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(共35张PPT)
第72讲
同分异构体的类型和书写方法
2025：基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2023
2024河北卷18题
官能团的名称；限定条件的同分异构体种类判断；
2024全国甲卷12题
官能团的名称；限定条件同分异构体种类判断。
2024浙江卷15题
官能团的名称；限定条件的有机物结构简式书写。
2024新课标卷11题
官能团的名称；给定条件的结构简式书写。
2024山东卷17题
官能团的名称；结构简式书写。
2024江苏卷15题
官能团的名称；给定条件的结构简式书写。
2024北京卷17题 官能团种类判断；结构简式书写；结构问题。
2024湖南卷18题
等效氢问题；官能团的名称；结构分析。
2024年——有机推断考向考点统计
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。
1．同分异构体概念
类别异构、碳链异构、位置异构、立体异构
2．同分异构体类型
知识重构
（1）同分异构体类型——类别异构（判断他是谁）
通式 常见有机物类别 特征性质
CnH2n 烯烃、环烷烃 碳碳双键使溴水或高锰酸钾褪色
CnH2n-2 炔烃、二烯烃、环烯烃 均使溴水或高锰酸钾褪色
CnH2n+2O 饱和一元醇/醚 醇类与Na反应产生H2；可催化氧化成醛或酮；与羧酸反应生成酯
CnH2nO 醛、酮、烯醇/醚、环醇/醚 醛基可被银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液氧化
CnH2nO2 羧酸、酯、羟基醛 羧酸能与NaHCO3反应产生CO2；酯能水解
CnH2n-6O 芳香醇/醚、酚 酚遇FeCl3显紫色，与浓溴水产生白色沉淀
一般结合分子式和某些特征性质判断结构中出现的官能团来判断他是谁。
知识重构
（2）同分异构体类型——碳链异构
要熟练掌握几个重要的有机物和烃基的异构：
丁烷：正丁烷、异丁烷
戊烷：正戊烷、异戊烷、新戊烷
—C3H7：2种异构体；
—C4H9：4种异构体；
—C5H11：8种异构体
知识重构
（3）同分异构体类型——位置异构
①链状结构中基团的位置异构遵循：有序性、对称性的原则，避免重复和遗漏；
②苯环上不同类型的位置异构体总结如下：
AA、 AB二取代：3种(邻、间、对)；
AAA三取代：3种(连、偏、均)；
AAB三取代：6种；
ABC三取代：10种；
AAAB四取代：6种；
AABB四取代：11种；
ABCD四取代：30种。
知识重构
（4）同分异构体类型——立体异构
立体异构包括：顺反异构、对映异构（光学异构）
①顺反异构
由于碳碳双键不能旋转，当碳碳双键的碳原子上连有不同的原子或原子团时，可能会存在顺反异构现象。
顺式结构：两个相同的基团在双键的同侧。
反式结构：两个相同的基团在双键的异侧。
②对映异构
当有机物分子中有连接着4个不同的原子或原子团的碳原子(又叫手性碳原子)时，就可能存在对映异构现象。
知识重构
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
1.（2024年全国甲卷12节选）（7）I 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)。
重温经典

①含有手性碳(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳)；
②含有两个苯环；③含有两个酚羟基；④可发生银镜反应。
I分子式：C14H12O3
I不饱和度：Ω=9
限定条件：手性碳、含-CHO 、
苯环上两个-OH
类别：酚、醛
位置异构
两个酚-OH
（2024年全国甲卷12节选）
得到I的主体结构为 ，再在苯环上取代两个-OH
2
2
3
3
4
4
×
5
6
7
8
8
1
1
×
9
取代反应
2.（2024年河北卷18节选）
（7）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 和硝基苯基( )吸收峰。
结构中不存在羟基、存在甲基，结构高度对称
剩余一个O原子是饱和的，只能插入两个相邻的C原子之间
I分子式：
I不饱和度：Ω=6
限定条件：核磁共振氢谱中峰面积之比为 3:2:2:2
苯环、硝基
6
取代反应
3.（2023年6月浙江选考卷21节选）
（6）写出同时符合下列条件的化合物D 的同分异构体的结构简式_______。
①分子中含有苯环；
②1H－NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种不同化学环境的氢原子，含
不饱和度已经达到 ，其余碳原子饱和
支链含有4个碳原对称分布/叔丁基
D不饱和度：5
限定条件：苯环、4类氢
，
4.(2023年1月浙江卷21节选）.
C不饱和度：Ω=5
限定条件：2类氢、无氮氮键、
乙酰基
7个C- 乙酰基-还有5C-一定是杂环
乙酰基一种+两个甲基-移动位置
C7H9N3O2
5.（2022 广东卷21节选）（5）化合物VI（ ）有多种同分异构体，其中含C=O 结构的有_____种，核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为_______。
2
类别：醛或酮
VI分子式：C3H6O
VI不饱和度：Ω=1
限定条件：含C=O 结构
丙醛或丙酮
重温经典
等效氢原子：分子中有多少种不同化学环境的氢原子,其一元取代物就有多少种。
a.同一个碳原子上的氢原子等效。
b.同一个碳原子上的甲基的氢原子等效。
c.位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。
温馨提示：核磁共振氢谱中有几种不同的峰，分子中就有几种氢原子，利用等效氢原子判断氢原子的种类。
6.（2022 北京卷 36题节选） （2）B（C4H8O2） 的一种同分异构体，其核磁共振氢谱只有一组峰，结构简式是 。
B分子式：C4H8O2
B不饱和度：Ω=1
限定条件：核磁共振氢谱只有一组峰
高度对称的环醚
羧酸
酯
环醇
环醚
对称性非常好
重温经典
7（2021 全国甲卷 36题节选）（6）化合物B（ ）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
醛
酮
C
B同分异构体组成：除苯环和碳氧双键外剩余1个C、2个O共8个H
B不饱和度：除苯环外Ω=1
限定条件：核磁共振氢谱峰面积比为3∶2∶2∶1
重温经典
8.（2022 辽宁卷 19题节选）（6）化合物 I（C10H14O） 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)。
I分子式：C10H14O
I不饱和度：Ω=4
限定条件：苯环上只有一个取代基，
红外光谱无醚键吸收峰
相当于C4H10中有2个H原子被苯环和羟基取代
含1个苯环、1个醇羟基、4个饱和碳
重温经典
9.（2022 辽宁卷 19题节选）（6）化合物 I（C10H14O） 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)。
先找碳链异构有2种
再找位置异构，用定一移一的方法
12
14-5=9
重温经典
10.（2022 山东卷 19题节选） H（ ）的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、
—NH2 和苯环结构的有 种。
6
H除苯环外剩余：6C、3O、1N
H除苯环外不饱和度：Ω=0
限定条件：仅含有—OCH2CH3、—NH2 和苯环结构
1个苯环、
1个—NH2 、
3个—OCH2CH3
苯环上位置异构AAAB型
重温经典
11.（2022 河北卷 11题）在 EY 沸石催化下，萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘 M 和 N。
下列说法正确的是( )
A. M 和 N 互为同系物 B. M 分子中最多有 12 个碳原子共平面
C. N 的一溴代物有 5 种 D. 萘的二溴代物有 10 种
C D
温馨提示：对于位置异构常要考虑对称性，如果有两个取代基一般考虑“定一移一”的方法。
重温经典
12.（2022 全国甲卷 36题节选）（6）化合物 X 是 C（ ） 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 。
（7）H'（ ）分子中有 个手性碳(碳原子上连有 4 个不同的原子或基
团时,该碳称为手性碳)。
可发生银镜反应
含-CHO
得到对苯二甲酸
苯环对位上含-CHO和-CH=CH2
碳原子上连有 4 个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳
5
重温经典
13.（2022 全国乙卷 36题节选）（7）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 。
10
E同分异构体组成：1个苯环、3个甲基、1个羧基、1个醛基
3个甲基位置
连、偏、均
定一移一
重温经典
14.（2022 全国乙卷 36题节选）（7）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 。
酸化后：1个苯环、3个甲基、2个羧基、分子中含有12个H
含有：2个对称甲基、1个非对称甲基、2个对称羧基，剩余1个H
核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为 6∶3∶2∶1)
H恰好12个
重温经典
15.（2022 江苏卷 9题） 精细化学品 Z 是X 与 HBr 反应的主产物,X→Z 的反应机理如下：
下列说法不正确的是 ( )
A.X与 互为顺反异构体
B.X 能使溴的 CCl4 溶液褪色
C.X 与 HBr 反应有副产物 生成
D.Z 分子中含有 2 个手性碳原子
D
*
重温经典
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
纵观近几年的各地高考化学试题，其中主观题主要考查限定条件下的同分异构体的书写。我们研究发现限定条件主要包括性质方面的限制和结构方面的限制。
性质方面的限制
限制条件 官能团或结构特征
与金属钠反应放出H2 含羟基（醇、酚或羧酸）
能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀 含醛基（醛、甲酸或甲酸某酯）
与NaOH溶液反应 含酚羟基、羧酸、酯、卤原子等
与NaHCO3或Na2CO3反应放出CO2 含羧基
与FeCl3显紫色，与浓溴水产生白色沉淀 含酚羟基
能发生水解反应 含酯基或卤原子等
卤代烃或醇发生消去反应 含β-H原子
模型建构
结构方面的限制
限制条件 官能团或结构特征
属于芳香…… 含苯环
苯环上只有1种不同环境的H 2个相同的取代基且在苯环的对位上；3个相同取代基处在“均”位上
苯环上有2种不同环境的H 2个不同的取代基且在苯环的对位上；3个取代基，有2个相同同时结构对称
一氯代物只有1种 结构中心对称
二取代苯 苯环上含2个侧链
核磁共振氢谱有4个峰 4种等效氢原子
模型建构
限定条件下某物质的同分异构体书写思路：
由已知物质确定非氢原子个数和不饱和度
由限定条件确定官能团种类和个数
碳骨架结
构确定
官能团位
置异构
同分异构体个数及结构简式
1、非氢原子确定：如果结构中含苯环，题目有要求同分异构体中有苯环结构，那么碳原子是除苯环外的碳原子数；氧、氮等元素确定起来较容易。
2、不饱和度确定方法。
如CaHbOdXmNn的不饱和度计算公式
Ω=
3.由限定条件确定官能团种类和个数
限制条件 官能团或结构特征
与金属钠反应放出H2 含羟基（醇、酚或羧酸）
能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀 含醛基（醛、甲酸或甲酸某酯）
与NaOH溶液反应 含酚羟基、羧酸、酯、卤原子等
与NaHCO3或Na2CO3反应放出CO2 含羧基
与FeCl3显紫色，与浓溴水产生白色沉淀 含酚羟基
能发生水解反应 含酯基或卤原子等
卤代烃或醇发生消去反应 含β-H原子
限制条件 官能团或结构特征
属于芳香…… 含苯环
苯环上只有1种不同环境的H 2个相同的取代基且在苯环的对位上；3个相同取代基处在“均”位上
苯环上有2种不同环境的H 2个不同的取代基且在苯环的对位上；3个取代基，有2个相同同时结构对称
一氯代物只有1种 结构中心对称
二取代苯 苯环上含2个侧链
核磁共振氢谱有4个峰 4种等效氢原子
4.碳骨架的确定指除去官能团之外的碳骨架，链状结构的找碳链异构，环状结构的确定几元环。
5.官能团位置异构：两个取代基用“定一移一”的方法，三个取代基用“定二移一”的方法，在环上两个取代基为“邻、间、对”、三个取代基一般为“连、偏、均”。
6.如果题干中给出核磁共振氢谱的氢原子数量比为 6∶3∶x∶y等3的倍数时，一般我们用“3”倍数法，即3的倍数就是甲基的个数。
模型建构
重温经典
模型建构
名师导学
2023
知识重构
同分异构体的书写是高考中的重点、难点、高频点，几乎每年高考试题中在客观题中和主观题中都会出现。纵观近几年的各地高考化学试题，其题型设置类型不再是通过碳链异构、位置异构、官能团异构三个维度下的图形对称变换来考查考生，而是在框定限定条件下来弱化数学思想从而回归化学的本真，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，从而最大限度的考查学生的化学思想和化学基本素养。在寻找同分异构体数目时容易出现漏或多的现象，所以在书写同分异构体时要按照一定的规律和顺序去写，培养学生有序思维的能力。我们的一般思路是：先找到有机物的不饱和度和非氢原子数目，然后结合限定条件确定官能团的种类和个数，接下来就是构造符合条件的碳骨架，最后在碳骨架上找到官能团的位置。
名师导学基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座（联系）
第72讲-同分异构体的类型和书写方法
1.（2024年湖北省选择性考试6）
鹰爪甲素(如图)可从治疗疟疾的有效药物鹰爪根中分离得到。下列说法错误的是
A. 有5个手性碳 B. 在条件下干燥样品
C. 同分异构体的结构中不可能含有苯环 D. 红外光谱中出现了以上的吸收峰
2．（2019年全国Ⅱ卷13题）分子式为C4H8BrCl的有机物共有（不含立体异构）
A．8种 B．10种 C．12种 D．14种
3．（2021年辽宁卷5题）有机物a、b、c的结构如图。下列说法正确的是
A．a的一氯代物有3种 B．b是的单体
C．c中碳原子的杂化方式均为sp2 D．a、b、c互为同分异构体
4．（2018年全国Ⅰ卷11题）环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2，2]戊烷（）是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是
A．与环戊烯互为同分异构体
B．二氯代物超过两种
C．所有碳原子均处同一平面
D．生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2
5．（2017全国Ⅰ卷9题）化合物（b）、（d）、（p）的分子式均为C6H6，下列说法正确的是
A．b的同分异构体只有d和p两种
B．b、d、p的二氯代物均只有三种
C．b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应
D．b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面
6. （2021-2022学年浙江省稽阳联谊学校4月联考）关于化合物(结构如图)，下列说法正确的是
A．分子中至少有13个碳原子共面 B．分子中含有1个手性碳原子
C．1mol该物质能与3molH2发生加成反应 D．该物质能发生银镜反应
7 .（2021山东卷12题）立体异构包括顺反异构、对映异构等。有机物M(2-甲基-2-丁醇)存在如图转化关系，下列说法错误的是
A．N分子可能存在顺反异构
B．L的任一同分异构体最多有1个手性碳原子
C．M的同分异构体中，能被氧化为酮的醇有4种
D．L的同分异构体中，含两种化学环境氢的只有1种
8.（2024年吉林省选择性考试19.节选）
D 的同分异构体中，与D官能团完全相同，且水解生成丙二酸的有_______种(不考虑立体异构)。
9.（江苏省2024年选择性考试15.节选）写出同时满足下列条件的F ( ) 的一种芳香族同分异构体的结构简式：_______。
碱性条件下水解后酸化，生成X、Y和Z三种有机产物。X分子中含有一个手性碳原子；Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子，Y能与溶液发生显色反应，Z不能被银氨溶液氧化。
10.（2024年甘肃省统一考试18节选）化合物Ⅲ ( ） 的同分异构体中，同时满足下列条件的有_____种。
①含有苯环且苯环上的一溴代物只有一种；
②能与新制反应，生成砖红色沉淀；
③核磁共振氢谱显示有4组峰，峰面积之比为。
11．（2021年河北卷18题节选）D（）有多种同分异构体，其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为___、___。
①可发生银镜反应，也能与FeCl3溶液发生显色反应；
②核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为1∶2∶2∶3。
12．（2018年全国Ⅱ卷36题(6)改编）F是B()的同分异构体，7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳(标准状况)，F的可能结构共有__________种(不考虑立体异构)。
13．（2017·全国卷Ⅲ36题(5)改编）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。
10．（2021年全国乙卷36题(6)改编）C（C7H4ClFO）的同分异构体中，含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有_______种。
14．（2020年全国Ⅰ卷36题（6）改编）已知：苯胺（）与对甲基吡啶（）互为芳香同分异构体。则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 。
15．（2020年浙江卷6月－31（5）改编）写出同时符合下列条件的化合物 F 的同分异构体的结构简式 。
①1H-NMR 谱和 IR 谱检测表明:分子中共有 3 种不同化学环境的氢原子,有 N—H 键。②分子中含一个环,其成环原子数≥4。
16．（2020年江苏卷15题（3）改编）D （ ）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。
第72讲-同分异构体的类型和书写方法答案及解析
1.【答案】B
【解析】A．连4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子，分子中有5个手性碳原子，如图中用星号标记的碳原子：，故A正确；
B．由鹰爪甲素的结构简式可知，其分子中有过氧键，过氧键热稳定性差，所以不能在120℃条件下干燥样品，故B错误；
C．鹰爪甲素的分子式为C15H26O4，如果有苯环，则分子中最多含2n-6=15×2-6=24个氢原子，则其同分异构体的结构中不可能含有苯环，故C正确；
D．由鹰爪甲素结构简式可知，其分子中含羟基，即有氧氢键，所以其红外光谱图中会出现3000cm-1以上的吸收峰，故D正确；
2．【答案】C
【解析】C4H8BrCl相当于C4H10上的2个H原子分别被Br、Cl所取代，先找碳链异构有2种：，再采用定一移一的方法找到Br的位置定下来，移动Cl的位置，找到所有符合条件的同分异构体共12种：
3.【答案】A
【解析】A．根据等效氢原理可知，a的一氯代物有3种如图所示：，A正确；
B．b的加聚产物是：的单体是苯乙烯不是b，B错误；
C．c中碳原子的杂化方式由6个sp2，2个sp3，C错误；
D．a、b、c的分子式分别为：C8H6，C8H6，C8H8，故c与a、b不互为同分异构体，D错误。
4．【答案】C
【解析】螺[2，2]戊烷的分子式为C5H8，环戊烯的分子式也是C5H8，结构不同，互为同分异构体，A项正确；分子中的8个氢原子完全相同，二氯代物中可以取代同一个碳原子上的氢原子，也可以是相邻碳原子上或者不相邻的碳原子上，因此其二氯代物超过两种，B项正确；由于分子中4个碳原子均是饱和碳原子，而与饱和碳原子相连的4个原子一定构成四面体，所以分子中所有碳原子不可能均处在同一平面上，C项错误；戊烷比螺[2，2]戊烷多4个氢原子，所以生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2，D项正确。
5．【答案】D
【解析】（b）的同分异构体不止两种，如，A项错误；（d）的二氯化物有、、、、、，B项错误；（b）与（p）不与酸性KMnO4溶液反应，C项错误；（d）2与5号碳为饱和碳，故1，2，3不在同一平面，4，5，6亦不在同一平面，（p）为立体结构，D项正确。
6．【答案】C
【解析】与碳碳双键相连的碳原子处在一个平面上，单键可旋转，则该分子最多有11个碳原子共平面：，A错误；连接4个不同原子或原子团的碳原子叫手性碳原子，该分子不存在手性碳原子，B错误；1mol该物质含有2mol碳碳双键和1mol羰基，能与3molH2发生加成反应，C正确；该物质含有羰基，不含有醛基，不能发生银镜反应，D错误。
7．【答案】AC
【解析】A．由题给信息可知M是CH3CH2C(CH3)2OH、N为(CH3)2C＝CHCH3或CH3CH2C(CH3) ＝CH2、L为CH3CH2C(CH3)2 Cl，而(CH3)2C＝CHCH3和CH3CH2C(CH3)＝CH2都不存在顺反异构，A错误；
B．CH3CH2C(CH3)2 Cl的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CH Cl CH3、CH3CH2CH Cl CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH2Cl、(CH3)2CHCH Cl CH3、CH3CH2CH (CH3) CH2Cl、(CH3)3CCH2 Cl只有CH3CH2CH2CH Cl CH3、(CH3)2CHCH Cl CH3、CH3CH2CH (CH3) CH2Cl中各含有1个手性碳原子，B正确；
C．CH3CH2C(CH3)2OH属于醇的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH2CH (OH) CH3、CH3CH2CH (OH) CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH2OH、(CH3)2CHCH (OH) CH3、CH3CH2CH (CH3) CH2OH、(CH3)3CCH2 OH，而能够被氧化为酮的只有三种CH3CH2CH2CH (OH) CH3、CH3CH2CH (OH) CH2CH3、(CH3)2CHCH(OH)CH3，C错误；
D．CH3CH2C (CH3)2 Cl的同分异构体中含有两种不同环境的H的只有一种(CH3)3CCH2Cl，D正确；综上所述答案为AC。
8.【答案】6【解析】
D的同分异构体中，与D的官能团完全相同，说明有酯基的存在，且水解后生成丙二酸，说明主体结构中含有。根据D的分子式，剩余的C原子数为5，剩余H原子数为12，因同分异构体中只含有酯基，则不能将H原子单独连接在某一端的O原子上，因此将5个碳原子拆分。当一侧连接甲基时，另一侧连接-C4H9，此时C4H9有共有4种同分异构体；当一侧连接乙基时，另一侧连接-C3H7，此时-C3H7有共有2种同分异构体，故满足条件的同分异构体有4+2=6种。
9.【答案】
【解析】
由题中F的结构简式可知其分子式是C13H16O5，其不饱和度为6，其芳香族同分异构体在碱性条件下水解后酸化，生成X、Y和Z三种有机产物，推断该同分异构体中含有两个酯基。X分子中含有一个手性碳原子，则有一个碳原子连接着四种互不相同的原子或原子团；Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子，Y能与溶液发生显色反应，则Y含有酚羟基，推断Y的结构简式是，Z不能被银氨溶液氧化，则Z不含醛基，推断Z的结构简式是CH3COOH；则X分子中共含有5个C原子，其中有-COOH，则推断其结构简式是；综上分析，该芳香族同分异构体的一种结构简式是。
【答案】6
【解析】
化合物Ⅲ为，分子式C10H12O4，同时满足下列条件：①含有苯环且苯环上的一溴代物只有一种，说明苯环上只有一种化学环境的氢原子；②能与新制Cu(OH)2反应，生成砖红色沉淀，说明有醛基，根据分子式，不饱和度为5，除去苯环的不饱和度，只有一个醛基；③核磁共振氢谱显示有4组峰，峰面积之比为1:2:3:6，说明分子中有4种不同化学环境的氢原子，数目分别为1、2、3、6，故满足条件的同分异构体有：、、、、、，共6种；
11．【答案】、
【解析】的同分异构体满足：①可发生银镜反应，也能与FeCl3溶液发生显色反应，说明结构中含有醛基和酚羟基，根据不饱和度可知该结构中除醛基外不含其它不饱和键，②核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为1：2：2：3，说明该结构具有对称性，根据该结构中氧原子数可知该结构中含有1个醛基、2个酚羟基、1个甲基，满足该条件的同分异构体结构简式为、
12．【答案】9
【解析】F是B(相对分子质量：146)的同分异构体，7.30 g(0.05mol)的F与足量饱和碳酸氢钠可释放出2.24 L(0.1mol)二氧化碳（标准状况），说明F分子中含有2个羧基，则F相当于是丁烷分子中的2个氢原子被2个羧基取代，如果是正丁烷，根据定一移一可知有6种结构。如果是异丁烷，则有3种结构，所以可能的结构共有9种(不考虑立体异构)，即: HOOC-CH2CH2CH2CH2-COOH、HOOC-CH(CH3)CH2CH2-COOH、
HOOC-CH2CH(CH3) CH2-COOH、HOOC-CH(C2H5)CH2-COOH、HOOC-CH(CH3)- CH(CH3)-COOH、
HOOC-CH(C3H7) -COOH、HOOC-C(CH3)(C2H5)-COOH、HOOC-C(CH3)3-COOH。
13．【答案】9 【解析】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，则苯环有3个不同的取代基，由模型中可知苯环上三个不同的取代基有10种，减去自身，剩余9种。（固定﹣CF3和﹣NO2，如﹣CF3和﹣NO2处于邻位，另一种取代基有4种位置，﹣CF3和﹣NO2处于间位，另一种取代基有4种位置，﹣CF3和﹣NO2处于对位，另一种取代基有2种位置，共10种，则H可能的结构还有9种）。
10．【答案】10
【解析】C（C7H4ClFO）含有苯环且能发生银镜反应的同分异构体为：含有醛基，氟原子，氯原子，即苯环上含有三个不同的取代基，可能出现的结构有10种。
14．【答案】6
【解析】 已知苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体。的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，则其分子中也有羟基；核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有、、、、、，共6种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为。解题关键：峰面积之比为6∶2∶2∶1中的“6”可推测有2个—CH3。
15．【答案】
【解析】F 的分子式为 C5H12N2，根据分子中含有一个环,且成环原子数≥4,分子中共有 3 种不同化学环境的氢原子可知,结构高度对称,且无其他不饱和官能团。若为四元环,从环上碳原子的数量入手进行分类讨论,结合具有 3 种不同化学环境的氢原子的对称结构,容易写出对应同分异构体。
16．【答案】
【解析】D 的分子式为 C12H14O3,其一种同分异构体在碱性条件水解,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,说明该同分异构体为酯,且水解产物都含有醛基,则水解产物中,有一种是甲酸,另外一种含有羟基和醛基,该同分异构体属于甲酸酯;同时,该同分异构体分子中含有 4 种不同化学环境的氢原子,则该同分异构体的结构简式为 。 第 1 页 共 6 页
（北京）股份有限公司第 72 讲-同分异构体的类型和书写方法
知识重构
1．同分异构体概念
分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。
2．同分异构体类型
同分异构体主要有：类别异构、碳链异构、位置异构、立体异构
（1）类别异构（判断他是谁）
一般结合分子式和某些特征性质判断结构中出现的官能团来判断他是谁。
通式 常见有机物类别 特征性质
CnH2n 烯烃、环烷烃 碳碳双键使溴水或高锰酸钾褪色
CnH2n-2 炔烃、二烯烃、环烯烃 均使溴水或高锰酸钾褪色
CnH2n+2O 饱和一元醇/醚 醇类与Na反应产生H2；可催化氧化成醛或酮；与羧酸反应生成酯
CnH2nO 醛、酮、烯醇/醚、环醇/醚 醛基可被银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液氧化
CnH2nO2 羧酸、酯、羟基醛 羧酸能与NaHCO3反应产生CO2；酯能水解
CnH2n-6O 芳香醇/醚、酚 酚遇FeCl3显紫色，与浓溴水产生白色沉淀
（2）碳链异构
要熟练掌握几个重要的有机物和烃基的异构：
丁烷：正丁烷、异丁烷 戊烷：正戊烷、异戊烷、新戊烷
—C3H7：2种异构体； —C4H9：4种异构体； —C5H11：8种异构体
（3）位置异构
①链状结构中基团的位置异构遵循：有序性、对称性的原则，避免重复和遗漏；
②苯环上不同类型的位置异构体总结如下：
AA、 AB二取代：3种(邻、间、对)；
AAA三取代：3种(连、偏、均)； AAB三取代：6种； ABC三取代：10种；
AAAB四取代：6种； AABB四取代：11种；ABCD四取代：30种。
（4）立体异构
立体异构包括：顺反异构、对映异构（光学异构）
①顺反异构
由于碳碳双键不能旋转，当碳碳双键的碳原子上连有不同的原子或原子团时，可能会存在顺反异构现象。
顺式结构：两个相同的基团在双键的同侧。
反式结构：两个相同的基团在双键的异侧。
②对映异构
当有机物分子中有连接着4个不同的原子或原子团的碳原子(又叫手性碳原子)时，就可能存在对映异构现象。其中中心碳原子称为“手性碳原子”。
二、重温经典
1.（2024年全国甲卷12节选）
（7）I 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(连有4个不同的原子或基团的碳为手性碳)；
②含有两个苯环；③含有两个酚羟基；④可发生银镜反应。
【答案】9【解析】对于有机物I的同分异构体，可以发生银镜反应说明含有醛基；含有手性碳原子，说明有饱和碳原子，可以得到其主体结构为，因其含有两个酚羟基和手性碳原子，则满足条件的同分异构体有9种，分别为：、、、、、、、、
2 （2024年河北卷18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 和硝基苯基( )吸收峰。
【答案】6 【解析】I的分子式为，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，因此满足条件的同分异构体中除了苯环、和硝基之外没有其他不饱和结构。由题给信息，结构中存在“”，根据核磁共振氢谱中峰面积之比为可知，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，能够水解生成的结构为。
3.2023年6月浙江选考卷21节选写出同时符合下列条件的化合物D（）的同分异构体的结构简式_______。
①分子中含有苯环；
②1H－NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种不同化学环境的氢原子，
含有-CONH2。
【答案】
【解析】分子式为C11H15NO2，故不饱和度为5，含有苯环和酰胺结构，故其余残基均为饱和结构，根据碳原子数量可知，分子中残基为4个C，要使其H原子种类符合对称性要求，考虑两位结构：（1）四个C以叔丁基形式存在，产生1类H；（2）四个C以四个等效的-CH3形式存在，产生一类H。故可写出以上四种符合要求的结构。
4.(2023年1月浙江选考卷21节选)写出3种同时符合下列条件的化合物C（）的同分异构体的结构简式 。
①分子中只含一个环，且为六元环；
②1H-NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有2种不同化学环境的氢原子，无氮氮键，有乙酰基()。
【答案】
【解析】分子式为C7H9N3O2，可得其饱和度为5，分子中含有7个C，除去乙酰基外还有5C，因此其六元环一定是杂环。本题的关键是对杂环的设计，可以分为2类情况考虑：（1）3个C+3个N形成杂环；（2）3个C+2个N+1和O形成杂环。分子中始终应该保留3个甲基方可满足其对H原子种类的要求。乙酰基一种+两个甲基-移动位置，即可得出上述4种结构。
5.（2022 广东卷21节选）（5）化合物VI（）有多种同分异构体，其中含C=O 结构的有_____种，核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为_______。
【答案】2
【解析】VI分子式为C3H6O，不饱和度Ω=1，限定条件为含C=O 结构，由此我们可以判断出该同分异构体为醛或酮。若为醛则为丙醛，若为酮则为丙酮。核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构说明这6个H完全相同，也就是这个物质的对称性特别好，所以为丙酮。
温馨提示：核磁共振氢谱中有几种不同的峰，分子中就有几种氢原子，利用等效氢原子判断氢原子的种类。
等效氢原子：分子中有多少种不同化学环境的氢原子,其一元取代物就有多少种。
a.同一个碳原子上的氢原子等效。
b.同一个碳原子上的甲基的氢原子等效。
c.位于对称位置上的碳原子上的氢原子等效。
6.（2022 北京卷 36题节选） （2）B（C4H8O2） 的一种同分异构体，其核磁共振氢谱只有一组峰，结构简式是 。
【答案】(2)
【解析】B的同分异构体分子式为C4H8O2，不饱和度Ω=1，由此可推知该同分异构体可能为：羧酸、酯、环醇、环醚。限定条件为核磁共振氢谱只有一组峰。说明该同分异构体的对称性非常好，8个H完全相同，这样就排除了羧酸、酯、环醇，所以应该是高度对称的环醚。
7.（2021 全国甲卷 36题节选）（6）化合物B（）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
【答案】C
【解析】B同分异构体组成：9个C、2个O和8个H，B不饱和度：Ω=5，限定条件：a.含苯环的醛、酮；b.不含过氧键(-O-O-)；c核磁共振氢谱峰面积比为3∶2∶2∶1。题目中峰面积中的3+2+2+1=8，根据“3”倍数法说明此同分异构体中含有1个甲基。若为醛其结构为：若为酮其结构为。
8.（2022 辽宁卷 19题节选）（6）化合物 I（C10H14O） 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)。
【答案】12
【解析】I分子式：C10H14O，I不饱和度：Ω=4，限定条件：苯环上只有一个取代基，红外光谱无醚键吸收峰。由此可推知此同分异构体含1个苯环、1个醇羟基、4个饱和碳，相当于C4H10中有2个H原子被苯环和羟基取代，按照找同分异构体的顺序方法，先找碳链异构有2种正丁烷和异丁烷，再找位置异构，用定一移一的方法，共12种。
这些同分异构体中根据限定条件：含苯环且苯环上只有一个取代基；红外光谱无醚键吸收峰，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，由于苯环只有1个侧链，所以苯环上还剩下5个H，一共14个H，14-5=9个，而6+2+1=9，说明结构中含2个甲基，一个羟基，1个亚甲基，其结构为。
9.（2022 山东卷 19题节选） H（ ）的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有 种。
【答案】6
【解析】H除苯环外剩余：6C、3O、1N，H除苯环外不饱和度：Ω=0，限定条件：仅含有—OCH2CH3、—NH2 和苯环结构。由此可推知此同分异构体含1个苯环、1个—NH2 、3个—OCH2CH3，恰好是我们前面总结的，苯环上有4个取代基，AAAB型的。即有6种同分异构体。
10.（2022 河北卷 11题）在 EY 沸石催化下，萘与丙烯反应主要生成二异丙基萘 M 和 N。
下列说法正确的是( )
A. M 和 N 互为同系物 B. M 分子中最多有 12 个碳原子共平面
C. N 的一溴代物有 5 种 D. 萘的二溴代物有 10 种
【答案】CD
【解析】A选项M 和 N 分子式相同应为同分异构体；B选项M 分子中奈环中10个碳原子共平面，再根据三点确定一个平面奈环外最多左右各外延出2个碳原子与奈环相连碳原子共平面，所以最多有 14个碳原子共平面；C选项N为中心对称的结构其一溴代物有5种，即；D选项萘为中心对称的结构，上下4个顶点相同，左右两侧4个点相同，在寻找二溴代物时可采用定一移一的方法，其二溴代物有10种，即 、。
温馨提示：对于位置异构常要考虑对称性，如果有两个取代基一般考虑“定一移一”的方法。
11.（2022 全国甲卷 36题节选）（6）化合物 X 是 C（） 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 。
（7）H'（ ）分子中有 个手性碳(碳原子上连有 4 个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳)。
【答案】 5
【解析】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，由此可推知该同分异构体中含-CHO且苯环对位上含-CHO和-CH=CH2，其结构为。
由于碳原子上连有 4 个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。所以在H’中含有手性碳原子为5个，即。
12.（2022 全国乙卷 36题节选）（7）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 。
【答案】10
【解析】E同分异构体组成：1个苯环、3个甲基、1个羧基、1个醛基，此处考查的是位置异构，3个甲基的位置为：连、偏、均，然后采用定一移一的方法确定羧基的位置，最后在此基础上采用定一移一的方法确定醛基的位置。
、 、。
酸化后：1个苯环、3个甲基、2个羧基、分子中含有12个H；核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为 6∶3∶2∶1)， 6+3+2+1=12，说明：结构中含2个对称甲基、1个非对称甲基、2个对称羧基，剩余1个H，其结构为和。
13.（2022 江苏卷 9题）精细化学品 Z 是X 与 HBr 反应的主产物,X→Z 的反应机理如下：
下列说法不正确的是 ( )
A.X与互为顺反异构体
B.X 能使溴的 CCl4 溶液褪色
C.X 与 HBr 反应有副产物生成
D.Z 分子中含有 2 个手性碳原子
【答案】D
【解析】A选项X为反式结构而为顺式结构；B选项X 中含有碳碳双键，所以能使溴的 CCl4溶液褪色；C选项X与HBr发生加成反应，Br原子可能连在2号碳也能连在3号碳；D选项Z 分子中含有 1 个手性碳原子，即。
三、模型建构
纵观近几年的各地高考化学试题，其中主观题主要考查限定条件下的同分异构体的书写。我们研究发现限定条件主要包括性质方面的限制和结构方面的限制。
1.性质方面
限制条件 官能团或结构特征
与金属钠反应放出H2 含羟基（醇、酚或羧酸）
能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀 含醛基（醛、甲酸或甲酸某酯）
与NaOH溶液反应 含酚羟基、羧酸、酯、卤原子等
与NaHCO3或Na2CO3反应放出CO2 含羧基
与FeCl3显紫色，与浓溴水产生白色沉淀 含酚羟基
能发生水解反应 含酯基或卤原子等
卤代烃或醇发生消去反应 含β-H原子
2.结构方面
限制条件 官能团或结构特征
属于芳香…… 含苯环
苯环上有2种不同环境的H 2个不同的取代基且在苯环的对位上；3个取代基，有2个相同同时结构对称
一氯代物只有1种 结构中心对称
二取代苯 苯环上含2个侧链
核磁共振氢谱有4个峰 4种等效氢原子
3.下面我们总结一下限定条件下某物质的同分异构体书写思路：
由已知物质确定非氢原子个数和不饱和度，由限定条件确定官能团种类和个数，碳骨架结构确定，官能团位置异构，同分异构体个数及结构简式。
①非氢原子确定：如果结构中含苯环，题目有要求同分异构体中有苯环结构，那么碳原子是除苯环外的碳原子数；氧、氮等元素确定起来较容易。
②不饱和度确定方法。
如CaHbOdXmNn的不饱和度计算公式 Ω=
③由限定条件确定官能团种类和个数。
④碳骨架的确定指除去官能团之外的碳骨架，链状结构的找碳链异构，环状结构的确定几元环。
⑤官能团位置异构：两个取代基用“定一移一”的方法，三个取代基用“定二移一”的方法，在环上两个取代基为“邻、间、对”、三个取代基一般为“连、偏、均”。
⑥如果题干中给出核磁共振氢谱的氢原子数量比为 6∶3∶x∶y等“3”的倍数时，一般我们用“3”倍数法，即3的倍数就是甲基的个数。
四、名师导学
同分异构体的书写是高考中的重点、难点、高频点，几乎每年高考试题中在客观题中和主观题中都会出现。纵观近几年的各地高考化学试题，其题型设置类型不再是通过碳链异构、位置异构、官能团异构三个维度下的图形对称变换来考查考生，而是在框定限定条件下来弱化数学思想从而回归化学的本真，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，从而最大限度的考查学生的化学思想和化学基本素养。在寻找同分异构体数目时容易出现漏或多的现象，所以在书写同分异构体时要按照一定的规律和顺序去写，培养学生有序思维的能力。我们的一般思路是：先找到有机物的不饱和度和非氢原子数目，然后结合限定条件确定官能团的种类和个数，接下来就是构造符合条件的碳骨架，最后在碳骨架上找到官能团的位置。

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