有機(jī)物同分異構(gòu)體考點(diǎn)探析

山東 李 波

同分異構(gòu)現(xiàn)象廣泛存在于有機(jī)物中，同分異構(gòu)體的知識(shí)也貫穿于中學(xué)有機(jī)化學(xué)的始終。因此，分析、判斷同分異構(gòu)體也就成為有機(jī)化學(xué)的一大特點(diǎn)。作為考查考生空間想象能力和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式書寫能力的重要手段，也是高考熱點(diǎn)之一，有機(jī)物同分異構(gòu)體歷年被高考命題者所青睞。從近幾年全國(guó)卷理科綜合試題看出，對(duì)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的考查頻率有上升的趨勢(shì)，考查的重點(diǎn)集中在有機(jī)物同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷、有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面，考查考生對(duì)所學(xué)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度以及對(duì)已有知識(shí)的運(yùn)用能力。

下面舉例歸納分析有機(jī)物同分異構(gòu)體的高考常見(jiàn)考點(diǎn)。

一、同分異構(gòu)體的判斷

依據(jù)“同分異構(gòu)體”的概念作出判斷。

( )

A.與環(huán)戊烯互為同分異構(gòu)體

B.二氯代物超過(guò)兩種

C.所有碳原子均處同一平面

D.生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2

【答案】C

【例2】(2003·廣東卷·15)人們使用四百萬(wàn)只象鼻蟲和它們的215磅糞物，歷經(jīng)30多年時(shí)間弄清了棉子象鼻蟲的四種信息素的組成，它們的結(jié)構(gòu)可表示如下(括號(hào)內(nèi)表示④的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)

④

以上四種信息素中互為同分異構(gòu)體的是

( )

A.①和② B.①和③ C.③和④ D.②和④

【答案】C

【解析】①和②的不飽和度均為3，但①比②多一個(gè)碳原子，所以①和②不可能互為同分異構(gòu)體；③和④的不飽和度均為2，結(jié)合選項(xiàng)采用排除法可選出正確選項(xiàng)C。

【點(diǎn)評(píng)】“同分異構(gòu)體”的判斷，一是判斷分子式相同的分子，各原子間的化學(xué)鍵是否相同；二是判斷原子的排列是否相同，即判斷是否有著不同的“結(jié)構(gòu)式”。

二、簡(jiǎn)單同分異構(gòu)體的書寫

對(duì)一些簡(jiǎn)單有機(jī)物，書寫同分異構(gòu)體要注意思維有序性，避免寫重或少寫。

【例3】鹵代烴在生產(chǎn)生活中具有廣泛的應(yīng)用，三氟氯溴乙烷(CF3CHClBr)是一種麻醉劑，寫出其所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：________。(不考慮立體異構(gòu))

【點(diǎn)評(píng)】正確解答同分異構(gòu)體問(wèn)題的前提和關(guān)鍵是掌握書寫同分異構(gòu)體的方法。書寫時(shí)，一是注意避免重復(fù)，即空間立體結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，對(duì)于碳鏈異構(gòu)和官能團(tuán)的位置異構(gòu)，都重在找出分子結(jié)構(gòu)中的對(duì)稱要素，避免書寫重復(fù)；二是注意思維要有序，一般按下列步驟有序?qū)懗觯孩俑鶕?jù)分子式先確定可能的官能團(tuán)異構(gòu)有幾類；②在每一類異構(gòu)中先確定不同的碳鏈異構(gòu)，應(yīng)先考慮形成直鏈，后考慮形成支鏈；③在每一條碳鏈上考慮官能團(tuán)的位置異構(gòu)有幾種。

三、有條件限制的同分異構(gòu)體的書寫

有限定條件的同分異構(gòu)體的書寫是近幾年考試的熱點(diǎn)。如遇到三氯化鐵溶液顯色必含有酚羥基，能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w的物質(zhì)可能有羧基，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的物質(zhì)必含有醛基，能發(fā)生堿性水解的物質(zhì)必含有酯基，能使溴水褪色的物質(zhì)可能含有的官能團(tuán)有碳碳雙鍵、碳碳三鍵等。

【例4】(2018·全國(guó)卷Ⅲ·36，節(jié)選)近來(lái)有報(bào)道，碘代化合物E與化合物H在Cr-Ni催化下可以發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，合成一種多官能團(tuán)的化合物Y，其合成路線如下：

已知：

X與D互為同分異構(gòu)體，且具有完全相同官能團(tuán)。X的核磁共振氫譜顯示三種不同化學(xué)環(huán)境的氫，其峰面積之比為3∶3∶2。寫出3種符合上述條件的X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：__________________________________。

【例5】(2017·全國(guó)卷Ⅱ·36，節(jié)選)化合物G是治療高血壓的藥物“比索渃爾”的中間體，一種合成G的路線如下：

已知以下信息：

①A的核磁共振氫譜為單峰；B的核磁共振氫譜為三組峰，峰面積比為6∶1∶1。

②D的苯環(huán)上僅有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫；1 mol D可與1 mol NaOH或2 mol Na反應(yīng)。

回答下列問(wèn)題：

L是D的同分異構(gòu)體，可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，1 mol的L可與2 mol的Na2CO3反應(yīng)，L共有________種；其中核磁共振氫譜為四組峰，峰面積比為3∶2∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________、________。

【點(diǎn)評(píng)】有一定限制條件的同分異構(gòu)體的書寫在近幾年高考命題中進(jìn)一步強(qiáng)化考查。例如，給出結(jié)構(gòu)基團(tuán)，限制必須含有或不含有某基團(tuán)等。解答此類題的一般思路是“三確定”，即確定類別——根據(jù)限制條件的范圍，確定有機(jī)物的類別(即官能團(tuán)異構(gòu))；確定結(jié)構(gòu)——確定有機(jī)物可能含有的幾種碳鏈結(jié)構(gòu)(即碳鏈異構(gòu))；確定位置——確定有機(jī)物中官能團(tuán)的具體位置(即位置異構(gòu))。

四、同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷

一般來(lái)說(shuō)，已知分子式確定同分異構(gòu)體的數(shù)目，只需寫出碳骨架，而不必把相連的氫原子全部寫出；已知結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式確定同分異構(gòu)體數(shù)目，則可用箭頭或用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，而不必將其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式一一寫出。要判斷兩種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是否互為同分異構(gòu)體，首先要看分子式是否相等，然后看結(jié)構(gòu)是否不同。

【例6】(2016·全國(guó)卷Ⅱ·10)分子式為C4H8Cl2的有機(jī)物共有(不含立體異構(gòu))

( )

A.7種 B.8種 C.9種 D.10種

【答案】C

【解析】根據(jù)同分異構(gòu)體的書寫方法，一共有9種，分別為1，2-二氯丁烷；1，3-二氯丁烷；1，4-二氯丁烷；1，1-二氯丁烷；2，2-二氯丁烷；2，3-二氯丁烷；1，1-二氯-2-甲基丙烷；1，2-二氯-2-甲基丙烷；1，3-二氯-2-甲基丙烷。

【點(diǎn)評(píng)】本題重點(diǎn)考查了同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷。判斷取代產(chǎn)物同分異構(gòu)體的數(shù)目，其主要的分析方法是①分析有機(jī)物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定不同位置的氫原子種數(shù)，再確定取代產(chǎn)物同分異構(gòu)體數(shù)目；②依據(jù)烴基的同分異構(gòu)體數(shù)目進(jìn)行判斷。

總之，同分異構(gòu)體是近年高考化學(xué)命題的重要熱點(diǎn)內(nèi)容，也是考查考生能否靈活書寫有機(jī)物的化學(xué)式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的重要載體之一。平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中，要領(lǐng)會(huì)其中的本質(zhì)，把握其中的規(guī)律，掌握該類試題的解題方法和技巧。