08 发展素养(十四) 模型认知——限定条件下同分异构体的书写及副产物的判断-（学生用书）【高考快车道】2027年高考化学大一轮总复习

该高中化学高考复习学案系统梳理限定条件下同分异构体书写及副产物判断考点，以不饱和度与结构性质关系为纽带，构建“碎片推测-碳架构建-碎片组装”书写步骤和“结构对比-机理回溯”副产物分析方法体系，通过问题链引导学生自主梳理逻辑，形成有机化学结构与性质的系统认知。 亮点在于自主学习支持与科学思维培养，如例1信息解读表格辅助拆解限定条件，变式题真题演练强化方法应用，每个模块配方法总结与错题反思工具，培养模型认知和证据推理素养，助力学生自主诊断提升，教师可依学情精准指导，实现个性化复习。

发展素养(十四)　模型认知——限定条件下同分异构体的书写及副产物的判断 　限定条件下有机物同分异构体的书写 1.了解不饱和度与有机物结构、结构与性质等之间的关系 2.掌握限定条件下有机物同分异构体的书写步骤及方法 (1)书写步骤 (2)书写方法(以含苯环同分异构体书写为例) 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、化合物性质等推断官能团。 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:先在苯环上进行基团定位→再考虑取代基在苯环上的位置异构→最后考虑取代基的碳架异构、官能团在取代基中的位置异构、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”。 a.“端基碎片”,指在有机物的结构简式中只能位于“末端”的碎片,主要包括卤素原子、硝基、氨基、羟基、羧基、醛基等。书写含有这些碎片的同分异构体时,可将其分子式变形为烃基和碎片两部分,如R—CHO、R—X等。它们的同分异构体则取决于烃基部分的异构体数目,如甲基1种,乙基1种,丙基2种,丁基4种。 b.“非端基碎片”,分为桥型、三叉型、十字型。桥型通常有酮羰基、酯基、酰胺基等;三叉型包括苯环的三取代、、;十字型包括等;桥型碎片通常采用插入法,其余均可采用烃基分配法确定。 例1 [2025·河北卷节选] 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FeCl3溶液发生显色反应; (b)红外光谱表明分子中不含CO键; (c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为1∶1∶3; (d)芳香环的一取代物有两种。 【信息解读】 关键信息 信息解读 ①A的结构简式为 A的分子式为C9H10O2,其不饱和度为5 ②不与FeCl3溶液发生显色反应 A中不含酚羟基 ③红外光谱表明分子中不含CO A中不含醛基、酮羰基、羧基、酯基等 ④核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为1∶1∶3 A分子结构对称,分子内有3种氢原子,结合A的分子式推知,三种氢原子的个数为2、2、6个 ⑤芳香环的一取代物有两种 A分子中苯环上有2种氢原子 变式题 [2024·河北卷节选] 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3∶2∶2∶2;(b)红外光谱中存在CO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　 。  　有机合成与推断题中副产物的判断 一、有机合成中副产物的主要成因 1.竞争反应与活性位点竞争 有机物常含多个活性位点,反应时不同位点可能发生竞争。 (1)苯环取代中,邻、对位定位基(如—OH、—CH3)易导致多取代副产物。 (2)不对称烯烃加成时,马氏规则与反马氏规则产物并存(如HBr/过氧化物条件下)。 2.反应条件敏感性与副反应路径 (1)温度影响:低温抑制副反应,高温易引发多步反应(如硝基苯高温硝化生成二硝基取代物)。 (2)催化剂残留:未洗净的金属催化剂可能催化氧化或歧化反应,产生分子量偏移的副产物。 3.官能团干扰与保护缺失 (1)多官能团分子可能发生非目标反应,例如分子内同时含—COOH和—OH时,可能形成链酯、环酯或交酯。 (2)易氧化基团(如醛基)未保护时,可能被氧化为羧酸。 二、推断副产物的关键方法 1.结构对比法 对比反应物与主产物的结构差异,识别未反应的活性位点或新生成的活性基团。例如,若主产物为单取代苯酚,副产物可能为邻位或对位二取代物。 2.反应机理回溯法 (1)消去反应:含多个β-H的卤代烃消去时,可能同时生成多种消去反应产物。 (2)共轭二烯加成:1,3-丁二烯与试剂发生加成反应时,1,2-加成与1,4-加成产物共存。 例2 [2025·湖南卷节选] 化合物F是治疗实体瘤的潜在药物。F的一条合成路线如下(略去部分试剂和条件): 已知: 回答下列问题: (1)B的结构简式是　　　　 　　。  (2)E生成F的反应类型是　　　 　　　。  (3)F所有的碳原子　　　 　共面(填“可能”或“不可能”)。  (4)B在生成C的同时,有副产物G生成。已知G是C的同分异构体,且与C的官能团相同。G的结构简式是　　　　 　　、　　 　　　　(考虑立体异构)。  (5)C与生成E的同时,有少量产物I生成,此时中间体H的结构简式是　　　　　 　　　　。  变式题 [2025·浙江卷节选] 化合物G是一种治疗哮喘的药物,某研究小组按以下路线合成该化合物(反应条件及试剂已简化): 请回答: (1)从整个过程看,A→B的目的是　　　 　　 　　　。  (2)写出E→F的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　。  (3)生成G的同时还生成了HCl,则X的结构简式是　　　　　　　　　　　　　　。  (4)在D→E过程中有副产物生成,写出一种可能的副产物的结构简式:　　　　　　　　　(其分子式为C26H34O6N2且含有苯环)。  学科网（北京）股份有限公司 $ 发展素养(十四)　模型认知——限定条件下同分异构体的书写及副产物的判断 探究点1 例1　 [解析] A的芳香族同分异构体满足下列条件: (a)不与FeCl3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CO键;(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为1∶1∶3,则分子中有3种不同化学环境的氢原子,由于A的分子式为C9H10O2,则A的芳香族同分异构体中这3种氢原子的数目为2、2、6;(d)芳香环的一取代物有两种,则苯环上有2种不同化学环境的氢原子;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。 变式题　6　 [解析] I的分子式为C9H9NO4,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,其他均为饱和结构。由题给信息,结构中存在CO和,根据核磁共振氢谱中峰面积之比为3∶2∶2∶2及氧原子个数可知,结构中不存在羟基、存在甲基,结构高度对称,硝基苯基和CO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。 探究点2 例2　(1) (2)氧化反应 (3)可能 (4)　 (5) [解析] 结合B的分子式可知,A发生加成反应生成B,则B的结构简式为,B中端位碳原子上的溴原子发生消去反应生成C,C与发生加成反应生成中间体D,再发生取代反应生成E,E与氧气发生氧化反应生成F,据此解答。 (1)由分析可知,B的结构简式为。 (2)E→F属于“去氢”的反应,反应类型是氧化反应。 (3)苯环是平面结构,酮羰基是平面结构,五元杂环也是平面结构,碳碳单键可以旋转,则F中所有的碳原子可能共面。 (4)B→C的反应是端位碳原子上的溴原子发生消去反应得到碳碳双键,G是C的同分异构体,且与C的官能团相同,可以考虑另外一个溴原子发生消去反应,则G的结构简式为、(考虑顺反异构)。 (5)根据已知条件,存在一系列的转化平衡,结合I的结构简式可知,可转换为,与C发生加成反应后,得到的中间体H的结构简式为,再发生取代反应,即可得 到I。 变式题　(1)保护—NH—(氨基) (2) (3) (4)(或、、) [解析] A和ClCOOC2H5发生取代反应生成B,B和CaC2、H2O反应生成C,C和NaH、反应生成D,D和乙炔发生加成反应生成E,E中含有酰胺基,在NaOH溶液中发生水解生成的F为,F和X发生取代反应生成G,同时还生成了HCl,则X的结构简式是,以此解答。 (1)从整个过程看,A→B的过程中氨基转化为酰胺基,E→F的过程中酰胺基又转化为氨基,A→B的目的是保护氨基。(2)E中含有酰胺基和酯基,在NaOH溶液中发生水解生成的F为,同时有Na2CO3和C2H5OH生成,化学方程式为+2NaOH+Na2CO3+C2H5OH。(3)由分析可知,X的结构简式是。(4)D和乙炔发生加成反应生成E,该过程中2个D也可以发生加成反应生成分子式为C26H34O6N2且含苯环的副产物:、、、。 学科网（北京）股份有限公司 $