快速書寫有機物同分異構(gòu)體技巧
——基團插入法

楊華山(特級教師)

同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機化合物種類繁多的重要原因,同分異構(gòu)體雖然在高中化學教材中所占的篇幅較少，但卻貫穿于高中有機化學的始終.有關(guān)同分異構(gòu)體問題是高考有機化學試題命題的熱點,也是近幾年必考的考點．考查方式可以是直接判斷異構(gòu)體種類,也可以是書寫具體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式.無論是哪一種方式,都必須熟練掌握同分異構(gòu)體書寫的基本方法.而書寫同分異構(gòu)體有多種不同方法,本文就基團插入法重點介紹酯的同分異構(gòu)體的書寫方法．基團插入法是根據(jù)有機物的分子組成,抽出一個基團作為插入基團,再將剩余部分的碳骨架可能的存在結(jié)構(gòu)寫出來,然后根據(jù)對稱規(guī)律插到相應(yīng)的位置,從而可以確定各種同分異構(gòu)體數(shù)目．

1 烴衍生物的同分異構(gòu)體的一般形式

類型1:R—[X]型, 包括一鹵代烴、醇、醛、羧酸等幾類有機物,這類有機化合物的官能團為一價基團,其同分異構(gòu)體的書寫判斷一般采取列舉法和烴基種類法．

1) 列舉法書寫一般順序:碳鏈異構(gòu)→位置異構(gòu)→類別(官能團)異構(gòu),也可以按類別異構(gòu)→碳鏈異構(gòu)→位置異構(gòu)的順序書寫.

2) 烴基種類法是直接根據(jù)官能團所連接的烴基的種類確定同分異構(gòu)體的數(shù)目,比如丁基(—C4H9)有4種結(jié)構(gòu),那么丁醇(C4H9—OH)也有4種結(jié)構(gòu)．但是,如果是醛和羧酸,因其官能團本身有碳原子,所以就必須按照少一個碳的烴基種類確定同分異構(gòu)體數(shù)目,如丁酸(C3H7COOH),因為丙基(—C3H7)只有2種結(jié)構(gòu),所以丁酸就只有CH3CH2CH2—COOH和CH3CH(CH3)COOH 2種結(jié)構(gòu)．

2 基團插入法書寫同分異構(gòu)體的順序

第1步,寫出除插入基團外的剩余部分的碳架結(jié)構(gòu).第2步,在C—C鍵之間插入官能團(酯還可以在C—H之間插入)．例如,書寫C4H10O的醚類同分異構(gòu)體,抽出醚鍵(—O—)后有2種碳架:

甲和乙中甲式可以在1-2碳原子及2-2碳原子之間插入醚鍵—O—，得到C—O—C—C—C和C—C—O—C—C 2種醚的碳架結(jié)構(gòu),在乙中1-2碳原子之間插入醚鍵也能得到一種碳架結(jié)構(gòu)，共三種醚．

以C5H10O2的酯類異構(gòu)體為例,

第1步,先抽出要插入的酯基基團:

第2步,寫出剩余4個碳原子的碳架結(jié)構(gòu)：

第4步,在不同的C—H鍵中插入酯基,其中羰基碳原子必須直接與H原子相連,甲中1(4)號碳原子的C—H鍵和2(3)號碳原子的C—H鍵中插入酯基各得一種,乙中的2種C—H鍵之間插入酯基各得一種,這里共有4種酯,所以相加共有9種酯的結(jié)構(gòu)．

對于C5H10O2的酯類異構(gòu)體可以用列舉法同樣得到9種結(jié)構(gòu),分別是甲酸丁酯4種,乙酸丙酯和丁酸甲酯各2種,丙酸乙酯1種．但是,插入法明顯更加快速方便,特別是在書寫芳香酯類化合物的同分異構(gòu)體時,采取插入法不僅速度快,而且還不會出現(xiàn)錯寫、漏寫等情況．

下面以C8H8O2為例分析插入法書寫芳香酯的同分異構(gòu)體.

例2某有機化合物E的結(jié)構(gòu)簡式為

寫出同時符合下列要求的E的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式．

① 化合物是1,3,5-三取代苯.

解析 根據(jù)題目給出的要求,在苯環(huán)與碳原子之間插入取代基得2種結(jié)構(gòu),在碳氫鍵中插入取代基得1種結(jié)構(gòu)，共3種酯,另加1種羧酸．結(jié)構(gòu)分別是