—Cl、—OOCH、—CH3，三个不同取代基有 10种位置关系，故符合条件的同分异构体共有19种，故A正确； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 存在—CH2OH结构能被氧化为醛基，分子式C5H12O可以写为C4H9—CH2OH，有四种结构，则能被催化氧化为醛的同分异构体有4种，故B错误； C7H8O的不饱和度为4，有一个侧链时，可以是—OCH3或—CH2OH，有两个侧链时，为—OH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有5种，故C错误； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C8H8O2的不饱和度为5，能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体，则含有一个羧基，有一个侧链时，可以是—CH2COOH，有两个侧链时，为—COOH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有4种，故D错误。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.由丁醇(X)制备戊酸(Z)的合成路线如图所示，下列说法不正确的是 备注：同分异构体不考虑立体异构。 A.Y的结构有4种 B.X、Z能形成戊酸丁酯，戊酸丁酯最多有16种结构 C.与X互为同分异构体，且不能与金属钠反应的有机物有4种 D.与Z互为同分异构体，且能发生水解反应的有机物有9种 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 丁基有4种结构：　　　　 、　　　，Y由丁基和溴原子结合而成， 所以有4种结构，故A正确； 戊酸丁酯中的戊酸，相当于丁基连接一个—COOH，所以有4种结构，而丁醇是丁基连接一个—OH，所以也有4种结构，因此戊酸丁酯最多有16种结构，故B正确； 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 X为丁醇，其同分异构体中不能与金属钠反应的是醚，有C—O—C—C—C、C—C—O—C—C和　　　　　3种结构，故C错误； Z是戊酸，其同分异构体能发生水解的有机物属于酯类，HCOOC4H9有4种，CH3COOC3H7有2种，还有CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3，共9种，故D正确。 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10.(1)符合下列条件的A(　　　　 　　)的同分异构体有　　种(不考虑立体异构)。  ①能发生水解反应　②能与氯化铁溶液发生显色反应　③能发生银镜反应 13 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)化合物　　　　　　的同分异构体中能同时满足下列条件的有　　种。 其中苯环上只有两种取代基的结构简式为__________________________ ____________________________________(任写一种)。  ①能发生银镜反应；②能与FeCl3溶液发生显色反应；③核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子。 15 (或　　　　　　 或　　　　　　　　) 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 化合物　　　　　 含10个C原子、2个O原子，不饱和度为5，其同 分异构体中能同时满足：②能与FeCl3溶液发生显色反应，则含酚羟基；①能发生银镜反应，则还含—CHO、3个饱和C；③核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子，则含2个等效的甲基， 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 符合条件的有两种情况：①苯环上含2个对称的甲基，符合条件的 是　　　　 、　　　　；②含　　　　，苯环上有三个取代基 (　　　　、—OH、—CHO)时，共10种； 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 苯环上有2个取代基(　　　　和—OH)时有邻、间、对3种；综上所述， 符合条件的共有2+10+3=15种；其中苯环上只有两种取代基的结构简 式为 　　　　　　 、　　　　　　 、　　　　　　 　。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11.(1)I是E(　　　　　　 　)的同系物，其相对分子质量比E少70，满足 下列条件的I的同分异构体(不考虑立体异构)共有　　种。  ①能使Br2的CCl4溶液褪色； ②既能发生水解反应又能发生银镜反应。 其中1H核磁共振谱为1∶1∶6的结构简式为　　　　　　　　　　。  8 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 I是E(　　　　　　　　)的同系物，其相对分子质量比E少70(5个CH2 原子团)，则I的分子式为C5H8O2，不饱和度为2。I的同分异构体满足限定条件：①能使Br2的CCl4溶液褪色，②既能发生水解反应又能发生银镜反应。由此可知含碳碳双键和甲酸酯基，所以I的同分异构体(不考虑立体异构)共有8种，其中1H核磁共振谱为1∶1∶6的结构简式 为　　　　　　　　　　。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)H是F(　　　　　　　　　　)的同分异构体，满足下列条件的H共有 　　　种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有5组峰的结构简式是 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　(写出一种即可)。 ①含有饱和六元碳环； ②能发生水解反应； ③能发生银镜反应。 6 (或　　　　　　　　或　　　　　　　　) 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 满足条件：①含有饱和六元碳环；②能发生水解反应，说明含有酯基； ③能发生银镜反应，说明含有醛基，则符合条件的是　　 　　　、 　 、 　、 　、 、 　，共有6种。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.(1)M(　　　　　　)有多种同分异构体，写出任意一种同时满足下列 条件的M的同分异构体的结构简式：______________________________ __________________________________。 ①含有—NO2的芳香族化合物； ②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基； ③苯环上一氯代物有两种。 (或 等，合理即可) 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 　　　　　的分子式为C9H10N2O4，其同分异构体满足条件：①含有 —NO2的芳香族化合物，②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基， 即含有甲酸酯基或　　　　　结构，③苯环上一氯代物有两种， 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 即苯环上有两个对位上的取代基或者含有四个不同的取代基，则M的同分异构体的结构简式可以为　　　　　　　　　　　　　　 或 　 　　　　　　　　　　等。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (2)　　　　　的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体 的结构简式：　 。 ①分子中含有苯环；②能发生水解反应，完全水解后得到三种有机产物，经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子。 综合强化 　　　　的一种同分异构体含有苯环，能发生水解反应，且完全水解 后得到3种有机产物，则该物质中含有酯基和酰胺基；经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子，则含苯环的产物中，侧链上肯定有H原子，且应为2个相同取代基处于邻位，其结构 简式为　　　　 ，该同分异构体的结构简式为 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (3)符合下列条件的　　　　　　　　 的同分异构体共有　　 种。 ①与FeCl3溶液发生显色反应；②苯环上只有两个取代基；③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH。其中共有5种不同化学环境氢原子的是 　 　　　 　(写结构简式)。 6 返回 综合强化 $$ 第3课时　限定条件下同分异构体的书写与判断 [核心素养发展目标]　1.掌握官能团异构及其书写方法。2.掌握限定条件下同分异构体的书写。 一、官能团异构及书写步骤 1.常见的官能团异构 (1)烯烃——环烷烃，通式：CnH2n(n≥3)。 (2)炔烃——二烯烃，通式：CnH2n-2(n≥4)。 (3)饱和一元醇——饱和一元醚，通式：CnH2n+2O(n≥2)。 (4)醛——酮、烯醇、环醚、环醇，通式：CnH2nO(n≥3)。 (5)羧酸——酯、羟基醛、羟基酮，通式：CnH2nO2(n≥3)。 (6)酚——芳香醇、芳香醚，通式：CnH2n-6O(n≥7)。 (7)硝基烷——氨基酸，通式：CnH2n+1NO2(n≥2)。 2.官能团异构的书写步骤 第一步，先确定物质类别； 第二步，在已确定物质类别的基础上书写碳链异构； 第三步，再定官能团位置异构。 例　写出C5H12O的所有的同分异构体(不考虑立体异构)。 分析思路　 满足C5H12O分子式的有机物可能是醇或醚。 (1)若官能团为—OH时，可理解为—OH取代了C5H12中H的位置。先写碳链异构，再写位置异构。 在3种碳骨架中，共有8个位置，故共有8种结构。 也可采用等效氢法或基元法(熟记—C5H11有8种结构，可省去书写过程)。 (2)若官能团为(醚键)时，可采用插键法。 醚键可以理解为在C—C单键之间插入氧原子，、、，共6种结构。 所以分子式满足C5H12O的同分异构体共8+6=14种。 思考交流 (1)分子式为C5H10O2的有机物按官能团分类可能属于哪些类别？ 提示　羧酸、酯、羟基醛、羟基酮等。 (2)C5H10O2的羧酸类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。 提示　方法一：C5H10O2可以看成C4H9—COOH，丁基有4种结构，故C5H10O2有4种羧酸类同分异构体。 方法二：可以看成—COOH取代了C4H10中一个H的位置。 先写碳链异构：C—C—C—C、， 再写位置异构：、，共4种。 (3)C5H10O2的酯类同分异构体有几种？说说你的思路(不考虑立体异构)。 提示　可采用分碳法： 共9种。 二、限定条件下同分异构体的书写及判断 1.常见的限定条件 (1)以官能团特征反应为限定条件 反应现象或性质 思考方向(有机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 遇氯化铁溶液显紫色、浓溴水产生白色沉淀 酚羟基 生成银镜或与新制Cu(OH)2悬浊液反应产生红色沉淀 醛基或甲酸某酯或甲酸 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1H核磁共振谱为限定条件 ①有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。 ②根据其峰面积比可判断有机物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。 ③若有机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个三键或一个环和两个双键等 Ω≥4 考虑可能含有苯环 特别提醒　有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。 3.限定条件下同分异构体的书写步骤 第一步：依据限定条件，推测“碎片”(原子、基团)的结构； 第二步：摘除“碎片”，构建碳骨架； 第三步：按照思维的有序性组装“碎片”，完成书写。 例　符合下列要求的的同分异构体共有　　　　　　　种。  ①属于芳香族化合物 ②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜 ③能与NaOH溶液反应 分析思路 第一步：确定有机物的类别，找出该有机物常见的官能团异构(可以结合不饱和度)。 技巧：原题有机物属于羧酸类，与羟基醛、酯互为官能团异构。 第二步：结合官能团异构和已知限定条件确定基团和官能团(核心步骤)。 与银氨溶液 与NaOH溶液 备注 注意细节乃做题制胜法宝 羧酸 × √ - 羟基醛 √ 苯酚√ 醇羟基与NaOH溶液不反应，但酚羟基可以 酯 甲酸酯√ √ 一般酯与银氨溶液不反应，但甲酸酯可以 综上所述，符合本题条件的有两大类：①羟基醛[(酚)—OH，—CHO]；②甲酸酯(—OOCH)。 第三步：按类别去找，方便快捷不出错。 ①若为羟基醛[(酚)—OH，—CHO]，则还剩余一个碳原子，分两种情况讨论： 若苯环有两个侧链，此时—CH2—只能和醛基一起，有邻、间、对3种结构； 若苯环有三个侧链，则为—OH、—CHO、—CH3，苯环连接三个不同的取代基，有10种结构。 ②若为甲酸酯(—OOCH)，用—OOCH取代甲苯上的氢原子，有4种结构。 第四步：符合要求的同分异构体共有17种。 1.下列有机物同分异构体(不考虑立体异构)数目判断错误的是(　　) 选项 有机物 同分异构体数目 A 分子式为C5H12 3 B 分子式为C5H10，能使溴的四氯化碳溶液褪色 5 C 分子式为C4H10O，能与Na反应生成氢气 4 D 分子式为C4H8O2，能与NaHCO3反应 3 答案　D 解析　戊烷有3种同分异构体，分别为正戊烷、异戊烷与新戊烷，故A正确；能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明为戊烯，分别为1⁃戊烯、2⁃戊烯、2⁃甲基⁃1⁃丁烯、2⁃甲基⁃2⁃丁烯、3⁃甲基⁃1⁃丁烯，共有5种，故B正确；能与Na反应生成H2，说明为醇类，C4H10O可写成C4H9OH，丁基有4种结构，故共有4种醇，故C正确；能与NaHCO3反应说明为羧酸，C4H8O2可写成C3H7COOH，丙基有2种，故D错误。 2.(2024·江苏泰州高二检测)有机物菠萝酯的合成路线(反应条件略去)如图所示： 下列叙述错误的是(　　) A.反应(1)和(2)均为取代反应 B.反应(2)产物中残留的烯丙醇可用溴水检验 C.苯氧乙酸和菠萝酯均可与NaOH溶液发生反应 D.苯氧乙酸的芳香族同分异构体中，同时含—OH和—COOH的共有17种(不考虑立体异构) 答案　B 解析　苯酚和ClCH2COOH发生取代反应生成苯氧乙酸和HCl，苯氧乙酸和烯丙醇发生酯化反应生成菠萝酯，酯化反应也属于取代反应，故A正确；菠萝酯和烯丙醇都能和Br2发生加成反应，用溴水检验时现象相同无法鉴别，故B错误；苯氧乙酸中含有羧基，菠萝酯中含有酯基，所以二者都能和NaOH溶液反应，故C正确；苯氧乙酸的芳香族同分异构体中含有苯环，同时含有—OH、—COOH，如果取代基为—OH、—CH2COOH，有邻、间、对3种结构；如果取代基为—CH2OH、—COOH，有邻、间、对3种结构；如果取代基为—OH、—COOH、—CH3，酚羟基和羧基相邻时甲基有4个位置，酚羟基和羧基相间时甲基有4个位置，酚羟基和羧基相对时，甲基有2个位置；如果取代基为—CH(OH)COOH，有1种，所以符合条件的同分异构体种类为3+3+4+4+2+1=17，故D正确。 3.写出下列有机物的结构简式。 (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种处于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。 答案　(1) (2) (或) 解析　(1)根据②可知含有酚羟基，根据③可知含有醛基，则Ω=5，即所有的不饱和度，根据①可知分子对称，采用对位结构，故其结构简式是。 (2)根据③可知含有酚羟基、甲酸酯基，则Ω=5，即所有的不饱和度，还剩余2个饱和碳原子，再根据①②可知其结构简式是或。 课时对点练　[分值：100分] (选择题1~9题，每小题8分，共72分) 1.分子式为C5H9ClO2，且能与NaHCO3溶液反应放出气体的有机物(不考虑立体异构)共有(　　) A.10种　B.11种　C.12种　D.13种 答案　C 解析　分析可知，符合要求的结构中含有一个羧基和一个氯原子，其余结构都是饱和的；所以符合要求的有机物可认为是丁烷中的两个氢原子，一个被羧基取代，一个被氯原子取代的产物，采用“定一移一”的方法书写： 、、、，共12种结构。 2.有机化合物9，10⁃二甲基菲的结构如图所示。其苯环上七氯代物的同分异构体有(　　) A.8种　B.5种　C.4种　D.3种 答案　C 解析　苯环上共有8个H原子，其苯环上七氯代物的数目与一氯代物的数目相同，为4种。 3.已知阿魏酸的结构简式为，则同时符合下列条件的阿魏酸的同分异构体(不考虑立体异构)的数目为(　　) ①苯环上有两个取代基，且苯环上的一溴代物只有2种； ②能发生银镜反应； ③与碳酸氢钠溶液反应可生成使澄清石灰水变浑浊的气体； ④遇FeCl3溶液发生显色反应。 A.2 B.3 C.4 D.5 答案　C 解析　根据条件①，两个取代基处于对位；根据条件③，含有羧基；根据条件④，含有酚羟基，结合阿魏酸的结构简式及条件②，含有醛基，故其同分异构体的可能结构为、、、。 4.分子式为C4H10O的醇与分子式为C4H6O2的链状结构羧酸形成的酯(不考虑立体异构)共有(　　) A.8种 B.10种 C.12种 D.14种 答案　C 解析　分子式为C4H10O的醇有CH3CH2CH2CH2OH、(CH3)3COH、CH3CH2CHOHCH3、(CH3)2CHCH2OH，共4种同分异构体；C4H6O2的链状结构羧酸有CH2==CHCH2COOH、CH3CH==CHCOOH、CH2==C(CH3)COOH，共3种同分异构体，形成的酯(不考虑立体异构)共有3×4=12种。 5.分子式为C5H8O2的有机物，能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，则符合上述条件的同分异构体(不考虑立体异构)最多有(　　) A.8种 B.7种 C.6种 D.5种 答案　A 解析　能使溴的CCl4溶液褪色，也能与NaHCO3溶液反应生成气体，说明该有机物含有碳碳双键和羧基；如果没有支链，根据双键位置的不同，有3种结构；如果有一个甲基为支链，甲基的位置有2种，每一种碳碳双键位置有2种，同分异构体有4种；如果有一个乙基为支链，同分异构体的结构有1种，所以同分异构体的结构共有8种。 6.与邻羟基苯甲酸()互为同分异构体且满足以下条件的有(　　) ①含有苯环，②能发生银镜反应 A.3种　B.6种　C.9种　D.12种 答案　C 解析　与题给物质互为同分异构体且满足以下条件：①含有苯环，②能够发生银镜反应，说明含有醛基，则苯环上取代基可能为HCOO—和—OH，此时有3种同分异构体(邻、间、对)；2个—OH和1个—CHO，此时2个羟基处于邻位时有2种结构，2个羟基处于间位时有3种结构，2个羟基处于对位时有1种结构，所以符合条件的同分异构体共有9种。 7.已知某有机物A的分子式为C4H8O3，又知A既可以与NaHCO3溶液反应，也可与钠反应，且等量的A与足量的NaHCO3、Na充分反应时生成气体的物质的量相等，则A的结构(不考虑立体异构)最多有(　　) A.4种　B.5种　C.6种　D.7种 答案　B 解析　有机物A的分子式为C4H8O3，不饱和度为1，可以与NaHCO3溶液反应，说明有机物A分子中含有1个—COOH，等量的有机物A与足量的NaHCO3溶液、Na反应时产生的气体在相同条件下的体积比为1∶1，则分子内含1个—OH，从结构上看，该有机物可以看作C3H7—COOH中丙基中1个氢原子被一个羟基替代所得，丙基有2种，正丙基中有3种氢原子，故对应有3种同分异构体，异丙基中有2种氢原子，故对应有2种同分异构体，故该有机物的可能的结构有2+3=5种。 8.关于下列有机化合物的说法(不考虑立体异构)正确的是(　　) A.的同分异构体中属于酯类且氯原子直接连接在苯环上的有19种 B.分子式为C5H12O，能被催化氧化为醛的同分异构体有8种 C.分子式为C7H8O的分子中有苯环的有机物共有4种 D.分子式为C8H8O2，且能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的芳香族化合物共有5种 答案　A 解析　有多种同分异构体，如果苯环上有2个取代基，可以为—Cl、—OOCCH3，—Cl、—CH2OOCH或—Cl、—COOCH3，2个取代基时有邻、间、对三种位置关系，所以共有9种结构，如果苯环有3个取代基，则为—Cl、—OOCH、—CH3，三个不同取代基有10种位置关系，故符合条件的同分异构体共有19种，故A正确；存在—CH2OH结构能被氧化为醛基，分子式C5H12O可以写为C4H9—CH2OH，有四种结构，则能被催化氧化为醛的同分异构体有4种，故B错误；C7H8O的不饱和度为4，有一个侧链时，可以是—OCH3或—CH2OH，有两个侧链时，为—OH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有5种，故C错误；C8H8O2的不饱和度为5，能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体，则含有一个羧基，有一个侧链时，可以是—CH2COOH，有两个侧链时，为—COOH和—CH3，有邻、间、对三种位置关系，故共有4种，故D错误。 9.由丁醇(X)制备戊酸(Z)的合成路线如图所示，下列说法不正确的是(　　) 备注：同分异构体不考虑立体异构。 A.Y的结构有4种 B.X、Z能形成戊酸丁酯，戊酸丁酯最多有16种结构 C.与X互为同分异构体，且不能与金属钠反应的有机物有4种 D.与Z互为同分异构体，且能发生水解反应的有机物有9种 答案　C 解析　丁基有4种结构：、，Y由丁基和溴原子结合而成，所以有4种结构，故A正确；戊酸丁酯中的戊酸，相当于丁基连接一个—COOH，所以有4种结构，而丁醇是丁基连接一个—OH，所以也有4种结构，因此戊酸丁酯最多有16种结构，故B正确；X为丁醇，其同分异构体中不能与金属钠反应的是醚，有C—O—C—C—C、C—C—O—C—C和3种结构，故C错误；Z是戊酸，其同分异构体能发生水解的有机物属于酯类，HCOOC4H9有4种，CH3COOC3H7有2种，还有CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3，共9种，故D正确。 10.(8分)(1)符合下列条件的A()的同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构)。  ①能发生水解反应　②能与氯化铁溶液发生显色反应　③能发生银镜反应 (2)(6分)化合物的同分异构体中能同时满足下列条件的有　　　　种。其中苯环上只有两种取代基的结构简式为　　　　(任写一种)。  ①能发生银镜反应； ②能与FeCl3溶液发生显色反应； ③核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子。 答案　(1)13　(2)15　 (或 或) 解析　(2)化合物 含10个C原子、2个O原子，不饱和度为5，其同分异构体中能同时满足：②能与FeCl3溶液发生显色反应，则含酚羟基；①能发生银镜反应，则还含—CHO、3个饱和C；③核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子，则含2个等效的甲基，符合条件的有两种情况：①苯环上含2个对称的甲基，符合条件的是 、 ；②含，苯环上有三个取代基(、—OH、—CHO)时，共10种；苯环上有2个取代基(和—OH)时有邻、间、对3种；综上所述，符合条件的共有2+10+3=15种；其中苯环上只有两种取代基的结构简式为 、 、。 11.(10分)(1)I是E()的同系物，其相对分子质量比E少70，满足下列条件的I的同分异构体(不考虑立体异构)共有　　　　种。  ①能使Br2的CCl4溶液褪色； ②既能发生水解反应又能发生银镜反应。 其中1H核磁共振谱为1∶1∶6的结构简式为　　　　　。  (2)H是F()的同分异构体，满足下列条件的H共有　　　　　种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有5组峰的结构简式是　　　　　(写出一种即可)。  ①含有饱和六元碳环； ②能发生水解反应； ③能发生银镜反应。 答案　(1)8　　(2)6　(或或) 解析　(1)I是E()的同系物，其相对分子质量比E少70(5个CH2原子团)，则I的分子式为C5H8O2，不饱和度为2。I的同分异构体满足限定条件：①能使Br2的CCl4溶液褪色，②既能发生水解反应又能发生银镜反应。由此可知含碳碳双键和甲酸酯基，所以I的同分异构体(不考虑立体异构)共有8种，其中1H核磁共振谱为1∶1∶6的结构简式为。(2)满足条件：①含有饱和六元碳环；②能发生水解反应，说明含有酯基；③能发生银镜反应，说明含有醛基，则符合条件的是、、、、、，共有6种。 12.(10分)(1)M()有多种同分异构体，写出任意一种同时满足下列条件的M的同分异构体的结构简式：　 。 ①含有—NO2的芳香族化合物； ②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基； ③苯环上一氯代物有两种。 (2)的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：　 。 ①分子中含有苯环；②能发生水解反应，完全水解后得到三种有机产物，经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子。 (3)符合下列条件的的同分异构体共有　　　　　 种。 ①与FeCl3溶液发生显色反应；②苯环上只有两个取代基；③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH。其中共有5种不同化学环境氢原子的是　　　　　(写结构简式)。  答案　(1)(或等，合理即可) (2) (3)6　 解析　(1)的分子式为C9H10N2O4，其同分异构体满足条件：①含有—NO2的芳香族化合物，②能发生水解反应且水解产物之一含有醛基，即含有甲酸酯基或结构，③苯环上一氯代物有两种，即苯环上有两个对位上的取代基或者含有四个不同的取代基，则M的同分异构体的结构简式可以为或等。 (2)的一种同分异构体含有苯环，能发生水解反应，且完全水解后得到3种有机产物，则该物质中含有酯基和酰胺基；经酸化后三种有机产物分子中均含有3种不同化学环境的氢原子，则含苯环的产物中，侧链上肯定有H原子，且应为2个相同取代基处于邻位，其结构简式为，该同分异构体的结构简式为。 学科网（北京）股份有限公司 $$