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培优课堂　“限制条件”的同分异构体的数目判断与书写
名师导语　纵观近年来各地的化学高考试卷，本类题型经常设置为以下两种类型，一是根据题设所给限定条件书写符合要求的同分异构体的结构简式，二是不要求直接写出符合要求的同分异构体的结构简式，而是判定满足所给条件要求的同分异构体的可能种数。高考题型设置类型不再是通过碳链异构、位置异构、官能团类别异构三个维度下的图形对称变换来一一列举，而是框定限定条件以期弱化数学思想来回归化学的本真，着眼于有机物结构与性质的关系，侧重于化学方法和技巧的使用，更大限度地考查了学生的化学思想和化学基本素养。
【必备智能】
1.常见限制条件与结构关系总结
2.限制条件的同分异构体书写技巧
(1)取代法
“端基”(即一价基团，主要包括：—R、—X、—OH、—CHO、—COOH、HCOO—、—CN、—NH2、
—NO2)在有机物的结构简式中只能位于链端。解题时可将全部“端基”从分子中“抠”出来，然后将“端基”视为取代基去取代“碳骨架”中的氢原子。
(2)拼接组装法
利用信息确定大致结构碎片，根据“偶碳氧”计算剩余的烃基片段，最后结合位置信息(核磁共振氢谱、苯环的一氯代物等)合理拼接。
(3)插入法
“桥基”基团(即二价基团，主要包括—C≡C—、—O—、—CO—、—COO—等)，在有机物的结构简式中只能位于链的中间。解题时可先将“桥基”从分子中抠出来，然后有序插入到“碳骨架”中即得可能的同分异构体结构。
不对称的酯基(—COO—)可以采用“正反”两种方式插入C—C中，但要注意C—H中的插入，其中一种变成了—COOH。
(4)根据等效氢原子预测结构特点
①等效氢原子的种类较少，预测分子高度对称。
②有6个等效氢，预测有2个甲基，有3个等效氢，预测有1个甲基。
3.含苯环同分异构体数目确定技巧
(1)若苯环上连有2个取代基，其结构有邻、间、对3种。
(2)若苯环上连有3个相同的取代基，其结构有3种。
(3)若苯环上连有—X、—X、—Y 3个取代基，其结构有6种。
(4)若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基，其结构有10种。
【典例】　一种物质的不同要求的同分异构体(以分子式为C9H10O2为例)
有6种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上只有1个取代基
有5种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有2种；苯环上2个取代基
有6种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有3个取代基
有5种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基
有5种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应，水解产物之一遇FeCl3显紫色；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基
有6种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基
有6种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应；遇FeCl3显紫色；苯环上的一氯代物只有2种；苯环上有2个取代基
[题后归纳]　同分异构体的书写思维模型构建
步骤1：通过与性质相关的信息，确定主要的官能团。
步骤2：结合分子式或结构简式，充分利用不饱和度，分析并确定其他片段的种类及数目。
步骤3：根据取代基数目，类似于搭积木，先分类再循序把各个片段组装起来。
步骤4：最后，完成特定条件下特殊结构的书写。
具体如图所示：
【培优专练】
1.(2023·全国乙卷节选)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_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
2.(2022·全国乙卷节选)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_________________________。
3.(2023·全国甲卷节选)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　　　　。
4.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，苯环侧链上有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)。
培优课堂8　“限制条件”的同分异构体的数目判断与书写
培优专练
1.答案　13　
解析　能发生银镜反应说明该结构中含有醛基，能遇FeCl3溶液显紫色说明该结构中含有酚羟基，则满足这三个条件的同分异构体有13种。此时可能的情况有，固定醛基、酚羟基的位置处在邻位上，变换甲基的位置，这种情况下有4种可能；固定醛基、酚羟基的位置处在间位上，变换甲基的位置，这种情况下有4种可能；固定醛基、酚羟基的位置处在对位上，变换甲基的位置，这种情况下有2种可能；将醛基与亚甲基相连，变换酚羟基的位置，这种情况下有3种可能，因此满足以上条件的同分异构体有4＋4＋2＋3＝13种。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，说明这种同分异构体中不能含有甲基且结构为一种对称结构，因此，这种同分异构体的结构简式为：。
2. 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；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4组氢且氢原子数量比为6∶3∶2∶1的结构简式为
3. 答案　d　
解析　与分子式为C7H6ClNO2的芳香同分异构体且含有—Cl、—NO2两种官能团共有17种，分别为：(有机物B)、、，除有机物B外，其同分异构体的个数为16个；在这些同分异构体中核磁共振氢谱的峰面积比为2∶2∶1∶1，说明其结构中有4种化学环境的H原子，该物质应为一种对称结构，则该物质为。
4. 答案　12　(或)
解析　化合物Ⅰ的分子式为C10H14O，计算可得不饱和度为4，根据题目所给信息，化合物Ⅰ的同分异构体分子中含有苯环(已占据4个不饱和度)，则其余C原子均为饱和碳原子(单键连接其他原子)；又由红外光谱无醚键吸收峰，可得苯环上的取代基中含1个羟基；再由分子中苯环上只含有1个取代基，可知该有机物的碳链结构有如下四种：(1、2、3、4均表示羟基的连接位置)，所以满足条件的化合物Ⅰ的同分异构体共有“12”种；其中，苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶2∶1的同分异构体应含有两个等效的甲基，则其结构简式为或。

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