“残基思想”—推导有限定条件同分异构体的一种有效策略

姜 伟

（会宁县第五中学 甘肃 会宁 730700）

有机物同分异构体的推导与判断，是高中有机化学教学的重点和难点，是高考命题的热点之一，分析、判断同分异构体是考查学生空间想象能力和思考问题的严密性，以及结构式书写能力的重要手段。如何准确、快速地书写有限定条件的同分异构体呢？笔者结合收集的资料和长期从事高中化学教学的实践经验，通过分析整理、教学尝试，得到一种快速书写有限定条件同分异构体的方法—“残基思想”，供同行教学时参考。该法与通常方法比较，有以下优点：①方法单一，便于掌握和应用；②能快速、准确的写出同分异构体的种数，不会出现重复和遗漏。当然，要掌握和应用好残基思想，首先必须熟练掌握烷烃和芳香烃的同分异构体的书写。

一、不饱和度

不饱和度是有机物分子不饱和程度的量化指标，用希腊字母Ω表示［1］。有机物中的氢原子数与饱和链烃中的氢原子数相比，每少两个氢原子就增加一个不饱和度［2］。其不饱和度的计算公式为［3］：Ω＝碳原子数+1-氢原子数÷2。若含卤素原子，则将其视为氢原子，若含氧原子，则不考虑［4］；若含氮原子，则在氢原子总数中减去氮原子数［5］。例如，分子式为 C6H5NO2，其 Ω＝6+1-（5-1）÷2=5，几种常见官能团的不饱和度详见表1。

表1 几种常见官能团的不饱和度

二、何为“残基思想”

运用“残基思想”书写有限定条件同分异构体的步骤：第一步，根据有机物的结构简式写出其分子式，再根据分子式求算有机物的不饱和度（Ω）；第二步，根据不饱和度和限定条件从分子式中拆出母体，剩余部分即为“残基”；第三步、通过取代基的通式（各类物质通式的基础上减去一个H原子）判断“残基”的类别，把符合限定条件的“残基”作为支链连在母体上；第四步，再考虑此“残基”能否拆分成符合限定条件的更多支链，然后将符合限定条件的“残基”连在母体上并考虑他们在母体上的位置排序。按此步骤书写有限定条件的同分异构体，方便快捷，不会遗漏、不会重复、不会造成书写混乱。具体应用举例如下。

三、“残基思想”的应用

第二步，根据不饱和度和限定条件知母体为苯环，当苯环上有一个取代基时，“残基”为—CH3O，符合醇和醚的通式，符合醇的“残基”为—CH2OH，符合醚的“残基”为—OCH3，把它们连在母体上得到的同分异构体分别为：

第三步，当苯环上有两个取代基时，“残基”为—CH4O，可进一步拆分为—CH3和—OH，把—CH3和—OH连在母体苯环上得到的同分异构体分别为：

①含有苯环；②能发生银镜反应，不能发生水解反应；③在稀NaOH溶液中，1mol该同分异构体能与2mol NaOH发生反应；④只能生成两种一氯取代产物。

［解析］第一步，由信息所提供的结构简式知分子式为 C7H6O3，其 Ω＝7+1-6÷2＝5。

第二步，根据不饱和度和限定条件知母体为三元取代苯环，“残基”为—CH3O3；由限定条件②知该有机物含有醛基（—CHO），不含甲酸酯基（HCOO—），故此时可把“残基”—CH3O3进一步拆分为—CHO和—O2H2；结合限定条件③可把 “残基”—O2H2进一步拆分为两个—OH；由限定条件④知，有机物结构对称。

综合前述，符合以上四个条件的同分异构体的结构简式分别为：

①能发生银镜反应；②含苯环且苯环上只有两种不同化学环境的氢原子。

［解析］第一步，由信息所提供的结构简式知分子式为 C8H8O2，其 Ω＝8+1-8÷2＝5。

第二步，根据不饱和度和限定条件②知母体为对位二元取代苯环，“残基”为—C2H4O2；由限定条件①可把“残基”—C2H4O2进一步拆分为—CHO和—CH3O；“残基”—CH3O符合醇和醚的通式，符合醇的 “残基”为—CH2OH，符合醚的“残基”为—OCH3，把它们连在母体上得到的同分异构体分别为：。

第三步，对“残基”—CH3O还可进一步拆分为一个—OH和一个—CH2—，或一个—CH3和一个—O—；最后跟母体组合得到的同分异构体分别为：

【例 4】［2012 年上海市奉贤区一模—十（55）］菲那西汀（）有多种同分异构体，符合下列条件的同分异构体共有_______种。

①含有苯环且苯环上有对位的两个取代基；②苯环上含有氨基；③能水解，水解产物能发生银镜反应。

［解析］第一步，由信息所提供的结构简式知分子式为 C10H13NO2，其 Ω＝10+1-（13-1）÷2＝5。

第二步，根据不饱和度和限定条件①知母体为对位二元取代苯环，“残基”为—C4H9NO2；由限定条件②可把“残基”—C4H9NO2进一步拆分为一个氨基—NH2和—C4H7O2；由限定条件③知该有机物含有甲酸酯基（HCOO—），故此时可把“残基”—C4H7O2进一步拆分为一个HCOO—和—C3H6—，最后跟母体组合得到的同分异构体分别为：

有机物同分异构体的书写是一个技巧性很强的知识点，在教学过程中具有一定的难度，因此通过总结和探索其解答方法，并在教学实践中发挥作用，是一个有意义的教学研究命题。应用“残基思想”快速解决有限定条件同分异构体的书写方法，有利于学生抽象思维和综合运用知识能力的培养，在教学实践中也取得了良好的效果。

［1］ 谈克钰.不饱和度的确定和应用［J］.甘肃教育，2008，（10）：50～51

［2］ 施林妹.不饱和度在中专有机化学教学中的运用［J］.中等林业教育，2000，（2）：22

［3］ 魏海霞，陈迪姝.不饱和度在有机化学解题中的妙用［J］.化学教学，2010，（5）：6～9

［4］ 丁敬敏，丁漪.有机化合物分子不饱和度的计算［J］.化学教育，1998，（1）：38～41

［5］ 杨海萍.不饱和度及其应用［J］.商情，2010，（4）：82