“三步法”書寫有機物同分異構(gòu)體

王艷偉

（河北青縣第一中學(xué)）

同分異構(gòu)體書寫是高考有機試題中必考的內(nèi)容，學(xué)生由于缺少系統(tǒng)有序的書寫思路，而導(dǎo)致最后書寫結(jié)果不準(zhǔn)確，既丟失了分?jǐn)?shù)，又浪費了寶貴的時間，甚至有很多學(xué)生對高考《有機化學(xué)》選做題望而卻步，只能選擇《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》.筆者為此推出了“三步法”應(yīng)對有機物同分異構(gòu)體書寫題.

明確有機物同分異構(gòu)體的類型：1)碳鏈異構(gòu)，采用降碳對稱法書寫基本的碳骨架異構(gòu)；2)官能團及含苯環(huán)物質(zhì)取代基的位置異構(gòu).等效氫的種類判斷和“定一議二”法的應(yīng)用是解決這類異構(gòu)問題的關(guān)鍵；3)官能團種類異構(gòu).熟練掌握有機物各官能團之間的結(jié)構(gòu)特點和性質(zhì)特點，互相拆解轉(zhuǎn)化是解決這類異構(gòu)情況的基本要求.

“三步法”具體思維過程：1)先寫分子式，利用“減氫大法”(烷烴每形成1個雙鍵少2個氫，每形成1個三鍵少4個氫，每形成1個脂環(huán)少2個氫，每形成1個苯環(huán)少8個氫)確定不飽和度；2)根據(jù)不飽和度，題目中的已知條件，碳、氫、氧原子個數(shù)初步確定含有哪些基團；3)將這些基團進行拼接.這里的拼接會用到一些“必殺技”：a)“定一議二”法，有時還存在基團“等價轉(zhuǎn)化”思想(將復(fù)雜的基團看作鹵原子)；b)含苯環(huán)有機物的苯環(huán)上有3個取代基：—AAA(3種)、—AAB(6種)、—ABC(10種)；c)書寫含酯基有機物同分異構(gòu)體時，酯基兩側(cè)的“分家”思想.

例1芳香化合物X與

互為同分異構(gòu)體，X能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，并且能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出CO2，符合條件的X的同分異構(gòu)體有________種.

解析

1)先寫分子式C9H8O3，不飽和度為6.

3)基團拼接.拼接規(guī)律以苯環(huán)取代基數(shù)目入手.

c)3個 取 代 基 時，分 別 為—CH3、—COOH、—CHO與苯環(huán)拼接，正好用到“必殺技”——苯環(huán)與—ABC拼接(10種).

綜上可知，符合條件的X的同分異構(gòu)體有17種.

例2某有機物結(jié)構(gòu)為在其同分異構(gòu)體中，含有苯環(huán)且既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)又能發(fā)生水解反應(yīng)的共有________種.

解析

1)先寫分子式C9H10O2，不飽和度為5.

2)確定基團.a)含有苯環(huán)(不飽和度為4)；b)既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)又能發(fā)生水解反應(yīng)，總計2個氧原子，必含HCOO—(不飽和度為1)；c)此時基團不飽和度與該物質(zhì)已經(jīng)相同，不再含有雙鍵、三鍵或其他環(huán)狀結(jié)構(gòu)，再根據(jù)碳原子個數(shù)，可以分析必含有2個—CH3或1個—C2H5.

3)基團拼接.拼接規(guī)律以苯環(huán)取代基數(shù)目入手.

c)3個 取 代 基 時，分 別 為—CH3、—CH3、—OOCH與苯環(huán)拼接，正好用到“必殺技”——苯環(huán)與—AAB拼接(6種).

綜上可知，該有機物的同分異構(gòu)體共有14種.

例3的同分異構(gòu)體中屬于酯類，且水解產(chǎn)物不含甲酸、甲醇的有_________種(不考慮立體異構(gòu)).

解析

1)先寫分子式C6H12O2，不飽和度為1.

2)確定基團.a)屬于酯類，必含—COO—(不飽和度為1)；b)此時基團不飽和度與該物質(zhì)已經(jīng)相同，不再含有雙鍵、三鍵或其他環(huán)狀結(jié)構(gòu)，再根據(jù)碳氧原子個數(shù)，可以分析必含有1個碳原子數(shù)為5的烷基.

3)基團拼接.從酯基兩側(cè)的“分家”思想入手，又因水解產(chǎn)物不含甲酸、甲醇，所以5個碳原子的分法有3種：a)按1/4分，即左側(cè)1個碳，右側(cè)4個碳.4個碳的丁基有4種，所以此分法有4種；b)按2/3分，即左側(cè)2個碳，右側(cè)3個碳.3個碳的丙基有2種，所以此分法有2種；c)按3/2分，即左側(cè)3個碳，右側(cè)2個碳.3個碳的丙基有2種，所以此分法有2種.

綜上可知，符合條件的該有機物的同分異構(gòu)體共有8種.

例4與有機物X互為同分異構(gòu)體，其中符合下列條件的X有________種(不考慮立體異構(gòu)).

①能發(fā)生水解反應(yīng)和銀鏡反應(yīng).

②苯環(huán)上有2個取代基，1個是—C2H5.

③除苯環(huán)外無其他環(huán)狀結(jié)構(gòu).

解析

1)先寫分子式C12H14O2，不飽和度為6.

2)確定基團.a)能發(fā)生水解反應(yīng)和銀鏡反應(yīng)且只含2個氧原子，必含HCOO—(不飽和度為1)；b)含有苯環(huán)(不飽和度為4)；c)基團還差1個不飽和度，結(jié)合條件③可知其必含1個碳碳雙鍵，其余部分均為烷基；d)結(jié)合條件②，可知X中有3個基團

3)基團拼接.拼接規(guī)律用到“必殺技”——“定一議二”法，將復(fù)雜的基團“等價轉(zhuǎn)化”為鹵原子.將HCOO—看作氯原子，將看作溴原子，去取代上的氫原子，總計8種.這8種情況中，每一種又伴隨苯環(huán)有2個取代基時的鄰、間、對情況，所以總計24種.

筆者旨在利用“三步法”建構(gòu)同分異構(gòu)體書寫的解題模型，化繁為簡，深入淺出，讓學(xué)生把抽象的問題形象化，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力.經(jīng)過課堂教學(xué)實踐，學(xué)生能在較短時間內(nèi)順利突破這一教學(xué)難點，而且在學(xué)習(xí)過程中會更加自覺地進行學(xué)習(xí)和實踐.