資源簡介

(共43張PPT)
主講老師：
專題9
限定條件下同分異構體的統計與書寫
高中化學二輪復習課件
1
2
3
4
5
6
7
8
必備知識
1-烷基（-CnH2n+1）的種類，C4兩種,C5三種碳構架
3-氫譜信息和數字（12，9，6，4，3，2，1）里的學問
8-單苯環同分異構體的常見答案
2-一定要先求不飽和度（Ω）——方便確定氫的個數
4-等效氫的種類的判斷
7-苯環取代基為XX,XY,XXX,XXY,XYZ,XXXY同分異構體個數
6-各種官能團、基團的信息給予
5-有手性碳、無-N-H鍵，無醚鍵等特殊條件是什么意思
互換法等價于YXX型,為6種
1-烷基的種類
基元法
-CH3
-C2H5
-C3H7
-C4H9
-C5H11
-CnH2n+1
烷基的種類
1
1
2
4
8
C4,C5碳骨架
C-C-C-C
C--C--C
丨
C
C-C-C-C-C
C-C-C-C
丨
C
C
丨
C--C--C
丨
C
2. 不飽和度——缺氫指數，用來快速計算分子式中H的個數
缺氫
指數
碳氫構架CxHy
CxH2x
CxH2x-2
CxH2x-6
定義
與飽和烴（烷烴）相比，每缺少2個H，叫做1個不飽和度。
Ω=1
Ω=2
Ω=4
2x+2-y
Ω=--------- 2
CxH2x+2
Ω=0
飽和烴
-C=C-、-C=O、-CHO -COOH、-COOR
1個叁鍵或2個雙鍵或2個環或1環+1雙鍵
1個苯環
氫
Ω=碳+1-（---）
2
或一個環
碳+1減一半的氫
使不飽和度相同則H個數相同
2. 不飽和度——缺氫指數，用來快速計算分子式中H的個數
小竅門
4
有-NO2貢獻一個不飽和度
5
立體多面體不飽和度=面數-1
Ω=雙鍵數+叁鍵數x2+環數+苯環數×4
小結
1
Cl-原子換成H再計算
2
O原子劃掉再計算
3
有N劃掉NH計算
每劃掉1N再劃掉1個H
C4H7Cl→C4H8
C4H8O2→C4H8
每插入一個N,則多出一個H
多面體壓扁可以看做N-1個環
6
剪切法：剪斷所有的環，每次+1



金剛烷Ω=3
核磁共振技術(NMR)里的峰數和峰面積之比
峰數：
峰面積之比：
等效氫的種類；
各種等效氫的個數比；
分子式：C2H6O→3種氫，2：1：3 → CH3CH2OH
分子式：C2H4O→2種氫，1：3 → CH3CHO
3-核磁共振氫譜(NMR)里的數字（12，9，6，3，2，1）里的學問
12
4個-CH3分兩對在對稱位置上
9
有叔丁基——3個-CH3連在同一個碳上
6
2個-CH3在對稱位置上
或同C上異丙基-CH(CH3)2
3
1個-CH3
2
-CH2- -NH2,分子對稱位置有2個H,2個-OH或2個-CHO或2個-COOH等
1
單個非對稱位置有-CH- -NH- ,-H,-OH -CHO或-COOH等
4-等效氫種類的判斷
等效氫種類
同一個碳上的氫等效；同C所連甲基-CH3上的H等效
處于鏡面對稱、中心對稱位置上的氫等效
等效碳上的氫等效
無支鏈環上的氫等效
2、3號碳分別等效 1號碳均等價 2、3號分別為等效碳 a、b為等效碳
均為1種等效氫
5-有手性碳、無-N-H鍵，無醚鍵等特殊條件是什么意思
有手性碳
構建1個C骨架：1個碳原子上連四個不同的基團
無
N-H鍵
CHN組成的化合物，無N-H意味著全部為C-N鍵
C----N----C
▎
C
無
醚鍵
CnH2n+2O，無醚鍵，意味著是醇類化合物
插入法：O插入C-H鍵之間為醇
插入法：O插入C-C 鍵之間為醚
6-各種官能團、基團的信息給予
1. 與NaHCO3溶液反應有氣體生成
1. 含-COOH
題設信息
可得結論
2. 與FeCl3能發生顯色反應（紫色）與Na2CO3 反應無氣體生成
2. 含-酚羥基
3. 可發生銀鏡反應
3. 含-CHO或甲酸酯類H-COOR
4. 有機物既能水解，又能發生銀鏡反應
4. CxHyO2為甲酸酯類H-COOR
①CnH2n(n≥3)： 烯烴、環烷烴
②CnH2n－2(n≥4)： 二烯烴、炔烴、環烯烴
③CnH2n＋2O(n≥2)：飽和一元醇、飽和一元醚
④CnH2n－6O(n>6) 芳香醇、芳香醚與酚
⑤CnH2nO(n≥3)： 飽和一元醛、酮、烯醇、環氧烷
⑥CnH2nO2(n≥2)： 飽和一元羧酸、酯等
7-苯環取代基為XX, XY, XXX, XXY, XYZ, XXXY時，同分異構體個數
-X -x-x兩種 -X-Y兩種 -X-X-X三個 -X-X-Y三個 -X-Y-Z三個
6H等效 鄰、間、對 鄰、間、對 連、均、偏 定2移1 定2移1
1 3 3 3 6 10
XXXY四取代有6種異構體,先按照連均偏安排XXX 再找Y可能位置
苯環上有XXXYHH6原子(團)，將X與H互換，得：HHHYXX，相當于YXX型為6種
X與H互相交換角色，等價于XXY型，為6種
苯環上只有1種氫原子
X
X
X
3個相同取代基均位
（中心對稱）
2個相同取代基：對位
X
X
X
X
X
X
4個相同取代基處于連位
（鏡面對稱）
X
X
X
X
4個相同取代基
處于3連1對
（鏡面對稱）
X
X
Y-- --Y
X
5個取代基
XX,YY分別處于對稱位
（鏡面對稱）
8-單苯環同分異構體的常見答案
苯環上有2種不同環境的氫原子
2個XX相間處于對稱位置
Y處對稱軸上
X
Y
2個不同取代基XY
(對位)
X
X
X
3個相同取代基
連位
Y
X
X
Y
X
X
8-單苯環同分異構體的常見答案
軸對稱
【練習】以X、Y代表取代基，請你畫出苯環上分別有兩個、三個、四個取代基(可相同或不同)且苯環上的H只有2種的結構簡式。
二取代：
三取代：
四取代：
軸對稱
不對稱
軸對稱
8-單苯環同分異構體的常見答案
含苯環有機物分子中有4種及以上的氫原子,分子一般鏡面對稱
A
B B
C C
D
詮釋
整個分子一般以對位連線為對稱軸
對稱軸上A/D有不同的含氫基團或官能團
BC位對稱軸位有分別相同的含氫基團或官能團
8-單苯環同分異構體的常見答案
2024
3年經典——限制條件型同分異構體實戰篇
第一步:求不飽和度Ω；算C,O,N等原子個數（不需要求H的個數）
第二步:依條件，確定基團、官能團
第三步:先分類后分步組裝，逐步滿足不飽和度Ω、C,O,N等個數
基本步驟
基本方法
兩先兩后：
先拆解后組裝
先分類后分步
盡量對稱組裝
無苯環的同分異構體數目 確定示例
1．（2023·湖北卷）D為（ ），D的同分異構體中，與其具有相同官能團（-OH）的有_______種(不考慮對映異構)，其中核磁共振氫譜有三組峰，峰面積之比為9：2：1的結構簡式為_______。
(1) 分子式為C5H12O; Ω=0，飽和；
(2) 取出已知官能團-OH, 可改寫為C5H11-OH;
(3) 戊基-C5H11有8種，則含有羥基的同分異構體有8種。
除去D自身，還有7種同分異構體.
7
-CH2-
-OH
9為叔丁基
2為亞甲基，1為羥基
減去1自身
2.（2023·湖南卷） (呋喃)是一種重要的化工原料，其能夠發生銀鏡反應的同分異構體中，除H2C=C=CH-CHO外，還有____種；
(1) 呋喃分子式為C4H4O，不飽和度=雙鍵數2+環數1=3
（2）可發生銀鏡反應，說明有-CHO,滿足了1個C,1個O和一個不飽和度。
（3）剩余3個C，兩個不飽和度，根據不飽和度進行分類討論：
①兩個雙鍵：C=C=C,已排除；
②一個三鍵：C≡C-C-CHO,C-C≡C-CHO兩種情況。
③一個環+雙鍵，為
分類/分步
討論
4
3．（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：
5
（1）分子式C4H6O，具有4C,1個O和2個不飽和度（兩個雙鍵）
（2）同分異構體能發生銀鏡反應，說明該物質含有-CHO，滿足了1C,1個O和
1個不飽和度；
（3）剩余部分有3個C，1個不飽和度（含1個C=C，或3個碳的環)提供
①若有1個雙鍵，可以分為C=C-C-CHO, C-C=C-CHO，C=C(CH3)-CHO三種
②若有1個環，為 ，
根據題設分析，4為2個為亞甲基
這種分子具有順反異構，同分異構體+1
順反異構和對映異構
4．（2022·北京卷）羧酸B（C4H8O2）無支鏈，B的名稱為___________；B的一種同分異構體中只有一種環境氫，其結構簡式為
(1) 分子式為C4H8O2; Ω=1；
(2) 取出已知官能團-COOH, 滿足1個C，2個O和一個不飽和度。原分子可改寫為C3H7-COOH;
(3) 無支鏈，可寫作：CH3CH2CH2COOH，為丁酸
(4) 同分異構體有1個不飽和度，則含有雙鍵或環。若為雙鍵，不可能有1種氫。若為對稱的環醚，則可能有1種氫。
丁酸
符合一元羧酸或酯類的通式
1，4-二氧六環
（或1，4-二氧己環）
5.（2022·遼寧卷）I的結構簡式為右圖 ，化合物I的同分異構體滿足以下條件的有___________種(不考慮立體異構)；
i．含苯環且苯環上只有一個取代基 ii．紅外光譜無醚鍵吸收峰；
其中，苯環側鏈有3種不同化學環境的氫原子，且個數比為6∶2∶1的結構簡式為___________(任寫一種)。
整合
信息
（1）化合物Ⅰ的分子中含4個不飽和度（3個雙鍵1個環）；苯環Ω=4，則除苯環之外均為飽和結構。
（2）環外4個飽和C，1個O，則為醇（含-OH）（題設信息無醚鍵）
（3）根據1個取代基分類：4個飽和碳形成丁基，丁基有4種，統計四種丁基上的H的種類，就是對應醇的種類：
有12種芳香醇
12種
5.（2022·遼寧卷）I的結構簡式為右圖 ，化合物I的同分異構體滿足以下條件的有___________種(不考慮立體異構)；
i．含苯環且苯環上只有一個取代基 ii．紅外光譜無醚鍵吸收峰；
其中，苯環側鏈有3種不同化學環境的氫原子，且個數比為6∶2∶1的結構簡式為
__________________________________________________ (任寫一種)。
12種
6為2個等效的-CH3
取出兩個甲基，碳架為乙苯；再用2個-CH3取代H，可能為以下碳架：羥基在以下標記位置取代均可滿足題意：
6．（2022·天津卷）異丁酸(A)結構式 ，用系統命名法對A命名：___________；在異丁酸的同分異構體中，屬于酯類的化合物數目為___________，寫出其中含有4種處于不同化學環境氫原子的異構體的結構簡式：________________。
2 甲基丙酸
3 2 1
A主鏈有3個碳原子，屬于羧酸，因此用系統命名法對A命名：2 甲基丙酸
酯類一般用插入法：取出特殊部分-COO-,得到丙烷CH3CH2CH3,將酯基插入C-C之間得到普通酯類；插入H-C鍵之間得到甲酸酯類，酯的種類=不對稱的C-C數×2+對稱C-C鍵數×1+H-C鍵數×1
不對稱的C-C僅一種
H-C鍵有2種
酯的種類=1×2+2×1=4種
HCOOCH2CH2CH3
4
含1個苯環，不指定取代基個數的同分異構體數目確定
1.（2023·全國甲卷）B的分子式為C7H6ClNO2（結構簡式見右圖），具有相同官能團的B的芳香同分異構體還有_______種(不考慮立體異構，填標號)。
a．10 b．12 c．14 d．16
其中，核磁共振氫譜顯示4組峰，且峰面積比為2：2：1：1的同分異構體結構簡式為_______。
16
先分類后分步
凡官能團相同需減去1（自身）
（1）3個取代基-CH3,-Cl、-NO2，屬于苯環上有XYZ型，有10種；
（2）2個取代基僅兩種組合，第一種為-Cl;-CH2NO2,第二種為-NO2,-CH2Cl
均為苯環上取代XY型，有2×3=6種
(3) 1個取代基，為-CHClNO2，有1種
共有(10+6+1)-1=16種
(4) 四組峰需鏡面對稱且無甲基，結構簡式為：
2.（2023·全國乙卷）D為( )，在D的同分異構體中，同時滿足下列條件的共有_______種；
①能發生銀鏡反應；②遇FeCl3溶液顯紫色；③含有苯環。
其中，核磁共振氫譜顯示為五組峰、且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1的同分異構體的結構簡式為_______。
13
整合
信息
D=苯環-OH +-CHO +1個飽和C原子
（1）先分類：若取代基為三個，即-OH,-CHO,-CH3,屬于-XYZ型，同分異構體10種；
（2）若取代基有兩種，則為酚羥基（-OH）,-CH2-CHO,屬于苯環上有-X-Y型，3種。
（3）不可能有1個取代基，因為酚羥基-OH必須連在苯環上。故有13種同分異構體。
核磁共振氫譜為五組峰，且峰面積比為2：2：2：1：1，說明同分異構體中不能含有甲基，有-CH2-，是一種對稱結構，取代基處于對位，故同分異構體的結構簡式為（右上圖）
3.（2023·新課標卷）在B（右圖）的同分異構體中，同時滿足下列條件的共有_______種(不考慮立體異構)；
①含有手性碳；②含有三個甲基；③含有苯環。其中，核磁共振氫譜顯示為6組峰，且峰面積比為3：3：3：2：2：1的同分異構體的結構簡式為_______________________。
9
【解析】連有4個不同原子或原子團的碳原子稱為手性碳原子。先滿足手性碳：手性碳有2種連接：
分類1：手性碳連接苯環,-CH3和-OCH3,-H，剩余一個-CH3，苯環上有2個取代基（XY型）鄰間對三種；
分類2：手性碳連接苯環、羥基、甲基、H，剩余兩個甲基，在苯環上屬于XXY型，有6種
2個取代基且相對才能滿足2：2
4．（2021·全國甲卷）化合物B(右圖）的同分異構體中能同時滿足下列條件的有_______(填標號)。
a.含苯環的醛、酮; b.不含過氧鍵(-O-O-);c.核磁共振氫譜顯示四組峰，且峰面積比為3∶2∶2∶1
A．2個 B．3個 C．4個 D．5個
【分析】B可以拆解為苯環、1個-CH3，1個醛基(-CHO)或羰基（C=O），2個羥基
(1) 若為醛（-CHO），則還有1個-CH3、2個羥基,可能為：
3代表有一個-CH3,
(2) 若為酮（含 - ），則還有2個羥基,可能為：
C
4種H，單個基團在苯環對位，左右對稱
處于對位
含1個苯環，指定取代基的同分異構體數目的確定
示 例
1．（2023·遼寧卷）F（ ）（ （ ）的同分異構體中，紅外光譜顯示有酚羥基、無N-H鍵 的共有_______種。
-NH2改為-N(CH3)2是關鍵
3
【解析】F的同分異構體中不含有N-H鍵，說明結構中含有 ，則苯環上連有-OH和 ，屬于XY型，有鄰、間、對三種。
2．（2022·湖北卷）化合物F（看右圖）若只考慮氟的位置異構，則化合物F的同分異構體有___________種。
【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，如下圖：減去F本身，還有5種同分異構體。
5
3.（2022·全國甲卷）化合物X是C（右圖）的同分異構體，可發生銀鏡反應，與酸性高錳酸鉀反應后可以得到對苯二甲酸，寫出X的結構簡式
同分異構體X可發生銀鏡反應，說明含有醛基
-CHO與-CH=CH2處于對位
分子式為C9H8O，其同分異構體X可發生銀鏡反應，說明含有醛基，又與酸性高錳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：
4.（2022江蘇卷節選）D（右圖）的一種同分異構體同時滿足下列條件，寫出該同分異構體的結構簡式：_______。
①分子中含有4種不同化學環境的氫原子；
②堿性條件水解，酸化后得2種產物，其中一種含苯環且有：2種含氧官能團，2種產物均能被銀氨溶液氧化。
D的分子式
C12H14O3拆解
含有HCOOR和-CHO
HCOO-
-CHO
4個飽和C
4種不同化學
環境的氫原子
1
1
1
1
苯環左右鏡面對稱
5（2022·全國乙卷）在E（ ）的同分異構體中，同時滿足下列條件的總數為_______種。
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(6：3：2：1)的結構簡式為_______。
E的拆解
-COOH
-CHO
3個-CH3
--CHO
-H與-CH3
互換
--CHO
苯環上XYZ型
10
含有醛基，不含有甲酸酯（甲酰氧基）
6（2022·山東卷）H（ ）的同分異構體中，僅含有-OCH2CH3、-NH2和苯環結構的有_______種。
H的拆解
3個O
6個C
不飽和度=0
3個
-OCH2CH3
-NH2
先分類，3個相同取代基，
在苯環上有連均偏三類
苯環上H被-NH2取代有2種
苯環上H被-NH2取代有1種
苯環上H被-NH2取代有3種
6
7.（2022·福建卷）化合物Y是A（右圖）的同分異構體，同時滿足下述條件：①Y的核磁共振氫譜有4組峰，峰面積之比為3：3：2：2；②Y在稀硫酸條件下水解，其產物之一(分子式為C7H8O2)遇FeCl3溶液顯紫色。則Y的結構簡式為_____________________。
酚酯類物質
Y的拆解
2個-CH3在對位
-O-
CH3COO-
-CH3
8.(2022·海南卷）X是F(右圖）的同分異構體，符合下列條件，X可能的結構簡式為_______________________(任寫一種)。
①含有酯基 ②含有苯環 ③核磁共振氫譜有兩組峰
【X的拆解】苯環+4C+4O+2個不飽和度 = 苯環+對位上2個-COO-，兩個-CH3
去掉兩個酯基，得到對二甲苯：
插入對稱的酯基
對位取代基+高度對稱
9.(2021·湖南卷）B的結構式為(右圖），B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FeCl3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_______；
B拆解分類：
苯酚+丙基+醛基
-CHO, 酚羥基
① ② ③
④ ⑤
統計氫的種類，即醛基有5種位置，每一種類型有鄰間對3種，共5×3=15種同分異構體
15
先取出特殊部分
9.(2021·湖南卷）B的結構式為(右圖），B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FeCl3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_______；
15
---CHO
（1）對位（以增加對稱性）
（2）兩個等價的甲基-CH3
(3) 1個飽和碳原子
歸納
小結
無苯環同分異構體數目的確定
含一個苯環且不指定取代基數目的同分異構體數目的確定
含一個苯環且指定取代基數目的同分異構體數目的確定
THANKS

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