2011年～2015年全國新課標Ⅰ卷同分異構體考查視角例析

鐘輝生等

一、選擇題

1.單官能團位置異構型

例1 （2011年第8題）分子式為C5H11Cl的同分異構體共有（不考慮立體異構）（ ）。

A.6種 B.7種 C. 8種 D.9種

解析 C5H11Cl相當于C5H12中的一個H被一個Cl取代。即C5H12中有多少種等效氫則C5H11Cl就有多少種同分異構體。C5H12的等效氫分析如下：

C ①C ②C ③C C

C ④C C⑤C ⑥C ⑦

C CCC ⑧C

答案：C。

例2 （2012年第10題）分子式為C5H12O且可與金屬鈉反應放出氫氣的有機化合物有（不考慮立體異構）（ ）。

A.5種 B.6種 C.7種 D.8種

解析 C5H12O中可與金屬鈉反應放出氫氣的有機化合物屬于醇類， 相當于C5H12中的一個H被-OH取代。由例1分析可知C5H12共有8種等效氫，所以C5H12O符合條件的同分異構體有8種。

答案：D。

2.雙官能團位置異構型

例3 （2013年第12題）分子式為C5H10O2的有機物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立體異構，這些醇和酸重新組合可形成的酯共有（ ）。

A. 15種 B. 28種 C. 32種 D.40種

解析 C5H10O2的有機物在酸性條件下可水解為醇和酸組合為：甲醇與丁酸，乙醇與丙酸，丙醇與乙酸，丁醇與甲酸。其中甲醇、乙醇、丙醇、丁醇屬于醇類的同分異構體數目分別為1種、1種、2種、4種，合計8種。而甲酸、乙酸、丙酸、丁酸屬于酸類的同分異構體數目分別為1種、1種、1種、2種，合計5種。這些醇再與酸重新組合可形成酯類為5×8=40種。

答案：D。

3.多官能團異構型

例4 （2014年第7題）下列化合物中同分異構體數目最少的是（ ）。

A.戊烷 B.戊醇

C.戊烯 D.乙酸乙酯

解析 在碳原子數相同的條件下，官能團類別異構越多，該物質的同分異構體數目也越多。戊烷僅有碳鏈位置異構，而戊醇除碳鏈及官能團位置異構外，醇還與醚互為類別異構。戊烯中烯與環烷烴互為類別異構。乙酸乙酯的類別異構有酸類、醇醛類、醚醛類、醇酮類、醚酮類、烯醇類、烯醚類、環醇類、環醚類等等。因此同分異構體數目最少的為戊烷，最多的為乙酸乙酯。

答案：A。

二、選做題

1.無條件限制芳香化合物同分異構體數目及特定條件下同分異構體的結構簡式型

例5 （2011年）（4）B（C7H8O：甲酚）的同分異構體中含有苯環的還有 種，其中在核磁共振氫譜中只出現四組峰的有 種；

（5）D（C7H6O2：鄰羥基苯甲醛）的同分異構體中含有苯環的還有 種，其中：

①既能發生銀鏡反應，又能發生水解反應的是 （寫結構簡式）

②能夠與飽和碳酸氫鈉溶液反應放出CO2的是 （寫結構簡式）

解析 （4）當甲苯上的一個H被一個-OH取代，便得到了C7H8O屬于醇或酚的同分異構體，當在甲苯的C-C鍵中插入一個O原子便得了C7H8O屬于醚的同分異構體。甲苯的等效氫分析如下：

④③②CH3 ①

所以C7H8O同分異構體中，屬于醇的有1種（①），酚的有3種（②、③、④），醚的1種（苯甲醚），因此符合條件的同分異構體共有1+3+1-1=4種。其中對甲基苯酚和苯甲醚的核磁共振氫譜只出現四組峰。

（5）C7H6O2屬于酚醛類的有鄰羥基苯甲醛、對羥基苯甲醛和間羥基苯甲醛三種；屬于酸類的只有苯甲酸一種；屬于酯類的也只有苯酚甲酸酯一種，所以D的同分異構體中含有苯環的還有3+1+1-1=4種。其中既能發生銀鏡反應，又能發生水解反應的是： OOCH 。能夠與飽和碳酸氫鈉溶液反應放出CO2的是： COOH 。

答案：（4）4，2 （5）4，① OOCH ② COOH

2.特定條件下芳香化合物同分異構體數目及結構簡式型

例6 （2012年）（6）E（C7H5O2Cl：對氯苯甲酸）的同分異構體中含有苯環且能發生銀鏡反應的共有 種，其中核磁共振氫譜有三種不同化學環境的氫，且峰面積比為2∶ 2∶ 1的是 OOCH （寫結構簡式）。

解析 C7H5O2Cl符合條件的同分異構體分兩類：兩個支鏈（一個酯基和一個氯原子）、三個支鏈（一個醛基、一個酚羥基、一個氯原子）。兩個支鏈的同分異構體相當于 OOCH 的苯環上鄰、間、對位上的氫原子被氯原子取代，共3種。三個支鏈的同分異構體可以先將兩個取代基（如醛基和氯原子）固定在苯環上，然后再找等效氫，用另一個取代基去取代氫原子（如-OH）。具體分析如下。

④③②①CHOCl

④③②CHO①Cl

ClCHO①②

所以三個支鏈的同分異構體共有4+4+2=10種，總的同分異構體數目為3+10=13種。其中 ClOOCH 核磁共振氫譜峰面積比為2∶ 2∶ 1。

答案：13， ClOOCH

例7 （2013年）（6）

F（ CH3OCHO ）的芳香同分異構體中既能發生銀鏡反應，又能與FeCl3溶液發生顯色反應的共有 種，其中核磁共振氫譜為5組峰，且峰面積為2∶ 2∶ 2∶ 1∶ 1的為 （寫結構簡式）。

解析 F的同分異構體分析方法與例6的分析方法極其相似，可分為兩個支鏈和三個支鏈兩類。兩個支鏈的同分異構體相當于

CH2CHO

苯環上鄰、間、對位上的氫原子被酚羥基取代，共3種。三個支鏈分別為：一個醛基、一個酚羥基、一個甲基。在苯環上固定醛基和酚羥基的位置，再用甲基去替代等效氫原子，共10種。所以F的同分異構體中符合條件的數目有10+3=13種。

其中 HOCH2CHO 核磁共振氫譜峰面積為2∶ 2∶ 2∶ 1∶ 1。

答案：13， HOCH2CHO

3.不限條件下芳香含氮化合物同分異構體數目及特定條件下的結構簡式型

例8 （2014年）（4）F（ H2NCH2CH3 ）的同分異構體中含有苯環的還有 種（不考慮立體異構），其中核磁共振氫譜中有4組峰，且面積比為6∶ 2∶ 2∶ 1的是 。（寫出其中的一種的結構簡式）

解析 此問為芳香含氮化合物的同分異構體書寫，由于氮原子可以形成三個共價鍵，有多種成鍵方式，因此這類物質同分異構體的書寫難度相當大，當年該問難倒了絕大部分考生。F的同分異構體可分為一個支鏈、兩個支鏈、三個支鏈三類。一個支鏈的同分異構體有：

CH2CH2NH2 、

CH2NHCH3 、

NHCH2CH3 、

N（CH3）2 、

CHCH3 NH2 ，共5種。

兩個支鏈又分為三小類：

① CH2CH3

中的鄰、間、對位上的氫原子被-NH2取代；

② CH3

中的鄰、間、對位上的氫原子被-CH2NH2取代；

③ CH3 中的鄰、間、對位上的氫原子被—NHCH3取代，合計3+3+3=9種。

三個支鏈分別為兩個—CH3和一個—NH2，可以在苯環上固定兩個—CH3，再用-NH2取代二甲苯上的氫原子。鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯上的等效氫數目分別為2、3、1。所以三個支鏈的同分異構體的數目為2+3+1=6種。即F的同分異構體中含有苯環的還有5+9+6-1=19種。其中

N（CH3）2 、 H2NCH3CH3 、

CH3NH2CH3 三種物質的核磁共振氫譜峰面積比為6∶ 2∶ 2∶ 1。

答案：19，

N（CH3）2 、

H2NCH3CH3 、

CH3NH2CH3 三種任寫一種。

4.鏈烴官能團位置異構的結構簡式型

例9 （2015年）（5）寫出與A（乙炔）具有相同官能團的異戊二烯的所有同分異構

（寫結構簡式）。

解析 炔烴與二烯烴互為類別異構。本問主要考查碳鏈位置異構和三鍵位置異構，屬于容易題。

符合條件的同分異構體的結構簡式有：CH≡C—CH2CH2CH3、CH3—C≡C-CH2CH3、

CH≡C-CH（CH3）2共3種。

總之，從近五年全國高考新課標卷Ⅰ來看，選擇題類同分異構體屬于中等難度題。而選做題的同分異構體試題從2011年～2014年難度逐漸增加，同分異構體數目由4種升至13種最后到了19種。在緊張的理綜考試中要確定19種同分異構體多少超出了考生的心理極限。2015年同分異構體考點難度垂直下降，僅要求考生寫出異戊二烯屬于炔類的同分異構體的結構簡式。

（收稿日期：2015-06-20）