2022届新高考化学一轮复习同分异构体的书写及数目判断学案

同分异构体的书写及数目判断

导读：同分异构现象的存在是有机物种类繁多的原因之一，了解、研

究、认识有机化合物的同分异构体是认识物质多样性的一把钥匙。

对有机物同分异构体的学习和考查有利于学生建立“结构决定性质，

性质反映结构”的化学学科观念,培养“分析推理、归纳论证”的能

力和“宏微结合”的核心素养。本知识点是高考题中的必考点，题目

形式既有选择题也出现在有机合成与推断的综合题中。设问方式主

要有两类,一是判断指定有机化合物(或限定条件)的同分异构体数

目，二是书写限定条件的同分异构体的结构简式。

(1)书写同分异构体时首先判断该有机物是否有类别异构。

⑵就每一类物质，先写出碳链异构体,再写出官能团的位置异构。

(3)碳链异构体按“主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边”的

规律书写。

(4)检查是否有书写重复或书写遗漏,根据“碳四价”原则检查是否

有书写错误。

(1)烷煌:烷烧只存在碳链异构,书写时应注意要全而不重复。一般采

用“减碳法”：

两注意.厂

选最长碳链为主链;找出主链的对称轴1

主链由K到短;支链由整到散;位置由心；

到边;排布对、邻、间

成直链,一条线;摘一碳,挂中间;往边:

移,不到端;摘二碳,成乙基;二甲基，

同邻问:

实例：以CGHM为例,例析用“减碳法”书写同分异构体

第一步:将分子中全部碳原子连成直链作为母链

C-C-C-C-C-C

第二步:从母链一端取下一个碳原子作为支链（即甲基），依次连在主

链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳骨架结构有两种：

①②⑤④⑤①②③④⑤

不能连在①位和⑤位上,否则会使碳链变长,②位和④位等效，只能用

一个,否则重复。

第三步:从母链上取下两个碳原子作为一个支链（即乙基）或两个支链

（即2个甲基）依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,两甲基

的位置依次相邻、相同,此时碳骨架结构有两种：

（2）具有官能团的有机物,一般书写的顺序:碳链异构一官能团位置异

构一官能团类别异构。

⑶芳香化合物:取代基在苯环上的相对位置具有邻、间、对3种。

基团将有机物看作由基团连接而成，由基团的异构体数目可推断

连接有机物的异构体数目。如丁基有四种,丁醇

法(C1H-OH)>C1H-Cl分别有四种同分异构体

换位将有机物分子中的不同原子或基团进行换位思考。如：乙烷

思考分子中共有6个H原子,若有2个H原子被Cl原子取代所

法得二氯乙烷只有两种结构,那么四氯乙烷也只有两种结构

等效

氢分子中有几种等效氢,则其一元取代物就有几种同分异构

原子体。分子中等效H原子有如下情况：

法①分子中同一个碳上的H原子等效；

(又②同一个碳的甲基H原子等效；

称对③分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时)上的H

称原子等效

法)

定一

分析二元取代物的方法,如分析GHGCL的同分异构体,先固

移一

定其中一个Cl的位置,移动另外一个Cl

法

O

组合

饱和一元酯Rl-C-OR2,RI一有ɪn种,R2一有n种，共有(m×n)

法

种酯

[典例](2017•全国∏卷节选)化合物G是治疗高血压的药物“比索

洛尔”的中间体,一种合成G的路线如下：

.___________,IB(CjHQ)I[C∩ID(C7HtO2)Ilɪɪɑ

IIIl

∣A(C1H40)[----------XHOyX)人⅛H2SO4∆"I__j3ICl

JKOH

♦hG/尸汗眼

已知以下信息：

①A的核磁共振氢谱为单峰;B的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为

6：1：Io

②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢；1molD可与1molNaOH

或2molNa反应。

回答下列问题：

(I)A的结构简式为0

(2)B的化学名称为o

(3)G的分子式为o

(4)L是D的同分异构体,可与FeCk溶液发生显色反应，Imol的L可

与2mol的Na2CO3反应,L共有种;其中核磁共振氢谱为四

组峰,峰面积比为3：2：2：1的结构简式

为、o

考查情境:本题以治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体为素材，

引导学生和中学化学教学去关注、感受和体会生活、科学、技术的

协调发展,感受化学学科对人类生活的意义和贡献。体现“科学态度

与社会责任”的内涵。

必备知识:考查有机物的推断和合成,涉及命名、结构简式书写、同

分异构体判断与书写。

关键能力:宏观辨识与微观探析,分析与推测能力。考查学生对基础

知识的掌握程度、获取接受新知识、新信息的能力及应用所学知识

进行必要的分析来解决实际问题的能力。

解析:A的分子式为C2H1O,其核磁共振氢谱为单峰,则A为7;B的分

子式为C3H8O,核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6：1：1,则B的结

构简式为CH3CH(OH)CH3;D的分子式为C7H8O2,其苯环上仅有两种不同

化学环境的氢，1molD可与1molNaOH或2molNa反应，则苯环

上有酚羟基和一CHzOH,且为对位结构，则D的结构简式为

HC)-O^ʌOH0

⑴根据上述分析,A的结构简式为7。

⑵根据上述分析,B的结构简式为CACH(OH)OL,依据醇的命名，其化

学名称为2-丙醇或异丙醇。

(3)根据有机物成键特点,有机物G的分子式为C18H31NOlo

(4)L是HO0~OH的同分异构体,可与FeCb溶液发生显色反应,说

明含有酚羟基，1mol的L可与2mol的暇队反应，说明L的分子

结构中含有2个酚羟基和一个甲基，当二个酚羟基在邻位时,苯环上

甲基的位置有2种，当二个酚羟基在间位时，苯环上甲基的位置有3

种，当二个酚羟基在对位时，苯环上甲基的位置有1种,满足条件的L

共有6种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3：2：2：1的结

CH3CH3

C

构简式为HIe°"、H（√i-OHo

答案：（I）T(2)2-丙醇(或异丙醇)(3)C18H31NO1(4)6

CH3

人1OH

C考向一同分异构体数目判断

1.下列有关同分异构体数目的叙述中,错误的是（C）

A.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代,所得产物有

6种

f⅛。中有4种属于芳香烧的同分异构体

,它与硝酸反应可生成5种-硝基取代物

解析：甲苯苯环上有3种H原子,含3个碳原子的烷基有正丙基、异

丙基2种,所以所得产物有3×2=6（种），A正确;分子式为CM。的芳香

烧,其不饱和度=生Wn=4,分子中含有1个苯环,侧链为烷基,若有

1个侧链,为一CH2CH3,有1种,若有2个侧链,为2个一CH”有邻、

间、对3种,符合条件的结构共有4种,B正确；含有苯环的同分异构

体就有邻、间、对三种,C错误；为对称结构,有如图所示的5

种H原子：,所以与硝酸反应可生成5种一硝基取代物,D正

确。

2.下列关于同分异构体（不考虑立体异构）的数目判断正确的是

(A)

选项ABCD

分子

C5HIOC9H18O2

C5H12OC7H16

式

分子中含酸性条件下水解生成两种

已知能与金属能使澳

有3个甲相对分子质量相同的有机

条件钠反应水褪色

基物

同分

异构

83512

体数

目

解析:根据分子式,能和金属钠反应,该物质为戊醇,戊醇有8种结

:CH3CH2CH2CH2CH2OH.

CH3CH2CH2CH(OH)CH3^

CH3CH2CH(OH)CH2CH3.

CH3CH2CH(CH3)CH2OH.

CH3CH2C(OH)(CH3)CH3>

CH3CH(OH)CH(CH3)CH,^

CH2(OH)CH2CH(CH3)CH3>

CH3C(CL)2CH2OH,故A正确。Csh能使滨水褪色说明是烯短,戊烷的同

分异构体有

CH3CHCH2CH3

CH3-CH2-CH2-CH2-CH3ʌCH3、

CH3

CH3-C-CH3

CH3,若为CH3-CH-CH-CH-CH3,不考虑顺反异构体,相应烯

煌有CH2-CH-CH2-CH2-CH3>CH3-CH-CH-CH2-CH3共2种；若为

CH3CHCH2CH3

CH3,相应烯垃有:CH2_C(CH3)CH2CH3>CH3C(CH3)-CHCH3>

C

IH3

C一

CH3l

cH3

CH3CH(CH3)CH-CH23种同分异构体;若为没有相应烯垃;所

以分子式为CsA。的烯煌共有2+3=5(种)，故B错误。该烧结构式中含

有3个甲基,则该烷煌只有1个支链,若支链为一C国,主链含有6个

碳原子,符合条件的

有:CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH3,CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3;若支链为一CH2CH3,

主链含有5个碳原子,符合条件有:CLCH2CH(CH2CH3)CH2CH3;支链不可

能大于3个碳原子,故符合条件的烷烧有3种，故C错误。分子式为

C9H18O2,在酸性条件下水解得到相对分子质量相同的两种有机物，因此

酸比醇少一个C原子,说明水解后得到的竣酸含有4个C原子,而得

到的醇含有5个C原子,含有4个C原子的竣酸有2种同分异构

CH3CH2CH2COOH›CH3CH(CH3)COOH,含有5个C原子的醇有8种同分

异构体,所以符合条件的同分异构体数目有2义8=16（种），故D错

误。

3.（2017•全国ΠI卷）H是G（的同分异构体,其苯环上的取

代基与G的相同但位置不同，则H可能的结构有种。

答案：9

0考向二限定条件的同分异构体书写

4.（1）（2020・全国I卷）%N-OH的六元环芳香同分异构体中，能与

金属钠反应,且核磁共振氢谱有四组

峰,峰面积之比为6：2：2：1的有种,其中，芳香环上为二

取代的结构简式为o

（2）（2019・全国I卷）写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的

B（9Γ）的同分异构体的结构简

式o（不考虑立体异构，只需写

出3个）

O

（3）（2019•全国∏卷）E（Oʌ）的二氯代物有多种同分异构体,请写

出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简

工。、O

①能发生银镜反应;②核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为3：2：

Io

（4）（2019•天津卷）化合物B[C%C三CeOOC（CH3）3]的核磁共振氢谱中

有个吸收峰;其满足以下条件的同分异构体（不考虑手性异

构）数目为o

①分子中含有碳碳三键和乙酯基（-COOCH2CH3）

②分子中有连续四个碳原子在一条直线上

写出其中碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简

式

COOCH

Z25

H2C

（5）（2018・全国I卷）写出与E（'coocH）互为同分异构体的酯类

化合物的结构简式（核磁共振氢谱为两组峰,峰面积比为1：

D_o

\/

6N

答案：（1）6OH

CHOCCCHO

CHOCHOchtro/

（2）0、G、c/、Ck、0（任写3个）

CHCH

ClI3Cl3

∕∖ICIIci

⑶qCHOCHO

CKCHgCC0OCH2CH3

（4）25CH3和CHzgccoocHzCHs

0

（5）T、人°xt）人

©规律方法

同分异构体的书写技巧

限定范围书写和补写同分异构体,解题时要看清所限范围，分析已知

几个同分异构体的结构特点,对比联想找出规律补写，同时注意碳的

四价原则和官能团存在位置的要求。

个双键或1个环

AΩ=24个三键或2个双键等

I→不饱和度与结构关系