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素养发展4 证据推理—特定条件下同分异构体的书写
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1.同分异构体书写的常见限制条件
2.书写限制条件同分异构体的思维模板
(1)“碎片”推测:依据分子式(不饱和度)信息、特殊结构信息、类别信息、化合物性质等推知官能团。
(2)碳架构建:除“碎片”以外的碳原子,按碳架异构搭建。
(3)“碎片”组装:先在碳架上进行基团定位→再考虑取代基的位置异构→最后考虑官能团类别异构。
(4)方法选择:“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法;“非端基碎片”的位置异构一般选择“插入法”。
[典例] (1)(2023·浙江1月选考卷,节选)写出3种同时符合下列条件的化合物C()的同分异构体的结构简式__________________________________________________________。
①分子中只含一个环,且为六元环;
②1HNMR谱和IR谱检测表明:分子中共有2种不同化学环境的氢原子,无氮氮键,有乙酰基()。
(2)(2023·浙江6月选考卷,节选)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;
②1HNMR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()。
答案:(1)
(2)
解析:(1)化合物C为,其同分异构体满足条件:①分子中只含一个环,且为六元环;②1HNMR谱和IR谱检测表明:分子中共有2种不同化学环境的氢原子,无氮氮键,有乙酰基(),除乙酰基外只有一种氢,则六元环上的原子均不与氢相连,该物质具有很高的对称性,符合的结构有。
(2)D为,其同分异构体满足条件: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,有酰胺基说明同分异构体分子含有醚键或酚羟基,结合分子结构的对称性推知,D的同分异构体的结构简式为。
1.(1)(2023·全国甲卷,节选)具有相同官能团的B()的芳香同分异构体还有__________种(不考虑立体异构,填标号)。
a.10 b.12 c.14 d.16
其中,核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为__________。
(2)(2023·全国乙卷,节选)在D(苯乙酸)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溶液显紫色;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__________。
答案:(1)D (2)13
解析:(1)苯环上有三个取代基的结构应有10种:具有结构时—Cl有4种取代位置(包括B),具有结构时—Cl有4种取代位置,具有结构时—Cl有2种取代位置。
苯环上有两个取代基:具有结构时—Cl有3种取代位置,具有结构时—NO2有3种取代位置。
苯环上只有一个取代基的结构有1种:,故除B外共有16种。上述同分异构体中符合条件的同分异构体结构对称性很强,其结构简式为。
(2)D为苯乙酸,根据题目要求,能发生银镜反应则需含有醛基,能遇氯化铁显色,则需含有酚羟基。若苯环上有—OH、—CHO、—CH3三种取代基,则有10种结构;若苯环有—OH、—CH2CHO两种取代基,则有3种结构,所以共有13种同分异构体。结合核磁共振氢谱可知,符合条件的同分异构体的结构简式为。
2.(1)(2023·全国新课标卷,节选)在B()的同分异构体中,同时满足下列条件的共有__________种(不考虑立体异构);
①含有手性碳;②含有三个甲基;③含有苯环。
其中,核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为____________________。
(2)(2023·湖南卷,节选)
答案:(1)9 (2)4
解析:(1)B侧链有4个碳原子,形成3个—CH3及一个手性碳原子,则手性碳原子上必然连接氧原子,该侧链结构可能为或。若侧链为,则苯环上有三个取代基,先确定2个—CH3位置,的位置有如下6种:
。若侧链为,则还有一个取代基是—CH3,有邻、间、对3种结构,则符合条件的结构有9种。其中,核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体为。
(2)呋喃为
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,能够发生银镜反应的同分异构体中含有—CHO,除H2C===C===CHCHO,还有HC≡C—CH2CHO、OHC—C≡C—CH3、、,共4种。
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