淺析同分異構體的書寫與判斷

同分異構體是中學有機化學部分最重要的概念之一，有關它的知識也貫穿于中學有機化學的始終。因此，分析、判斷、列舉、書寫同分異構體也就成為有機化學的常考熱點，有關這一部分命題的核心是同分異構體的結構簡式的書寫和其數(shù)目多少的判斷。下面筆者試從這兩個方面淺析其常用的解題思維方法、技巧和規(guī)律。

一、列舉同分異構體的結構簡式

1.插入法。“插入法”是最常用也是最有效的書寫方法。該方法是根據(jù)在結構上很多有機物可以看成官能團取代了烴中的氫原子衍變而來進行書寫，其思維過程可以歸納為十二個字：判類別→寫碳鏈→移位置→氫飽和。

第一步，判類別。已知分子式時常據(jù)通式判斷有機物類別，因此學生應牢固掌握各類有機物的通式以及運用不飽和度找出等價的官能團；已知結構簡式時通過官能團的等價轉換找出所有相當?shù)墓倌軋F以及組合。即第一步就是據(jù)已知的分子式或結構簡式確定官能團的種類和個數(shù)。

第二步，寫碳鏈。利用等位性不重不漏地寫出所有的碳鏈。等位性即等同位置，也就是處于鏡面對稱的位置的碳原子、同一碳原子上的甲基碳原子等同。碳鏈異構書寫常采用“減鏈法”，其要點為：

（1）選擇最長的碳鏈為主鏈，找出中心對稱線。

（2）主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布由對到鄰間。

第三步，移位置。按類別在所有的碳鏈結構連接上相應的官能團，并據(jù)碳原子的對稱性移動官能團的位置。若有機物中不止一個官能團，則可采取“定一移二”原則，即固定一個官能團位置，移動另一個官能團位置即可。

第四步，氫飽和。最后將各碳原子按碳四價原理補足氫原子即可。

2.分配法。“插入法”書寫思路是先確定碳鏈，然后再添官能團，可用于所有的有機物（也可用于書寫烴基的同分異構體），最適合于官能團在鏈端的有機物，如鹵代烴、醇、醛、酸等，對于這類有機物的同分異構體，用“插入法”書寫的確很快捷。可是對于官能團在鏈中的有機物的同分異構體，書寫就不是很方便了，如烯、炔、酯、酮、醚等。對官能團在鏈中的有機物可以反過來思考，即先確定官能團，再將剩余的碳作為烴基分配在官能團的兩邊，筆者將該方法稱之為“分配法”。具體來說就是先根據(jù)給定條件確定碳原子數(shù)，然后確定官能團，剩余的碳原子作為烴基分配在兩邊，最后寫出各種組合并用氫原子補足碳的四價即可。

二、確定同分異構體的數(shù)目

1.等效氫法。該法特別適用于烴的一元取代物種類數(shù)目的確定，如一鹵代烴、一元醇等。“等效氫法”實質上就是看處于不同位置的氫原子的種類數(shù)，處于等同位置上的氫我們認為是等同的，并稱之為“等效氫”。所以一般有幾種等效氫就有幾種取代位置，也就有幾種同分異構體。因此其關鍵點就是正確判斷出是否是“等效氫”。對此筆者認為只要抓住判斷“等效氫”的三條原則，其解題的正確率就會大大提高。

判斷“等效氫”的三條原則是：

①同一碳原子上的氫原子是等效的，如甲烷中的4個氫原子等同。

②同一碳原子上所連的甲基是等效的，如新戊烷中的4個甲基上的12個氫原子等同。

③處于對稱位置上的氫原子是等效的（相當于平面成像時，物與像的關系），如乙烷中的6個氫原子等同，2，2，3，3—四甲基丁烷上的18個氫原子等同，苯環(huán)上的6個氫原子等同。

2.定一移二法。該法適用于烴的二元或多元取代物的同分異構體的判斷。方法是首先根據(jù)對稱性判斷出等效氫，然后固定一個取代基的位置，找出被一個取代基取代的產(chǎn)物種類，接著再分析各種一取代物的對稱性，移動另一取代基位置……直至全部取代基都代入，從而確定同分異構體數(shù)目。

3.排列組合法。該法最適用于含多個不同官能團的有機物。“排列組合法”實際上就是利用數(shù)學上排列組合的思想，將有機物從結構上看作是多個不同的基團互相連接而成。其解題思路是首先確定基團等級即“端基”（一價基）和“非端基”（二價或三價或四價基），然后先構建非端基組合成的異構體，再把端基連在上述異構體的不同位置得到相應的異構體，從而確定同分異構體的數(shù)目。

4.代換法。該法適用于已知烴的a元取代物的種類數(shù)，求該烴的b元取代物的種類數(shù)這樣的試題。根據(jù)有機物結構的對稱性可知，對于烴C5H12，一元取代物異構體種數(shù)與十一元取代物異構體種數(shù)相同，二元取代物異構體與十元取代物異構體種數(shù)相同，依次類推，可以得出：只要a+b=12（即a與b之和必等于分子中氫原子總數(shù)），則a元取代物異構體種數(shù)與b元取代物異構體種數(shù)就必然相同。

總之，同分異構體的題目雖然千變?nèi)f化，但萬變不離其宗，仍然是有規(guī)律可循的。只要學生能夠掌握以上解題思路、方法和技巧，書寫判斷時注意有序性和對稱性原則，那么同分異構體數(shù)目的判斷和書寫就會輕松自如。

（責任編輯 羅艷）