淺析常見幾類有機推斷題的思維盲點及突破策略

吳翀云

摘要：有機推斷題作為有機知識考查的載體，已成為每年高考及各地考試必考的成熟題型。從近幾年高考題或模擬題中的典型素材出發(fā)，對有機推斷的題型做了適當(dāng)?shù)臍w類和總結(jié)，試圖找到解決這類問題的基本途徑和一般方法。同時，指出并解剖了解題過程中容易出現(xiàn)的思維誤區(qū)與盲點，有助于解題中避免陷入僵化的思維定勢，提高解題效率。

關(guān)鍵詞：有機推斷題；解題思路；思維盲點；突破策略

文章編號：1005–6629（2016）7–0075–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

有機推斷題作為有機知識考查的載體，已成為每年高考及各地區(qū)考試必考的成熟題型。有機推斷題通常以工業(yè)上某重要有機物的合成路線的方式呈現(xiàn)，將有機化學(xué)的知識框架和邏輯結(jié)構(gòu)內(nèi)植于路線之中，將部分反應(yīng)條件及產(chǎn)物留空，要求學(xué)生依據(jù)已知的流程及信息，回答有關(guān)問題。其中，順利地推斷出未知的有機物是解決有機題的關(guān)鍵，它不僅考查了有機化學(xué)知識和性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)的化學(xué)思維，也經(jīng)常涉及定性與定量的結(jié)合以及概念的靈活運用，同時也是對讀取陌生信息及利用信息解決問題能力的考驗。

近年來關(guān)于有機推斷的文章，主要在這類題型的考查方向和解題的一般流程及一般方法上作出了較多的研究和論述[1]。筆者認為，學(xué)生在掌握一般的流程和方法后，對于方法的理解和靈活應(yīng)用及解題過程中的誤區(qū)和盲點往往更會阻礙解題的速度和準確率，因此，筆者以近幾年江蘇高考試題或模擬試題中典型素材為研究對象，解讀有機推斷題的類型，歸納解決問題的一般途徑和方法，同時，指出在運用各類技巧時學(xué)生容易出現(xiàn)的思維定勢，剖析解題過程中容易出現(xiàn)的思維誤區(qū)與盲點，提高解題效率。

1 基于概念的應(yīng)用

有機化學(xué)中常見概念有：有機物的類別及官能團種類、同分異構(gòu)體類型以及反應(yīng)類型等。

例1 （2013·江蘇揚州大學(xué)附中4月）已知下列過程中鄰異丙基苯酚與物質(zhì)A發(fā)生了加成反應(yīng)，試寫出A的結(jié)構(gòu)簡式。

分析：鄰異丙基苯酚與物質(zhì)A反應(yīng)，生成葉蟬散，根據(jù)加成反應(yīng)特點：①原子利用率為100%，可以通過鄰異丙基苯酚和葉蟬散的組成差異求出物質(zhì)A的分子式為C2H3NO；②雙鍵參與反應(yīng)，從鄰異丙基苯酚到葉蟬散，結(jié)構(gòu)從-OH變成-OOCNHCH3，結(jié)構(gòu)中的N-H鍵和C-O鍵都是新形成的（見如下分析過程）。

因此，將N-H鍵和C-O鍵斷開即得A的結(jié)構(gòu)簡式為O=C=NCH3（如下分析過程）。

CH3N=C=O，異氰酸甲酯，其結(jié)構(gòu)中含有不飽和鍵，因此具有高活性，容易與一些帶活性基團的有機或無機物反應(yīng)，生成胺酯，如與多元醇、聚醚、聚酯酰胺等含活性羥基化合物反應(yīng)生成胺基甲酸酯。

有時已知信息條件和問題交換，逆向呈現(xiàn)問題時，則需要從變化的結(jié)果去分析變化的原因，考查了學(xué)生的逆向思維。

分析：從C到D的轉(zhuǎn)變中，醛基中雙鍵消失，又形成了新的C=N雙鍵，根據(jù)鍵型的變化，雙鍵參與，發(fā)生加成反應(yīng)，新雙鍵的形成，發(fā)生消去反應(yīng)。

可見，從鍵型的變化推斷反應(yīng)類型的一般規(guī)律是：①消去反應(yīng)的一般表現(xiàn)是出現(xiàn)新的不飽和鍵（如C=C、C≡C、C=N等）；②加成反應(yīng)的一般表現(xiàn)是不飽和鍵的消失（如C=C、C≡C、C=N、C=O等），如酚醛樹脂的合成、羥醛縮合（2CH3CHO→CH3CH=CHCHO+H2O）；③取代反應(yīng)則一般由單鍵參與。

可見，在應(yīng)用概念時，學(xué)生常常先入為主，以過去的經(jīng)驗來對待遇到的新問題。我們在教學(xué)中，需要緊扣概念本身，加深對概念的理解，不經(jīng)驗化，不先入為主，避免走入概念誤區(qū)。

2 基于試劑和反應(yīng)條件分析

例3 （2013·江蘇高考改編）化合物A（分子式為C6H6O）是一種有機化工原料，在空氣中易被氧化。A的有關(guān)轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下（部分反應(yīng)條件略去）：

（R表示烴基，R和R表示烴基或氫）

（1）分別寫出A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡式：。

（2）F和D互為同分異構(gòu)體。寫出反應(yīng)E→F的化學(xué)方程式： 。

根據(jù)試劑和反應(yīng)條件推斷產(chǎn)物，一般將課標中要求的常見有機物的基本轉(zhuǎn)化和陌生轉(zhuǎn)化的信息結(jié)合起來，依據(jù)轉(zhuǎn)化過程中的變化及試劑特征進行推斷。提供的信息，有時對結(jié)構(gòu)的指向很明確，構(gòu)不成解題難點，但若需要兩次應(yīng)用條件或涉及空間構(gòu)型的變化，則難度便隨之而加大。如維尼綸的合成過程[2]中聚乙烯醇和甲醛的縮合中，利用縮醛反應(yīng)形成六元環(huán)結(jié)構(gòu)（如下所示）：

在這類推斷中，有時需要綜合分析整個流程路線得出結(jié)論，如副產(chǎn)物的推斷問題。

例5 （2011·江蘇高考節(jié)選）敵草胺是一種除草劑。它的合成路線如下：

若C不經(jīng)提純，產(chǎn)物敵草胺中將混有少量副產(chǎn)物E（分子式為C23H18O3），E是一種酯。E的結(jié)構(gòu)簡式為 。

4 基于反應(yīng)機理的推斷與解讀

例6 （2012·江蘇高考改編）化合物H是合成藥物鹽酸沙格雷酯的重要中間體，其合成路線如下：

G→H的轉(zhuǎn)化中，有少量副產(chǎn)物I（與H互為同分異構(gòu)體），則I的結(jié)構(gòu)簡式為 。

分析：對比G和H的結(jié)構(gòu)得出G與H有以下差異：①G中的環(huán)氧三元環(huán)消失；②H中出現(xiàn)了含氮的部分，該部分來自反應(yīng)物（CH3）2NH。采取下列步驟推斷反應(yīng)機理：①在G和H中給對應(yīng)的部分碳原子編號如下：

②依據(jù)對應(yīng)的編號分析反應(yīng)機理為G中三元環(huán)的a鍵和（CH3）2NH中的N-H鍵分別斷裂后生成H：

③基于同樣的反應(yīng)原理，副產(chǎn)物I可能是b鍵和（CH3）2NH中的N-H鍵分別斷裂后形成的新物質(zhì)：

能解讀反應(yīng)原理，一般對學(xué)生思維要求是中敏銳型層次[5]，即能通過兩次中間事件或事物與起點相連的思維層次，能對發(fā)散性問題做一些聯(lián)想、類比、轉(zhuǎn)換、想象的能力，能將題中所給的信息，按內(nèi)在聯(lián)系整合成規(guī)律，并能進行推理。因此，在解決此類問題時，需要鼓勵學(xué)生根據(jù)提供的信息，多進行假設(shè)和求證，同時對于復(fù)雜的有機物，還需要加入一些小技巧，如給碳原子編號，以便更清楚地認識有機合成路線中化學(xué)鍵的斷裂與形成及官能團的演變關(guān)系。

5 基于計算

計算用于有機推斷一般有以下幾種類型：①組成的計算；②不飽和度的計算；③官能團數(shù)目的計算。

例7 （2007北京豐臺期末改編）蘋果醋（ACV）是一種由蘋果發(fā)酵而成的酸性飲品，具有解毒、降脂等功效，主要酸性物質(zhì)為蘋果酸。蘋果酸在分離提純后的化學(xué)分析如下：①相對分子質(zhì)量不超過150，完全燃燒后只生成CO2和H2O，分子中C、H質(zhì)量分數(shù)分別為w（C）=35.82%，w（H）=4.48%；②1mol該酸與足量的NaHCO3反應(yīng)放出44.8L CO2；③該分子中存在四種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子，氫原子處于五種不同的化學(xué)環(huán)境?；卮鹣铝袉栴}：

（1）蘋果酸的分子式為 ，分子中有 個羧基。

（2）寫出蘋果酸的結(jié)構(gòu)簡式 。

蘋果酸的最簡式為C4H6O5，設(shè)其分子式為（C4H6O5）n，又因相對分子質(zhì)量不超過150，即134n≤150，n=1，即分子式為C4H6O5。

②由1mol該酸與NaHCO3反應(yīng)放出44.8L CO2（標況），可知結(jié)構(gòu)中含2個羧基；根據(jù)分子式C4H6O5和不飽和度Ω=2，可分析結(jié)構(gòu)中除了2個羧基外還有1個氧為飽和氧。又因為存在四種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子和五種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，氫原子的種類比碳原子多，可推斷該飽和氧上必定連有氫原子，即以羥基形式存在，且所含的兩個羧基也必定不是對稱的。因此得出如下結(jié)構(gòu)：

然而，當(dāng)計算題型特點不明顯，常常會走入解題誤區(qū)。

分析：這是一個中學(xué)未涉及的反應(yīng)類型，芳香醛和酸酐可發(fā)生類似羥醛縮合反應(yīng)，最終得到α，β-不飽和芳香酸，稱為Perkin反應(yīng)，該反應(yīng)一般用來制備肉桂酸及其同系物。

化學(xué)家提出的一個歷程是酸根負離子作為質(zhì)子的接受體，把酸酐變?yōu)樨撾x子，該負離子對芳香醛發(fā)生親核加成反應(yīng)生成中間體1，該中間體從乙酸中接受質(zhì)子生成中間體2，中間體2脫水并水解生成產(chǎn)物。反應(yīng)歷程表示如下[6]：

在筆者任教的班級，在解答此題時，多數(shù)學(xué)生認為A是苯甲醇，當(dāng)被問及理由時，學(xué)生大多是停留在對反應(yīng)原理的無根據(jù)的猜測?？梢姡嬎氵@種定量研究的方法在有機推斷技巧中還處于被忽略或被低層次應(yīng)用階段，因此，在教學(xué)中，還需多鼓勵學(xué)生從定性和定量的不同角度去分析和理解有機反應(yīng)，避免因研究方法單一化、理解片面化而造成學(xué)生對計算型推斷的不敏感而束手無策。

有機推斷題目層出不窮，信息變化多端，然而，在教學(xué)過程中，多注意從結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)角度、反應(yīng)條件角度、反應(yīng)機理角度以及定量角度等加以訓(xùn)練，形成一定的思維方法和解題程序，同時注意靈活性，避免唯經(jīng)驗化和思維的僵化，以提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]魏紅.如何解高考試卷中的有機推斷題[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015，（14）：66～67.

[2][3][6]王積濤，胡青眉，張寶申，王永梅.有機化學(xué)[M].天津：南開大學(xué)出版社，1993：344，347，523.

[4]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·有機化學(xué)基礎(chǔ)（選修）（第2版）[M].北京：人民教育出版社，2007：108～109.

[5]黃茂靈. 高中生學(xué)習(xí)有機化學(xué)的思維障礙及其解決策略研究[D].上海：華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015.