易错 30 同分异构体判断 【易错分析】 限定条件下，同分异构体的书写与种数判断是每年有机部分命题的必考内容。题型有选择题和填空题两种。 在选择题中的命题方式是结合有机物的键线式判断不同物质是否是同分异构体或种数判断；填空题均出现 在选修大题中，其命题方式是按照题目限制的要求进行有机物结构的书写或判断同分异构体数目。要求书 写的有机物的结构一般具有较强的对称性结构特点，备考复习中应充分注意这一特征。 【错题纠正】 例题 1、分子式与苯丙氨酸( )相同，且同时符合下列条件：①有带有两 个取代基的苯环，②有一个硝基(—NO2)直接连接在苯环上的同分异构体的数目为(　　) A．3 种 B．6 种 C．8 种 D．10 种 【解析】氨基酸与硝基化合物属于官能团异构的情形之一。此题中硝基与苯环相连后，苯环上只剩下 1 个 侧链，该侧链上应是含 3 个碳原子的烷烃基，即—C3H7，—C3H7 有两种结构：正丙基(—CH2CH2CH3)和 异丙基( )，而苯环上硝基与—C3H7 的位置关系有三种：邻位、间位、对位。故符合题意的 同分异构体的数目为 6 种。答案：B 例题 2、(1)符合下列 3 个条件的 的同分异构体有________种。①与 FeCl3 溶液显色；②苯环上只有两个取代基；③ 1 mol 该物质最多消耗 3 mol NaOH，其中氢原子共有五 种不同环境的是__________________(写结构简式)。 (2)同时满足下列条件：①与 FeCl3 溶液发生显色反应；②苯环上有两个取代基、含 C===O 的 的同分异构体有________种(不包括立体异构)；其中核磁共振氢谱为 4 组峰、能水解的物质的结构简式为_______________。 (1)6； (2)21； 和 【解析】(1)同分异构体符合下列条件：①与 FeCl3 溶液显色，说明含有酚羟基；②苯环上只有两个取代基； ③ 1 mol 该物质最多消耗 3 mol NaOH，说明另一个取代基为 ，该取代基为 CH3CH2CH2COO—、(CH3)2CHCOO—，这两种取代基都与酚羟基有邻、间、对 3 种位置关系，所以符 合条件的有 6 种，其中氢原子共有五种不同环境的是 。 (2)同分异构体同时满足下列条件：①与 FeCl3 溶液发生显色反应；②苯环上有两个取代基、含 C===O， 苯环上有邻、间、对 3 种： ，侧链有异构体：—COOCH3、 —OOCCH3、—CH2COOH、—CH2OOCH、—OCH2CHO、 —COCH2OH、—CHOHCHO 7 种，故异构体有 3×7＝21 种；核磁共振氢谱为 4 组峰、能水解的物 质，即 4 种化学环境的 H，且含有酯基结构，符合条件的结构简式为 和 。 【知识清单】 1．脂肪烃同分异构体的书写及数目判断： (1)熟记简单烷基的同分异构体：甲基、乙基各有一种、丙基两种、丁基四种、戊基八种。 (2)简单烯烃、炔烃同分异构体数目判断：首先由类别异构判断它有几类，每一类物质先写碳链异构体，再 写官能团的位置异构体，得到其同分异构体的数目。 2．烃的衍生物的同分异构体数目判断： (1)多卤代烃同分异构体的确定——两步法：先确定碳骨架结构，再确定卤素原子的位置，卤素原子在碳骨 架上的分布可按“先同后分散”的步骤处理，且“同时中到边，散时邻到间…”。 (2)链状一元取代物的同分异构体数目：链状一元取代物可视为由烃基(—R)与相对官能团(—A)构成(R— A)，它们的同类异构体的数目均与相应的烃基数目相同。 (3)酯类同分异构体的确定：将酯分解为 RCOO—与 R—两部分，再按(2)中介绍的方法确定酸与醇各自的同 分异构体数目，最后二者相乘得出酯类同分异构体数目。 3.芳香族类有机物同分异构体数目判断： (1)苯环上取代基的位置一定、种类不确定时，同分异构体数量由取代基的数量决定。 (2)苯环上取代基种类一定但位置不确定时，若苯环上只有两个取代基，其在苯环上有“邻、间、对”三种位 置关系；当有三个取代基时，其在苯环上有“连、偏、匀” 三种位置关系( ，R 表示取代基，可以相同或不同)。 4. 限定条件的同分异构体的结构简式书写，可以遵循以下步骤： (1)判类别：据有机物的分子组成判定其可能的类别异构(一般用通式判断)。 (2)写碳链：据有机物的类别异构写出各类异构可能的碳链异构。一般采用“减链法”，可概括为写直链，一 线串；取代基，挂中间；一边排，不到端；多碳时，整到散。即写出最长碳链，依次写出少一个碳原子的 碳链，余下的碳原子作为取代基，找出中心对称线，先把取代基挂主链的中心碳，依次外推，但到末端距 离应比支链长。多个碳作取代基时，依然本着由整到散的准则。 (3)移官位：一般是先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各个碳链上依次移动官能团的位置，有两 个或两个以上的官能团时，先上一个官能团，依次上第二个官能团，依次类推。 (4)氢饱和：按“碳四键”的原理，碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，就可得所有同分异构体的结构简式。 【变式练习】 1．水杨酸甲酯的制备反应如图所示。下列有关说法错误的是 A．该反应与甲烷与氯气的反应类型相同 B．加入过量的甲醇可以提高水杨酸的转化率 C．水杨酸分子中所有原子有可能共平面 D．与水杨酸甲酯具有相同官能团且羟基直接连在苯环上的同分异构体共有 16 种(不考虑立体异构) 2．已知阿魏酸的结构简式如图，则同时符合下列条件的阿魏酸的同分异构体的数目 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 与 FeCl3 溶液发生显色反应； A．2 B．3 C．4 D．5 3．用来减轻感冒症状的布洛芬片的结构简式如图，下列有关说法正确的是( ) A．布洛芬与苯甲酸乙酯互为同系物 B．布洛芬的分子式为 C13H16O2 C．布洛芬不能与 Na 发生反应 D．布洛芬苯环上的一溴代物有 2 种(不含立体结构) 4．三蝶烯是最初的“分子马达的”关键组件，它的某衍生物 X 可用于制备吸附材料，其结构如图所示，3 个 苯环在空间上互为 120°夹角．下列有关 X 的说法正确的是( ) A．分子式为 C22 H16O 4 B．苯环上的一氯代物有 4 种 C．分子中最多可能有 20 个原子位于同一平面上 D． 1mol X 可以和过量的碳酸氢钠反应生成 1mol CO 2 5．有机物 N 具有抗肿瘤、镇痛等生物活性。N 可由 M 合成：下列相关说法正确的是( ) A．M 中所有碳原子可能共面 B．N 可以与钠反应生成 H2 C．M 生成 N 的反应为取代反应 D．M、N 的一氯代物数目相同 6．一篇关于合成“纳米小人”的文章成为有机化学史上最受欢迎的文章之一、其中涉及到的一个反应为： 下列说法中正确的是 A．该反应的原子利用率为 100% B．化合物 M 的一氯代物有 4 种 C．化合物 N 中的 17 个碳原子一定共平面 D．化合物 P 能使酸性 KMnO4 溶液褪色，但不能使溴水褪色 7．化合物 M( A．分子式为 C18H12O4 )有抗菌作用，下列关于 M 的说法正确的是 能发生水解反应 B．与草酸互为同系物 C．苯环上的一氯代物有 2 种(不考虑立体异构) D．1 mol M 最多能与 8 mol H2 发生加成反应 8．已知有机物 M 是合成青蒿素的原料之一，M 的结构如图所示。下列有关该有机物 M 的说法不正确的是 ( ) A．能发生消去反应 B．能与碳酸氢钠溶液反应 C．分子式为 C11H16 O5 D．一氯取代物只有 1 种 9.(1) B(结构简式：CH2===CHOC2H5)的同分异构体 F 与 B 有完全相同的官能团，写出 F 所有可能的结 构：____________________________。 (2)分子式为 C8H10O 且与结构简式为 的 G 物质互为同系物的同分异构体有________种，写出其中一 种的结构简式：__________________。 (3)写出满足下列条件的龙胆酸乙酯( )的一种同分异构体的结构简式： ____________________或________________。Ⅰ.能发生银镜反应，与 FeCl3 不发生显色反应但其水解产物 之一能与 FeCl3 溶液发生显色反应。Ⅱ.核磁共振氢谱有四组峰，且峰的面积之比为 6∶2∶1∶1。 10.(1) 具有一种官能团的二取代芳香化合物 W 是 E 的同分异构体，0.5 mol W 与足量碳酸氢钠溶液反应生 成 44 g CO2，W 共有____________种(不含立体异构)，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为_________ ___。 (2) G(结构简式： )的同分异构体中，与 G 具有相同官能团且能发生银镜反应的共有___ _____种。(不含立体异构) (3)芳香化合物 F 是 C(结构简式： )的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目 比为 3∶1，写出其中 3 种的结构简式____________________。 11.(1) B(结构简式：CH2===CHOC2H5)的同分异构体 F 与 B 有完全相同的官能团，写出 F 所有可能的 结构：____________________________。 (2)分子式为 C8H10O 且与结构简式为 的 G 物质互为同系物的同分异构体有________种，写出其中一 种的结构简式：__________________。 (3)写出满足下列条件的龙胆酸乙酯( )的一种同分异构体的结构简式： ____________________或________________。Ⅰ.能发生银镜反应，与 FeCl3 不发生显色反应但其水解产物 之一能与 FeCl3 溶液发生显色反应。Ⅱ.核磁共振氢谱有四组峰，且峰的面积之比为 6∶2∶1∶1。 参考答案 【变式练习】 1.B【解析】b 的同分异构体可以为环状烃，也可以为链状烃，不只是 d 和 p 两种，A 项错误；b 含有 3 种 等效氢，d 含有 4 种等效氢，p 含有 2 种等效氢，所以 p、b、d 的一氯代物分别有 2、3、4 种，B 项正确； b、d、p 均可以与浓硝酸、浓硫酸的混合溶液发生硝化反应，C 项错误；b、d、p 中均含有甲基，所有原 子不可能处于同一平面，D 项错误。答案：B 2. （ 1 ） 6 　 （ 2 ） ， 【解析】根据条件①仅含有苯环，无其他环状结构；②遇三氯化铁溶液显紫色，说明有酚羟基；③ 1 mol