例析限定條件下同分異構(gòu)體的推斷與書寫

張新中

(江蘇省邗江中學(xué) 225009)

近年來，對(duì)有機(jī)物同分異構(gòu)體的考查是高考試題中的必考知識(shí)，而且都會(huì)設(shè)置一定的限制條件，常見以下兩種形式：一是推斷符合限制條件的有機(jī)物同分異構(gòu)體的種數(shù)；二是寫出或補(bǔ)充有限制條件的有機(jī)物同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式.這類試題目前已經(jīng)成為常態(tài).

一、常見限制性條件與官能團(tuán)或結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系

常見限制性條件官能團(tuán)或結(jié)構(gòu)特征與Na反應(yīng)產(chǎn)生氫氣-OH、-COOH與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)酚-OH水解產(chǎn)物與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)C6H5-OOC-(酚酯)與NaHCO3反應(yīng)產(chǎn)生氣體-COOH與銀氨溶液反應(yīng)產(chǎn)生銀鏡-CHO、HCOO-使溴水或酸性KMnO4溶液褪色CC、-C≡C-能與NaOH溶液反應(yīng)-COOH、-COO-、-X、酚-OH能發(fā)生水解反應(yīng)-COO-、-X氧化產(chǎn)物能發(fā)生銀鏡反應(yīng)-CH2OH含有手性碳原子含連四個(gè)不同原子或原子團(tuán)的碳原子

二、書寫同分異構(gòu)體遵循的一般策略

1．明確解題程序

限制條件的有機(jī)物同分異構(gòu)體的書寫三步驟為：①明確已知物質(zhì)及其組成(題目直接給出或聯(lián)系框圖推出)；②解讀限制條件(性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面的限制)、由性質(zhì)確定官能團(tuán)的種類；對(duì)于含苯環(huán)的物質(zhì)，先除去苯環(huán)，然后將碳原子重新分配；③組裝新物質(zhì)，可運(yùn)用基團(tuán)的拆分與組合思想.

2．養(yǎng)成有序思維

書寫同分異構(gòu)體的一般順序是：①碳鏈異構(gòu)；②官能團(tuán)在碳鏈上的位置異構(gòu)；③不同種類有機(jī)物之間的異構(gòu).按照這樣的思維順序思考，同時(shí)考慮碳鏈的對(duì)稱性和等效性，對(duì)于結(jié)構(gòu)中有幾種氫原子的判斷是難點(diǎn)，要細(xì)心.特別關(guān)注類別異構(gòu)，如：醇和醚；芳香醇、芳香醚和酚；醛、酮和烯醇；酸、酯和羥基醛；氨基酸和硝基化合物等.

三、書寫同分異構(gòu)體的常見方法

方法具體步驟(1)減碳法①主鏈由長(zhǎng)到短;②支鏈由整到散;③位置由心到邊;④排布先對(duì)、再鄰、后間.(2)插入法①寫出一些比較簡(jiǎn)單物質(zhì)的同分異構(gòu)體;②將其它的原子或原子團(tuán)插入到前面所寫的同分異構(gòu)體中.(3)去氫法①寫出相應(yīng)的烷烴的同分異構(gòu)體;②在相鄰碳原子各去掉1個(gè)或2個(gè)碳原子得到相應(yīng)的碳碳雙鍵或叁鍵.(4)移位法①確定對(duì)稱軸;②接上一個(gè)取代基;③將其它取代基在已有碳鏈上進(jìn)行移動(dòng).(5)等效氫法①寫出結(jié)構(gòu)式;②找出等效氫原子;③確定同分異構(gòu)體.(6)特征結(jié)構(gòu)法①聯(lián)想C3H7-和C4H9-的種類:C3H7-(2種:C-C-C-、CCC),C4H9-(4種:C-C-C-C-、CCCC、CCC、CCCC);②將物質(zhì)的化學(xué)式變?yōu)镃3H7-或C4H9-接官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)即可確定.(7)拆分法①將分子式拆成含有CH3-、C2H5-、C3H7-、C4H9-等的結(jié)構(gòu);②聯(lián)想這些結(jié)構(gòu)的數(shù)目;③將不同情況的同分異構(gòu)體種數(shù)相加即得.(8)代換法①確定有機(jī)物中的氫原子;②找出題給同分異構(gòu)體中取代的氫原子個(gè)數(shù);③分析題目要求取代的氫原子數(shù)與信息中的氫原子數(shù)的關(guān)系;④根據(jù)規(guī)律作出判斷.(9)疊加相乘法先考慮碳鏈異構(gòu)的種數(shù),后考慮位置異構(gòu)的種數(shù),相乘即得同分異構(gòu)體總數(shù)(有時(shí)還需考慮官能團(tuán)異構(gòu)).分情況討論時(shí),各種情況結(jié)果相加即得同分異構(gòu)體的總數(shù).

四、典例分析

1.推斷符合限制條件的有機(jī)物同分異構(gòu)體的種數(shù)

(1)碳鏈異構(gòu)

例1 主鏈含5個(gè)碳原子，有甲基、乙基2個(gè)支鏈的烷烴有( ).

A．2種 B．3種 C．4種 D．5種

解析本題可采取移位法.

①先寫出5個(gè)碳原子的主鏈：C-C-C-C-C；

③根據(jù)②中的情況，將甲基在上面平移，由于乙基接上后，仍然對(duì)稱，故甲基只有兩個(gè)位置可放.

答案：A

(2)官能團(tuán)異構(gòu)

例2 有機(jī)物M只含C、H、O三種元素，其相對(duì)分子質(zhì)量不超過100.若M中含氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.36%，則能與NaOH溶液反應(yīng)的M共有(不考慮立體異構(gòu))( ).

A．5種 B．6種 C．7種 D．8種

答案：B

(3)位置異構(gòu)

A．1種 B．2種 C．3種 D．4種

答案：B

2.寫出或補(bǔ)充有限制條件的有機(jī)物同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

(1)碳鏈異構(gòu)

例4 主鏈上有4個(gè)碳原子的某烷烴，有兩種同分異構(gòu)體，含有相同碳原子數(shù)且主鏈上也有4個(gè)碳原子的單烯烴的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____.

(2)官能團(tuán)異構(gòu)

①分子中除苯環(huán)外，無其它環(huán)狀結(jié)構(gòu);②苯環(huán)上有兩個(gè)處于對(duì)位的取代基;③能發(fā)生水解反應(yīng)，不能與Na反應(yīng);④能與新制Cu(OH)2按物質(zhì)的量比1∶2反應(yīng).

(3)位置異構(gòu)

a．能發(fā)生銀鏡反應(yīng) b．含有苯環(huán)，溶液呈堿性

c．核磁共振氫譜中有4個(gè)峰