淺析同分異構(gòu)體的書寫與判斷

同分異構(gòu)體是中學(xué)有機化學(xué)部分最重要的概念之一，有關(guān)它的知識也貫穿于中學(xué)有機化學(xué)的始終。因此，分析、判斷、列舉、書寫同分異構(gòu)體也就成為有機化學(xué)的?？紵狳c，有關(guān)這一部分命題的核心是同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式的書寫和其數(shù)目多少的判斷，所以怎樣掌握好這二個問題也就成為有機部分能否突破的關(guān)鍵。下面筆者試從這兩個方面淺析其常用的解題思維方法、技巧和規(guī)律。

一、列舉同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式

在列舉同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式時，學(xué)生最常犯的錯誤是漏寫或?qū)懼亍榱擞行П苊饴懟蛑貙?，并且提高同分異?gòu)體書寫速度和準確度，老師在教學(xué)中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的有序思維，并充分運用“對稱性”（即等位性）防漏去同。具體的書寫方法主要有以下兩種：

1.插入法?！安迦敕ā笔亲畛Ｓ靡沧钣行У臅鴮懛椒āＴ摲椒ㄊ歉鶕?jù)從結(jié)構(gòu)上很多有機物可以看成官能團取代了烴中的氫原子衍變而來進行書寫，其思維過程可以歸納為十二個字：判類別→寫碳鏈→移位置→氫飽和。

第一步，判類別。已知分子式時常據(jù)通式判斷，因此學(xué)生應(yīng)牢固掌握各類有機物的通式以及運用不飽和度找出等價的官能團；已知結(jié)構(gòu)簡式時通過官能團的等價轉(zhuǎn)換找出所有相當?shù)墓倌軋F以及組合。即第一步就是據(jù)已知的分子式或結(jié)構(gòu)簡式確定官能團的種類和個數(shù)。

第二步，寫碳鏈。利用等位性不重不漏地寫出所有的碳鏈，等位性即等同位置，也就是處于鏡面對稱的位置的碳原子、同一碳原子上的甲基碳原子等同。碳鏈異構(gòu)書寫常采用“減鏈法”，其要點為：

（1）選擇最長的碳鏈為主鏈，找出中心對稱線。

（2）主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布由對到鄰間。

第三步，移位置。按類別在所有的碳鏈結(jié)構(gòu)連接上相應(yīng)的官能團，并據(jù)碳原子的對稱性移動官能團的位置。若有機物中不止一個官能團，則可采取“定一移二”原則，即固定一個官能團位置，移動另一個官能團位置即可。

第四步，氫飽和：最后將各碳原子按碳四價原理補足氫原子即可。

2.分配法?！安迦敕ā睍鴮懰悸肥窍却_定碳鏈，然后在添官能團，雖然可用于所有的有機物（也可用書寫烴基的同分異構(gòu)體），但最適合于官能團在鏈端的有機物。對于這類有機物的同分異構(gòu)體書寫的確很快捷，如鹵代烴、醇、醛、酸等，可是對于官能團在鏈中的有機物的同分異構(gòu)體書寫就不是很方便，如烯、炔、酯、酮、醚等。對官能團在鏈中的有機物可以反過來思考即先確定官能團，再將剩余的碳作為烴基分配在官能團的兩邊，這樣不就好操作了嗎？筆者將該方法稱之為“分配法”。具體來說就是先根據(jù)給定條件確定碳原子數(shù)，然后確定官能團，剩余的碳原子作為烴基分配在兩邊，最后寫出各種組合并用氫原子補足碳的四價即可。

二、確定同分異構(gòu)體的數(shù)目

在確定同分異構(gòu)體的數(shù)目時，如何做到最大限度地節(jié)省時間又不重不漏而且準確呢？筆者采用了如下的解題方法與技巧。

1.等效氫法。該法特別適用于烴的一元取代物種類數(shù)目的確定，如一鹵代烴，一元醇等。“等效氫法”實質(zhì)上就是看處于不同位置的氫原子的種類數(shù)，處于等同位置上得氫我們認為是等同的，并稱之為“等效氫”。所以一般有幾種等效氫就有幾種取代位置，也就有幾種同分異構(gòu)體。因此其關(guān)鍵點就是正確判斷出是否是“等效氫”。對此筆者認為只要抓住判斷“等效氫”的三條原則，其解題的正確率就會大大提高。

判斷“等效氫”的三條原則是：

①同一碳原子上的氫原子是等效的，如甲烷中的4個氫原子等同。

②同一碳原子上所連的甲基是等效的，如新戊烷中的4個甲基上的12個氫原子等同。

③處于對稱位置上的氫原子是等效的（相當于平面成像時，物與像的關(guān)系），如乙烷中的6個氫原子等同，2，2，3，3—四甲基丁烷上的18個氫原子等同，苯環(huán)上的6個氫原子等同。

2.定一移二法。該法適用于烴的二元或多元取代物的同分異構(gòu)體的判斷。方法是首先根據(jù)對稱性判斷出等效氫，然后固定一個取代基的位置，找出被一個取代基取代的產(chǎn)物種類，接著再分析各種一取代物的對稱性移動另一取代基位置……直至全部取代基都代入，從而確定同分異構(gòu)體數(shù)目。

3.排列組合法。該法最適用于含多個不同官能團的有機物?！芭帕薪M合法”實際上就是利用數(shù)學(xué)上排列組合的思想，將有機物從結(jié)構(gòu)上看作是多個不同的基團互相連接而成。其解題思路是首先確定基團等級即“端基”（一價基）和“非端基”（二價或三價或四價基），然后先構(gòu)建非端基組合成的異構(gòu)體，再把端基連在上述異構(gòu)體的不同位置得到相應(yīng)的異構(gòu)體，從而確定同分異構(gòu)體的數(shù)目。

4.代換法。該法適用于已知烴的a元取代物的種類數(shù)，求該烴的b元取代物的種類數(shù)這樣的試題。根據(jù)有機物結(jié)構(gòu)的對稱性可知，對于烴C5H12，一元取代物異構(gòu)體種數(shù)與十一元取代物異構(gòu)體種數(shù)相同，二元取代物異構(gòu)體與十元取代物異構(gòu)體種數(shù)相同，依此類推，可以得出：只要a+b=12（即a與b之和必等于分子中氫原子總數(shù)），則a元取代物異構(gòu)體種數(shù)與b元取代物異構(gòu)體種數(shù)就必然相同。

總之，同分異構(gòu)體的題目雖然千變?nèi)f化，但萬變不離其宗，仍然有規(guī)律可循。以上是筆者對此問題的一些思考和探索，十幾年的教學(xué)實踐證明：只要學(xué)生能夠掌握以上解題思路、方法和技巧，書寫判斷時注意有序性和對稱性原則，那么同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷和書寫就會輕松自如。

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