分類厘清思路 類比解決問(wèn)題 模型預(yù)測(cè)未來(lái)

河北 張建欣 王民會(huì)

乙醇、甘油都是我們生活中不可缺少的物質(zhì)，并且醇在有機(jī)合成中是連接烴、鹵代烴和醚、醛、羧酸、酯等其他含氧衍生物的橋梁。因此借助分類思想，梳理復(fù)習(xí)思路，形成有序思維，通過(guò)類比醇類典型代表物乙醇的性質(zhì)及反應(yīng)原理，形成類比思維，建構(gòu)分析陌生物質(zhì)及課題的思維模型具有重要意義。

一、明確分類，形成有序思維

分類是學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)事物的一種基本思想，面對(duì)紛雜眾多的有機(jī)物，合適的分類有利于區(qū)分和學(xué)習(xí)各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。醇的官能團(tuán)是羥基(—OH)，由于基團(tuán)的相互影響，羥基(—OH)連接的基團(tuán)不同，導(dǎo)致物質(zhì)性質(zhì)的差異，經(jīng)過(guò)歸納梳理，將性質(zhì)相似的一類物質(zhì)進(jìn)行定義，即：羥基與烴基或苯環(huán)側(cè)鏈上的碳原子相連的化合物稱為醇。

1.依據(jù)分類，預(yù)測(cè)性質(zhì)

( )

A.聚合物P中有酯基，能水解

B.聚合物P的合成反應(yīng)為縮聚反應(yīng)

2.利用分類思想化解同分異構(gòu)體難點(diǎn)

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，受訪學(xué)生中75.22%的學(xué)生表示如果條件合適會(huì)選擇創(chuàng)業(yè)，18.28%的學(xué)生表示表示畢業(yè)后會(huì)嘗試創(chuàng)業(yè)。僅有6.5%的學(xué)生表示不會(huì)選擇創(chuàng)業(yè)。從樣本數(shù)據(jù)分析，當(dāng)前高職院校的大學(xué)生占較大比例具有較強(qiáng)的創(chuàng)業(yè)意愿，因此，高職院校學(xué)生具有較強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐技能，敢于探索和實(shí)踐，高職院校畢業(yè)生也有望成為當(dāng)前創(chuàng)業(yè)主力軍之一。

一般而言，研究教師專業(yè)身份形成的學(xué)者，通常表現(xiàn)出兩種傾向，第一種是從影響教師專業(yè)身份形成的原因入手，探究影響教師專業(yè)身份的因素；一種是從某一途徑著手，研究教師專業(yè)身份的形成途徑，如參加教師教育培訓(xùn)、講述自我故事(教師敘事)、反思自我職業(yè)經(jīng)歷等。

D.鄰苯二甲酸和乙二醇在聚合過(guò)程中也可形成類似聚合物P的交聯(lián)結(jié)構(gòu)

【答案】D

【分析】將X和Y的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式帶入到交聯(lián)聚合物P的結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)中可以形成酯基結(jié)構(gòu)，可以水解，分析P的結(jié)構(gòu)可知聚合物P是由鄰苯二甲酸和丙三醇通過(guò)縮聚反應(yīng)制備的，而油脂為高級(jí)脂肪酸甘油酯，其在堿性條件下水解可生成高級(jí)脂肪酸鹽和甘油(即丙三醇)。D項(xiàng)中的乙二醇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 HO—CH2CH2—OH，與鄰苯二甲酸在聚合過(guò)程中只能形成鏈狀結(jié)構(gòu)不能得到交聯(lián)結(jié)構(gòu)。可見對(duì)醇進(jìn)行清晰的分類有利于對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的正確預(yù)測(cè)。

C.聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解獲得

分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的有機(jī)物互為同分異構(gòu)體。因此同分異構(gòu)體是認(rèn)識(shí)相同分子式的有機(jī)物類別和結(jié)構(gòu)的重要手段，也是高考考查的難點(diǎn)。結(jié)合概念圍繞醇的類別可構(gòu)建醇的同分異構(gòu)體分析思維模型：

②運(yùn)用醇的催化氧化思維模型

曾經(jīng)，養(yǎng)殖場(chǎng)周邊臭氣熏天，糞污隨意堆放，污水直排溝渠，污染環(huán)境嚴(yán)重，老百姓怨聲載道。為了保護(hù)環(huán)境，我國(guó)實(shí)行了新環(huán)保法，并劃定了畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)，制定了清理整治方案，一大批不符合規(guī)定的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)（戶）被清理關(guān)閉。但是，一些地方在推行畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)、限養(yǎng)過(guò)程中，存在盲目禁養(yǎng)、野蠻拆遷、“一刀切”拆遷等問(wèn)題，不僅讓政策偏離初衷，更是斷了養(yǎng)殖戶的生計(jì)，傷了養(yǎng)殖戶的心。

①碳鏈異構(gòu)和官能團(tuán)位置異構(gòu)

通過(guò)以上檢測(cè)，說(shuō)明電路是正常的，故障可能來(lái)自于ECM或電磁閥。但是，ECM模塊一般不會(huì)輕易出故障。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，筆者將線路恢復(fù)，在電磁閥插頭上插上一個(gè)新的電磁閥，啟動(dòng)車輛和作動(dòng)電磁閥時(shí)，摸著電磁閥，會(huì)感覺到電磁閥會(huì)有動(dòng)作，且不會(huì)再設(shè)置故障碼。由此可以證明ECM控制模塊工作正常，故障點(diǎn)在電磁閥上。更換全新的PDA電磁閥后，該車故障被徹底排除。

分析方法與烴基的同分異構(gòu)體分析方法相同，所以對(duì)應(yīng)烴基有幾種同分異構(gòu)體，屬于醇類的同分異構(gòu)體就有幾種。例如分子式為C4H10O的醇類，其烴基為—C4H9，有四種同分異構(gòu)體，因此分子式為C4H10O的醇類物質(zhì)有4種。

微生物修復(fù)鹽漬化土壤主要是通過(guò)培育耐鹽菌對(duì)土壤中的鹽進(jìn)行吸收富集。其中固氮菌、磷細(xì)菌、鉀細(xì)菌、菌根菌、光合細(xì)菌等都是改良鹽漬化土壤的重要功能菌[17]。

②官能團(tuán)種類異構(gòu)

當(dāng)今世界,人類知識(shí)正以前所未有的速度增長(zhǎng),并向更廣大的范圍傳播和轉(zhuǎn)化,文化滲透日趨明顯,傳統(tǒng)的學(xué)科之間的界限日趨模糊,新興學(xué)科、交叉學(xué)科不斷產(chǎn)生,因此高校輔導(dǎo)員要具備廣博的文化知識(shí)。首先要有較寬廣的專業(yè)知識(shí)修養(yǎng),成為學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的向?qū)?并能對(duì)學(xué)生在專業(yè)選擇上給予指點(diǎn)。但是僅僅具備專業(yè)知識(shí)還是不夠的,要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的文化理念,符合人類知識(shí)、科技的這種發(fā)展趨勢(shì),能適應(yīng)人才培養(yǎng)目標(biāo)模式的變化。

這項(xiàng)“政治任務(wù)”完成了，武象廷回到中南海后，卻始終不敢把這件事如實(shí)告訴毛澤東。因?yàn)榫l(wèi)員們都知道，毛澤東不允許親戚甚至身邊的工作人員享受任何特殊待遇，如果工作人員“走后門”，肯定要挨批評(píng)，并且還要寫檢討。

(4)C2H5OH/濃H2SO4、加熱

分子式相同，含有苯環(huán)且同碳數(shù)的醇、醚、酚互為同分異構(gòu)體。

①分析羥基與苯環(huán)側(cè)鏈相連，分類為醇的同分異構(gòu)體種數(shù)。

②分析羥基和苯環(huán)直接相連，分類為酚的同分異構(gòu)體種數(shù)。

腎司二陰：腎主封藏，既開竅于前陰，又開竅于后陰。后陰是排泄糞便的通道。糞便的排泄本是大腸的傳導(dǎo)功能，但臟象學(xué)說(shuō)常常把大腸的功能統(tǒng)屬于脾的運(yùn)化功能范疇。脾之運(yùn)化賴腎以溫煦和滋潤(rùn)，所以大便的排泄與腎的功能有關(guān)。腎的陰陽(yáng)失調(diào)可出現(xiàn)泄瀉、便秘等大便異常。飲食之受納在于胃，便溺之排泄關(guān)乎腎。

③再利用分碳法分析分類為醚的同分異構(gòu)體種數(shù)。

【例2】(2018·全國(guó)卷Ⅱ·36節(jié)選)以葡萄糖為原料制得的山梨醇(A)和異山梨醇(B)都是重要的物質(zhì)轉(zhuǎn)化平臺(tái)化合物。E是一種治療心絞痛的藥物。由葡萄糖為原料合成E的路線如下：

(6)F是B的同分異構(gòu)體。7.30 g的F與足量飽和碳酸氫鈉反應(yīng)可釋放出2.24 L二氧化碳(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，F(xiàn)的可能結(jié)構(gòu)共有________種(不考慮立體異構(gòu));其中核磁共振氫譜為三組峰，峰面積比為3∶1∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________。

【解析】(1)根據(jù)同分異構(gòu)體概念推斷物質(zhì)的分子式

式中：q1——居民最高日用水定額，根據(jù)《山西省抗旱應(yīng)急水源工程實(shí)施方案》的要求，按40 L/（人·d）計(jì)算；

(2)挖掘信息確定官能團(tuán)種類和數(shù)量

7.30 g F的物質(zhì)的量為0.05 mol，與足量飽和 NaHCO3溶液反應(yīng)釋放出2.24 L CO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，判斷官能團(tuán)應(yīng)為羧基，由F與CO2的物質(zhì)的量關(guān)系確定F分子中含有2個(gè)—COOH。

(3)利用分類思想確定同分異構(gòu)體的種類和數(shù)量

(1)a.Excuse me,could you tell me the right time,please?

分類思想，是發(fā)現(xiàn)和探索新物質(zhì)的思路和方法，有利于建構(gòu)認(rèn)識(shí)有機(jī)物的有序思維，對(duì)推測(cè)陌生有機(jī)物分子的結(jié)構(gòu)和進(jìn)一步分析其性質(zhì)有重要幫助。

二、構(gòu)建思維模型，預(yù)測(cè)陌生物質(zhì)反應(yīng)機(jī)理

有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)在創(chuàng)造新物質(zhì)，提高人類生活質(zhì)量，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展方面的重要貢獻(xiàn)。因此出現(xiàn)的有機(jī)物質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)學(xué)生的思維有巨大的挑戰(zhàn)性。而我們知道結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，在有機(jī)反應(yīng)中官能團(tuán)的種類、結(jié)構(gòu)、位置關(guān)系決定了該有機(jī)物的性質(zhì)，因此解題的關(guān)鍵應(yīng)關(guān)注陌生有機(jī)物間的結(jié)構(gòu)變化、碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化，并運(yùn)用類比思維預(yù)測(cè)陌生物質(zhì)間的反應(yīng)原理，為解決新物質(zhì)合成類問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。

1.類比乙醇的氧化反應(yīng)原理，構(gòu)建思維模型

氧化反應(yīng)原理模型是實(shí)現(xiàn)由醇到醛、羧酸、酯等合成的必經(jīng)之路，準(zhǔn)確運(yùn)用此機(jī)理模型為預(yù)測(cè)陌生物質(zhì)反應(yīng)原理、高效完成合成路線有重要幫助。

(1)類比酸性高錳酸鉀氧化醇的反應(yīng)原理模型

【例3】(2019·全國(guó)卷Ⅰ·36節(jié)選)

回答下列問(wèn)題：

【例4】(2016·浙江卷·26改編)化合物X是一種有機(jī)合成中間體，Z是常見的高分子化合物，某研究小組采用如下路線合成X和Z：

③對(duì)比觀察，確定碳骨架的變化方式和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化特點(diǎn)

【答案】(1)羥基

(2)芳香醇的同分異構(gòu)體分析

【解析】①運(yùn)用醇的定義思維模型

3.2.2 起壟覆膜 地整平后要起壟，壟寬60 cm，壟間距70～80 cm，壟高20～25 cm。以1.2 m寬的地膜全膜覆蓋。

從定義的角度對(duì)A進(jìn)行分類確定官能團(tuán)中為醇羥基而非酚羥基。

(1)飽和一元醇(CnH2n+2O)的同分異構(gòu)體分析

(4)反應(yīng)④所需的試劑和條件是________。

觀察C、E的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定碳骨架變化方式和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，再次類比得出“醇在酸性高錳酸鉀環(huán)境下C中—CH2OH的伯醇結(jié)構(gòu)可被氧化為—COOH”即可準(zhǔn)確寫出D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，結(jié)合產(chǎn)物E進(jìn)一步確定④反應(yīng)為酯化反應(yīng)，所需試劑為乙醇、濃硫酸、條件為加熱。

可見類比醇在酸性高錳酸鉀環(huán)境下的氧化原理，有利于充分理解合成路線，縮短分析時(shí)間，為后續(xù)G的合成鋪平道路。

(2)類比醇的連續(xù)氧化的反應(yīng)原理模型

(1)A中的官能團(tuán)名稱是________。

已知：化合物A的結(jié)構(gòu)中有2個(gè)甲基

請(qǐng)回答：

(1)寫出化合物E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________，F(xiàn)中官能團(tuán)的名稱是________。

(2)寫出生成G的方程式________________________________________________。

【解析】①運(yùn)用醇的連續(xù)氧化反應(yīng)原理初步確定A的類別和結(jié)構(gòu)

具有—CH2OH的結(jié)構(gòu)的醇能夠發(fā)生連續(xù)氧化得到羧酸。結(jié)合分子式可進(jìn)一步確定A為含有—CH2OH的飽和一元醇。

②應(yīng)用同分異構(gòu)體的思維模型確定A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

2011年中央1號(hào)文件明確提出把嚴(yán)格水資源管理作為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的戰(zhàn)略舉措，2012年 《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》（國(guó)發(fā)〔2012〕3 號(hào)）對(duì)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度進(jìn)行了全面部署。水利部把落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度作為水利工作的重中之重，舉全部和全系統(tǒng)之力，推進(jìn)最嚴(yán)格水資源管理制度的落實(shí)。為了以點(diǎn)帶面，實(shí)踐最嚴(yán)格水資源管理制度，水利部開展了加快實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理制度試點(diǎn)工作，希望通過(guò)試點(diǎn)地區(qū)先行先試，探索不同類型地區(qū)實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的模式、經(jīng)驗(yàn)和做法，推廣試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，全面推進(jìn)最嚴(yán)格水資源管理制度的實(shí)施。

結(jié)合信息中提示A結(jié)構(gòu)中有2個(gè)甲基，符合—CH2OH 的醇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為(CH3)2CHCH2OH，故B為(CH3)2CHCHO，C為(CH3)2CHCOOH。

③分析反應(yīng)條件和試劑，推斷F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

2.類比醇的取代、消去反應(yīng)原理，構(gòu)建思維模型

（181）黃色細(xì)鱗苔 Lejeunea flava（Sw.）Nees.熊源新等（2006）；楊志平（2006）

陌生物質(zhì)使我們應(yīng)接不暇，運(yùn)用取代、消去反應(yīng)原理模型定會(huì)火眼金睛，化解難題。

【例5】(2019·北京卷·25節(jié)選)抗癌藥托瑞米芬的前體K的合成路線如下。

(1)有機(jī)物A能與Na2CO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生CO2，其鈉鹽可用于食品防腐。有機(jī)物B能與Na2CO3溶液反應(yīng)，但不產(chǎn)生CO2；B加氫可得環(huán)己醇。A和B反應(yīng)生成C的化學(xué)方程式是______________________________，反應(yīng)類型是________。

(7)由K合成托瑞米芬的過(guò)程：

托瑞米芬具有反式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________________________________________________。

【解析】(1)類比乙醇的酯化反應(yīng)取代原理化解酚與酸的反應(yīng)。

(2)類比乙醇的消去反應(yīng)原理化解陌生物質(zhì)的失水反應(yīng)

3.巧妙選取合成路徑減少副產(chǎn)物

在有機(jī)合成物質(zhì)時(shí)，有副產(chǎn)物的生成，降低了目標(biāo)有機(jī)化合物的產(chǎn)率，而綠色化學(xué)要求原子利用率盡可能達(dá)到100%。這就需要設(shè)計(jì)合理的路線，甚至對(duì)多條設(shè)計(jì)路線進(jìn)行分析確定，提高目標(biāo)有機(jī)化合物的產(chǎn)率。

【例6】(2017·海南卷·18-Ⅱ)當(dāng)醚鍵兩端的烷基不相同時(shí)(R1—O—R2，R1≠R2)，通常稱其為“混醚”。若用醇脫水的常規(guī)方法制備混醚，會(huì)生成許多副產(chǎn)物：

回答下列問(wèn)題：

(1)路線Ⅰ的主要副產(chǎn)物有________、________。

(2)A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為________。

(3)B的制備過(guò)程中應(yīng)注意的安全事項(xiàng)是________。

(4)由A和B生成乙基芐基醚的反應(yīng)類型為________。

(5)比較兩條合成路線的優(yōu)缺點(diǎn)：________。

(6)苯甲醇的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的還有________種。

(7)某同學(xué)用更為廉價(jià)易得的甲苯替代苯甲醇合成乙基芐基醚，請(qǐng)參照路線Ⅱ，寫出合成路線________。

【答案】(1)CH3CH2—O—CH2CH3

(3)排出裝置內(nèi)的空氣、控制滴加乙醇的速度并充分?jǐn)嚢琛⒉捎没亓骼淠芎屯饧颖〉?合理即可)

(4)取代反應(yīng)

(5)路線Ⅰ步驟簡(jiǎn)單，但副產(chǎn)物多，產(chǎn)品純度低；路線Ⅱ原料利用率高，產(chǎn)品易提純，但實(shí)驗(yàn)步驟較多

(6)4

【解析】(1)類比乙醇成醚反應(yīng)思維模型分析評(píng)價(jià)合成路線Ⅰ

(2)類比乙醇的取代和置換反應(yīng)機(jī)理分析評(píng)價(jià)合成路線Ⅱ

結(jié)合③信息，由A和B生成乙基芐基醚，分析A、B和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)B中的—OC2H5取代了A中的—Cl生成乙基芐基醚，反應(yīng)類型為取代反應(yīng)。

結(jié)合反應(yīng)機(jī)理評(píng)價(jià)兩條合成路線發(fā)現(xiàn)：Ⅰ產(chǎn)生較多的副產(chǎn)品，產(chǎn)率較低，但較為安全，而路線Ⅱ產(chǎn)率較高，但生成易爆炸的氫氣。

(3)運(yùn)用類比思維設(shè)計(jì)合成路線

當(dāng)用甲苯替代苯甲醇合成乙基芐基醚，類比路線Ⅱ③合成原理，逆向思維，找到由甲苯得到A的方法，參照路線Ⅱ完成合成路線：

(4)運(yùn)用分類思想確定同分異構(gòu)體

苯甲醇的同分異構(gòu)體中含有苯環(huán)的物質(zhì)類別有酚和芳香醚，如含有2個(gè)取代基，可為甲基苯酚，甲基苯酚有鄰間對(duì)三種，如含有1個(gè)取代基，則為苯甲醚，共4種。