再談如何確定有機物同分異構(gòu)體的數(shù)量

摘要：為了快速確定有機物的同分異構(gòu)體，對限制性條件下同分異構(gòu)體的確定策略進行了歸納與提煉，并通過例題解析及思路點撥，說明所歸納的解題策略對培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和問題解決能力是很有幫助的。

關(guān)鍵詞：有機物同分異構(gòu)體；確定同分異構(gòu)體的策略；有機化學(xué)教學(xué)

文章編號：1005–6629（2013）10–0063–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

在近幾年各省市或國家教育考試中心命制的高考題中，均會對有機物同分異構(gòu)體進行考查?？疾樾问接蛇x擇題轉(zhuǎn)為填空題，即在有機框圖推斷中呈現(xiàn)。這類試題不僅能很好地考查學(xué)生對有機物結(jié)構(gòu)特點和官能團特性等的掌握程度和應(yīng)用能力，還能全面考查學(xué)生的自學(xué)能力、邏輯思維能力、問題解決能力。題型以限制性條件下的同分異構(gòu)體為主，幾乎不涉及通過分子式直接書寫其所有的同分異構(gòu)體。已有文獻對同分異構(gòu)體的相關(guān)研究相當(dāng)多，其中確定高中有機化學(xué)同分異構(gòu)體的相關(guān)論文達74篇（萬方數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果），這些研究可大致分為兩類：一類是研究某一類有機物的同分異構(gòu)體，如鹵代烴、苯的同系物、酯的同分異構(gòu)體；另一類是對同分異構(gòu)體的確定策略進行研究，包括插入法[1]、“定一動一”、移位法、碎片組合法等[2] ，書寫時按“碳鏈異構(gòu)、官能團異構(gòu)、類別異構(gòu)”進行“有序思維”。對特定條件下同分異構(gòu)體的書寫大多采用“確定碎片+組裝分子”[3]的途徑進行，但就如何解決限制性條件下的同分異構(gòu)體數(shù)量卻缺乏系統(tǒng)歸納與分析。筆者就此類問題經(jīng)過深入研究，總結(jié)了確定限定條件下同分異構(gòu)體數(shù)量的教學(xué)策略，經(jīng)教學(xué)實踐與檢驗，效果好且受學(xué)生歡迎。

1 單官能團的同分異構(gòu)體的書寫

1.1 含端基官能團的有機物的同分異構(gòu)體書寫

此時同分異構(gòu)體的數(shù)目等于6×Y的異構(gòu)體數(shù)目。

（2）當(dāng)苯環(huán)上的三個取代基各不相同時，可先在苯環(huán)上引入任意兩個取代基，再引入第三個取代基。

例3 [2013年高考重慶卷第10題第（4）小題]：

3 多官能團有機物的同分異構(gòu)體的書寫

含有多個官能團的同分異構(gòu)體的書寫相對較為復(fù)雜，在高考試題中，這類同分異構(gòu)體的書寫多為限制條件下的同分異構(gòu)體的書寫。在近幾年的高考試題中，這類試題的解答，需要找出物質(zhì)的特征結(jié)構(gòu)基團或物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點。在近幾年高考中此類試題出現(xiàn)的限制性條件如表3所示。

此類試題的解題程序可按下列步驟進行：先在苯環(huán)上進行基團定位→再考慮取代基的碳鏈異構(gòu)→接著考慮取代基在苯環(huán)上的位置異構(gòu)→最后考慮官能團異構(gòu)[4]。

例4 （2013年高考山東理綜第38題）……產(chǎn)物時滿足以下條件的所有同分異構(gòu)體X有 種。

①1，3，5-三取代苯；

②屬于酯類且既能與FeCl3溶液顯紫色，又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；

③1 mol X最多能與3 mol NaOH反應(yīng)。

由于丙基有2種異構(gòu)體，則X的結(jié)構(gòu)有兩種。

例5 （2013年高考天津卷）寫出同時符合下列條件的水楊酸所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：

①分子中含有6個碳原子在一條直線上；

②分子中所含官能團包括水楊酸具有的官能團。

解析：要使6個碳原子位于同一條直線上，有機物必須具備“-C≡CC≡C-”結(jié)構(gòu)單元，又條件②可知該有機物具有羥基和羧基兩種官能團。根據(jù)水楊酸的分子式可以寫出符合這些條件的同分異構(gòu)體：HOCH2CH2C≡CC≡CCOOH、CH3CH（OH）C≡CC≡CCOOH、CH3C≡CC≡CCH（OH）COOH、HOCH2C≡CC≡CCH2COOH。

思路點撥：解決限制條件下的同分異構(gòu)體，需要關(guān)注兩方面的問題：一是官能團之間的轉(zhuǎn)換問題，如芳香醇、芳香醚與酚類物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化、羧與酯（或甲酸酯）、醛醇（或銅醇）之間的相互轉(zhuǎn)化等。二是熟記官能團的特征反應(yīng)，能夠根據(jù)特征反應(yīng)確定有機物所含的官能團，如有機物能夠發(fā)生銀鏡反應(yīng)，可以推斷其含有醛基或甲酸酯結(jié)構(gòu)；能與FeCl3溶液作用生成紫色溶液或與溴水反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，可以推知含有酚羥基結(jié)構(gòu)等。

[跟蹤熱練]

1.回答下列問題：

（1）（2012年高考全國課標卷）E（C7H5O2Cl）的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的共有 種，其中核磁共振氫譜有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫，且峰面積比為2：2：1的是 （寫結(jié)構(gòu)簡式）。

（2）（2013年高考全國卷Ⅰ）①D（C7H6O2）的芳香類同分異構(gòu)體H既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生水解反應(yīng)，H在酸催化劑下發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

②F（ ）的同分異構(gòu)體中，既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)又能與FeCl3溶液反應(yīng)的共有 種，其中核磁共振氫譜為5組峰，且峰面積比為2：2：2：1：1的為 （寫結(jié)構(gòu)簡式）。

（3）（2013年廣東高考理綜卷）①化合物Ⅲ（ ）與NaOH乙醇溶液共熱生成化合物Ⅳ，Ⅳ的核磁共振氫譜除苯環(huán)峰外還有四組峰，峰面積之比為為1：1：1：2，Ⅳ的結(jié)構(gòu)簡式為 。

②由CH3COOCH2CH3可合成化合物Ⅰ（CH3COCH2-COOCH2CH3），化合物Ⅴ是

CH3COOCH2CH3的一種無支鏈同分異構(gòu)體，碳鏈兩端呈對稱結(jié)構(gòu)，且在Cu催化下與過量O2反應(yīng)生成能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的化合物Ⅵ。Ⅴ的結(jié)構(gòu)簡式為 ，Ⅵ的結(jié)構(gòu)簡式為 。

2.（2013年高考四川卷）寫出同時滿足下列條件的式 。

①只含一種官能團；

②鏈狀結(jié)構(gòu)且無-O-O-；

③核磁共振氫譜只有2種峰。

答案：

1.（1）13；

②13；（3）①

②HOCH2CH=CHCH2OH OHCCH=CHCHO

2. CH3COOCH2CH2OOCCH3 CH3CH2OOCCOOCH2CH3 CH3OOCCH2CH2COOCH3

通過對有機物同分異體書寫的總結(jié)和梳理，進一步明確抓有機物官能團特性和有機物結(jié)構(gòu)特點，是正確解決同分異構(gòu)體書寫的關(guān)鍵。在有機化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會整理，掌握技巧，突破重難點。

參考文獻：

[1]王義.插入法書寫同分異構(gòu)體的方法與技巧[J].化學(xué)教學(xué)，2011，（12）：61～62.

[2]陳筱勇.書寫同分異構(gòu)體的六種思想[J].化學(xué)教學(xué)，2009，（10）：71～73.

[3]朱建兵，袁春仙，王秋霞.有限制條件的同分異構(gòu)體書寫策略[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（8）：62～63.

[4]許文華.淺析有限制條件同分異構(gòu)體引入的意義及解題策略[J].化學(xué)教育，2012，（11）：54～56.