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主讲老师：
专题9
限定条件下同分异构体的统计与书写
高中化学二轮复习课件
1
2
3
4
5
6
7
8
必备知识
1-烷基（-CnH2n+1）的种类，C4两种,C5三种碳构架
3-氢谱信息和数字（12，9，6，4，3，2，1）里的学问
8-单苯环同分异构体的常见答案
2-一定要先求不饱和度（Ω）——方便确定氢的个数
4-等效氢的种类的判断
7-苯环取代基为XX,XY,XXX,XXY,XYZ,XXXY同分异构体个数
6-各种官能团、基团的信息给予
5-有手性碳、无-N-H键，无醚键等特殊条件是什么意思
互换法等价于YXX型,为6种
1-烷基的种类
基元法
-CH3
-C2H5
-C3H7
-C4H9
-C5H11
-CnH2n+1
烷基的种类
1
1
2
4
8
C4,C5碳骨架
C-C-C-C
C--C--C
丨
C
C-C-C-C-C
C-C-C-C
丨
C
C
丨
C--C--C
丨
C
2. 不饱和度——缺氢指数，用来快速计算分子式中H的个数
缺氢
指数
碳氢构架CxHy
CxH2x
CxH2x-2
CxH2x-6
定义
与饱和烃（烷烃）相比，每缺少2个H，叫做1个不饱和度。
Ω=1
Ω=2
Ω=4
2x+2-y
Ω=--------- 2
CxH2x+2
Ω=0
饱和烃
-C=C-、-C=O、-CHO -COOH、-COOR
1个叁键或2个双键或2个环或1环+1双键
1个苯环
氢
Ω=碳+1-（---）
2
或一个环
碳+1减一半的氢
使不饱和度相同则H个数相同
2. 不饱和度——缺氢指数，用来快速计算分子式中H的个数
小窍门
4
有-NO2贡献一个不饱和度
5
立体多面体不饱和度=面数-1
Ω=双键数+叁键数x2+环数+苯环数×4
小结
1
Cl-原子换成H再计算
2
O原子划掉再计算
3
有N划掉NH计算
每划掉1N再划掉1个H
C4H7Cl→C4H8
C4H8O2→C4H8
每插入一个N,则多出一个H
多面体压扁可以看做N-1个环
6
剪切法：剪断所有的环，每次+1



金刚烷Ω=3
核磁共振技术(NMR)里的峰数和峰面积之比
峰数：
峰面积之比：
等效氢的种类；
各种等效氢的个数比；
分子式：C2H6O→3种氢，2：1：3 → CH3CH2OH
分子式：C2H4O→2种氢，1：3 → CH3CHO
3-核磁共振氢谱(NMR)里的数字（12，9，6，3，2，1）里的学问
12
4个-CH3分两对在对称位置上
9
有叔丁基——3个-CH3连在同一个碳上
6
2个-CH3在对称位置上
或同C上异丙基-CH(CH3)2
3
1个-CH3
2
-CH2- -NH2,分子对称位置有2个H,2个-OH或2个-CHO或2个-COOH等
1
单个非对称位置有-CH- -NH- ,-H,-OH -CHO或-COOH等
4-等效氢种类的判断
等效氢种类
同一个碳上的氢等效；同C所连甲基-CH3上的H等效
处于镜面对称、中心对称位置上的氢等效
等效碳上的氢等效
无支链环上的氢等效
2、3号碳分别等效 1号碳均等价 2、3号分别为等效碳 a、b为等效碳
均为1种等效氢
5-有手性碳、无-N-H键，无醚键等特殊条件是什么意思
有手性碳
构建1个C骨架：1个碳原子上连四个不同的基团
无
N-H键
CHN组成的化合物，无N-H意味着全部为C-N键
C----N----C
▎
C
无
醚键
CnH2n+2O，无醚键，意味着是醇类化合物
插入法：O插入C-H键之间为醇
插入法：O插入C-C 键之间为醚
6-各种官能团、基团的信息给予
1. 与NaHCO3溶液反应有气体生成
1. 含-COOH
题设信息
可得结论
2. 与FeCl3能发生显色反应（紫色）与Na2CO3 反应无气体生成
2. 含-酚羟基
3. 可发生银镜反应
3. 含-CHO或甲酸酯类H-COOR
4. 有机物既能水解，又能发生银镜反应
4. CxHyO2为甲酸酯类H-COOR
①CnH2n(n≥3)： 烯烃、环烷烃
②CnH2n－2(n≥4)： 二烯烃、炔烃、环烯烃
③CnH2n＋2O(n≥2)：饱和一元醇、饱和一元醚
④CnH2n－6O(n>6) 芳香醇、芳香醚与酚
⑤CnH2nO(n≥3)： 饱和一元醛、酮、烯醇、环氧烷
⑥CnH2nO2(n≥2)： 饱和一元羧酸、酯等
7-苯环取代基为XX, XY, XXX, XXY, XYZ, XXXY时，同分异构体个数
-X -x-x两种 -X-Y两种 -X-X-X三个 -X-X-Y三个 -X-Y-Z三个
6H等效 邻、间、对 邻、间、对 连、均、偏 定2移1 定2移1
1 3 3 3 6 10
XXXY四取代有6种异构体,先按照连均偏安排XXX 再找Y可能位置
苯环上有XXXYHH6原子(团)，将X与H互换，得：HHHYXX，相当于YXX型为6种
X与H互相交换角色，等价于XXY型，为6种
苯环上只有1种氢原子
X
X
X
3个相同取代基均位
（中心对称）
2个相同取代基：对位
X
X
X
X
X
X
4个相同取代基处于连位
（镜面对称）
X
X
X
X
4个相同取代基
处于3连1对
（镜面对称）
X
X
Y-- --Y
X
5个取代基
XX,YY分别处于对称位
（镜面对称）
8-单苯环同分异构体的常见答案
苯环上有2种不同环境的氢原子
2个XX相间处于对称位置
Y处对称轴上
X
Y
2个不同取代基XY
(对位)
X
X
X
3个相同取代基
连位
Y
X
X
Y
X
X
8-单苯环同分异构体的常见答案
轴对称
【练习】以X、Y代表取代基，请你画出苯环上分别有两个、三个、四个取代基(可相同或不同)且苯环上的H只有2种的结构简式。
二取代：
三取代：
四取代：
轴对称
不对称
轴对称
8-单苯环同分异构体的常见答案
含苯环有机物分子中有4种及以上的氢原子,分子一般镜面对称
A
B B
C C
D
诠释
整个分子一般以对位连线为对称轴
对称轴上A/D有不同的含氢基团或官能团
BC位对称轴位有分别相同的含氢基团或官能团
8-单苯环同分异构体的常见答案
2024
3年经典——限制条件型同分异构体实战篇
第一步:求不饱和度Ω；算C,O,N等原子个数（不需要求H的个数）
第二步:依条件，确定基团、官能团
第三步:先分类后分步组装，逐步满足不饱和度Ω、C,O,N等个数
基本步骤
基本方法
两先两后：
先拆解后组装
先分类后分步
尽量对称组装
无苯环的同分异构体数目 确定示例
1．（2023·湖北卷）D为（ ），D的同分异构体中，与其具有相同官能团（-OH）的有_______种(不考虑对映异构)，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为9：2：1的结构简式为_______。
(1) 分子式为C5H12O; Ω=0，饱和；
(2) 取出已知官能团-OH, 可改写为C5H11-OH;
(3) 戊基-C5H11有8种，则含有羟基的同分异构体有8种。
除去D自身，还有7种同分异构体.
7
-CH2-
-OH
9为叔丁基
2为亚甲基，1为羟基
减去1自身
2.（2023·湖南卷） (呋喃)是一种重要的化工原料，其能够发生银镜反应的同分异构体中，除H2C=C=CH-CHO外，还有____种；
(1) 呋喃分子式为C4H4O，不饱和度=双键数2+环数1=3
（2）可发生银镜反应，说明有-CHO,满足了1个C,1个O和一个不饱和度。
（3）剩余3个C，两个不饱和度，根据不饱和度进行分类讨论：
①两个双键：C=C=C,已排除；
②一个三键：C≡C-C-CHO,C-C≡C-CHO两种情况。
③一个环+双键，为
分类/分步
讨论
4
3．（2022·湖南卷） 是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有_______种(考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4：1：1 的结构简式为：
5
（1）分子式C4H6O，具有4C,1个O和2个不饱和度（两个双键）
（2）同分异构体能发生银镜反应，说明该物质含有-CHO，满足了1C,1个O和
1个不饱和度；
（3）剩余部分有3个C，1个不饱和度（含1个C=C，或3个碳的环)提供
①若有1个双键，可以分为C=C-C-CHO, C-C=C-CHO，C=C(CH3)-CHO三种
②若有1个环，为 ，
根据题设分析，4为2个为亚甲基
这种分子具有顺反异构，同分异构体+1
顺反异构和对映异构
4．（2022·北京卷）羧酸B（C4H8O2）无支链，B的名称为___________；B的一种同分异构体中只有一种环境氢，其结构简式为
(1) 分子式为C4H8O2; Ω=1；
(2) 取出已知官能团-COOH, 满足1个C，2个O和一个不饱和度。原分子可改写为C3H7-COOH;
(3) 无支链，可写作：CH3CH2CH2COOH，为丁酸
(4) 同分异构体有1个不饱和度，则含有双键或环。若为双键，不可能有1种氢。若为对称的环醚，则可能有1种氢。
丁酸
符合一元羧酸或酯类的通式
1，4-二氧六环
（或1，4-二氧己环）
5.（2022·辽宁卷）I的结构简式为右图 ，化合物I的同分异构体满足以下条件的有___________种(不考虑立体异构)；
i．含苯环且苯环上只有一个取代基 ii．红外光谱无醚键吸收峰；
其中，苯环侧链有3种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶2∶1的结构简式为___________(任写一种)。
整合
信息
（1）化合物Ⅰ的分子中含4个不饱和度（3个双键1个环）；苯环Ω=4，则除苯环之外均为饱和结构。
（2）环外4个饱和C，1个O，则为醇（含-OH）（题设信息无醚键）
（3）根据1个取代基分类：4个饱和碳形成丁基，丁基有4种，统计四种丁基上的H的种类，就是对应醇的种类：
有12种芳香醇
12种
5.（2022·辽宁卷）I的结构简式为右图 ，化合物I的同分异构体满足以下条件的有___________种(不考虑立体异构)；
i．含苯环且苯环上只有一个取代基 ii．红外光谱无醚键吸收峰；
其中，苯环侧链有3种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶2∶1的结构简式为
__________________________________________________ (任写一种)。
12种
6为2个等效的-CH3
取出两个甲基，碳架为乙苯；再用2个-CH3取代H，可能为以下碳架：羟基在以下标记位置取代均可满足题意：
6．（2022·天津卷）异丁酸(A)结构式 ，用系统命名法对A命名：___________；在异丁酸的同分异构体中，属于酯类的化合物数目为___________，写出其中含有4种处于不同化学环境氢原子的异构体的结构简式：________________。
2 甲基丙酸
3 2 1
A主链有3个碳原子，属于羧酸，因此用系统命名法对A命名：2 甲基丙酸
酯类一般用插入法：取出特殊部分-COO-,得到丙烷CH3CH2CH3,将酯基插入C-C之间得到普通酯类；插入H-C键之间得到甲酸酯类，酯的种类=不对称的C-C数×2+对称C-C键数×1+H-C键数×1
不对称的C-C仅一种
H-C键有2种
酯的种类=1×2+2×1=4种
HCOOCH2CH2CH3
4
含1个苯环，不指定取代基个数的同分异构体数目确定
1.（2023·全国甲卷）B的分子式为C7H6ClNO2（结构简式见右图），具有相同官能团的B的芳香同分异构体还有_______种(不考虑立体异构，填标号)。
a．10 b．12 c．14 d．16
其中，核磁共振氢谱显示4组峰，且峰面积比为2：2：1：1的同分异构体结构简式为_______。
16
先分类后分步
凡官能团相同需减去1（自身）
（1）3个取代基-CH3,-Cl、-NO2，属于苯环上有XYZ型，有10种；
（2）2个取代基仅两种组合，第一种为-Cl;-CH2NO2,第二种为-NO2,-CH2Cl
均为苯环上取代XY型，有2×3=6种
(3) 1个取代基，为-CHClNO2，有1种
共有(10+6+1)-1=16种
(4) 四组峰需镜面对称且无甲基，结构简式为：
2.（2023·全国乙卷）D为( )，在D的同分异构体中，同时满足下列条件的共有_______种；
①能发生银镜反应；②遇FeCl3溶液显紫色；③含有苯环。
其中，核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为_______。
13
整合
信息
D=苯环-OH +-CHO +1个饱和C原子
（1）先分类：若取代基为三个，即-OH,-CHO,-CH3,属于-XYZ型，同分异构体10种；
（2）若取代基有两种，则为酚羟基（-OH）,-CH2-CHO,属于苯环上有-X-Y型，3种。
（3）不可能有1个取代基，因为酚羟基-OH必须连在苯环上。故有13种同分异构体。
核磁共振氢谱为五组峰，且峰面积比为2：2：2：1：1，说明同分异构体中不能含有甲基，有-CH2-，是一种对称结构，取代基处于对位，故同分异构体的结构简式为（右上图）
3.（2023·新课标卷）在B（右图）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；②含有三个甲基；③含有苯环。其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3：3：3：2：2：1的同分异构体的结构简式为_______________________。
9
【解析】连有4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。先满足手性碳：手性碳有2种连接：
分类1：手性碳连接苯环,-CH3和-OCH3,-H，剩余一个-CH3，苯环上有2个取代基（XY型）邻间对三种；
分类2：手性碳连接苯环、羟基、甲基、H，剩余两个甲基，在苯环上属于XXY型，有6种
2个取代基且相对才能满足2：2
4．（2021·全国甲卷）化合物B(右图）的同分异构体中能同时满足下列条件的有_______(填标号)。
a.含苯环的醛、酮; b.不含过氧键(-O-O-);c.核磁共振氢谱显示四组峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
【分析】B可以拆解为苯环、1个-CH3，1个醛基(-CHO)或羰基（C=O），2个羟基
(1) 若为醛（-CHO），则还有1个-CH3、2个羟基,可能为：
3代表有一个-CH3,
(2) 若为酮（含 - ），则还有2个羟基,可能为：
C
4种H，单个基团在苯环对位，左右对称
处于对位
含1个苯环，指定取代基的同分异构体数目的确定
示 例
1．（2023·辽宁卷）F（ ）（ （ ）的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N-H键 的共有_______种。
-NH2改为-N(CH3)2是关键
3
【解析】F的同分异构体中不含有N-H键，说明结构中含有 ，则苯环上连有-OH和 ，属于XY型，有邻、间、对三种。
2．（2022·湖北卷）化合物F（看右图）若只考虑氟的位置异构，则化合物F的同分异构体有___________种。
【解析】只考虑氟的位置异构， F中氟原子没取代之前只有6种类型氢原子，如下图：减去F本身，还有5种同分异构体。
5
3.（2022·全国甲卷）化合物X是C（右图）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
同分异构体X可发生银镜反应，说明含有醛基
-CHO与-CH=CH2处于对位
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.（2022江苏卷节选）D（右图）的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_______。
①分子中含有4种不同化学环境的氢原子；
②碱性条件水解，酸化后得2种产物，其中一种含苯环且有：2种含氧官能团，2种产物均能被银氨溶液氧化。
D的分子式
C12H14O3拆解
含有HCOOR和-CHO
HCOO-
-CHO
4个饱和C
4种不同化学
环境的氢原子
1
1
1
1
苯环左右镜面对称
5（2022·全国乙卷）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(6：3：2：1)的结构简式为_______。
E的拆解
-COOH
-CHO
3个-CH3
--CHO
-H与-CH3
互换
--CHO
苯环上XYZ型
10
含有醛基，不含有甲酸酯（甲酰氧基）
6（2022·山东卷）H（ ）的同分异构体中，仅含有-OCH2CH3、-NH2和苯环结构的有_______种。
H的拆解
3个O
6个C
不饱和度=0
3个
-OCH2CH3
-NH2
先分类，3个相同取代基，
在苯环上有连均偏三类
苯环上H被-NH2取代有2种
苯环上H被-NH2取代有1种
苯环上H被-NH2取代有3种
6
7.（2022·福建卷）化合物Y是A（右图）的同分异构体，同时满足下述条件：①Y的核磁共振氢谱有4组峰，峰面积之比为3：3：2：2；②Y在稀硫酸条件下水解，其产物之一(分子式为C7H8O2)遇FeCl3溶液显紫色。则Y的结构简式为_____________________。
酚酯类物质
Y的拆解
2个-CH3在对位
-O-
CH3COO-
-CH3
8.(2022·海南卷）X是F(右图）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
【X的拆解】苯环+4C+4O+2个不饱和度 = 苯环+对位上2个-COO-，两个-CH3
去掉两个酯基，得到对二甲苯：
插入对称的酯基
对位取代基+高度对称
9.(2021·湖南卷）B的结构式为(右图），B有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有_______种(不考虑立体异构)
①苯环上有2个取代基 ②能够发生银镜反应 ③与FeCl3溶液发生显色发应。
其中核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为6：2：2：1：1的结构简式为_______；
B拆解分类：
苯酚+丙基+醛基
-CHO, 酚羟基
① ② ③
④ ⑤
统计氢的种类，即醛基有5种位置，每一种类型有邻间对3种，共5×3=15种同分异构体
15
先取出特殊部分
9.(2021·湖南卷）B的结构式为(右图），B有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有_______种(不考虑立体异构)
①苯环上有2个取代基 ②能够发生银镜反应 ③与FeCl3溶液发生显色发应。
其中核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为6：2：2：1：1的结构简式为_______；
15
---CHO
（1）对位（以增加对称性）
（2）两个等价的甲基-CH3
(3) 1个饱和碳原子
归纳
小结
无苯环同分异构体数目的确定
含一个苯环且不指定取代基数目的同分异构体数目的确定
含一个苯环且指定取代基数目的同分异构体数目的确定
THANKS

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