徐小健

摘要：根據(jù)限定條件推斷有機(jī)化合物的同分異構(gòu)體，較好地考查了學(xué)生對(duì)空間立體分子模型的認(rèn)知理解能力和邏輯推理能力，它和插花一樣都需要“精雕細(xì)琢”，文章結(jié)合插花藝術(shù)闡述了書寫限定條件同分異構(gòu)體的一般策略。

關(guān)鍵詞：插花藝術(shù)；限定條件；同分異構(gòu)體

文章編號(hào)：1008-0546（2016）05-0021-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.008

同分異構(gòu)體的書寫既是高中教學(xué)中的難點(diǎn)，又是高考化學(xué)中的熱點(diǎn)，化學(xué)高考考試說明中明確提出能根據(jù)給定條件推斷有機(jī)化合物的同分異構(gòu)體的要求。由于它較好地考查了學(xué)生對(duì)空間立體分子模型的認(rèn)知理解能力和邏輯推理能力，所以一直受到命題者的青睞。

在解這一類問題時(shí)，首先要熟練掌握有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，然后結(jié)合所給定的條件，對(duì)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)“精雕細(xì)琢”，最后再加以驗(yàn)證，確定最終結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程宛如插花藝術(shù)，在動(dòng)手制作前就應(yīng)“胸中有花”，即對(duì)插花枝葉的選擇與處理，整體的構(gòu)圖都要心中有數(shù)，如果胸中無花，最終往往以失敗告終。

一、挖掘有機(jī)碎片——精選“枝葉”

要想使插花作品稱心如意，首當(dāng)其沖的就是要根據(jù)情境精心挑選枝葉。同樣，在書寫限定條件的同分異構(gòu)體時(shí)，首先要認(rèn)真研讀限定條件，聯(lián)想可能存在哪些結(jié)構(gòu)，將它們寫出來，這樣才能寫出符合要求的結(jié)構(gòu)。常見與性質(zhì)相關(guān)的限定條件如下：

二、組裝有機(jī)碎片——整體“構(gòu)圖”

插花藝術(shù)中整體“構(gòu)圖”是最為重要的一步，所以組裝有機(jī)碎片在書寫限定條件同分異構(gòu)體中也最為關(guān)鍵，書寫時(shí)一般采取的策略是：

1. 列出有機(jī)碎片和殘基

先將已確定的有機(jī)基團(tuán)羅列出來，再列出殘基的不飽和度以及除H以外的其它原子的個(gè)數(shù)（必要時(shí)寫出有機(jī)物的分子式以便驗(yàn)證），因?yàn)楫?dāng)其它原子數(shù)和不飽和度（Ω）同時(shí)滿足時(shí)，H原子數(shù)也一定是滿足的。注意雙鍵、環(huán)和硝基的不飽和度均為1，三鍵的不飽和度為2，苯環(huán)的不飽和度為4。

2. 建立有機(jī)對(duì)稱性模型

西方式插花中多講究對(duì)稱性，所以外形較為勻稱。在限定條件同分異構(gòu)體的考查中命題老師一般也對(duì)有機(jī)物分子的對(duì)稱性情有獨(dú)鐘，這樣既考查了學(xué)生的能力，又讓學(xué)生在書寫的過程中充分體驗(yàn)到化學(xué)中的對(duì)稱之美。

如何讓它與對(duì)稱性聯(lián)系起來呢？這里最為常見的就是通過核磁共振氫譜了，所以當(dāng)題中出現(xiàn)“核磁共振氫譜圖中有x個(gè)吸收峰（或有機(jī)分子中有x種不同化學(xué)環(huán)境的氫）”時(shí)就基本意味著該分子是對(duì)稱結(jié)構(gòu)了，有時(shí)還會(huì)給出峰的面積之比來限定氫原子的數(shù)目關(guān)系，如“核磁共振氫譜有四組峰，且峰的面積之比為6：2：1：1”，顯然若有數(shù)據(jù)為3的倍數(shù)，則通常含—CH3，且是3的n倍就含n個(gè)—CH3。

提到對(duì)稱結(jié)構(gòu)，苯環(huán)以其較好的對(duì)稱性及其取代基的多樣性而倍受青睞。在書寫時(shí)要注意一個(gè)總的原則，就是將不對(duì)稱的因素寫在對(duì)稱軸上（可以用虛線畫出對(duì)稱軸），而將對(duì)稱因素對(duì)稱分配到對(duì)稱軸的兩側(cè)。下面用X、Y、Z、W分別代表苯環(huán)上的不同基團(tuán)，列出對(duì)稱的情況如下圖所示：

（1）1個(gè)苯環(huán)：

（2）2個(gè)苯環(huán)：

當(dāng)然，如果有2個(gè)苯環(huán)，還可能形成萘環(huán)（），但要注意形成萘環(huán)時(shí)，由于2個(gè)苯環(huán)共用了一個(gè)不飽和度，所以比將2個(gè)苯環(huán)分開時(shí)（如上圖所示）的不飽和度少1，萘環(huán)的不飽和度為7。

3. 拼裝有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)

根據(jù)已確定的基團(tuán)，結(jié)合苯環(huán)上取代基的數(shù)目，將殘基中的原子進(jìn)行組合，嘗試書寫有機(jī)物分子的結(jié)構(gòu)，再通過等效氫的種類、改變二價(jià)基團(tuán)（如-O-、-CH2-、

-COO-等）的位置進(jìn)行調(diào)整，直到符合題意為止。

三、檢查分子結(jié)構(gòu)——完善“作品”

在插花時(shí)一般要遵循境物合意、搭配協(xié)調(diào)、構(gòu)圖完善等原則。在書寫同分異構(gòu)體時(shí)同樣要考慮所寫的結(jié)構(gòu)要滿足給定的條件，在書寫完后要對(duì)照所給定的條件逐一檢查，如果符合則在相應(yīng)條件后面打“√”。書寫的結(jié)構(gòu)要協(xié)調(diào)、完整，有沒有多寫C或少寫C，多寫O或少寫O，不飽和度是否滿足（或是否多寫H或少寫H），必要時(shí)還要對(duì)照分子式是否符合。此外有機(jī)物的結(jié)構(gòu)在書寫時(shí)還要注意規(guī)范性，例如表中所列：

下面通過一個(gè)實(shí)例加以體驗(yàn)：

例：的一種同分異構(gòu)體滿足下列條件，寫出該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。

①屬于芳香族化合物；②能使FeCl3溶液顯色；③分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫。

思路分析：

（1）解讀限定條件：

①屬于芳香族化合物——含有苯環(huán)；

②能使FeCl3溶液顯色——含酚羥基；

③分子中有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫——苯環(huán)上的取代基較對(duì)稱。

（2）研究分子組成：

原有機(jī)物分子的不飽和度為4，而苯環(huán)的不飽和度也為4，分子中只含一個(gè)O原子，所以新分子中只含有一個(gè)酚羥基，所以分子碎片為，殘基中含有4個(gè)C，0個(gè)不飽和度，說明殘基中均為單鍵。

（3）探求分子結(jié)構(gòu)：

若苯環(huán)上為二取代，那么另一個(gè)取代基為丁基，由于分子中要有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫，所以在羥基對(duì)位C上只能有一種氫，分子的結(jié)構(gòu)只能為。

若苯環(huán)上為三取代，那么殘基應(yīng)該為對(duì)稱基團(tuán)，所以將4個(gè)C分為兩個(gè)乙基，寫出一種代表結(jié)構(gòu)，但它有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫，所以排除。

若苯環(huán)上為四取代，那么殘基中可能組合得到的對(duì)稱基團(tuán)只能是2個(gè)甲基，所以將4個(gè)C分為2個(gè)甲基和1個(gè)乙基，寫出一種代表結(jié)構(gòu)，但它有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫，所以排除。

若苯環(huán)上為五取代，那么殘基中可能組合得到的對(duì)稱基團(tuán)剛好是4個(gè)甲基，所以將4個(gè)C分為4個(gè)甲基，寫出代表結(jié)構(gòu)，有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫，符合要求。

由于4個(gè)C不可能分為5個(gè)基團(tuán)，所以不考慮六取代的情況。

所以本題符合要求的結(jié)構(gòu)有：或。

書寫限定條件下同分異構(gòu)體由于限定條件多，思維容量大，陌生度較高，在解題時(shí)往往會(huì)顧此失彼。其實(shí)在解這類題時(shí)需要有好的心態(tài)，恰如插花藝術(shù)，不僅需要有精湛的技藝，還要有良好的心境。只要根據(jù)題給條件認(rèn)真分析，結(jié)合有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，運(yùn)用所學(xué)策略進(jìn)行書寫，一定可以信手拈來。

參考文獻(xiàn)

[1] 郁勁松.探析給定條件下同分異構(gòu)體的推斷[J].理科考試研究·高中版， 2014，（9）：64-65