内容正文:
重难20 限定条件的有机物同分异构体的数目判断与书写
内容导航
速度提升 技巧掌握 手感养成
重难考向聚焦
锁定目标 精准打击:快速指明将要攻克的核心靶点,明确主攻方向
重难技巧突破
授予利器 瓦解难点:总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧
重难保分练
稳扎稳打 必拿分数:聚焦可稳拿分数题目,确保重难点基础分值
重难抢分练
突破瓶颈 争夺高分: 聚焦于中高难度题目,争夺关键分数
重难冲刺练
模拟实战 挑战顶尖:挑战高考压轴题,养成稳定攻克难题的“题感”
一、解题思维
限定条件(或范围)书写或补写同分异构体。解题时要看清所限定的条件(或范围),分析给定的有机物的结构,对其碳链进行调整,或对官能团位置进行调整,或对官能团类别进行调整,进而写出同分异构体。如果是补写同分异构体,则要分析已知的同分异构体的结构特点,通过对比联想找出规律后再进行补写,同时要注意碳原子的四价原则和对官能团存在位置的要求等。
二、解题步骤
1.确定基团
明确书写什么物质的同分异构体,该物质的组成情况怎么样。解读限制条件,从性质联想结构,将物质分裂成一个个基团,基团可以是官能团,也可是烃基(尤其是官能团之外的饱和碳原子)。
2.组装分子
要关注分子的结构特点,包括几何特征和化学特征。几何特征指所组装的分子是空间结构还是平面结构,有无对称性。化学特征包括等效氢。
3.含苯环同分异构体数目的确定技巧
(1)若苯环上连有2个取代基,其结构有邻、间、对3种。
(2)若苯环上连有3个相同的取代基,其结构有3种。
(3)若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基,其结构有6种。
(4)若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基,其结构有10种。
4.酯()的同分异构体书写:
(1)按—R中所含碳原子数由少到多,—R′中所含碳原子数由多到少的顺序书写。
(2)用组合法推断
先确定一基团同分异构体的数目,再确定另一基团同分异构体的数目,从而确定两基团组合后同分异构体数目的方法。如饱和一元酯,—R1有m种结构,—R2有n种结构,共有m×n种酯的结构。
实例:分子式为C9H18O2的酯在酸性条件下水解得到的两种有机物的相对分子质量相等,则形成该酯的酸为C3H7COOH(2种结构),醇为C5H11OH(8种结构),故该酯的结构共有2×8=16种。
【总结归纳】
限制条件的同分异构体结构的推断分析
常见限定条件
对应的官能团或结构
能与NaHCO3或Na2CO3溶液反应放出气体(CO2)
—COOH
能与钠反应产生H2
—OH或—COOH
能与Na2CO3溶液反应
—OH(酚)或—COOH
能与NaOH溶液反应
—OH(酚)或—COOH或—COOR或—X
能发生银镜反应或能
含醛基(—CHO)、甲酸酯(HCOOR)
能与FeCl3溶液发生显色反应
—OH(酚)
能发生水解反应
—COOR或—X或—CONH—
既能发生水解反应又能发生银镜反应(或水解产物能发生银镜反应)
甲酸酯(HCOOR)
(建议用时:10分钟)
1.(2022·浙江卷)下列说法不正确的是
A.乙醇和丙三醇互为同系物
B.和互为同位素
C.和互为同素异形体
D.丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体
2.治疗非酒精性脂肪性肝炎的药物(Resmetirom)的一种合成路线如图所示:
已知:代表;Et代表;DMA分子式为,是一种有机溶剂。
回答下列问题:
(5)A的同分异构体中,与A的取代基数目和种类全部相同的芳香族化合物还有 种(不考虑立体异构体)。
3.(2025·河北卷)依拉雷诺(Q)是一种用于治疗非酒精性脂肪性肝炎的药物,其“一锅法”合成路线如下:
(7)写出满足下列条件A的芳香族同分异构体的结构简式: 。
(a)不与溶液发生显色反应;
(b)红外光谱表明分子中不含键;
(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为;
(d)芳香环的一取代物有两种。
4.(2024·甘肃卷)山药素-1是从山药根茎中提取的具有抗菌消炎活性的物质,它的一种合成方法如下图:
(2)化合物Ⅲ的同分异构体中,同时满足下列条件的有 种。
①含有苯环且苯环上的一溴代物只有一种;
②能与新制反应,生成砖红色沉淀;
③核磁共振氢谱显示有4组峰,峰面积之比为。
5.(2024·河北卷)甲磺司特(M)是一种在临床上治疗支气管哮喘、特应性皮炎和过敏性鼻炎等疾病的药物。M的一种合成路线如下(部分试剂和条件省略)。
回答下列问题:
(7)同时满足下列条件的I的同分异构体共有 种。
(a)核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为;
(b)红外光谱中存在和硝基苯基()吸收峰。
其中,可以通过水解反应得到化合物H的同分异构体的结构简式为 。
6.一种激酶抑制剂(H)的合成路线如下:
已知:是引入保护基的试剂,为。
回答下列问题:
(2)B→C的反应类型为 ;符合下列条件的C的同分异构体有 种。
①含有和且连接在同一个碳原子上
②遇溶液显色
③苯环上有两个取代基且有两种化学环境的氢
(建议用时:10分钟)
7.(2023·山东卷)有机物的异构化反应如图所示,下列说法错误的是
A.依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团
B.除氢原子外,X中其他原子可能共平面
C.含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
D.类比上述反应,的异构化产物可发生银镜反应和加聚反应
8.4,7-二氯喹啉(G)是合成四氨基喹啉类抗疟药物的重要中间体。其最新合成路线如下:
已知:①Et表示乙基;②喹啉环上的羟基与酚羟基性质相似。
(7)有机物R是G的同分异构体,请写出一种满足下列条件的R的结构简式: 。
a.能使溴水褪色
b.分子中含—CN
c.除苯环外不存在其他环状结构,且苯环上有3个取代基
d.核磁共振氢谱中共有4组峰,且峰面积之比为
9.化合物G是合成巴洛沙韦酯的关键中间体,合成路线如下:
已知:为苯基。苯硫酚是一种具有刺激性臭味的有毒液体,可用于生产农药与医药产品。
回答下列问题:
(6)B的同分异构体中,满足下列条件的有 种。
(a)苯环上有三个取代基;(b)卤原子与苯环直接相连;(c)能与溶液反应产生气体。
10.肾上腺素是一种缓解心跳微弱、血压下降、呼吸困难的激素,主要用于过敏性休克、支气管哮喘及心搏骤停的抢救等。以邻苯二酚A为原料,合成肾上腺素F的一种路线如下:
回答下列问题:
(4)写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式: 。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②1mol该物质最多消耗5molNaOH;
③碱性条件下充分水解再酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子个数比为1∶1。
11.(2025·河南卷)化合物I具有杀虫和杀真菌活性,以下为其合成路线之一(部分反应条件已简化)。
回答下列问题:
(6)G的同分异构体中,含有碳氧双键的还有 种(不考虑立体异构);其中,能发生银镜反应,且核磁共振氢谱显示为两组峰的同分异构体的结构简式为 。
12.脱落酸(K)是一种重要的植物激素,它的一种合成方法如下:
已知:①;
②RCOOR′,;
③(代表烃基或H,代表烃基)
回答下列问题:
(5)写出符合下列条件的B的同分异构体: (任写一种)。
a.有且只有一个环
b.核磁共振氢谱显示有两组峰,峰面积比为
13.化合物Ⅰ是一种新型杀菌剂,广泛应用于谷物病虫害的防治。以下为化合物Ⅰ的简化部分条件的合成路线。
已知:①(R为烃基,W为卤族元素);
②。
回答下列问题:
(6)L是F的同系物,且相对分子质量比F少14,则L的同分异构体中,同时满足下列条件的共有
种。
①含有手性碳原子
②能发生银镜反应
③含苯环且苯环上只有一个取代基
14.(2024·全国甲卷)白藜芦醇(化合物I)具有抗肿瘤、抗氧化、消炎等功效。以下是某课题组合成化合物I的路线。
回答下列问题:
(7)I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(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳);
②含有两个苯环;③含有两个酚羟基;④可发生银镜反应。
(建议用时:20分钟)
15.(14分)加兰他敏(G)可用于治疗阿尔茨海默症,其一种合成路线如下:
(5)写出同时满足下列条件的G的一种同分异构体的结构简式: 。
碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种芳香族化合物。X是一种-氨基酸,分子中不含甲基;Y的核磁共振氢谱中有三组峰,且峰面积之比为1:2:2。
16.(2025·云南卷)化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
已知:在Ru(Ⅱ)的催化下,端烯烃和生烯烃复分解反应得到产物。
回答下列问题:
(8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。
①能与发生显色反应;1mol该物质与足量NaOH溶液反应,消耗3molNaOH。
②核磁共振氢谱显示6组峰,且峰面积比为。
③含有酯基和氨基(或取代的氨基,,和可以是H或烃基)。
17.化合物K是合成某生物碱的中间体,一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
回答下列问题:
(5)写出一种满足下列条件的F的同分异构体的结构简式 。
①含硝基,能与溶液发生显色反应
②核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为9:2:2
18.(2024·贵州卷)氨磺必利是一种多巴胺拮抗剂。以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去)。
回答下列问题:
(6)Ⅸ的结构简式是 。Ⅸ有多种同分异构体,其中一种含五元碳环结构,核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为1∶1∶1∶1,其结构简式是 。
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一、解题思维
限定条件(或范围)书写或补写同分异构体。解题时要看清所限定的条件(或范围),分析给定的有机物的结构,对其碳链进行调整,或对官能团位置进行调整,或对官能团类别进行调整,进而写出同分异构体。如果是补写同分异构体,则要分析已知的同分异构体的结构特点,通过对比联想找出规律后再进行补写,同时要注意碳原子的四价原则和对官能团存在位置的要求等。
二、解题步骤
1.确定基团
明确书写什么物质的同分异构体,该物质的组成情况怎么样。解读限制条件,从性质联想结构,将物质分裂成一个个基团,基团可以是官能团,也可是烃基(尤其是官能团之外的饱和碳原子)。
2.组装分子
要关注分子的结构特点,包括几何特征和化学特征。几何特征指所组装的分子是空间结构还是平面结构,有无对称性。化学特征包括等效氢。
3.含苯环同分异构体数目的确定技巧
(1)若苯环上连有2个取代基,其结构有邻、间、对3种。
(2)若苯环上连有3个相同的取代基,其结构有3种。
(3)若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基,其结构有6种。
(4)若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基,其结构有10种。
4.酯()的同分异构体书写:
(1)按—R中所含碳原子数由少到多,—R′中所含碳原子数由多到少的顺序书写。
(2)用组合法推断
先确定一基团同分异构体的数目,再确定另一基团同分异构体的数目,从而确定两基团组合后同分异构体数目的方法。如饱和一元酯,—R1有m种结构,—R2有n种结构,共有m×n种酯的结构。
实例:分子式为C9H18O2的酯在酸性条件下水解得到的两种有机物的相对分子质量相等,则形成该酯的酸为C3H7COOH(2种结构),醇为C5H11OH(8种结构),故该酯的结构共有2×8=16种。
【总结归纳】
限制条件的同分异构体结构的推断分析
常见限定条件
对应的官能团或结构
能与NaHCO3或Na2CO3溶液反应放出气体(CO2)
—COOH
能与钠反应产生H2
—OH或—COOH
能与Na2CO3溶液反应
—OH(酚)或—COOH
能与NaOH溶液反应
—OH(酚)或—COOH或—COOR或—X
能发生银镜反应或能
含醛基(—CHO)、甲酸酯(HCOOR)
能与FeCl3溶液发生显色反应
—OH(酚)
能发生水解反应
—COOR或—X或—CONH—
既能发生水解反应又能发生银镜反应(或水解产物能发生银镜反应)
甲酸酯(HCOOR)
(建议用时:10分钟)
1.(2022·浙江卷)下列说法不正确的是
A.乙醇和丙三醇互为同系物
B.和互为同位素
C.和互为同素异形体
D.丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体
【答案】A
【解析】A.结构相似,组成上相差若干个CH2原子团的有机化合物为同系物,乙醇(CH3CH2OH)是饱和一元醇,丙三醇是饱和三元醇,两者所含官能团数目不同,不互为同系物,A错误;
B.质子数相同、中子数不同的同种元素互为同位素,35Cl的质子数为17,中子数为18,37Cl的质子数为17,中子数为20,两者质子数相同、中子数不同,互为同位素,B正确;
C.由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体,O2和O3是由氧元素组成的不同的单质,两者互为同素异形体,C正确;
D.分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体,丙酮和环氧丙烷的分子式相同、结构不同,两者互为同分异构体,D正确;
答案选A。
2.治疗非酒精性脂肪性肝炎的药物(Resmetirom)的一种合成路线如图所示:
已知:代表;Et代表;DMA分子式为,是一种有机溶剂。
回答下列问题:
(5)A的同分异构体中,与A的取代基数目和种类全部相同的芳香族化合物还有 种(不考虑立体异构体)。
【答案】(5)15
【分析】A经过一系列转化得到F,F中碳碳双键发生加成反应得到G,根据已知条件:与苯环相连后,其与溶液在常温下不易发生取代反应,则G中酰胺基在KOH溶液中发生水解得到H:,H中氨基(-NH2)位置发生反应得到I,I发生反应得到Resmetirom和乙醇(CH3CH2OH)。
【解析】(5)A结构中含一个苯环、两个-Cl、一个-NH2、一个-OH。苯环上有-Cl、-Cl、-OH三个取代基时的结构有6种,用数字代表-NH2的位置,-Cl、-Cl、-NH2、-OH四个取代基在苯环上共有16种不同的位置关系:,除去A自身外还有15种,故填15。
3.(2025·河北卷)依拉雷诺(Q)是一种用于治疗非酒精性脂肪性肝炎的药物,其“一锅法”合成路线如下:
(7)写出满足下列条件A的芳香族同分异构体的结构简式: 。
(a)不与溶液发生显色反应;
(b)红外光谱表明分子中不含键;
(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为;
(d)芳香环的一取代物有两种。
【答案】(7)
【分析】A含酚羟基,和氢氧化钠反应生成B为,羧基和氢氧化钠能发生中和反应,D含羧基和碳溴键,则B与D反应生成溴化钠和E,E为,E和F发生羟醛缩合反应生成G为,-COONa经酸化可转化为羧基,则G在氢氧化钠、加热下脱氢溶剂THF、再酸化转化为Q;
【解析】(7)A的芳香族同分异构体满足下列条件:
(a)不与溶液发生显色反应,则不含酚羟基;
(b)红外光谱表明分子中不含键,
(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为,则分子内有3种氢原子,由于A分子式为C9H10O2,则A中这2种氢原子的数目为2、2、6个;
(d)芳香环的一取代物有两种,则苯环上有2种氢;
结合分子内有5个不饱和度,可知满足条件的同分异构体为。
4.(2024·甘肃卷)山药素-1是从山药根茎中提取的具有抗菌消炎活性的物质,它的一种合成方法如下图:
(2)化合物Ⅲ的同分异构体中,同时满足下列条件的有 种。
①含有苯环且苯环上的一溴代物只有一种;
②能与新制反应,生成砖红色沉淀;
③核磁共振氢谱显示有4组峰,峰面积之比为。
【答案】(2)6
【分析】I的分子式为C9H12O2,在光照的条件下和氯气发生取代反应得II,故I的结构为;化合物V转化为化合物VI发生脱羧反应,有CO2生成;
【解析】(2)化合物Ⅲ为,分子式C10H12O4,同时满足下列条件:①含有苯环且苯环上的一溴代物只有一种,说明苯环上只有一种化学环境的氢原子;②能与新制Cu(OH)2反应,生成砖红色沉淀,说明有醛基,根据分子式,不饱和度为5,除去苯环的不饱和度,只有一个醛基;③核磁共振氢谱显示有4组峰,峰面积之比为1:2:3:6,说明分子中有4种不同化学环境的氢原子,数目分别为1、2、3、6,故满足条件的同分异构体有:、、、、、,共6种。
5.(2024·河北卷)甲磺司特(M)是一种在临床上治疗支气管哮喘、特应性皮炎和过敏性鼻炎等疾病的药物。M的一种合成路线如下(部分试剂和条件省略)。
回答下列问题:
(7)同时满足下列条件的I的同分异构体共有 种。
(a)核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为;
(b)红外光谱中存在和硝基苯基()吸收峰。
其中,可以通过水解反应得到化合物H的同分异构体的结构简式为 。
【答案】(7)6
【分析】由流程图可知,A与甲醇发生酯化反应生成B,则A的结构简式为;B与CH3SH发生加成反应生成C;C在碱性条件下发生酯的水解反应,酸化后生成D,则D的结构简式为;D与SOCl2发生取代反应生成E;由F的分子式可知,F的结构简式为;F发生硝化反应生成G,G的结构简式为;G在一定条件下发生水解反应生成H,H的结构简式为;H与发生取代反应生成I;I与乙醇钠发生反应生成J;J发生硝基的还原生成K,K的结构简式为;K与E发生取代反应生成L;L与反应生成M。
【解析】(7)I的分子式为,其不饱和度为6,其中苯环占4个不饱和度,和硝基各占1个不饱和度,因此满足条件的同分异构体中除了苯环、和硝基之外没有其他不饱和结构。由题给信息,结构中存在“”,根据核磁共振氢谱中峰面积之比为可知,结构中不存在羟基、存在甲基,结构高度对称,硝基苯基和共占用3个O原子,还剩余1个O原子,因此剩余的O原子只能插入两个相邻的C原子之间。不考虑该O原子,碳骨架的异构有2种,且每种都有3个位置可以插入该O原子,如图:,(序号表示插入O原子的位置),因此符合题意的同分异构体共有6种。其中,能够水解生成H()的结构为。
【点睛】第(7)问在确定同分异构体数量时也可以采用排列法,首先确定分子整体没有支链,且甲基和硝基苯基位于分子链的两端,之后可以确定中间的基团有亚甲基、和氧原子,三者共有种排列方式,则符合条件的同分异构体共有6种。
6.一种激酶抑制剂(H)的合成路线如下:
已知:是引入保护基的试剂,为。
回答下列问题:
(2)B→C的反应类型为 ;符合下列条件的C的同分异构体有 种。
①含有和且连接在同一个碳原子上
②遇溶液显色
③苯环上有两个取代基且有两种化学环境的氢
【答案】(2)取代反应(1分) 10(2分)
【分析】根据D的结构、A→B→C→D的反应条件以及相关化合物的分子式可反推得:A为,B为,C为,则A在浓硫酸、浓硝酸、加热作用下生成B,B与异丙醇发生取代反应生成C和HF,C与在Pd催化条件下生成D;根据H的结构、D→E→F→H的反应条件以及相关化合物的分子式可反推得:E为,F为,G为,则D经氢气还原为E,E使用Boc基团保护氨基得到F,F与G发生取代反应、在经过TFA脱去保护基生成H。
【解析】(2)据分析,B→C的反应类型为取代反应;据已知,C的同分异构体为-OH和-C4H8NO2Cl对位取代的苯,同分异构体数目取决于-C4H8NO2Cl的种类,不考虑Cl取代的-C4H9NO2有:、、、,再考虑Cl取代位置共有3+2+2+3=10种。
(建议用时:10分钟)
7.(2023·山东卷)有机物的异构化反应如图所示,下列说法错误的是
A.依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团
B.除氢原子外,X中其他原子可能共平面
C.含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
D.类比上述反应,的异构化产物可发生银镜反应和加聚反应
【答案】C
【解析】A.由题干图示有机物X、Y的结构简式可知,X含有碳碳双键和醚键,Y含有碳碳双键和酮羰基,红外光谱图中可以反映不同官能团或化学键的吸收峰,故依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团,A正确;
B.由题干图示有机物X的结构简式可知,X分子中存在两个碳碳双键所在的平面,单键可以任意旋转,故除氢原子外,X中其他原子可能共平面,B正确;
C.由题干图示有机物Y的结构简式可知,Y的分子式为:C6H10O,则含醛基和碳碳双键且有手性碳原子(即同时连有四个互不相同的原子或原子团的碳原子)的Y的同分异构体有:CH3CH=CHCH(CH3)CHO、CH2=C(CH3)CH(CH3)CHO、CH2=CHCH(CH3)CH2CHO、CH2=CHCH2CH(CH3)CHO和CH2=CHCH(CH2CH3)CHO共5种(不考虑立体异构),C错误;
D.由题干信息可知,类比上述反应,的异构化产物为:含有碳碳双键和醛基,故可发生银镜反应和加聚反应,D正确;
故答案为:C。
8.4,7-二氯喹啉(G)是合成四氨基喹啉类抗疟药物的重要中间体。其最新合成路线如下:
已知:①Et表示乙基;②喹啉环上的羟基与酚羟基性质相似。
(7)有机物R是G的同分异构体,请写出一种满足下列条件的R的结构简式: 。
a.能使溴水褪色
b.分子中含—CN
c.除苯环外不存在其他环状结构,且苯环上有3个取代基
d.核磁共振氢谱中共有4组峰,且峰面积之比为
【答案】(7)(或、10种)
【分析】A和B发生取代反应生成C和,C发生取代反应并异构化生成D,D发生水解反应然后酸化生成E,E发生脱羧反应生成F,F发生取代反应生成G。
【解析】(7)根据G的结构简式,有机物R是G的同分异构体,分子中除苯环外不存在其他环状结构,且苯环上有3个取代基,分子能使溴水褪色,由此推知分子中含有碳碳双键、—CN,核磁共振氢谱中有4组峰,说明分子中有四种环境不同的氢原子,且峰面积比为,结构可能是、或(三个取代基位置可以调换,有10种结构)。
9.化合物G是合成巴洛沙韦酯的关键中间体,合成路线如下:
已知:为苯基。苯硫酚是一种具有刺激性臭味的有毒液体,可用于生产农药与医药产品。
回答下列问题:
(6)B的同分异构体中,满足下列条件的有 种。
(a)苯环上有三个取代基;(b)卤原子与苯环直接相连;(c)能与溶液反应产生气体。
【答案】(6)12
【分析】A在碳酸氢钠存在下与硫酸二甲酯发生酯化反应,生成B;B在NBS作用下发生取代反应生成C;C与PhSNa发生取代反应得到D和NaBr;D经碱性水解、酸化后脱保护得到E( );E在多聚酸作用下发生反应生成F;最后F经NaBH4还原得到目标产物G,据此分析。
【解析】(6)B的同分异构体需满足苯环上有三个取代基、卤原子与苯环直接相连、能与NaHCO3溶液反应产生气体(含羧基);则三个取代基除两个氟原子外,另一个取代基可能为或,苯环上有三个取代基,且两个相同,共有6+6=12;
10.肾上腺素是一种缓解心跳微弱、血压下降、呼吸困难的激素,主要用于过敏性休克、支气管哮喘及心搏骤停的抢救等。以邻苯二酚A为原料,合成肾上腺素F的一种路线如下:
回答下列问题:
(4)写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式: 。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②1mol该物质最多消耗5molNaOH;
③碱性条件下充分水解再酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子个数比为1∶1。
【答案】(4)
【分析】A发生取代反应生成B和HCl,B发生取代反应然后和HCl反应生成C,C中羰基发生还原反应生成D,D和氨气反应生成E;
【解析】(4)B的结构简式为,其同分异构体满足:①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②1mol该物质最多消耗5molNaOH;即水解和中和共消耗5molNaOH;③碱性条件下充分水解再酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子个数比为1∶1,说明其水解产物酸化后有一定的对称性,综合上述分析,满足条件的结构为。
11.(2025·河南卷)化合物I具有杀虫和杀真菌活性,以下为其合成路线之一(部分反应条件已简化)。
回答下列问题:
(6)G的同分异构体中,含有碳氧双键的还有 种(不考虑立体异构);其中,能发生银镜反应,且核磁共振氢谱显示为两组峰的同分异构体的结构简式为 。
【答案】(6)6
【分析】A在氯气和氯化铁催化下生成B,根据B的结构可推出A为,B与异丙醇发生取代反应生成C,C与浓硝酸发生取代反应生成D,根据F的结构推出D为,D与发生取代反应生成E,E为,E与铁粉,氯化氢发生还原反应生成F,F与3-戊酮在一定条件下生成H,H与乙酰氯发生反应生成I,据此解答。
【解析】
(6)G为3-戊酮,分子式为C5H10O,它的同分异构体中,含有碳氧双键,说明为醛或酮,若为醛,可以看成将醛基挂在-C4H9上,共有4种同分异构体,分别为:,若为酮,除了G本身外,共有2种同分异构体,分别为:,共有6种符合要求的同分异构体,其中,能发生银镜反应(含有醛基),且核磁共振氢谱显示为两组峰的同分异构体的结构简式为,故答案为:6;。
12.脱落酸(K)是一种重要的植物激素,它的一种合成方法如下:
已知:①;
②RCOOR′,;
③(代表烃基或H,代表烃基)
回答下列问题:
(5)写出符合下列条件的B的同分异构体: (任写一种)。
a.有且只有一个环
b.核磁共振氢谱显示有两组峰,峰面积比为
【答案】(5)或
【分析】根据H的结构和已知①可推导出G的结构式为。
【解析】(5)B的同分异构存在两个不饱和度、一个氧原子和六个碳原子,要求有且只有一个环,即除了一个环的结构外还存在一个不饱和度,且核磁共振氢谱显示有两组峰,峰面积比为,符合下列条件的B的同分异构体为或。
13.化合物Ⅰ是一种新型杀菌剂,广泛应用于谷物病虫害的防治。以下为化合物Ⅰ的简化部分条件的合成路线。
已知:①(R为烃基,W为卤族元素);
②。
回答下列问题:
(6)L是F的同系物,且相对分子质量比F少14,则L的同分异构体中,同时满足下列条件的共有
种。
①含有手性碳原子
②能发生银镜反应
③含苯环且苯环上只有一个取代基
【答案】(6)4
【分析】物质A中苯环上的氢原子被溴原子取代,生成物质B;由B()与D()的结构简式及C的分子式,可推出B中的硝基被还原为氨基,C的结构简式为;根据已知条件,可推出Q含,再结合Q的分子式和H的结构简式(),可知Q的结构简式为,G的结构简式为;H与M反应生成I的过程中有生成,对比H和I的结构简式,可得到M的结构简式为;
【解析】(6)L是F的同系物,且相对分子质量比F少14,即L的分子式为,除苯环外还有一个、一个、两个饱和C原子,其中含有手性碳原子、能发生银镜反应、含苯环且苯环上只有一个取代基的结构有、、、,共4种。
14.(2024·全国甲卷)白藜芦醇(化合物I)具有抗肿瘤、抗氧化、消炎等功效。以下是某课题组合成化合物I的路线。
回答下列问题:
(7)I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(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳);
②含有两个苯环;③含有两个酚羟基;④可发生银镜反应。
【答案】(7)9
【分析】根据流程,有机物A在Fe/H+的作用下发生还原反应生成有机物B,根据有机物B的分子式和有机物A的结构可以得到有机物B的结构为;有机物B发生两个连续的反应后将结构中的氨基氧化为羟基,得到有机物C;有机物C发生取代反应得到有机物D,根据有机物D的分子式可以推出有机物D为;有机物D与NBS发生取代反应得到有机物E,根据有机物E的分子式可以推出有机物E为;有机物E与P(OC2H5)3发生反应得到有机物F,有机物F与有机物G发生反应得到有机物H,结合有机物H的结构、有机物G的分子式和小问5的已知条件可以得到有机物G的结构为;最后,有机物H与BBr3反应得到目标化合物I。据此分析解题:
【解析】(7)对于有机物I的同分异构体,可以发生银镜反应说明含有醛基;含有手性碳原子,说明有饱和碳原子,可以得到其主体结构为,因其含有两个酚羟基和手性碳原子,则满足条件的同分异构体有9种,分别为:、、、、、、、、。
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15.(14分)加兰他敏(G)可用于治疗阿尔茨海默症,其一种合成路线如下:
(5)写出同时满足下列条件的G的一种同分异构体的结构简式: 。
碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种芳香族化合物。X是一种-氨基酸,分子中不含甲基;Y的核磁共振氢谱中有三组峰,且峰面积之比为1:2:2。
【答案】(5)
【分析】由有机物的转化关系可知,A先与发生加成反应,反应所得产物与四氢硼酸钠发生还原反应生成B,B与甲酸乙酯发生取代反应生成C,C在18-冠-6水/苯作用下被氧化为D,D在干氯化氢作用下与先发生加成反应、后发生取代反应生成E,一定条件下转化为F,F酸性条件下与水反应生成G。
【解析】(5) G的同分异构体碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种芳香族化合物,X是一种α-氨基酸,分子中不含甲基, Y的核磁共振氢谱中有三组峰,且峰面积之比为1:2:2,则X为、Y为,所以同分异构体的结构简式为。
16.(2025·云南卷)化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
已知:在Ru(Ⅱ)的催化下,端烯烃和生烯烃复分解反应得到产物。
回答下列问题:
(8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。
①能与发生显色反应;1mol该物质与足量NaOH溶液反应,消耗3molNaOH。
②核磁共振氢谱显示6组峰,且峰面积比为。
③含有酯基和氨基(或取代的氨基,,和可以是H或烃基)。
【答案】(8)或
【分析】A发生取代反应生成B,B与发生反应生成C,C发生反应生成D,D与E在Ru(Ⅱ)作用下发生已知信息的反应生成F,F在SeO2作用下生成G,G比F多了一个氧原子,截个H的结构简式可知,G的结构简式为,G发生还原反应生成H,H发生取代反应生成I,I中氨基与酮羰基先发生加成反应,再发生消去反应生成J,J发生还原反应生成K,K发生取代反应生成L,据此解答。
【解析】
(8)L结构简式为,分子中不饱和度为5,碳原子数为12,氧原子数为3,氮原子数为1,满足下列条件:
① 能与FeCl3发生显色反应,说明其含有酚羟基,苯环占了4个不饱和度,说明其余结构还剩余1个不饱和度,1mol该物质与足量氢氧化钠反应,消耗3molNaOH,则其结构中应含有酚羟基形成的酯基,刚好消耗1个不饱和度,结构中含有氨基,且核磁共振氢谱为9:2:2:2:1:1,说明其含有三个等效的甲基,其核磁共振氢谱没有出现3,说明不含有单独的甲基,满足条件的结构简式为、。
17.化合物K是合成某生物碱的中间体,一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
回答下列问题:
(5)写出一种满足下列条件的F的同分异构体的结构简式 。
①含硝基,能与溶液发生显色反应
②核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为9:2:2
【答案】(5)或
【分析】A和B发生取代反应生成C,C发生取代反应生成D,D中氯原子被取代生成E,E中的一个酯基水解酸化生成F;G中羟基氧化为醛基生成H,H和I在作用下生成J,F和J发生取代反应生成K,据此解答。
【解析】(5)F的分子式为,不饱和度为5,同分异构体满足①含硝基,能与溶液发生显色反应,说明苯环上存在酚羟基,含有硝基,说明其余结构均为饱和结构(苯环占用4个不饱和度,硝基占用1个不饱和度),②核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为9:2:2,说明含有3个相同环境的甲基,且含有2个酚羟基,满足条件的结构简式为或。
18.(2024·贵州卷)氨磺必利是一种多巴胺拮抗剂。以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去)。
回答下列问题:
(6)Ⅸ的结构简式是 。Ⅸ有多种同分异构体,其中一种含五元碳环结构,核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为1∶1∶1∶1,其结构简式是 。
【答案】(6)
【分析】反应Ⅰ到Ⅱ为取代反应,故Ⅰ的结构为:,Ⅲ到Ⅳ也为取代反应,Ⅳ的结构应为,根据氨磺必利和Ⅷ的结构简式可判断Ⅸ为。
【解析】(6)根据以上分析可知Ⅸ的结构简式是,其同分异构体中含五元碳环结构,核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为1∶1∶1∶1,其结构简式为。
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