□陸燕海

（德清高級中學，浙江德清 313200）

一、問題背景

消去反應(yīng)（elimination reaction）作為重要的有機反應(yīng)類型，在有機合成中具有極其重要的地位。鹵代烴和醇類的消去反應(yīng)也是高中有機化學教學與高考考查內(nèi)容中的重要組成部分，2017年最新版《普通高中化學課程標準》[1]在“選擇性必修課程”部分也提出了具體的教學內(nèi)容要求——認識消去反應(yīng)的特點和規(guī)律，了解有機反應(yīng)類型和有機化合物組成結(jié)構(gòu)特點的關(guān)系。有關(guān)消去反應(yīng)，現(xiàn)行蘇教版《有機化學基礎(chǔ)》（選修）教材[2]第65頁、77頁還編排有配套鞏固習題，具體內(nèi)容摘抄如下：

[題1]分別寫出下列鹵代烴消去鹵化氫所得各種產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式。

①CH3CH2CH2Cl

[題2]（部分）有下列四種物質(zhì)：

能發(fā)生消去反應(yīng)生成具有相同碳原子數(shù)的烯烴的是________，寫出消去產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式________。

對照不同版次的蘇教版教材后發(fā)現(xiàn)，2014年6月第4版后的《有機化學基礎(chǔ)》教材[3]已對題1進行部分修訂，刪去了鹵代烴結(jié)構(gòu)③，但題2仍未作任何相應(yīng)調(diào)整。如何正確認識和理解教材的這種變與不變，將有助于我們領(lǐng)會教材細節(jié)內(nèi)容調(diào)整背后的深層次意圖，并選擇合適、合理的處置方式實施課堂教學。本文通過大量專業(yè)文獻的調(diào)查分析研究，擬在結(jié)合實例探討消除反應(yīng)和消去反應(yīng)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對上述問題作簡要的教學研討，以期同行交流指正。

二、探討過程

（一）消除反應(yīng)的定義及分類

我們查閱了近百部市面上常見的有機化學相關(guān)的大學教材，收集了其中有關(guān)“消去反應(yīng)”或“消除反應(yīng)”概念的使用條目及具體的定義表述，擇其部分并集錄于表1。不難發(fā)現(xiàn)，當前一些主流的大學教材一般都采用的是“消除反應(yīng)”的提法，使用“消去反應(yīng)”這一概念的專著比較少見，這與當前中學清一色一致選用后者的教學現(xiàn)狀是背離的。

表1 常見大學有機化學教材中的相關(guān)表述

具體到消除反應(yīng)的分類，可以選擇不同的標準。如從有機物消去基團形成小分子差異的角度，消除反應(yīng)可以分成脫鹵化氫、脫水、脫鹵素分子、脫氫、脫羧、脫氮等多種。也可以根據(jù)兩個消去基團的相對位置的不同將消除反應(yīng)分類[4]，若兩個消去的基團連在同一個碳原子上時，稱為1,1-消除或α-消除；若兩個消去基團連在兩個相鄰的碳原子上，則稱為1,2-消除或β-消除；若兩個消去基團連在1,3位碳原子上，則稱為1，3-消除或γ-消除；其余據(jù)此類推……

（二）不含β-氫有機化合物發(fā)生消除反應(yīng)

根據(jù)有機反應(yīng)物分子中所含碳原子數(shù)的多少劃分，不含β-氫的有機物可分成單碳、二碳和多碳三類。在這些相應(yīng)類別的有機化合物中，都不乏存在能于特定條件下發(fā)生消除反應(yīng)的典型實例。

（1）不含β-氫的單碳類有機物發(fā)生消除反應(yīng)：主要采用α-消除的反應(yīng)方式。如特定條件下甲醇能脫氫成甲醛或脫水成卡賓（又稱碳烯，英文名carbens，是一類包含只有六個價電子的兩價碳原子化合物的總稱。最簡單的卡賓是亞甲基:CH2，卡賓實際上可認為是亞甲基及其衍生的總稱）；氯仿等脫去鹵化氫生成二氯卡賓等。

（2）不含β-氫的二碳類有機物發(fā)生消除反應(yīng)：如三氯乙酸采用α-消除方式制得二氯卡賓[5]，α-羥基乙酸在270～320℃、2.5～15.6kPa的氣相條件下熱消除生成甲醛[6]等。

（3）不含β-氫的多碳類有機物發(fā)生消除反應(yīng)：可以采用1,3-消除、1,4-消除等多種反應(yīng)方式，如2,2-二甲基丙醇按1,3-消除成三元環(huán)狀的1,1-二甲基環(huán)丙烷[7]，4-羥基丁酸按1,4-消除生成穩(wěn)定的五元環(huán)狀的丁內(nèi)酯等。

此外，有些不含β-氫的多碳有機物還會因其分子結(jié)構(gòu)的特殊性，在反應(yīng)過程中會發(fā)生重排。如上述2,2-二甲基丙醇在酸性環(huán)境中，其醇羥基很容易接受一個質(zhì)子后離去一分子水，而形成的碳正離子因鄰位碳上無氫進而發(fā)生結(jié)構(gòu)重排，轉(zhuǎn)化為新的碳正離子后再失去質(zhì)子，最終成烯。

（三）含β-氫的有機化合物發(fā)生消除反應(yīng)

含β-氫的有機化合物通常是發(fā)生1,2-消除反應(yīng)（即β-消除反應(yīng)）。這是最為常見的一種消除反應(yīng)，醇失水、鹵代烴失鹵化氫、鄰二鹵代烴失鹵素等大多數(shù)的消除反應(yīng)都屬于此類。需要注意的是，在分析含β-氫有機化合物的1,2-消除產(chǎn)物時，有必要對β-氫的選擇性及重排反應(yīng)等問題加以考慮。

（1）Zaitsev規(guī)則：當鹵代烴或醇等分子中含有兩種不同的β-氫，β-消除時遵循Zaitsev規(guī)則，優(yōu)先消去含氫個數(shù)少的β-碳上的氫原子，生成取代基較多的那種穩(wěn)定態(tài)烯烴。如3-甲基-2-丁醇的消除產(chǎn)物以2-甲基-2-丁烯為主。

（2）重排反應(yīng)：由于有機反應(yīng)過程中碳正離子的穩(wěn)定性順序為3°＞2°＞1°，一個不穩(wěn)定的中間碳正離子會自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€相對更穩(wěn)定的碳正離子。因此，醇或鹵代烴等在發(fā)生消除反應(yīng)過程中，常常會伴隨有重排產(chǎn)物的生成，且含量較多。

（四）消去反應(yīng)與消除反應(yīng)的辨析與認識

消去反應(yīng)是高中化學教學中的一個重要知識點，蘇教版《有機化學基礎(chǔ)》（選修）教材給出的完整定義是，在一定條件下從一個有機化合物分子中脫去一個或幾個小分子生成不飽和化合物（含雙鍵或叁鍵）的反應(yīng)。中學教學界很多同行通常認為，消去反應(yīng)就是消除反應(yīng)，或者說消去反應(yīng)就是中學階段對大學消除反應(yīng)的習慣性表達，是等同的[8]。我們有必要對兩者的定義進行對照辨析。

由表1可知，大家對消除反應(yīng)已達成的共識是，反應(yīng)對象為一個有機分子，反應(yīng)時會脫去兩個原子或基團形成小分子；主要的不同或分歧點則在于，有機產(chǎn)物中是否需要生成不飽和化學鍵。若要求產(chǎn)物含不飽和鍵，則消除反應(yīng)與消去反應(yīng)的內(nèi)涵可認為是一致的，兩者地位等同，如表1中文獻4、5和6；反之，消除反應(yīng)后的產(chǎn)物不但可以是通常生成的含不飽和鍵化合物，也可以是一些諸如卡賓、環(huán)酯等未新生成不飽和鍵的化合物，如此，與消去反應(yīng)相比，其范圍會顯得更為寬泛，兩者體現(xiàn)為包含與被包含的上下位從屬關(guān)系，表1文獻1、2和3當屬此類。

筆者認為，中學、大學作為促進學生化學理解與發(fā)展的兩個不同階段，若對具有相同涵義的學科概念使用不統(tǒng)一的表述形式，這種各行其是“兩張皮”的做法，不但不利于各階段教學的有效開展與銜接，也違背學生認知發(fā)展與進階的心理規(guī)律，完全沒有必要甚至有害！所以，筆者更傾向于并建議將消除反應(yīng)與消去反應(yīng)處理成是一種上下位的包含關(guān)系，把消去反應(yīng)理解并定位成是那部分能生成含不飽和鍵有機產(chǎn)物的消除反應(yīng)。這樣的處理厘清并明確了兩者的層級遞進關(guān)系，更符合學生化學學習螺旋式上升的規(guī)律，也有利于促進學生的化學認知走向深刻。

（五）有關(guān)消去反應(yīng)的兩例教材習題的探討

中學常見的消去反應(yīng)主要是指鹵代烴脫HX或醇類脫水而形成烯烴或炔烴的反應(yīng)。蘇教版《有機化學基礎(chǔ)》教材63頁“拓展視野”欄目還編排了對β-氫與鹵代烴的消去反應(yīng)的專門介紹。由此，很多的中學化學同行們?yōu)閹椭鷮W生學習，便根據(jù)這些教材的素材總結(jié)了鹵代烴或醇發(fā)生消去反應(yīng)的常用規(guī)律——必須是鹵原子或醇羥基所在碳原子的相鄰碳上有氫（即β-氫）時，該有機物才能發(fā)生消去反應(yīng)。這樣的認識在當前的中學化學教學界司空見慣、屢見不鮮。結(jié)合上述對含有或不含β-氫有機化合物發(fā)生消除反應(yīng)的分析，以及對大學消除反應(yīng)與中學消去反應(yīng)概念的界定，我們應(yīng)該能意識到這種規(guī)律總結(jié)是片面化的，純屬歸納者一葉障目不見泰山。

我們認為，要有效矯正消去反應(yīng)教學中存在的這些不良導(dǎo)向，教師們有必要準確地認識并把握好以下幾點：（1）醇或鹵代烴等有機分子通過消去反應(yīng)脫去的小分子種類的可能性眾多，不能狹隘地局限于只能是脫HX、脫水，也可以是氫氣或鹵素等，如乙醇催化脫氫成乙醛，1,2-二溴乙烷在特定條件下消去Br2分子得乙烯等。（2）因有機反應(yīng)物脫去小分子類型的多元化，不含β-氫的有機物也還是有可能發(fā)生消去反應(yīng)的，如加熱催化甲醇分子脫去兩個氫原子（一分子氫氣）的同時會形成含碳氧雙鍵的甲醛，符合教材對消去反應(yīng)的定義范疇。（3）諸如2，2-二甲基丙醇等這類無β-氫的多碳類有機物因自身結(jié)構(gòu)的特殊性，一定條件下會通過基團重排發(fā)生消去反應(yīng)而生成烯。（4）對于符合通常消去反應(yīng)條件的有機物，在分析其消去產(chǎn)物結(jié)構(gòu)時還要考慮不同β-氫的選擇性，以及是否會伴隨結(jié)構(gòu)重排等問題。

有了以上的認識基礎(chǔ)，再來探討和分析蘇教版《有機化學基礎(chǔ)》（選修）教材中有關(guān)消去反應(yīng)的兩例習題，究竟該如何看待不同版本教材中題1“變”與題2“不變”的問題，我們就顯得更有底氣了。

審視原題2中四種一元飽和醇的結(jié)構(gòu)簡式，教學時需要特別留意并把握好對a與b的分析處理。CH3OH雖能以脫去氫氣的方式發(fā)生消去反應(yīng)，但生成物為甲醛，不符合題干生成具有相同碳原子數(shù)的烯烴的要求。在中學教學中需要適度開展對CH3OH消去反應(yīng)的討論，既有助于學生更全面、深刻地認識消去反應(yīng)的內(nèi)涵，也能糾正由β-氫導(dǎo)致的以偏概全認知上的偏差。至于有機物b，雖無β-氫，但仍可通過重排發(fā)生消去反應(yīng)得到同碳原子數(shù)的烯烴，無疑這是科學而正確的解答，但卻并不符合中學化學課程標準的內(nèi)容教學要求。因此，筆者認為教材修訂時也應(yīng)將有機物b選項以刪除為宜。

三、結(jié)論與建議

（一）關(guān)于教材習題修訂的認識與建議

原題1中鹵代烴結(jié)構(gòu)③的刪去是基于考量和回避消去過程中發(fā)生的重排反應(yīng)，以匹配《課程標準》中對消去反應(yīng)的教學要求?？梢姡瑢α曨}細節(jié)內(nèi)容的優(yōu)化調(diào)整不僅體現(xiàn)了編者在處理實際問題時實事求是的態(tài)度，也使教材習題內(nèi)容更科學嚴謹、更具適切性。所以，與此類似的題2的b選項在消去反應(yīng)過程中同樣會存在重排問題，建議后續(xù)修訂時也刪除為宜。

（二）關(guān)于消除與消去反應(yīng)概念的界定

針對當前中學、大學教材中對消除反應(yīng)與消去反應(yīng)概念邊界模糊的現(xiàn)狀，有必要對兩者的定義進行進一步的明晰，統(tǒng)一學科認識，規(guī)范專業(yè)用詞，以消除學生認知與教師教學中不必要的障礙。中學、大學作為學生理解化學的兩個不同的發(fā)展階段，建議將消除反應(yīng)與消去反應(yīng)處理成一種上下位的包含關(guān)系，即規(guī)定消除反應(yīng)為一個有機分子中消去兩個原子或基團的反應(yīng)，消去反應(yīng)為一定條件下從一個有機化合物分子中脫去一個或幾個小分子生成不飽和化合物（含雙鍵或叁鍵）的反應(yīng)。這樣不但有助于厘清兩者的層級遞進關(guān)系，也更符合學生學習化學螺旋上升的認知規(guī)律。

（三）關(guān)于教師的專業(yè)修煉與教學處理

我們在進行消去反應(yīng)知識點的教學處理時，既要防止消去規(guī)律歸納的片面化，又要避免教學內(nèi)容上的盲目擴大和難度上的盲目拔高。這就要求教師要結(jié)合教學實際加強課程標準研修，除了知悉知識內(nèi)容的學科地位與教學目標外，也要對Zaitsev規(guī)則、重排反應(yīng)、消除反應(yīng)等大學專業(yè)內(nèi)容了然于心。可見，為了能在課堂上不斷給學生輸送清水，教師自身就必須要獲得一眼汩汩活泉，獲取這眼活泉的途徑就是教師持續(xù)的專業(yè)學習與內(nèi)功修煉。只有這樣才能準確地把握和科學地使用好教材中的教學資源，不斷提升我們新課程的執(zhí)教能力和教學智慧。