解答同分異構體的技巧

龍煥萍

摘 要：作為高考熱點和重點的同分異構體，學生經常出現書寫錯誤，判斷不全的情況，為解決這個問題，提高答題準確率，學生就要熟悉同分異構體的異構形式，掌握同分異構體的解答技巧，做到全面、有序地解答同分異構的問題。

關鍵詞：同分異構體；異構形式；等效氫法；有序性

今年高考很多省市都使用了全國卷，對同分異構體的考查難度明顯增大。那么，如何既節約時間又提高準確率，結合筆者近幾年的教學實踐，以高考題和模擬題為例探討解答同分異構體的技巧。

一、掌握同分異構體的三種異構形式

1.碳鏈異構

由碳原子排列順序不同形成的異構體。寫碳鏈異構一般采用“減鏈法”，如分子式為C5H12的同分異構體有以下三種：

CH3CH2CH2CH2CH3

五個碳為主鏈的正戊烷 四個碳為主鏈的異戊烷

三個碳為主鏈的新戊烷

2.位置異構

位置異構是因為官能團位置不同形成的異構體。如分子式為C4H9Cl的同分異構體，我們首先根據碳鏈異構可以寫出兩種碳鏈異構，然后根據氯原子取代位置的不同，得到同分異構體有四種。主鏈為四個碳原子，氯原子取代位置有兩種；主鏈為三個碳原子，氯原子取代位置有兩種。

3.官能團異構

官能團異構是由于官能團的不同而產生的同分異構體。如乙醇（CH3CH2OH）和二甲醚（CH3OCH3）互為同分異構體。

二、同分異構體的常見解法

同分異構體的考查角度主要是：同分異構體的判斷、限定條件下同分異構體的書寫、同分異構體數目的確定等。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體數目的一種重要方法，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）位于對稱位置的碳原子的氫等效。

例1 （2014課標Ⅱ，8）

四聯苯 的一氯代物有（ ）。

A.3種 B.4種 C.5種 D.6種

在四聯苯的橫向和縱向對稱位置分別畫一條對稱軸，根據等效氫的方法容易得出一氯代物有5種。

2.定二移一法

（1）苯環上有三個相同取代基的情況aaa型

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

（2）苯環上有三個取代基，其中兩個取代基相同的情況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，b有兩種取代方式。即苯環上有三個取代基，其中兩個取代基相同的異構情況有六種。

（3）苯環上三個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，c有兩種取代方式。即苯環上三個取代基各不相同的異構情況有十種。

3.不飽和度法

用飽和度法可以輕松解決官能團異構的問題。高中階段只要熟悉從有機物分子結構計算不飽和度的方法即可。Ω=雙鍵數+三鍵數×2+環數（Ω為不飽和度）。對于烴或烴的衍生物，不飽和度有如下規律：分子中每有一個雙鍵（如碳碳雙鍵或碳氧雙鍵）即有1個不飽和度；分子中每形成一個環即有1個不飽和度；分子中每有一個三鍵（如碳碳三鍵）即有2個不飽和度。

例2 （2011新課標全國理綜Ⅰ，30）

金剛烷是一種重要的化工原料，工業上可通過下列途徑制備：

A是二聚環戊二烯的同分異構體，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A經高錳酸鉀酸性溶液加熱氧化可以得到對苯二甲酸[提示：苯環的烷基（—CH3，—CH2R，—CHR2）或烯基側鏈經酸性高錳酸鉀溶液氧化得羧基]，寫出A所有可能的結構簡式（不考慮立體異構）。

二聚環戊二烯的碳原子數為10個，結構中含有兩個雙鍵三個環，故不飽和度為5，又A經高錳酸鉀酸性溶液加熱氧化可以得到對苯二甲酸，則A的分子必有苯環（已經包含4個不飽和度）。除此之外還出現一個不飽和度，由題中信息容易得出苯環側鏈為烯基，則A所有可能的結構簡式：

CH3— —CH2CH=CH2

CH3— —CH=CHCH3

CH3CH2— —CH=CH2

4.插入法

酯的異構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；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、氧有機物的蒸氣密度是CO2的2倍（相同條件），它含有且只含一個官能團的同分異構體有（ ）。

A.4種 B.5種 C.6種 D.8種

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

6種同分異構體，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或結構的同分異構體數目。如丙基有2種結構，丁基有4種結構，戊基有8種結構，就可快速判斷短鏈烴的衍生物的同分異構體種類。又如苯環上有三個取代基的情況，只要記住了aaa型有3種，aab型有6種，abc有10種，就可以節省很多時間了。

例4 （2012新課標全國理綜Ⅰ，38）

（6）E（C7H5O2Cl）的同分異構體中含有苯環且能發生銀鏡反應的共有______種，其中核磁共振氫譜有三種不同化學環境的氫，且峰面積比為2∶2∶1的是________________（寫結構簡式）。

根據合成圖，可知E的分子式為C7H5O2Cl，不飽和度為5，除了苯環外還含有一個雙鍵，根據題干意思，苯環外又要含有醛基，所以同分異構體有兩種形式：一種是一個酯基和氯原子兩種取代基的情況，共有鄰、間、對三種，一種是有一個醛基、羥基、氯原子，3種不同的取代基有10種同分異構體，所以一共13種。也容易得到峰面積比為2∶2∶1的結構簡式為 。

三、解答同分異構體的關鍵

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

例5 （2014新課標全國卷I）

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

由相關題意推出F的結構簡式為 ，根據文中總結的快速書寫同分異構體的思想，一般書寫順序為碳鏈異構——位置異構——官能團異構。

①苯環上只有一個取代基的情況有5種：

②苯環上有兩個取代基的情況有8種：

鄰間對3種； 鄰間對3種； 鄰間對3種，對位為F，除去F還剩2種。

③苯環上有三種取代基的情況有6種：三個取代基中有兩個甲基一個氨基，屬于上述aab型，根據記憶法，直接得出答案6種。

綜上所述，F的同分異構體中含有苯環的還有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，結構中應該出現兩個甲基，可以輕松得到結構簡式 或 。

綜上所述，只要學生能夠做到靈活運用上述同分異構體的常見解法，在解題的時候做到有序、全面，就能確保解題快速、準確。

參考文獻：

1.唐紀軒.不飽和度在同分異構體中的運用[J].數理化學習（高中版），2007，Z1：95-97.

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

（作者單位：廣東省紫金中學）