限定條件下同分異構體的判斷與書寫

［復習目標］掌握限定條件下分析有機物同分異構體的一般方法和思路。

■整合必備知識

1.常見的限制條件總結

（1）以官能團特征反應為限制條件

反應現(xiàn)象或性質(zhì)思考方向（有機物中可能含有的官能團）

澳的四氯化碳溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵

酸性高錦酸鉀溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基、苯的同系物等

遇氯化鐵溶液顯色、濃澳水產(chǎn)生白色沉淀酚羥基

生成銀鏡或磚紅色沉淀醛基或甲酸酯基或甲酸

與鈉反應產(chǎn)生H2羥基或竣基

遇碳酸氫鈉產(chǎn)生co2我基

既能發(fā)生銀鏡反應又能在NaOH溶液中水解甲酸酯基

能發(fā)生催化氧化，產(chǎn)物能發(fā)生銀鏡反應伯醇（一CH2OH）

（2）以核磁共振氫譜為限制條件

確定氫原子的種類及數(shù)目，從而推知有機物分子中有幾種不同類型的氫原子以及它們的數(shù)目。

①有幾組峰就有幾種不同化學環(huán)境的氫原子。

②根據(jù)其峰值比例可判斷有機物中不同化學環(huán)境氫原子的最簡比例關系。

③若有機物分子中氫原子個數(shù)較多但吸收峰的種類較少，則該分子對稱性高或相同的基團較

多。

2.隱含的限制條件一有機物分子的不飽和度（。）

（1）根據(jù)有機物分子式計算不飽和度（。）

對于有機物CxHyOz,o=2x苛一』+］苦。

特別提醒：有機物分子中鹵素原子（一X）以及一NO2、一NH2等都視為H原子。

一。=1,1個雙鍵或1個環(huán)

一。=2,1個三鍵或2個雙鍵或一個雙鍵

不飽和度與和一個環(huán)等

結構的關系一。=3,3個雙鍵或1個雙鍵和1個三鍵

或一個環(huán)和兩個雙鍵等

（力二。"4,考慮可能含有苯環(huán)

3.限定條件下同分異構體的書寫步驟

第一步：依據(jù)限定條件，推測“碎片”（原子、基團）的結構；

第二步：摘除“碎片”，構建碳骨架；

第三步：按照思維的有序性組裝“碎片”，完成書寫。

示例F（H0CH2—C三C—CH20H）的同分異構體中能同時滿足下列條件的共有種

（包含順反異構）。

①鏈狀化合物；

②能發(fā)生銀鏡反應；

③氧原子不與碳碳雙鍵直接相連。

其中，核磁共振氫譜顯示為2組峰，且峰面積之比為2：1的是（填結構簡式）。

分析

Q71個或2個醛翦

[①鏈狀化合物7

審限定條件匚>（②能發(fā)生銀鏡反應

、確定官能團.i③氧原子不與碳碳雙鍵直接相連

/不飽和度為2）

觀察研究對象

確定不飽和度OHOCH2—Cwc—CH2OH

（1）2個一CHO,在“C2H4”上的組裝方式有

OHC—CH2—CH2—CHO,CH3—CH—CHO

CHO

（2）MCHO,1個酮被基，在“C2H5”上的組裝方式有

一oo

IIII

拆

CH；—CH2—C—CHO、CH3—C—CH2—CHO

成

碎

片<（3）1個一CHO,l>i--OH,1個]=C（,1個一《一

，

重

新結合③的限制，組合方式有CH=CH—CH—CHO,

組2

裝OH

一

CH2=C—CHO,HOCH2—CH=CH—CHO

AH20H（順反異構，這個有兩種結構）

X/I

（4）1個HCOO—,1個C=C,1個一（2一

/\I

.結合③的限制，組合方式有HCOOCH2—CH=CH2

答案9OHC—CH2—CH2—CHO

■提升關鍵能力

H3CO

1.已知阿魏酸的結構簡式為則同時符合下列條件的阿魏

酸的同分異構體的數(shù)目為（）

①苯環(huán)上有兩個取代基，且苯環(huán)上的一澳代物只有2種；

②能發(fā)生銀鏡反應；

③與碳酸氫鈉溶液反應可生成使澄清石灰水變渾濁的氣體；

④遇FeCh溶液發(fā)生顯色反應

A.2B.3C.4D.5

答案C

解析根據(jù)條件①，兩個取代基處于對位；根據(jù)條件③，含有度基；根據(jù)條件④，含有酚羥

基，結合阿魏酸的分子式及條件②，含有醛基，故其同分異構體的可能結構為

HO^^^CH2cH—COOHCH—CH2coOH

CHO、CHO、

CH3

fH-COOHCOOH

CH2cH()、CHOo

2.M是D(C1Q"NH2)的一種芳香族同分異構體，滿足下列條件的M有種(不包含

A

D物質(zhì))。［己知苯胺和甲基毗咤(HQ八N?；橥之悩嬻w，并且均具有芳香性］

①分子結構中含一個六元環(huán)，且環(huán)上有兩個取代基；

②氯原子和碳原子相連。

其中核磁共振氫譜有3組峰，且峰面積之比為1：1：1的物質(zhì)的結構簡式為

答案12ClYZ^NH?

解析M是D的一種芳香族同分異構體，滿足：①分子結構中含一個六元環(huán)，且環(huán)上有兩個

取代基，則六元環(huán)可以是C或Q；②氯原子和碳原子相連；若六元環(huán)為〈二〉，則取代

基為一C1和一NH2,有鄰、間、對三種，間位即為D,所以滿足條件的有2種；若六元環(huán)為Q,

1力3Al

則取代基為一Cl和一CH3,采用“定一移一”的方法討論：CQN"4、4“)3、數(shù)字

表示甲基可能的位置)，共有4+4+2=10種；綜上所述符合條件的同分異構體有10+2=12

種。

H2N-V^COOH

3.(1)抗結腸炎藥物的有效成分的結構簡式為°H,它的同分異構體中，

符合下列條件的有種。

①遇FeCb溶液發(fā)生顯色反應②分子中甲基與苯環(huán)直接相連③苯環(huán)上共有三個取代基

⑵寫出符合下列要求的\=zCH=CHCOOH的同分異構體的結構簡式：

①苯環(huán)上只有兩個取代基②能使澳的CCL溶液褪色，且在酸性條件下能發(fā)生水解③核磁

共振氫譜顯示吸收峰面積之比為1：1：2：2：2

(3)D是化合物B(CH2=CHCH2Br)的一種同分異構體，其核磁共振氫譜顯示有兩種不同化學

環(huán)境的氫，且峰面積之比為4：1,D的結構簡式為o

答案⑴10(2)HCOOYI>CH=CH2

Br

(3)A

解析⑴遇FeCb溶液發(fā)生顯色反應，說明含有酚羥基；分子中甲基與苯環(huán)直接相連，苯環(huán)

上共有三個取代基，則三個取代基分別是硝基、甲基和酚羥基。如果硝基和甲基處于鄰位，

有4種結構；如果硝基和甲基處于間位，有4種結構；如果硝基和甲基處于對位，有2種結

構，所以符合條件的同分異構體有10種。(2)能使;臭的CCL溶液褪色，說明含有碳碳雙鍵，

在酸性條件下能發(fā)生水解，說明含有酯基，核磁共振氫譜顯示吸收峰面積之比為

1：1：2：2：2,苯環(huán)上只有兩個取代基，符合上述條件的有機物的結構簡式為

HCOO^^^WZH-CH?

練真題明考向

1.[2023?新課標卷，30(7)]在B(人)的同分異構體中，同時滿足下列條件的共有

種(不考慮立體異構)，

①含有手性碳；②含有三個甲基；③含有苯環(huán)。

其中，核磁共振氫譜顯示為6組峰，且峰面積比為3：3：3：2：2：1的同分異構體的結構簡

解析連有4個不同原子或原子團的碳原子稱為手性碳原子。在B的同分異構體中，同時含

有手性碳、3個甲基和苯環(huán)的同分異構體有9種，分別為0、O、O、

2.[2022?湖南，19（5）]CH3是一種重要的化工原料，其同分異構體中能夠發(fā)生銀鏡反

應的有種（考慮立體異構），其中核磁共振氫譜有3組峰，且峰面積之比為4：1：1

的結構簡式為=

答案5〉^CH°

O

解析CH3的同分異構體能發(fā)生銀鏡反應，說明該物質(zhì)含有醛基，根據(jù)分子式C4H6。

可得知，該物質(zhì)還含有碳碳雙鍵或者三元環(huán)，還要分析順反異構，則符合條件的同分異構體

H3C

有5種，它們分別是CH2=CHCH2CHO、H3CCHO、CHO（與前者互為

>=

順反異構體）、OHC和XCHO。

3.[2022?遼寧，19（6）]化合物KCioHiQ）的同分異構體滿足以下條件的有種（不考

慮立體異構）；

i.含苯環(huán)且苯環(huán)上只有一個取代基

ii.紅外光譜無酸鍵吸收峰

其中，苯環(huán)側(cè)鏈上有3種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)比為6：2：1的結構簡式為

（任寫一種）□

解析化合物I的分子式為CioHiQ,計算可得其不飽和度為4,根據(jù)題目所給信息，化合物

I的同分異構體分子中含有苯環(huán)（已占據(jù)4個不飽和度），則其余C原子均為飽和碳原子（單鍵

連接其他原子）；又由紅外光譜無醒鍵吸收峰，可得苯環(huán)上的取代基中含1個羥基；再由分子

中苯環(huán)上只含有1個取代基，可知該有機物的碳鏈結構有如下四種:

(y2、3《

J]、J\1(1、2、3、4均表示羥基的連接位置)，所以滿足條件的化合物I的同分

異構體共有12種；其中，苯環(huán)側(cè)鏈上有3種不同化學環(huán)境的氫原子，且個數(shù)比為6：2：1

-1/OH

的同分異構體應含有兩個等效的甲基，則其結構簡式為1U°H或U

o

4.[2020?全國卷H,36(6)]化合物八八的同分異構體中能同時滿足以下三個條件的有

個(不考慮立體異構體，填標號)。

(i)含有兩個甲基；

(ii)含有酮嫌基(但不含C=C=O)；

(iii)不含有環(huán)狀結構。

a.4b.6c.8d.10

其中，含有手性碳(注：連有四個不同的原子或基團的碳)的化合物的結構簡式為

答案C

人人有2個不飽和度，同分異構體中含酮裁基但不含環(huán)狀結構，則分子中含一個

解析

碳碳雙鍵、一個酮莪基，外加2個甲基，符合條件的有8種，如下：CH3cH=CHCOCH2cH3、

CH3CH=CHCH2COCH3、CH3cH2cH=CHCOCH3、CH2=CHCH(CH3)COCH3、

CH2=C(C2H5)COCH3、CH2=C(CH3)COCH2cH3、CH2==C(CH3)CH2COCH3、

CH2=CHCOCH(CH3)2,其中，含有手性碳的為CH2=CHCH(CH3)COCH3(I)o

課時精練

I.B(COOCH2CF3)有多種同分異構體，同時滿足下列條件的同分異構體共有種

(不考慮立體異構)。

a.分子結構中含有一CF3

b.能與NaHCCh溶液發(fā)生反應產(chǎn)生氣體

答案10

解析B的分子式為C5H5O2F3,B有多種同分異構體，同時滿足下列條件a.分子結構中含有

—CF3,b.能與NaHCCh溶液發(fā)生反應產(chǎn)生氣體，說明含有猴基，因此相當于是丙烯或環(huán)丙烷

分子中的2個氫原子被疑基和一CF3取代，依據(jù)定一移一的方法可判斷，如果是丙烯中的2

個氫原子被取代，有8種，如果是環(huán)丙烷分子中的2個氫原子被取代，有2種，共計有10

種。

OCH2cH3

^pCH2OH

2.（2023?山東省青島第二中學模擬）寫出同時符合下列條件的C）的同分異

構體的結構簡式：_________________________________________________________

①屬于芳香族化合物

②核磁共振氫譜有4組峰，峰面積之比為6：3：2：1

③遇FeCb溶液無顏色變化，不能與單質(zhì)鈉反應產(chǎn)生氫氣

答案

解析①屬于芳香族化合物，分子中含有苯環(huán)；②核磁共振氫譜有4組峰，峰面積之比為

6：3：2：I,說明分子中含有4種不同化學環(huán)境的氫原子；③遇FeCb溶液無顏色變化，不

能與單質(zhì)鈉反應產(chǎn)生氫氣，則不含有酚羥基、醇羥基，應含有醛鍵。符合條件的C的同分異

構體的結構簡式為

H3co

H=COCH3

3.I（H3CO）存在順反異構，其反式結構的結構簡式為

CH2OH

________；M為F（H3coAOCH。的同分異構體，滿足下列條件的M的結構有_________

種（不考慮立體異構）。

①苯環(huán)上連有4個取代基

②1molM最多能與3molNaOH發(fā)生反應

H3co

V^OCH3

答案H3co12

解析M為F的同分異構體，1molM最多能與3moiNaOH發(fā)生反應，說明M中含有三個

—CHCH3

酚羥基，同時苯環(huán)上連有4個取代基，則另一個取代基為一CH2cH2cH3或CH3,苯環(huán)

上有4個取代基，其中3個取代基相同的同分異構體有6種，故滿足條件的M的結構有6X2

=12種。

V^z^COOH

4.1是￡（I）的同系物，其相對分子質(zhì)量比E少70,滿足下列條件的I的

同分異構體（不考慮立體異構）共有種。

①能使比2的CCU溶液褪色

②既能發(fā)生水解反應又能發(fā)生銀鏡反應

其中核磁共振氫譜為1：1：6的結構簡式為o

oCH3

III

答案8H—C—o—CH=C—CH3

^COOH

解析1是￡（I）的同系物，其相對分子質(zhì)量比E少70（5個CH2原子團），

則I的分子式為C5H8。2,不飽和度為2。I的同分異構體滿足限定條件：①能使Bn的CCL

溶液褪色，②既能發(fā)生水解反應又能發(fā)生銀鏡反應。由此可知含碳碳雙鍵和甲酸酯基，所以

I的同分異構體（不考慮立體異構）共有8種，其中核磁共振氫譜為1：1：6的結構簡式為

oCH3

II,

H—C—（）—CH=C—CH3o

5.H是F（H°H2C—的同分異構體，滿足下列條件的H共有

種（不考慮立體異構），其中核磁共振氫譜有5組峰的結構簡式是（寫出一種即可）。

①含有飽和六元碳環(huán)；

②能發(fā)生水解反應；

③能發(fā)生銀鏡反應。

解析滿足條件：①含有飽和六元碳環(huán)；②能發(fā)生水解反應，說明含有酯基；③能發(fā)生銀鏡

CHOCHO

OOCH

反應，說明含有醛基，則符合條件的是OOCH、

OO

OOCH

O

6.C(°CHs)有多種同分異構體，其中能滿足下列條件的芳香族化合物的結構簡式為

①能發(fā)生銀鏡反應，也能發(fā)生水解反應，且水解后的產(chǎn)物之一能與FeCb溶液發(fā)生顯色反應;

②核磁共振氫譜有四組峰；峰面積比為1：1：2：6o

答案

解析C的同分異構體屬于芳香族化合物，說明含有苯環(huán)，能發(fā)生銀鏡反應，也能發(fā)生水解

反應，分子式中有兩個0原子，說明是甲酸酯，水解產(chǎn)物之一能與FeCb溶液發(fā)生顯色反應,

oH

一-

A

說明是甲酸酚酯，即含有結構,結合核磁共振氫譜有四組峰，且峰面積之比為

I：1：2：6可知，結構中還有兩個甲基，且兩個甲基的位置對稱，所以滿足條件的結構簡式

0

0II

0—C——H

O—C-H

xz

為V、H3cCH3。

OH

7.有機物H是C(CHO)的同分異構體，符合下列條件的H有種。

①分子中除苯環(huán)外不含其他環(huán)狀結構；

②僅含有一種官能團，能與新制Cu(OH)2反應，生成磚紅色沉淀；

③苯環(huán)上有3個取代基。

答案16

解析C的分子式為C10H10O2,H滿足下列條件：①分子中除苯環(huán)外不含其他環(huán)狀結構；②

僅含有一種官能團，能與新制Cu(OH)2反應，生成磚紅色沉淀，說明含有兩個一CHO;③苯

環(huán)上有3個取代基，可以是一CHO、一CHO、一CH2cH3,此時有6種結構；也可以是一CHO、

—CH2cHO、—CH3,此時有10種結構，所以符合條件的H有16種。

8.寫出4種同時符合下列條件的化合物F(H°、OH)的同分異構體的結構簡式(不包括立

體異構)：。

O

II.

①分子中有一NH2、一C一O一、六兀碳環(huán)；

②無次甲基H；

③分子有6種不同化學環(huán)境的氫原子。

答案

解析①根據(jù)叛基和酯基互為官能團異構，則同分異構體含有一NH2、猴基、六元碳環(huán)或

—NH2、酯基、六元碳環(huán)的結構；②無次甲基H,說明氨基與覆基或氨基與酯基不能連

在同一個C原子上；再結合③分子中有6種不同化學環(huán)境的氫原子可得符合題意的同分異構

9.化合物C的分子式為Ci2H9NCI2,它的同分異構體有多種，寫出同時滿足下列條件的所有

同分異構體的結構簡式：=

①IR譜表明分子中含有兩個苯環(huán)結構，且2個氯原子不在同一個苯環(huán)上;

②核磁共振氫譜顯示只有5種不同化學環(huán)境的氫原子。

解析C的分子式為Ci2H9NCI2,①IR譜表明分子中含有兩個苯環(huán)結構，且2個氯原子不在

同一個苯環(huán)上，②核磁共振氫譜顯示只有5種不同化學環(huán)境的氫原子，可能的結構簡式為

10.寫出化合物C8H7NO4符合下列條件的同分異構體的結構簡式：

①能與FeCb溶液發(fā)生顯色反應，1mol有機物能與足量銀氨溶液反應生成4molAg；

②核磁共振氫譜顯示分子中有4種不同化學環(huán)境的氫原子；

③分子中無N—0。

答案NH2、NHz、OHC—N—CHO、OHC—N—CHO

解析化合物C8H7NC>4的同分異構體同時符合：①能與FeCb溶液發(fā)生顯色反應，說明含有

酚羥基，1mol有機物能與足量銀氨溶液反應生成4moiAg,說明含有2個醛基；②核磁共

振氫譜顯示分子中有4種不同化學環(huán)境的氫原子，說明分子結構對稱；③分子中無N—O,

符合條件的同分異構體的結構簡式見答案。

NCOOH

11.P為B(1/)的同系物，分子式為C8H9NO2,滿足下列