高中化学同分异构体书写整理（高中化学选修5结构简式）

【考情导引】

多年来，同分异构现象和同分异构体一直是高考化学命题的热点。它综合性强，考查范围广，不仅能考查考生对同分异构体概念的理解、有机物结构等知识的掌握程度，还能考查考生的思维能力及品质。特别是思维的严密性、有序性。同分异构体现象和同分异构体在有机化学知识体系中所占的特殊地位，使得它一直是高考化学命题的热点。而且命题形式不断变化，先后历经了三个阶段：简单的同分异构体的书写与数目计算阶段给予部分同分异构体要求补充、书写完全阶段；对较复杂有机物所满足特定要求的同分异构体的书写与数目计算。同分异构体的考查突出体现了“能力立意”的出题思路，仍是今后考查的重要形式。

【精选例题】

例1. (1)分子式为C₄H₁₀O并能与金属钠反应放出H₂的有机化合物有________种。

(2)与化合物C₇H₁₀O₂互为同分异构体的物质不可能为________。

A．醇 B．醛 C．羧酸 D．酚

(3)与

具有相同官能团的同分异构体的结构简式为_______________。

(4)苯氧乙酸(

)有多种酯类的同分异构体。其中能与FeCl₃溶液发生显色反应，且苯环上有2种一硝基取代物的同分异构体是_____________________ (写出任意2种的结构简式)。

(5)分子式为C₅H₁₀的烯烃共有(不考虑顺反异构)________种。

【参考答案】

(1)4(2)D(3)CH₂===CHCH₂COOH、CH₃CH===CHCOOH

【解析】(1)分子式为C₄H₁₀O并能与Na反应放出H₂，符合饱和一元醇的通式和性质特点，应为一元醇C₄H₉OH，因—C₄H₉有4种，则C₄H₉OH也有4种。(2)C₇H₁₀O₂若为酚类物质，则应含有苯环，7个C最多需要8个H，故不可能为酚。(3)该化合物中有

和—COOH两种官能团，由于官能团不变，只将官能团的位置移动即可得其同分异构体：CH₂===CHCH₂COOH、CH₃CH===CHCOOH。(4)根据题意，符合条件的同分异构体满足：①属于酯类即含有酯基，②含酚羟基，③苯环上有两种一硝基取代物。

(5)分子式为C₅H₁₀的烯烃共有CH₂===CHCH₂CH₂CH₃、CH₃CH===CHCH₂CH₃、

【题后反思】有机物的同分异构体是每年的必考内容，往往出现一道选择题或选做题中一问，官能团的书写、有机物命名、利用核磁共振氢谱判断有机物结构一般在选做题中出现一问，由于近三年有机考查基本保持稳定，预计2016年有机内容考查基本不变。

【基础过关】

1．有机物A有如下转化关系，在A的质谱图中质荷比最大值为88，其分子中C、H、O三种元素的质量比为6：1：4，且A不能使Br₂的CCl₄溶液褪色；1mol B反应生成了2mol C。

请回答下列问题：

（1）C→E的反应类型为_______________________。

（2）若①、②、③三步反应的产率分别为93.0%、81.0%、88.09%，则由A合成H的总产率为___________________ 。

（3）A的结构简式为__________________________ 。

（4）写出C与银氨溶液反应的离子方程式为________________________________ 。

（5）H分子中所有碳原子均在一条直线上，G转化为H的化学方程式为： _____________。

（6）X是A的一种同分异构体，且其核磁共振氢谱有3个峰，峰面积之比为1：1：2，1mol X可在HIO₄加热的条件下反应，产物只有1mol Y，则X的结构简式为____________。

【参考答案】(1) 加成反应；(2) 66.3%；(3)

；

(4) CH₃CHO 2Ag(NH₃)₂] 2OH^﹣

CH₃COO^﹣ NH₄ 2Ag↓ 3NH₃ H₂O

【做题小帮手】

（1）结构简式书写不能用碳干结构表示，碳原子连接的氢原子个数要正确，官能团不能略写，要注意官能团中各原子的结合顺序不能随意颠倒。键线式将C、H元素符号省略，只表示分子中键的连接情况，每个拐点或终点均表示有一个碳原子，称为键线式。每个交点、端点代表一个碳原子，每一条线段代表一个键，每个碳原子有四条线段，用四减去线段数即是H原子个数。注意只忽略C-H键，其余的化学键不能忽略；必须表示出C=C、C≡C键等官能团；氢原子不标注，其余原子必须标注（含羟基、醛基和羧基中氢原子）；计算分子式时不能忘记顶端的碳原子。

（2）有机方程式书写要注意有机物必修写结构简式；充分注意反应条件（温度、压强、催化剂、溶剂的性质、光等）对反应产物的影响，书写时要特别注意标明反应条件；有机反应常常除主反应外还伴有副反应，书写时生成物与反应物之间要用“→”而不能用“＝”连接；书写有机化学方程式时应注意从结构出发来判断有机物能发生什么样的反应，不要漏写无机小分子。

2. 已知化合物A的分子式为C₄H₆O₂，不溶于水，并可以发生如下图所示的变化：

已知：C物质的一氯代物D只有两种同分异构体。请回答：

（1）A分子中含有的官能团的名称 。

（2）①②④⑤反应中属于取代反应的有 （填序号）。

（3）写出②的反应方程式 。

（4）写出一种下列要求的物质的同分异构体的结构简式

①C的同分异构体中属于酯且能发生银镜反应 ；②C的同分异构体中属于醇且能发生银镜反应 。

（5）简述验证D中含有氯元素的方法 。

（6）17.2gB与足量的碳酸氢钠溶液反应，标准状况下生成二氧化碳的体积为 L。

【参考答案】（1）碳碳双键、酯基 (2) ②⑤ （3） CH₂=CHCOOCH₃ H₂O

CH₂=CHCOOH CH₃OH；

（4）HCOOCH₂CH₃； CH₃CHOHCHO或CH₂OHCH₂CHO；（5）取少量D向其中加入氢氧化钠溶液煮沸，再加入稀硝酸至中性，滴加硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，证明D中含有氯元素（6）5.35

【解析】（1）由题意可知，A是酯类，B中含有碳碳双键，与氢气发生加成反应，则B是丙烯酸，C是丙酸，光照条件下发生一取代反应的产物有2种，所以A中的官能团是碳碳双键和酯基；（2）根据反应的条件及产物判断①是加聚反应，②是取代反应，④是加成反应，⑤是取代反应，所以属于取代反应的是②⑤；（3）A是丙烯酸甲酯，水解生成甲醇和丙烯酸，化学方程式为CH₂=CHCOOCH₃ H₂O

CH₂=CHCOOH CH₃OH；（4）

【做题小帮手】

同分异构体书写的“三规律”:

（1）烷烃:烷烃只存在碳链异构，书写时应注意要全面而不重复，具体规则为:成直链，一条线；摘一碳，挂中间，往边移，不到端；摘二碳，成乙基；二甲基，同、邻、间。

（2）具有官能团的有机物:一般书写的顺序为碳链异构→位置异构→官能团异构。

（3）芳香族化合物:取代基在苯环上的相对位置具有邻、间、对3种。

3．有机物丙(C₁₃H₁₈O₂)是一种香料，其合成路线如图所示。其中A的相对分子质量通过质谱法测得为56，它的核磁共振氢谱显示只有两组峰；D可以发生银镜反应，在催化剂存在条件下1 mol D与2 mol H₂反应可以生成乙；丙中含有两个—CH₃。

（1）A的结构简式为 ；乙的分子式为 。

（2）C与新制Cu(OH)₂悬浊液反应的化学方程式_________________。

（3）D所含官能团的名称是 ；D有多种同分异构体，其中与其所含官能团相同的同分异构体有 种（不考虑立体异构）。

（4）甲与乙反应的化学方程式为 。

（5）写出满足下列条件的有机物的结构简式

ⅰ与乙互为同分异构体；ⅱ遇FeCl₃溶液显紫色；ⅲ苯环上有两个支链且苯环上的一溴代物只有两种。

【参考答案】（1）(CH₃)₂C=CH₂、 C₉H₁₂O

（2）(CH₃)₂CHCHO 2Cu(OH)₂ NaOH

(CH₃)₂CHCOONa Cu₂O↓ 3H₂O

（3）碳碳双键、醛基，4

（4）(CH₃)₂CHCOOH

H₂O

（5）

个甲基，所以乙中不含甲基，所以D可推知D为

，乙为

，其中与其所含官能团相同的同分异构体（不考虑立体异构），侧链可以为-C（CHO）=CH₂，也可以为-CHO、-CH=CH₂，有邻、间、对三种位置关系，故符合条件的同分异构体共有4种；（4）甲与乙反应的化学方程式为：(CH₃)₂CHCOOH

H₂O，（5）乙为

，其同分异构体符合条件：遇FeCl₃溶液显紫色，含有酚羟基；其苯环上的一溴代物只有两种，则只能有2个侧链，另外侧链为-CH₂CH₂CH₃或-CH（CH₃）₂，且处于对位，故该有机物的结构简式为：

。

【做题小帮手】

对于利用核磁共振氢谱确定分子结构，要注意有几种氢原子，等效氢的数目是多少，一般有几种等效氢，就有几个峰，等效氢数目之比等于峰面积之比。分子中有多少种“等效”氢原子，其一元取代物就有多少种。

(1)同一个碳原子上的氢原子属于“等效”氢原子。如

中—CH₃上的3个氢原子是“等效”氢原子。

(2)同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子属于“等效”氢原子。如

分子中有两种“等效”氢原子，即甲基上的氢原子和苯环上的氢原子。

(3)同一个碳原子上相同取代基上的氢原子属于“等效”氢原子。如

分子中有两种“等效”氢原子。

4．芳香族化合物A，分子式为C₉H₉OCl，且能发生银镜反应；D为含有八元环的芳香族化合物。A与其它物质之间的转化如下图所示：

（1）A的结构简式为 。

（2）A→E的反应条件为 ；C→D的反应类型为 。

（3）写出B→C第①步的反应方程式 。

（4）B的一种同系物F（分子式为C₈H₈O₂）有多种同分异构体，则含有

的芳香族化合物的同分异构体有___ _种，写出其中核磁共振氢谱有4个峰的一种结构简式 。

（5）已知：

由甲苯及其它必要物质经如下步骤也可合成B：

反应I的试剂及条件为 ：反应IV所用物质的名称为 ；反应III的化学方程式为 。

【参考答案】（1）

（2）氢氧化钠醇溶液　加热，　酯化（取代）反应

（3）　

（4）10；

；

；

；

（2分）

（5）Cl₂光照，乙醛，

【解析】根据题意及物质之间的转化关系可知：A是

，(2)A与NaOH的乙醇溶液共热，发生消去反应产生E

；A与NaOH的水溶液发生取代反应产生B：

，B由于分子中含有醛基没声音概念与新制的Cu(OH)₂悬浊液共热发生氧化反应产

是羧酸类的

;

；

；

；酯类的：

；

；

；

；

;

。其中核磁共振氢谱有4个峰的一种结构简式

；

；

；

；（5）由甲苯在光照时发生取代反应产生一氯甲苯，所以反应I的试剂及条件为Cl₂、光照；苯甲醛与乙醛CH₃CHO发生醛与醛的加成反应产生B，

，所以反应IV所用物质的名称为乙醛。苯甲醇被催化氧化得到苯甲醛的反应方程式是：

。

【做题小帮手】

醇、羧酸和酯的同分异构体数目的确定：

(1)对于饱和醇的同分异构体数目的确定：一般先碳链异构，再官能团位置异构，涉及官能团种类，要考虑种类异构。如戊醇的同分异构体数目的确定，先看碳链异构有三种:①C—C—C—C—C，②

　③

再看羟基的位置异构:①C—C—C—C—C羟基有3种位置，②

碳链中羟基有4种位置，③

碳链中羟基有1种位置，故戊醇属醇类的同分异构体为8种。如果考虑类别异构，则还需考虑醚的结构。

(2)对于羧酸的同分异构体数目的确定：与醇的方法一致，但要注意羧基中含有一个碳。如属于戊酸的所有同分异构体，则除羧基外还有4个碳，碳链只有两种，①C—C—C—C，②

，每种碳链上官能团的位置有两种，共有四种羧酸。

(3)对于酯的同分异构体的数目确定：要注意思维的有序性原则。如C₅H₁₀O₂属于酯类的所有同分异构体，则甲酸丁酯(4种)，乙酸丙酯(2种)、丙酸乙酯(1种)、丁酸甲酯(2种)，共9种。

5．肉桂醛F(

)在自然界存在于桂油中，是一种常用的植物调味油，工业上主要是按如下路线合成的：

已知两个醛分子在NaOH溶液作用下可以发生反应，生成一种羟基醛。请回答：

(1)D的结构简式为________；

(2)反应①～⑥中符合原子经济性的是________(填序号)；

(3)写出有关反应的化学方程式：③____________________________________，判断有关反应的类型：⑥________；

(4)E物质的同分异构体中，苯环上有两个取代基，其中一个是羧基的有________种；

(5)下列关于E的说法正确的是________(填字母)。

a．能与银氨溶液反应 b．能与金属钠反应

c．1molE最多能和3mol氢气反应 d．核磁共振氢谱中有6个峰

【参考答案】(（1）C₇H₁₄O，10 （2）

（3）BD （4）

（5）

【做题小帮手】

限定条件书写同分异构体，解题时要看清所限定的条件有几个，充分注意同分异构体不饱和度相同、分清有几种不同类别的异构、不同类别依次写出所有同分异构体。注意以上三点，则书写同分异构体不会漏写、重写。

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