解答同分異構(gòu)體的技巧

龍煥萍

摘 要：作為高考熱點(diǎn)和重點(diǎn)的同分異構(gòu)體，學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)書寫錯(cuò)誤，判斷不全的情況，為解決這個(gè)問題，提高答題準(zhǔn)確率，學(xué)生就要熟悉同分異構(gòu)體的異構(gòu)形式，掌握同分異構(gòu)體的解答技巧，做到全面、有序地解答同分異構(gòu)的問題。

關(guān)鍵詞：同分異構(gòu)體；異構(gòu)形式；等效氫法；有序性

今年高考很多省市都使用了全國(guó)卷，對(duì)同分異構(gòu)體的考查難度明顯增大。那么，如何既節(jié)約時(shí)間又提高準(zhǔn)確率，結(jié)合筆者近幾年的教學(xué)實(shí)踐，以高考題和模擬題為例探討解答同分異構(gòu)體的技巧。

一、掌握同分異構(gòu)體的三種異構(gòu)形式

1.碳鏈異構(gòu)

由碳原子排列順序不同形成的異構(gòu)體。寫碳鏈異構(gòu)一般采用“減鏈法”，如分子式為C5H12的同分異構(gòu)體有以下三種：

CH3CH2CH2CH2CH3

五個(gè)碳為主鏈的正戊烷 四個(gè)碳為主鏈的異戊烷

三個(gè)碳為主鏈的新戊烷

2.位置異構(gòu)

位置異構(gòu)是因?yàn)楣倌軋F(tuán)位置不同形成的異構(gòu)體。如分子式為C4H9Cl的同分異構(gòu)體，我們首先根據(jù)碳鏈異構(gòu)可以寫出兩種碳鏈異構(gòu)，然后根據(jù)氯原子取代位置的不同，得到同分異構(gòu)體有四種。主鏈為四個(gè)碳原子，氯原子取代位置有兩種；主鏈為三個(gè)碳原子，氯原子取代位置有兩種。

3.官能團(tuán)異構(gòu)

官能團(tuán)異構(gòu)是由于官能團(tuán)的不同而產(chǎn)生的同分異構(gòu)體。如乙醇（CH3CH2OH）和二甲醚（CH3OCH3）互為同分異構(gòu)體。

二、同分異構(gòu)體的常見解法

同分異構(gòu)體的考查角度主要是：同分異構(gòu)體的判斷、限定條件下同分異構(gòu)體的書寫、同分異構(gòu)體數(shù)目的確定等。通常解法有等效氫法、定二移一法、不飽和度法、插入法、記憶法等。

1.等效氫法

“等效氫”的判斷是常用的尋找異構(gòu)體數(shù)目的一種重要方法，其原則有三條：（1）同一碳原子上的氫等效；（2）同一碳原子的甲基上的氫等效；（3）位于對(duì)稱位置的碳原子的氫等效。

例1 （2014課標(biāo)Ⅱ，8）

四聯(lián)苯 的一氯代物有（ ）。

A.3種 B.4種 C.5種 D.6種

在四聯(lián)苯的橫向和縱向?qū)ΨQ位置分別畫一條對(duì)稱軸，根據(jù)等效氫的方法容易得出一氯代物有5種。

2.定二移一法

（1）苯環(huán)上有三個(gè)相同取代基的情況aaa型

首先定兩個(gè)相同取代基aa相鄰，另一個(gè)取代基a有兩種取代方式；其次定兩個(gè)相同取代基aa相間，只有一種取代方式。即苯環(huán)上三種相同取代基的異構(gòu)情況有三種。

（2）苯環(huán)上有三個(gè)取代基，其中兩個(gè)取代基相同的情況aab型

首先，定aa相鄰，b有兩種取代方式；其次，定aa相間，b有三種取代方式；最后，定aa相對(duì)，b有兩種取代方式。即苯環(huán)上有三個(gè)取代基，其中兩個(gè)取代基相同的異構(gòu)情況有六種。

（3）苯環(huán)上三個(gè)取代基各不相同的情況abc型

首先，ab相鄰，c有4種取代方式；其次，ab相間，c有三種取代方式；最后，ab相對(duì)，c有兩種取代方式。即苯環(huán)上三個(gè)取代基各不相同的異構(gòu)情況有十種。

3.不飽和度法

用飽和度法可以輕松解決官能團(tuán)異構(gòu)的問題。高中階段只要熟悉從有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)計(jì)算不飽和度的方法即可。Ω=雙鍵數(shù)+三鍵數(shù)×2+環(huán)數(shù)（Ω為不飽和度）。對(duì)于烴或烴的衍生物，不飽和度有如下規(guī)律：分子中每有一個(gè)雙鍵（如碳碳雙鍵或碳氧雙鍵）即有1個(gè)不飽和度；分子中每形成一個(gè)環(huán)即有1個(gè)不飽和度；分子中每有一個(gè)三鍵（如碳碳三鍵）即有2個(gè)不飽和度。

例2 （2011新課標(biāo)全國(guó)理綜Ⅰ，30）

金剛烷是一種重要的化工原料，工業(yè)上可通過下列途徑制備：

A是二聚環(huán)戊二烯的同分異構(gòu)體，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A經(jīng)高錳酸鉀酸性溶液加熱氧化可以得到對(duì)苯二甲酸[提示：苯環(huán)的烷基（—CH3，—CH2R，—CHR2）或烯基側(cè)鏈經(jīng)酸性高錳酸鉀溶液氧化得羧基]，寫出A所有可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（不考慮立體異構(gòu)）。

二聚環(huán)戊二烯的碳原子數(shù)為10個(gè)，結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)雙鍵三個(gè)環(huán)，故不飽和度為5，又A經(jīng)高錳酸鉀酸性溶液加熱氧化可以得到對(duì)苯二甲酸，則A的分子必有苯環(huán)（已經(jīng)包含4個(gè)不飽和度）。除此之外還出現(xiàn)一個(gè)不飽和度，由題中信息容易得出苯環(huán)側(cè)鏈為烯基，則A所有可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：

CH3— —CH2CH=CH2

CH3— —CH=CHCH3

CH3CH2— —CH=CH2

4.插入法

酯的異構(gòu)體可采用插入法書寫。①寫出去掉酯基余下部分的各種碳鏈異構(gòu)；②將酯基以兩種不同的方向（正向—COO—，反向—OOC—）分別插入①寫出的各式的C—C鍵之間得到酯；③將酯基反向分別插入①寫出的各式的C—H鍵之間即可得到甲酸某酯；若將酯基以正向插入①的各式的C—H鍵之間則得到羧酸。

例3 某碳、氫、氧有機(jī)物的蒸氣密度是CO2的2倍（相同條件），它含有且只含一個(gè)官能團(tuán)的同分異構(gòu)體有（ ）。

A.4種 B.5種 C.6種 D.8種

某碳、氫、氧有機(jī)物的蒸氣密度是CO2的2倍，說明該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是二氧化碳的2倍，即為88，分子中含有—COO—，相對(duì)分子質(zhì)量中去掉的式量還剩44，所以該有機(jī)物中還有—C3H8，把正向“—COO—”和反向“—OOC—”分別插到“C—C—C”中，有如右圖所示三個(gè)位置： ，得到 、 、 、 、CH3OOCCH2CH3、CH3COOCH2CH3

6種同分異構(gòu)體，答案選C。

5.記憶法

所謂記憶法，就是熟悉并且記憶常見基團(tuán)或結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體數(shù)目。如丙基有2種結(jié)構(gòu)，丁基有4種結(jié)構(gòu)，戊基有8種結(jié)構(gòu)，就可快速判斷短鏈烴的衍生物的同分異構(gòu)體種類。又如苯環(huán)上有三個(gè)取代基的情況，只要記住了aaa型有3種，aab型有6種，abc有10種，就可以節(jié)省很多時(shí)間了。

例4 （2012新課標(biāo)全國(guó)理綜Ⅰ，38）

（6）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(jiǎn)式）。

根據(jù)合成圖，可知E的分子式為C7H5O2Cl，不飽和度為5，除了苯環(huán)外還含有一個(gè)雙鍵，根據(jù)題干意思，苯環(huán)外又要含有醛基，所以同分異構(gòu)體有兩種形式：一種是一個(gè)酯基和氯原子兩種取代基的情況，共有鄰、間、對(duì)三種，一種是有一個(gè)醛基、羥基、氯原子，3種不同的取代基有10種同分異構(gòu)體，所以一共13種。也容易得到峰面積比為2∶2∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。

三、解答同分異構(gòu)體的關(guān)鍵

不論是附加條件書寫同分異構(gòu)體還是判斷同分異構(gòu)體的種類，不論采用何種方法，最關(guān)鍵在于把握有序性和全面性。

例5 （2014新課標(biāo)全國(guó)卷I）

F（C8H11N）的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有________種（不考慮立體異構(gòu)），其中核磁共振氫譜為4組峰，且面積比為6∶2∶2∶1的是____________（寫出其中一種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）。

由相關(guān)題意推出F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ，根據(jù)文中總結(jié)的快速書寫同分異構(gòu)體的思想，一般書寫順序?yàn)樘兼湲悩?gòu)——位置異構(gòu)——官能團(tuán)異構(gòu)。

①苯環(huán)上只有一個(gè)取代基的情況有5種：

②苯環(huán)上有兩個(gè)取代基的情況有8種：

鄰間對(duì)3種； 鄰間對(duì)3種； 鄰間對(duì)3種，對(duì)位為F，除去F還剩2種。

③苯環(huán)上有三種取代基的情況有6種：三個(gè)取代基中有兩個(gè)甲基一個(gè)氨基，屬于上述aab型，根據(jù)記憶法，直接得出答案6種。

綜上所述，F(xiàn)的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有19種。第二問，由核磁共振氫譜為4組峰，且面積比為6∶2∶2∶1可知，結(jié)構(gòu)中應(yīng)該出現(xiàn)兩個(gè)甲基，可以輕松得到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 或 。

綜上所述，只要學(xué)生能夠做到靈活運(yùn)用上述同分異構(gòu)體的常見解法，在解題的時(shí)候做到有序、全面，就能確保解題快速、準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

1.唐紀(jì)軒.不飽和度在同分異構(gòu)體中的運(yùn)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2007，Z1：95-97.

2.宋愛春.解讀同分異構(gòu)體的推斷技巧[J].試題與研究，2013，05：16-22.

（作者單位：廣東省紫金中學(xué)）