常考題空4 有限制條件同分異構體的書寫 （附答案解析）-2023年高考化學大題專項突破

常考題空4有限制條件同分異構體的書寫

【高考必備知識】

1.巧用不飽和度記住常見有機物的官能團異構

(1)不飽和度

①概念：不飽和度又稱缺氫指數，即有機物分子中的氫原子與和它碳原子數相等的鏈狀烷煌相比較，每減少2

個氫原子，則有機物的不飽和度增加1,用O表示

②有機化合物(CxHyOz)分子不飽和度的計算公式為：Q=2x+2-y

2

【微點撥】在計算不飽和度時，若有機化合物分子中含有鹵素原子，可將其視為氫原子；若含有氧原子,

則不予考慮；若含有氮原子，就在氫原子總數中減去氮原子數

③幾種常見結構的不飽和度

官能團或結構-rrC=O(醛、酮、覆酸、酯)環—C三C—苯環

不飽和度11124

(2)常見有機物的官能團異構

通式不飽和度常見類別異構體

無類別異構體

C?H2n+20

單烯燒、環烷煌

C?H2?1

C〃H2〃-22單煥燒、二烯燒、環烯煌、二環煌

C?H2n+2O0飽和一元醇、飽和一元酸

C?H2?O1飽和一元醛、飽和一元酮、烯醇、烯酸、環醇、環酸

飽和一元竣酸、飽和一元酯、羥醛、羥酮

C?H2?O21

C?H2?+IO2N1氨基酸、硝基烷

2.四種方法全面剖析同分異構體

(1)取代思想——采用等效氫、對稱的方法，適用于一鹵代物、醇的找法

①一鹵代燒：看作是氯原子取代燒分子中的氫原子，以“C5Hlic1”為例

11、1111

C——C————C——cc——C——Cc

②醇：看作是一OH原子取代燒分子中的氫原子，以“C5H12。”為例

?八一

c—c—c—C—Cc——c—cc------——C1

(2)變建思想——即將有機物中某個位置化學鍵進行變化得到新的有機物，適用于烯燒、烘燒、醛和竣酸

①烯涇：單鍵變雙鍵，要求相鄰的兩個碳上至少各有1個氫原子，以“C5H10”為例

箭頭指的是將單鍵變成雙鍵新戊烷中間碳原子上無氫原子，不能變成雙鍵

C

111111

*vC------C------C------C

CC

②烘燒：單鍵變三鍵，要求相鄰的兩個碳上至少各有2個氫原子，以“C5H8”為例

異戊烷第2個碳原子只有1個氫原新戊烷中間碳原子上無

箭頭指的是將單鍵變成三鍵

子，兩邊單鍵不能變成三鍵氫原子，不能變成三鍵

C

c—c—c^-c1

11

1C——C——C

C——C——C——C——C1

C

C

③醛：醛基屬于端位基，將燒分子中鏈端的甲基變成醛基，以“C5H10O”為例

箭頭指向是指將鏈端甲基變成醛基，數甲基個數即可

1CI

11

1C——C——c—C——C-（C）

（）

C——C——C——C-C1

C

④覆酸：竣基屬于端位基，將煌分子中鏈端的甲基變成短基，以“C5H10O2”為例

箭頭指向是指將鏈端甲基變成較基，數甲基個數即可

1

C——C——c-?

一

C——C——C——C—@4

(3)插鍵思想——在有機物結構式中的某個化學鍵的位置插入原子而得到新的有機物的結構，適用于酶和酯

①醒：酶鍵可以理解為在C—C單鍵之間插入氧原子，以“C5Hl2。”為例

箭頭指向是指在C—C單鍵之間插入氧原子

III（

C——C——C——C1

1C——（——C

C——1C——1C——C——C

CC

O

②酯：酯可以理解在C左、右兩邊插入氧原子，可以先找出酮，再插入氧，以“C5H10O2”為例

c0?0?90

II|111

C——C——C——C——Cc—1-c——C——C——Cc一c—C

0?9o9OC09?

IIi

|II〔II|1

c—C——C——Cc——c-^—c—!—cc—c—c—1-c——C

1

C

0

C若在鏈端，注意只能在一邊插入氧原子，另外要注意對稱性，此法對含苯環類的非常有效

(4)多官能團同分異構體

①同種官能團：定一移一，以“C3H6a2”為例

先找一氯代物，再利用等效氫法，再用氯原子取代一氯代物上的氫原子

一次定位c-c-c二次定位》］

c-c-c-R---c---C二次定位,產種

ClCl

②不同種官能團：變鍵優先，取代最后，以“羥基醛(C5H10O2)”為例

先找戊醛，再用羥基取代氫原子

0H

OHOHOHOHOH0H1

OHOHOH0H\\\IIIC

C——C——C——CHOC——C——C——CHO1

111111

C——C——C——C——CHOC——C——CHO

1

C-<—OH

CC

3.記住常見同分異構體的數目

(1)烷煌同分異構體的個數

燒涇甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷

個數1112359

⑵烷基的個數

烷基甲基乙基丙基丁基戊基

個數11248

（3）含苯環同分異構體數目確定技巧

①若苯環上連有2個取代基，其結構有鄰、間、對3種

②若苯環上連有3個相同的取代基，其結構有3種

③若苯環上連有一X、一X、一Y3個取代基，其結構有6種

④若苯環上連有一X、一丫、一Z3個不同的取代基，其結構有10種

4.限制條件的同分異構體結構的推斷分析

常見限定條件對應的官能團或結構

能與NaHCO3或Na2c。3溶液反應放出氣體（CCh）—COOH

能與鈉反應產生H2—OH或一COOH

能與Na2cCh溶液反應一OH（酚）或Y00H

能與NaOH溶液反應—OH（酚）或一COOH或一COOR或一X

能發生銀鏡反應或能含醛基（一CHO）、甲酸酯（HCOOR）

能與FeCb溶液發生顯色反應一OH（酚）

能發生水解反應—COOR或一X或一CONH一

既能發生水解反應又能發生銀鏡反應（或水解產物能發生銀

甲酸酯（HCOOR）

鏡反應）

5.限定條件和同分異構體書寫技巧

（1）確定碎片：明確書寫什么物質的同分異構體，該物質的組成情況怎么樣？解讀限制條件，從性質聯想結構,

將物質分裂成一個個碎片，碎片可以是官能團，也可是煌基（尤其是官能團之外的飽和碳原子）

（2）組裝分子：要關注分子的結構特點，包括幾何特征和化學特征

①幾何特征是指所組裝的分子是空間結構還是平面結構，有無對稱性

②化學特征包括等效氫、核磁共振氫譜

（3）經典例題分析

結構要求

①屬于芳香化合物②能與銀氨溶液反應產生光亮的銀鏡

9kCH3（鄰甲基苯甲酸）

③能與NaOH溶液反應

第一步：確定有機物的類別，找出該有機物常見的類別異構體（可以結合不飽和度）

技巧：原題有機物屬于段酸類，與羥基醛、酯互為類別異構體

第二步：結合類別異構體和已知限定條件確定基團和官能團（核心步驟）

與銀氨溶液與NaOH溶液備注注意細

較酸X------------------------------------------------------------節乃做

羥基醛q苯酚7醇羥基與NaOH溶液不反應，但酚羥基可以題制勝

酯甲酸酯4酯與銀氨溶液不反應，但甲酸酯可以法寶

綜上所述，符合本題條件的有兩大類：①羥基醛[（酚）-OH,—CHO];②甲酸酯（一OOCH）

第三步：按類別去找，方便快捷不出錯

①若為羥基醛[（酚）一OH,—CHO],則還剩余一個碳原子，分兩種情況討論

若本環有有兩個側鏈，此時一CH2—只能和醛基一起，有鄰、間、對3種

若本環有有三個側鏈，則為一0H,—CHO、—CH3,苯環連接三個不同的取代基總共有10種

②若為甲酸酯（一OOCH）：則用一OOCH取代甲苯上的氫原子，總共4種；總共17種

【真題演練】

1.（2022?全國甲卷）化合物X是C（《^^CHO）的同分異構體，可發生銀鏡反應，與酸性高鎰酸鉀反應后可

以得到對苯二甲酸，寫出X的結構簡式

2.（2022?全國乙卷）在￡（的同分異構體中，同時滿足下列條件的總數為種

HOOC

a.含有一個苯環和三個甲基

b.與飽和碳酸氫鈉溶液反應產生二氧化碳

c.能發生銀鏡反應，不能發生水解反應

上述同分異構體經銀鏡反應后酸化，所得產物中，核磁共振氫譜顯示有四組氫（氫原子數量比為6：3：2：1）

的結構簡式為

3.（2022?浙江卷）寫出同時符合下列條件的化合物F（H—NL\-CH3）的同分異構體的結構簡式______

\_/

①】H-NMR譜和IR譜檢測表明：分子中共有3種不同化學環境的氫原子，有N—H鍵

②分子中含一個環，其成環原子數為

4.（2022?廣東卷）化合物VI（C3H6。）有多種同分異構體，其中含:C=O結構的有種，核磁共振氫譜圖

上只有一組峰的結構簡式為

O

5.（2022?湖南卷）、是一種重要的化工原料，其同分異構體中能夠發生銀鏡反應的有種（考

CH.3

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

6.（2022?山東卷）H（.）的同分異構體中，僅含有一OCH2cH3、-NH2和苯環結構的有種

7.（2022?湖北卷）（5）若只考慮氟的位置異構，則化合物F（）的同分異構體有種

^^COCH2cH3

（2022?海南卷）X是F（VLOH）的分異構體，符合下列條件。X可能的結構簡式為

8..（任馬一種）

COOH

①含有酯基②含有苯環③核磁共振氫譜有兩組峰

9.（2021.全國甲卷）化合物的同分異構體中能同時滿足下列條件的有種

a.含苯環的醛、酮b.不含過氧鍵（一O—0—）c.核磁共振氫譜顯示四組峰，且峰面積比為3：2：2：1

COCI

10.（2021?全國乙卷）C（［）F）的同分異構體中，含有苯環并能發生銀鏡反應的化合物共有種。

OCH3

11.（2021?山東卷）符合下列條件的A（A°H）的同分異構體有一種

CHO

①含有酚羥基②不能發生銀鏡反應③含有四種化學環境的氫

12.（2021?福建卷）化合物Y是B（HOAQ^CHO）的同分異構體，遇FeCb溶液顯紫色，其核磁共振氫譜有4

組峰，峰面積之比為3：2：2：1?Y的結構簡式為

【經典模擬】

1.B（[][、COOH）有多種同分異構體，同時滿足下列條件的同分異構體有種（不考慮立體異構）

①苯環上有2個取代基②能夠發生銀鏡反應③與FeCh溶液發生顯色發應

其中核磁共振氫譜有五組峰，且峰面積之比為6：2：2：1：1的結構簡式為

2.同時符合下列條件的C9Hl2。2的同分異構體共有種（不考慮立體異構），其中核磁共振氫譜圖表明分

子中有5種氫原子的為（寫1種結構簡式）。

a.分子中含有苯環且苯環上有三個取代基；b.lmol有機物最多能消耗2moiNaOH。

OH

3.芳香化合物X是1-蔡酚（勺、）的同分異構體，符合下列條件的同分異構體有種

①有兩個官能團②能發生銀鏡反應

寫出其中一種核磁共振氫譜有4組峰的同分異構體的結構簡式：

00

4.G為,口，、口二元取代芳香化合物H是G的同分異構體，H滿足下列條件：①能發生銀鏡

反應；②酸性條件下水解產物物質的量之比為2：1；③不與NaHCCh溶液反應。則符合上述條件的H共有

種（不考慮立體異構，不包含G本身），其中核磁共振氫譜為五組峰的結構簡式為（寫

出一種即可）

5.M與A（FYZ^SH）互為同系物。分子組成比A多1個CH2。M分子可能的結構有種；其中核磁

共振氫譜有4組峰，且峰面積比為2：2：2：1的物質的結構簡式為

6.A（C4H2。3）的核磁共振氫譜只有1組峰，可以水解得到二元酸D（C4H4。4）,1個鏈狀的D的酸式酸根離子可通

過氫鍵形成1個七元環，寫出該離子的結構：（體現七元環結構，氫鍵用“…”表示）。與D

互為同分異構體的二元酯中，核磁共振氫譜只有1組峰的有（填結構簡式）

0

7.C（「,、）的同分異構體中，與C具有相同官能團且含有手性碳的結構簡式為o

LOH

8A.人）為環毗酮胺的衍生物，I的一種芳香族同分異構體M同時滿足下列條件，寫出M的結構簡式

7O

OH

a.1molM消耗2molNaOHb.核磁共振氫譜有四組峰，峰面積之比為1：2：2：2

CH2OH

9.符合下列條件的N（[）（）的同分異構體有種。

COOH

a.含有基團環上有三個取代基；b.與NaHCCh反應產生氣泡；c.可發生縮聚反應

C1

10.寫出滿足下列條件的A（1）的所有同分異構體

OC1

①分子中含有苯環；②能發生銀鏡反應；③核磁共振氫譜有3組峰。

11.符合下列要求的化合物F（C\^o）的同分異構體一共有種（不考慮立體異構），其中核磁共振氫譜

0'

含有六組峰的化合物的結構為____________________________________

a.僅含有苯環一種環狀結構且苯環上含有2個取代基；b.含有較基；c.能發生銀鏡反應

12.寫出同時滿足下列條件的一種，W1O^C（CH3）2CC）OH］的同分異構體的結構簡式________________

①苯環上有兩個取代基；②與Na反應產生氫氣

③能發生銀鏡反應；④有5種化學環境不同的氫原子，且氫原子個數比為6：2：2：1：1

/Os

13.化合物￡（XX人）同時符合下列條件的同分異構體有多種，寫出其中三種的結構簡式__________

NNH2

H

____________________________________________________________________,'H-NMR譜和IR譜檢測表明：

①分子中共有5種氫原子，峰面積比為1：1：2：2：4,其中苯環上的有2種；②有一CHO,不含一S—CHO

14.X是CH=CHC（）（）H）的同分異構體，X同時滿足下列條件的結構共有種（不考

慮立體異構），其中核磁共振氫譜有五組峰的結構簡式為

①可與碳酸氫鈉溶液反應生成二氧化碳；②遇FeCb溶液發生顯色反應；③除苯環外不含其他環

15.（2是亞切（）（）（,1^^（'。（汨）的同系物且相對分子質量比0大14,則Q有種，其中核磁共振

氫譜有4組峰，且峰面積比為1：2：2：3的為（寫一種結構簡式即可）

16.W是）的同分異構體，具有下列結構特征：①屬于蔡（（工；|）的一元取代物；②存在羥

（）

甲基（一CH2OH）。寫出W所有可能的結構簡式：

COOGH-,

/

17.寫出與E（H?C\）互為同分異構體的酯類化合物的結構簡式（核磁共振氫譜為兩組峰，峰面積比

C（）（）C2H5

為1:1）___________________________________________________________________________

C110

18.0有多種同分異構體，其中能同時滿足下列條件的芳香族化合物的結構簡式為、

H00-

①可發生銀鏡反應，也能與FeCb溶液發生顯色反應；②核磁共振氫譜有四組峰，峰面積比為1：2：2：3

oOCOOC2H5

19.已矢口CH/CHBOCHX-、人.人反應所用的化合物X的分子式為C5H10O,該化合物能發生銀鏡

252，25_定條件|/COOC2H5

0

反應，寫出其結構簡式,化合物x的含有碳氧雙鍵（||）的同分異構體（不包括X、不考慮

—C

立體異構）數目為，其中核磁共振氫譜中有兩組峰的為（寫結構簡式）。

20.具有支鏈的有機物A的分子式為C4H6。2,A可以使Br2的CC14溶液褪色，1molA和1molNaHCO3能完全

反應，則A的結構簡式是,寫出與A具有相同官能團的A的所有同分異構體的結構簡式:

（不考慮立體異構）

OH

I

21.有機物B是一種羥基醛，其結構簡式為CH3—C%—C—CHO,B的同分異構體有多種，其中能發生水解反

CH3

應的有機物有種（不考慮立體異構）

OH

22.八I的同分異構體中：①能發生水解反應；②能發生銀鏡反應；③能與氯化鐵溶液發生顯

COOH

色反應；④含氧官能團處在對位。滿足上述條件的同分異構體共有種（不考慮立體異構），寫出核磁共

振氫譜圖中有五個吸收峰的同分異構體的結構簡式：

【常考題空4有限制條件同分異構體的書寫】答案

【真題演練】

CHO

CH=CH2

解析：C的結構簡式為O^^CHO,分子式為c9H8。，其同分異構體X可發生銀鏡反應，說明含有醛基，又與

CHO

酸性高鎰酸鉀反應后可得到對苯二甲酸，則X的取代基處于苯環的對位，滿足條件的X的結構簡式為：

CH=CH2

CH3

2.10—COOH

CH3、HOOC

COOHH3cCH3

解析:E的結構簡式為。1【，E的分子式為C11H12O3,不飽和度為6;E的同分異構體與飽和NaHCCh

HOOC

溶液反應產生CO2,結合分子式中O原子的個數，說明含1個期基，能發生銀鏡反應、不能發生水解反應說明

還含1個醛基；若3個甲基在苯環上的位置為彳時，及基、醛基在苯環上有3種位置；若3個甲基在苯環

上的位置為一彳、時，綾基、醛基在苯環上有6種位置；若3個甲基在苯環上的位置為時，覆基、

醛基在苯環上有1種位置；故符合題意的同分異構體共有3+6+1=10種；上述同分異構體經銀鏡反應后酸化所得

產物中核磁共振氫譜顯示有4組氫且氫原子數量比為6:3:2:1的結構簡式為CH3

COOH

COOH。

CH3

H

3K3

3

I

NH2

解析：化合物F的同分異構體，則有1個不飽和度，其有3種等效氫，含有N—H鍵，且分子中含有含一個環,

H3C^CH3

H3cxe力HC^CH

其成環原子數則這樣的結構有\〉33NH2

24,HN^NH,

N

\~/HN-NH

NH2

0

II

H3c—C—CH3

解析：化合物VI的分子式為C3H6。，其同分異構體中含有c=o,則符合條件的同分異構體有

O

0U

和C，共2種，其中核磁共振氫譜中只有一組峰的結構簡式為

H-C-CH<H；HSC—

O

解析:的同分異構體能發生銀鏡反應，說明該物質含有醛基，根據分子式C4H6。可得知，該物質

CHR

還含有碳碳雙鍵或者三元環,還要分析順反異構,則符合條件的同分異構體有5種,它們分別是CH2=CHCH2cHO、

H3c

（與后者互為順反異構體）、（與前者互為順反異構體）、和

H,CCiiO

CHOOHC

—CHO,其中核磁共振氫譜有3組峰，且峰面積之比為4:1:1的結構簡式是CHO°

）的同分異構體中，僅含有一OCH2cH3、一NH2和苯環結構的有.種

6.6

0cH2cH3

XV

'^^'OCH2CH3

解析：H的同分異構體僅含有一OCH2cH3和一NH2可知，同分異構體的結構可以視作

H3cH2co

OCH2cH3

人丫。CH2cH3分子中苯環上的氫原子被—NH2取代所得結構，所得結構分別有1、3、2,共

0cH2cH32cH3

有6種

7.5

解析：只考慮氟的位置異構,F中氟原子沒取代之前只有6種類型氫原子，如圖:

代后有6種氟代物，除去F本身，應為5種同分異構體，故F有5種同分異構體;

COOCH3OOCCH3

解析：F的分子式為C10H10O4,X是F的同分異構體，X含有苯環和酯基，其核磁共振氫譜有兩組峰，說明X只

COOCH3OOCCH3

有2種不同環境的H原子，則滿足條件的X的結構簡式為：（jj或\；）

COOCH3OOCCH3

9.4

解析：化合物B為|,同分異構體中能同時滿足下列條件：.含苯環的醛、酮；b.不含過

氧鍵（一0—0—）；c.核磁共振氫譜顯示四組峰，且峰面積比為3：2：2：1,說明為醛或酮，而且含有甲基，根據

HCH0

%OH\

0OH

要求可以寫出：—c—CH3,（~~—c—CH3,H3C—1\—

-C—H,H3c—1~—c—H,故

OH/

H0HOOH

有4種

10.10

COCI

解析：C為含有苯環且能發生銀鏡反應的同分異構體為：含有醛基,,氟原子，氯原子，即苯環上含有

&moa7CHO—CHOCHO

y

F

CHO?°CHO50

三個不同的取代基，可能出現的結構有JJlF、今，故其同分異構體為10

F

aioCHO

aa

種，故答案為：10;

11.4

OCH3

解析：由上述分析可知，A的結構簡式為；A的同分異構體中滿足：①含有酚羥基；②不能發生銀鏡

CHO

反應，說明結構中不含醛基；③含有四種化學環境的氫，說明具有對稱結構，則滿足條件的結構有：

OH

HO—d1—0—C—CHS'HO-d）-C—O—CH3'\

HO

解析：由信息②可知，該同分異構體含醛基；由信息③可知，該同分異構體含酚羥基。因信息①提示苯環上有2

個取代基，則分別為一OH和一CH2cH2cH2cH0、—CH2CH（CHO）CH3,—CH（CHO）CH2cH3、—C（CH3）2CHO^

—CH（CH3）CH2CHO,又苯環上有兩個取代基時存在鄰、間、對三種位置關系，則同分異構體共有5x3=15（種），

OH

A

其中核磁共振氫譜中有五組峰，且峰面積之比為6：2：2：1：1的結構簡式是

H3C—c—CH3

解析：（1）同分異構體中：a.分子中含有苯環且苯環上有三個取代基；b.lmol有機物最多能消耗2moiNaOH,根

據分子式C9Hl2O2,共有4個不飽和度，說明含有苯環（用去4個不飽和度），還含有2個酚羥基和一個一CH2cH2cH3

或一CH（CH3）2,共有12種結構，其中核磁共振氫譜圖表明分子中有5種氫原子的應具有高度對稱性，可能為

解析：化合物X是1-蒸酚的同分異構體，有兩個官能團，能發生銀鏡反應，說明X分子中含1個苯環、1個CC、

——CH——C=CH

1個一CHO、1個碳原子及若干個氫原子。若苯環上有1個取代基（|、一CH2—gC—CH0或

CHO

—C=C—CH2—CH。）時，有3種；若苯環上有2個取代基（一CH3和一0C—CH。、一CHO和一yCHs、

一（=CH和YH2—CHO、一CHO和一CH2—C=CH）時，有12種；若苯環上有3個取代基（一CE、一C=CH

和一CHO）時,有10種；共25種。核磁共振氫譜中有4組峰的同分異構體的結構簡式為H3c一q~~\—C^=C-CHO、

（）HC—C=C—CH30

解析：將已知官能團和基團在苯環上排布:

CH2—o—CHo

|[^J—CH2—o—、

(鄰、間、對3種)

O除去G自身，符合條件的為4x3—1=11種。

o—OH

&二、

fH

o

(鄰、間、對3種)

5.13F—

解析：A的結構簡式為,M與A互為同系物，分子組成比A多1個CH2,其分子式為C7H7FS,有

—SH直接連在苯環上，當苯環上連有一SH和一CH2F兩個取代基時，共有3種同分異構體，當苯環上連有一SH、

—CH3和一F三個取代基時，先固定一SH、一CH3在苯環上分別為鄰、間、對，移動一F,分別有4種、4種、2

種結構，共有10種同分異構體，合計共13種同分異構體，其中核磁共振氫譜有4組峰，且峰面積比為2：2：2：1

的物質的結構簡SHo

O

C

/\

H2H2CO

—

—

H2O)CH

\/

C

R

()

解析:A的核磁共振氫譜只有1組峰，根據A的分子式知A的結構簡式為A水解得到二元酸D(C4H4O4),

CH—COOHoO

則D的結構簡式為||,D的酸式酸根離子為||，又1個鏈狀的D的酸式酸根

CH一COOHH(>—C—CH=CH—C—O-

nCH=CH八

離子可通過氫鍵形成1個七元環，故該離子的結構為ffo與D互為同分異構體的二元酯核磁共振氫

%一°

譜只有組峰，則其結構對稱且含有個酯基，結合的分子式及的不飽和度為知該二元酯中有環狀結

12DYD3,

c

/