| 标题 | 满足限定条件的同分异构体的书写方法与技巧 |
| 范文 | 张文俊 一、题型设置的价值与类型 1.题型设置的类型 纵观近年来各地的化学高考试卷，本类题型经常设置为以下两种类型： （1）根据题设所给限定条件书写符合要求的同分异构体的结构简式。 （2）不要求直接写出符合要求的同分异构体的结构简式，而是判定满足所给条件要求的同分异构体的可能种数。 2.题型设置的价值 高考题型设置类型不再是通过碳链异构、位置异构、官能团类别异构三个维度下的图形对称变换来一一列举，而是框定限定条件以期弱化数学思想来回归化学的本真，着眼于有机物结构与性质的关系，侧重于化学方法和技巧的使用，从而更大限度地考查了学生的化学思想和化学基本素养。 二、题型突破的思路与方法 1.解题必备的基础知识 （1）了解常见官能团的性质： 性质信息是本类问题的一个基本点，考生必须能由题设所给信息快速匹配出具有相关性质的官能团或结构片段。为此，必须熟悉典型有机物以及常见官能团的性质。 （2）掌握常见的官能团类别异构： 要想对官能团转换灵活自如，考生还需熟悉常见的类别异构。如酚类与芳香醇以及芳香醚的异构，羧酸与酯类以及羟基醛的异构等，详见表1。 3.常用的方法与技巧 （1）对称法 例1某有机物M的结构简式为： HOCHCH（CH3）2COOH 写出这一有机物满足下列限定条件的一种同分异构体 。 ①核磁共振氢谱（H-NMR）显示分子中含有一个苯环，且该苯环上的氢原子峰只有一个； ②与Ag（NH3）2OH溶液反应时试管内壁有银镜产生； ③滴入三氯化铁溶液显紫色； ④苯环上连接的烃基共含四个碳原子。 解析步骤1，观察该物质结构，得出以下信息：苯环侧链上共含有五个碳原子，三个氧原子，不饱和度为1；步骤2，根据限定条件，得出结构特征：“H-NMR谱显示分子中含有苯环，且苯环上的氢原子只有一个峰”说明整体结构对称，“与Ag（NH3）2OH溶液反应时试管内壁有银镜产生”说明结构中含有—CHO，“滴入三氯化铁溶液显紫色” 说明结构中存在酚羟基（-OH）。与步骤1所得信息对比，不饱和度为1得出有且只有一个—CHO，总共有三个氧原子、不饱和度又要为1得出含有两个酚羟基，四个碳的烃基为饱和烃基即为丁基；步骤3；尝试构造对称结构，组装合适的结构简式： 本题属于四个取代基两个相同的情形。 放入取代基，得到适合题设条件的同分异构体结构简式： OHCHOC4H9HO OHCOHC4H9OH 其中丁基又含4种异构体。所以适合要求的同分异构体共有2×4=8种，任选一种填入即可。 点评相当部分学生思维障碍在于对对称性原则缺乏了解，特别是对含苯环结构的空间想象能力欠缺。教师若能在复习过程中加强引导与训练，学生解题能力将会有大幅度的提高。 （2）插入法 例2某化合物结构简式为：HOCH2COOH，该物质满足下列限定条件的同分异构体共有种。 ①苯环上含有两个取代基； ②在酸性条件下发生水解，生成的一种产物与Ag（NH3）2OH溶液反应时试管内壁有银镜产生。 解析步骤1，观察该物质结构，得出以下信息：侧链含二个碳原子，三个氧原子，不饱和度为1；步骤2，根据限定条件，分析结构特征：“在酸性条件下发生水解”说明结构中存在酯基，“生成的一种产物与Ag（NH3）2OH溶液反应时试管内壁有银镜产生” 说明产物结构中存在醛基HCOO—。继续与步骤1所得信息对比，不饱和度为1说明该有机物结构中含有甲酸酯。酯基用掉两个氧原子，还只剩下一个氧原子且不饱和度为0，故应以羟基形式出现；步骤3，插入原子或原子团，筛选合适的同分异构体。 基本规则：①取出官能团中某一部分，通常烯烃取出双键，醇、醚、酚取出氧原子，醛和酮取出羰基，羧酸和酯取出“—COO—”结构；②写出去掉前述原子或原子团的剩余碳链的碳链异构体；③结合对称性，将①中原子或结构插入②中所得碳链。 依照上述规则，去掉官能团所得碳链结构为甲苯结构，将酯基取作“—COO—”，羟基取作氧原子。对照图1所示甲苯结构，—COO—可以插入到① ② ③ 三个位置，氧原子可以插入到④⑤两个位置，得到 2×3=6个适合限定条件要求的同分异构体。还可以把—COO—插入到位置⑤，氧原子插入到①②③三个位置，又得到 1×3=3个满足限定条件的同分异构体。故总共得到9种适合限定条件要求的同分异构体。 （3）巧用手性碳 例3某化合物结构简式为：OOH CH3O ，该有机物满足下列限定条件的同分异构体共有 种。 ①苯环上有两个取代基； ②与Ag（NH3）2OH溶液反应时试管内壁有银镜产生； ③与Na2CO3溶液反应产生气体，通入澄清石灰水中有浑浊产生； ④分子中有一个手性碳原子。 解析步骤1，观察该物质结构，得出以下信息：苯环侧链上有四个碳原子，三个氧原子，不饱和度为2。步骤2，根据限定条件，分析结构特征：“与Ag（NH3）2OH反应时试管内壁有银镜产生”说明结构中含有醛基，“与Na2CO3溶液反应产生气体，通入澄清石灰水中有浑浊产生” 说明结构中含有羧基，醛基和羧基不饱和度为2，所以分子结构中有且只有一个醛基和一个羧基。步骤3，含手性碳原子。 所谓手性碳原子就是连有四个不同的原子或原子团的碳原子。结构中含有一个手性碳原子，连在这个碳原子上的基团可能是醛基、羧基、苯环以及剩余原子可能组合成的基团。侧链已经用掉三个碳原子，三个氧原子，还剩下一个碳原子和氢原子，可以组合成一个甲基及氢原子。而“苯环上必须有两个取代基”，因此手性碳原子上必须连一个氢原子。 又考虑到苯环上的两个取代基存在邻、间、对三种位置异构，故最终满足限定条件的同分异构体总数为3×3=9种。 （收稿日期：2016-03-10） |
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