“思維建?！痹谕之悩?gòu)體書寫和數(shù)目判斷中的運(yùn)用

楊素芬

考綱要求了解有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象，能判斷簡單有機(jī)化合物的同分異構(gòu)體。同分異構(gòu)體的考查，一直是高考的熱點(diǎn)，但是很多學(xué)生出現(xiàn)答不全、答錯(cuò)。下面介紹幾種同分異構(gòu)體的書寫方法，讓學(xué)生做到臨場不亂，順利作答。

一、思維方法

1.降碳法

主鏈降碳法適宜C7H?16?等烷烴同分異構(gòu)體的分析，書寫遵循的原則是：主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布鄰間對，書寫時(shí)要注意思維的有序性和對稱技巧。而烯烴和炔烴的同分異構(gòu)體就是在烷烴各種同分異構(gòu)體的基礎(chǔ)上添加雙鍵和叁鍵。對于大家習(xí)慣用定一移一法的烷烴二取代物的同分異構(gòu)體分析，用降碳法更快速。

【例1】（18年全國Ⅱ卷節(jié)選）F是B（如圖1）的同分異構(gòu)體，730 g的F與足量飽和碳酸氫鈉反應(yīng)可釋放出224 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)）。

解析：分析可知F為丁烷的二取代物，可表示為C4H8（COOH）2，用降碳法很快推出9種（⑦⑧代表丙基有2種結(jié)構(gòu)），分析過程如下：

2.插入法

適宜在C—C或C—H鍵中間插入二價(jià)基團(tuán)。有機(jī)物去掉擬插入的二價(jià)基（如醚鍵、羰基、酯基等）后的結(jié)構(gòu)中C—C或C—H鍵的數(shù)目決定對應(yīng)類別物質(zhì)的同分異構(gòu)體數(shù)目。具體思維模型如下：

【思維模型】

【例2】分子式為C4H?10?O的所有醚類的同分異構(gòu)體共有?__________ 種。

解析：C4H?10?的C-C中插入—O—， C—C共3種，則醚共3種。

【例3】分子式為C5H?10?O的所有醛類或酮類的同分異構(gòu)體共有__________種。

解析：

【例4】分子式為C5H?10?O2的所有酯類的同分異構(gòu)體共有???種（不含立體異構(gòu)）。

解析：可以發(fā)現(xiàn)C4H?10?+COO或OOC即得到酯，找出C4H?10?中的C—C鍵和C—H鍵的種類，在C—C鍵中插入?—COO?—和—OOC—，在C—H鍵中插入—OOC—，則酯的數(shù)目通常為：C—C鍵種類×2+C—H鍵種類。此題中母體碳骨架中C—C—C—C中，以中間C—C對稱，則在對稱處插入?—COO?—和—OOC—得到酯相同，即要減1，所以共9?種酯。

同理，分子式為C5H?10?O2的所有羧酸類的同分異構(gòu)體則是在C4H?10?的C—H中插入—COO—， C-H共4種，則羧酸類共4種。

3.基元法

適宜烷烴基連上一價(jià)基團(tuán)（如R—OH、R—CHO、R—COOH、R—X）的同分異構(gòu)體的快速推導(dǎo)。如下表所示：

分子式可能同分異構(gòu)烴基-R連接基團(tuán)同分異構(gòu)數(shù)目

C4H8O屬于醛—C3H7（2種） —CHO2

C4H?10?O屬于醇

C5H?10?O屬于醛

C5H?10?O2屬于羧酸

—C4H9（4種）

—OH4

—CHO4

—COOH4

C5H?11?Cl鹵代烴—C5H?11?（8種）—Cl8

【例5】分子式為C5H?10?O2并能與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)放出氣體的有機(jī)物（不含立體異構(gòu)）有（??）

A.3種??B.4種??C.5種??D.6種

解析：分子式為C5H?10?O2并能與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)放出氣體的有機(jī)物為羧酸，則該羧酸可看作是C4H9—COOH，—C4H9有4種，則該有機(jī)物共有4種。

4.組合法

適宜酯或肽類水解物質(zhì)重組后的同分異構(gòu)體數(shù)目的推斷。組合法結(jié)合基元法能快速推導(dǎo)某些酯類的同分異構(gòu)體數(shù)目。

【例6】分子式為C5H?10?O2的有機(jī)物在酸性條件下可水解為酸和醇，若不考慮立體異構(gòu)，這些酸和醇可重新組合成的酯有

A.15種??B.28種??C.32種??D.40種

解析：分子式為C5H?10?O2的有機(jī)物在酸性條件下可水解為酸和醇分別為：

酸酸的種類醇醇的種類

HCOOH1C4H9OH4

CH3COOH1C3H7OH2

C2H5COOH1C2H5OH1

C3H7COOH2CH3OH1

則酸共5種，醇共8種，這些酸和醇可重新組合成的酯有40種。

5.移位法

常有定一移一、定二移一，主要適宜于苯環(huán)上取代物的同分異構(gòu)數(shù)目的分析，關(guān)鍵是有較好的位置感。對于苯環(huán)上三元取代基的同分異構(gòu)體，當(dāng)三個(gè)取代基均相同（XXX）、其中兩個(gè)相同（XYY）、三個(gè)都不相同（XYZ）的同分異構(gòu)體分別是3、6、10，可記住。

取代基數(shù)量取代基類型取代產(chǎn)物的數(shù)量

一元X1

二元定一移一

XX3

XY3

三元定二移一

XXX3

XYY6

XYZ10

二、思維模型

【例7】（2017·全國卷Ⅱ）L是D（如右圖）的同分異構(gòu)體，可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，1 mol的L可與2 mol的Na2CO3反應(yīng)，L共有__________種。

解析

【例8】分子組成為C7H?16?O的屬于醇的同分異構(gòu)體中，不能發(fā)生催化氧化的有?????種。

解析

合適的思維方法和有序的思維模型可提高學(xué)生的思維品質(zhì)，避免思考和作答的盲目性。運(yùn)用恰當(dāng)?shù)摹八季S方法”和有序的“思維模型”能快速而準(zhǔn)確地判斷同分異構(gòu)體種類。以上是筆者近幾年講解同分異構(gòu)體數(shù)目判斷的感悟和體會(huì)，希望對廣大教師和學(xué)生有所幫助。

責(zé)任編輯??李平安