第2章 第4节 微专题6 碎片组装法书写有机物的同分异构体（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修3教师用书（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕）

微专题6 第2章　第4节 <<< 碎片组装法书写有机物的同分异构体 1.缺氢指数 (1)缺氢指数又称不饱和度(Ω)，是有机物分子不饱和程度的量化标志。有机物分子中与碳原子数相等的烷烃(CnH2n+2)比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度增加1。 (2)Ω的计算 双键Ω=1，环Ω=1，三键Ω=2，苯环Ω=4。 特别提醒　①碳碳双键或碳氧双键的Ω=1。 ②Ω的计算适用于C、H或C、H、O组成的有机物，但不适用于空间结构。 2.书写思路 第一步：确定碎片 解读限定条件，从性质联想结构，将有机物拆分成一个个碎片，碎片可以是官能团，也可以是烃基(尤其是官能团之外的饱和碳原子)。 第二步：组装分子 根据有机物结构特点和思维的有序性组装分子。要特别关注分子是空间结构还是平面结构，有无对称性等。 3.书写方法 (1)根据分子式确定不饱和度(Ω)； (2)根据题意的限定条件和不饱和度确定分子结构片段和官能团； (3)分析可能存在的碳骨架异构、官能团位置异构、官能团类型异构； (4)最后将分子结构片段组合成有机物。 4.典例剖析 分子式为C6H8O4，同时满足下列条件的所有同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱为两组峰，且峰面积之比为3∶1的结构简式为　　　　　　　。  ①能使溴的四氯化碳溶液褪色； ②1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3溶液反应产生88 g气体。 解题思路 第一步：确定官能团和基团，根据限定条件，确定该有机物分子中含有 两个“—COOH”、一个“　　　　　　”。 第二步：排布官能团和基团 (1)含有“　　　　 ”的四个碳原子的碳骨架有三种情况：C==C—C—C、 C—C==C—C、　　　　。 (2)运用“定一移一”的方法，将两个羧基分别在以上三种碳骨架上排布， 图示如下(数字表示另一个“—COOH”可能的位置)　　　 、　　　 、 　 　　　、　 　　　，共9种情况；　　　　 、　 　　　，共5种 情况；　　　　　、　　　　，共4种情况。 第三步：算总数：9种+5种+4种=18种。 第四步：核磁共振氢谱有两组峰，即有两种不同化学环境的氢原子，峰 面积之比为3∶1的结构简式为　　　　　　　　　或　　　　　　　　。 跟踪训练 1.　　　　　　有多种同分异构体，其中属于酯类且含有苯环的同分 异构体有 A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 √ 2.某羧酸的衍生物A的分子式为C6H12O2，已知： 又知D不与Na2CO3溶液反应，C和E都不能发生银镜反应，则A的结构(不考虑立体异构)可能有 A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 跟踪训练 √ 跟踪训练 根据题意可推断A为酯，C为羧酸，D为醇，E为酮；因C、E都不能发 生银镜反应，则C不是甲酸，而D分子中应含有　　　　　　，结合A 的分子式可知A只可能有　 　　　　　　 和　　　　　　　　　两 种结构。 跟踪训练 3.[2022·全国甲卷，36(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　　　　　　 。  跟踪训练 C(　　　　)的分子式为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　　　　　　　　　 　。 跟踪训练 4.[2024·吉林，19(4)]D(　　　　)的同分异构体中，与D官能团完全相 同，且水解生成丙二酸的有　 种(不考虑立体异构)。  6 跟踪训练 D的同分异构体中，与D的官能团完全相同，说明有酯基的存在，且水 解后生成丙二酸，说明主体结构中含有　　　　　　　　　　。根据D的分子式，剩余的C原子数为5，剩余H原子数为12，因同分异构体中只含有酯基，则不能将H原子单独连接在某一端的O原子上，因此将5个碳原子拆分。当一侧连接甲基时，另一侧连接—C4H9，共有4种同分异构体；当一侧连接乙基时，另一侧连接—C3H7，共有2种同分异构体，故满足条件的同分异构体有4+2=6种。 跟踪训练 5.写出下列特定有机物的结构简式。 (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 跟踪训练 根据②可知含有酚羟基，根据③可知含有醛基，占去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 　 　　　　　　 　　。 跟踪训练 (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　　 　　　　　　　　　　　　　) 跟踪训练 根据③可知含有酚羟基、甲酸酯基，占去Ω=5，即所有的不饱和度，还剩余2个饱和的碳原子，再根据①②可知其结构简式是 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 或　 　　　　　　　　　　　。 跟踪训练 6.[2022·全国乙卷，36(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。 10 跟踪训练 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__________________ ______________________。  、 跟踪训练 由E的结构简式知其分子式为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； 跟踪训练 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。 跟踪训练 7.[2022·海南，18(5)]X是F(　 　　　　　 )的同分异构体，符合下列条 件。X可能的结构简式为　　 　　　(任写一种)。  ①含有酯基　②含有苯环　③核磁共振氢谱有两组峰 (或　　　　　) 跟踪训练 F的分子式为C10H10O4，X是F的同分异构体，X含有苯环和酯基，其核磁共振氢谱有两组峰，说明X只有2种不同化学环境的H原子，则满足 条件的X的结构简式为　　　　　或　　　　　。 跟踪训练 8.[2022·山东，19(4)]H(　　　 　　　　　)的同分异构体中，仅含有 —OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有　　　种。  6 由H的同分异构体中仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构可知，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，所得结构分 别有1、3、2种，共有6种。 跟踪训练 $ 微专题6　碎片组装法书写有机物的同分异构体 1.缺氢指数 (1)缺氢指数又称不饱和度(Ω)，是有机物分子不饱和程度的量化标志。有机物分子中与碳原子数相等的烷烃(CnH2n+2)比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度增加1。 (2)Ω的计算 双键Ω=1，环Ω=1，三键Ω=2，苯环Ω=4。 特别提醒　①碳碳双键或碳氧双键的Ω=1。 ②Ω的计算适用于C、H或C、H、O组成的有机物，但不适用于空间结构。 2.书写思路 第一步：确定碎片 解读限定条件，从性质联想结构，将有机物拆分成一个个碎片，碎片可以是官能团，也可以是烃基(尤其是官能团之外的饱和碳原子)。 第二步：组装分子 根据有机物结构特点和思维的有序性组装分子。要特别关注分子是空间结构还是平面结构，有无对称性等。 3.书写方法 (1)根据分子式确定不饱和度(Ω)； (2)根据题意的限定条件和不饱和度确定分子结构片段和官能团； (3)分析可能存在的碳骨架异构、官能团位置异构、官能团类型异构； (4)最后将分子结构片段组合成有机物。 4.典例剖析 分子式为C6H8O4，同时满足下列条件的所有同分异构体有　　　　种(不考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱为两组峰，且峰面积之比为3∶1的结构简式为　　　　　　　。  ①能使溴的四氯化碳溶液褪色； ②1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3溶液反应产生88 g气体。 解题思路 第一步：确定官能团和基团，根据限定条件，确定该有机物分子中含有两个“—COOH”、一个“”。 第二步：排布官能团和基团 (1)含有“”的四个碳原子的碳骨架有三种情况：C==C—C—C、C—C==C—C、。 (2)运用“定一移一”的方法，将两个羧基分别在以上三种碳骨架上排布，图示如下(数字表示另一个“—COOH”可能的位置)、、、，共9种情况；、，共5种情况；、，共4种情况。 第三步：算总数：9种+5种+4种=18种。 第四步：核磁共振氢谱有两组峰，即有两种不同化学环境的氢原子，峰面积之比为3∶1的结构简式为或。 1.有多种同分异构体，其中属于酯类且含有苯环的同分异构体有(　　) A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 答案　D 2.某羧酸的衍生物A的分子式为C6H12O2，已知： 又知D不与Na2CO3溶液反应，C和E都不能发生银镜反应，则A的结构(不考虑立体异构)可能有(　　) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 答案　B 解析　根据题意可推断A为酯，C为羧酸，D为醇，E为酮；因C、E都不能发生银镜反应，则C不是甲酸，而D分子中应含有，结合A的分子式可知A只可能有和两种结构。 3.[2022·全国甲卷，36(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　　　　　　　　。  答案　 解析　C()的分子式为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。 4.[2024·吉林，19(4)]D()的同分异构体中，与D官能团完全相同，且水解生成丙二酸的有　种(不考虑立体异构)。  答案　6 解析　D的同分异构体中，与D的官能团完全相同，说明有酯基的存在，且水解后生成丙二酸，说明主体结构中含有。根据D的分子式，剩余的C原子数为5，剩余H原子数为12，因同分异构体中只含有酯基，则不能将H原子单独连接在某一端的O原子上，因此将5个碳原子拆分。当一侧连接甲基时，另一侧连接—C4H9，共有4种同分异构体；当一侧连接乙基时，另一侧连接—C3H7，共有2种同分异构体，故满足条件的同分异构体有4+2=6种。 5.写出下列特定有机物的结构简式。 (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，占去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，占去Ω=5，即所有的不饱和度，还剩余2个饱和的碳原子，再根据①②可知其结构简式是或。 6.[2022·全国乙卷，36(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　　　　　。  答案　10 、 解析　由E的结构简式知其分子式为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。 7.[2022·海南，18(5)]X是F()的同分异构体，符合下列条件。X可能的结构简式为 　　　　　(任写一种)。  ①含有酯基　②含有苯环　③核磁共振氢谱有两组峰 答案　(或) 解析　F的分子式为C10H10O4，X是F的同分异构体，X含有苯环和酯基，其核磁共振氢谱有两组峰，说明X只有2种不同化学环境的H原子，则满足条件的X的结构简式为或。 8.[2022·山东，19(4)]H()的同分异构体中，仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有　　　　　种。  答案　6 解析　由H的同分异构体中仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构可知，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，所得结构分别有1、3、2种，共有6种。 学科网（北京）股份有限公司 $