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微专题(十一)　限定条件同分异构体的书写
1．常见限定条件与结构关系总结
2．限定条件同分异构体书写的步骤
(1)确定碎片
明确书写什么物质的同分异构体，该物质的组成情况怎么样？解读限制条件，从性质联想结构，将物质分裂成一个个碎片，碎片可以是官能团，也可以是烃基(尤其是官能团之外的饱和碳原子)。
(2)组装分子
要关注分子的结构特点，包括几何特征和化学特征。几何特征是指所组装的分子是空间结构还是平面结构，有无对称性。化学特征包括等效氢等。
(3)等价替代法书写含氮有机物的同分异构体
【例】　(1)(2024·江西卷节选)E()的消去产物(C6H10O2)的同分异构体中，同时满足下列条件a、b和c的可能结构有9种(立体异构中只考虑顺反异构)；写出只满足下列条件a和c，不满足条件b的结构简式： (不考虑立体异构)。
a)能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生CO2；
b)红外光谱中有碳碳双键特征吸收峰；
c)核磁共振氢谱峰面积比例为3∶3∶2∶1∶1。
(2)(2023·江苏卷节选)写出同时满足下列条件的C()的一种同分异构体的结构简式：COOCH(CH3)2。碱性条件水解后酸化生成两种产物，产物之一的分子中碳原子轨道杂化类型相同且室温下不能使2%酸性KMnO4溶液褪色；加热条件下，铜催化另一产物与氧气反应，所得有机产物的核磁共振氢谱中只有1个峰。
(3)(2024·安徽卷节选)D()的同分异构体中，同时满足下列条件的有4种(不考虑立体异构)，写出其中一种同分异构体的结构简式：CH≡C—CH2—CH2—CH2—CH(NH2) —C≡CH (合理即可)。
①含有手性碳原子　②含有2个碳碳三键　③不含甲基
(4)(2024·浙江1月选考节选)写出同时符合下列条件的化合物B()的同分异构体的结构简式：。
①分子中含有二取代的苯环。
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，无碳氧单键。
解析：(1)E的消去产物为CH2===CHCH2COOCH2CH3，满足条件a、b、c的同分异构体中含有1个—COOH，1个碳碳双键，2个不相同的—CH3，符合条件的同分异构体有CH3CH2C(COOH)===CHCH3(存在顺反异构)、CH3CH2CH===C(COOH)CH3(存在顺反异构)、CH3CH(COOH)C(CH3)===CH2、CH3CH2C(CH3)===CHCOOH(存在顺反异构)、CH3CH===C(CH3)CH2COOH(存在顺反异构)，共有9种结构；只满足条件a和c，不满足b的分子中不含碳碳双键，应含有1个—COOH，2个不相同的—CH3，1个碳环，结构简式为。　(2)C的同分异构体在碱性条件水解后酸化生成两种产物，产物之一的分子中碳原子轨道杂化类型相同且室温下不能使2%酸性KMnO4溶液褪色，说明该水解产物为苯甲酸；另一水解产物为丙醇，且加热条件下，铜催化该产物与氧气反应，所得有机产物的核磁共振氢谱中只有1个峰，由此确定该醇为2 丙醇，由此确定符合条件的的同分异构体为。(3)根据题目所给条件，同分异构体中含有2个碳碳三键，说明结构中不含苯环，结构中不含甲基，说明三键在物质的两端，同分异构体中又含有手性碳原子，因此，可能的结构有CH≡C—CH2—CH2CH2—CH(NH2) —C≡CH、CH≡C—CH2—CH2—CH(NH2) —CH2—C≡CH、HC≡C—CH(CH2NH2) —CH2—CH2—C≡CH、HC ≡C—CH(CH2CH2NH2) —CH2—C≡CH，共4种(4)B的同分异构体分子中含有二取代的苯环；分子中共有4种不同化学环境的氢原子，无碳氧单键，则其结构简式可有。
【即时训练】　(1)(2024·湖北鄂东南联盟联考)符合下列条件的物质的同分异构体有30种。
a．苯环上有四个取代基
b．能与碳酸氢钠反应
c．有碱性且能发生银镜反应
(2)(2025·福建十一校高三期末)在的同分异构体中，同时满足下列条件的共有6种(不考虑立体异构)；写出其中核磁共振氢谱图显示有7组峰的同分异构体的结构简式：。
①含有手性碳原子；②苯环上有三个取代基。
解析：(1)根据条件，苯环上的4个取代基分别为—COOH、—NH2、—CHO、—CH3；苯环上若有3个不同取代基，则有10种同分异构体，在这10种结构中，每一种苯环上剩下的3个位置均不同，故共有30种符合条件的同分异构体。(2)在C的同分异构体中，①含有手性碳原子，所连接的四个原子或基团均不同的碳原子称为手性碳原子；②苯环上有三个取代基，符合条件的三个取代基为2个甲基，1个，根据取代基位置的不同，可得同分异构体有6种；其中核磁共振氢谱图显示有7组峰的同分异构体的结构简式为
。
1．双环己烷C12H22()的二氯代物，且氯原子在同一个环上的同分异构体(不考虑立体异构)的个数是(　B　)
A．13 B．12
C．11 D．10
解析：双环己烷的二氯代物的同分异构体可以采用固定一个氯原子的方法来寻找。当一氯代物为时，氯原子在同一个环上的二氯代物有4种：；当一氯代物为时，二氯代物有5种：；当一氯代物为时，二氯代物有3种：。共12种。
2．(2024·云南部分名校联考)化合物有多种同分异构体，其中属于苯的衍生物且苯环上只有一个取代基的酯类化合物的结构(不考虑立体异构)有(　C　)
A．9种 B．12种
C．15种 D．18种
解析：该化合物的同分异构体属于苯的衍生物且苯环上只有一个取代基的酯类化合物，可视作苯环取代了丙酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸异丙酯分子中的氢原子和苯取代了丁酸或2甲基丙酸羧基上的氢原子，则共有3＋3＋4＋3＋1＋1＝15种。
3．已知阿魏酸的结构简式为，则同时符合下列条件的阿魏酸的同分异构体的数目为(不考虑立体异构)(　C　)
①苯环上有两个取代基，且苯环上的一溴代物只有2种；②能发生银镜反应；③与碳酸氢钠溶液反应可生成使澄清石灰水变浑浊的气体； ④遇FeCl3溶液发生显色反应
A．2 B．3
C．4 D．5
解析：根据条件①，两个取代基处于对位；根据条件②，含有醛基；根据条件③，含有羧基；根据条件④，含有酚羟基。结合阿魏酸的分子式，故其同分异构体的可能结构为
。
4．(2024·广东摸底联考)Q()是某医药的中间体，同时满足下列条件的Q的同分异构体有(不考虑立体异构)(　C　)
ⅰ.含有苯环，能与FeCl3溶液发生显色反应；
ⅱ.分子中含有两个化学环境相同的甲基。
A．8种 B．11种
C．12种 D．14种
解析：“含有苯环，能与FeCl3溶液发生显色反应”，说明其同分异构体中含有(酚)羟基，“分子中含有两个化学环境相同的甲基”，说明其同分异构体中含有2个处于对称位置的甲基，结构简式为，共2种；也可以为中苯环上的氢原子被氯原子取代所得结构，共有10种，则符合条件的同分异构体共有12种。
5．(1)(2024·黑龙江哈尔滨期末)G(C4H8O2)的同分异构体能发生银镜反应，有10种(不考虑立体异构)，其中含有手性碳原子的结构简式为CH3CHOHCH2CHO、CH3CH2CHOHCHO、HOCH2CH(CHO)CH3、CH3OCH(CHO)CH3(一种即可)。
(2)(2024·重庆名校联盟高三期中)同时符合下列条件的F()的同分异构体有3种。
①遇FeCl3溶液显紫色
②能够发生银镜反应
③结构中不含有—O—O—键，核磁共振氢谱显示有4组峰，峰面积之比为1∶1∶2∶2
其中在溶液中能够与NaOH以物质的量之比为1∶3发生反应的物质的结构简式为。
(3)(2024·河北保定高三期末)甲苯与浓硝酸、浓硫酸反应时会生成J(C7H7O2N)，J有多种同分异构体，同时满足下列条件的有16种。
(a)含有一个苯环
(b)能发生银镜反应
(c)红外光谱显示没有氮氧键
其中核磁共振氢谱显示有四组峰，峰面积之比为2∶2∶2∶1的结构简式为。
解析：(1)G(C4H8O2)的同分异构体能发生银镜反应，说明其中含有醛基或甲酸酯的结构，根据G的分子式可以推知，可能的结构有HOCH2CH2CH2CHO、CH3CHOHCH2CHO、CH3CH2CHOHCHO、HOCH2CH(CHO)CH3、CH3COH(CHO)CH3、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)CH3、CH3OCH2CH2CHO、CH3CH2OCH2CHO、CH3OCH(CHO)CH3共10种，其中含有手性碳原子的结构简式为CH3CHOHCH2CHO、CH3CH2CHOHCHO、HOCH2CH(CHO)CH3、CH3OCH(CHO)CH3。(2)F的同分异构体同时符合下列条件：①遇FeCl溶液显紫色，说明含有酚羟基；②能够发生银镜反应，说明含有醛基或甲酸形成的酯基；③结构中不含有—O—O—键，核磁共振氢谱显示有4组峰，峰面积之比为1∶1∶2∶2，说明存在对称结构。符合条件的同分异构体有和，共3种。上述3种结构中，满足在溶液中能够与NaOH以物质的量之比1∶3发生反应的物质的结构简式为。(3)甲苯与浓硝酸、浓硫酸发生硝化反应，生成产物J(C7H7O2N)。根据分子式可知J中含有—NO2，J有多种同分异构体，同时满足下列条件：(a)含有一个苯环，(b)能发生银镜反应，说明有—CHO，(c)红外光谱显示没有氮氧键。若苯环上含有两个取代基，为HCOO—、—NH2或HCONH—、—OH，有6种结构；若苯环上有三个取代基，分别为—CHO、—OH和—NH2，有10种结构，共16种。其中核磁共振氢谱显示有四组峰，峰面积之比为2∶2∶2∶1的结构简式为。
6．P为B()的同系物，分子式为C8H9NO2，满足下列条件的P的同分异构体有32种(不考虑立体异构)。已知吡啶环()与苯环性质相似，也具有芳香性，羟基吡啶与Fe3+发生显色反应。
①芳香环上只有两个取代基；②能与FeCl3溶液发生显色反应；③能发生银镜反应。
请写出其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1∶1的一种分子的结构简式：。
解析：B为，P为B的同系物，分子式为C8H9NO2，P的同分异构体满足条件：①芳香环上只有两个取代基，②能与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基或羟基连接在吡啶环上，③能发生银镜反应，说明含有醛基，P的同分异构体有
(数字表示—OH的位置)，共32种。其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1∶1的一种分子的结构简式为或。

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