例析限定条件下同分异构体的推断与书写

张新中

(江苏省邗江中学 225009)

近年来，对有机物同分异构体的考查是高考试题中的必考知识，而且都会设置一定的限制条件，常见以下两种形式：一是推断符合限制条件的有机物同分异构体的种数；二是写出或补充有限制条件的有机物同分异构体的结构简式.这类试题目前已经成为常态.

一、常见限制性条件与官能团或结构特征的关系

常见限制性条件官能团或结构特征与Na反应产生氢气-OH、-COOH与FeCl3溶液发生显色反应酚-OH水解产物与FeCl3溶液发生显色反应C6H5-OOC-(酚酯)与NaHCO3反应产生气体-COOH与银氨溶液反应产生银镜-CHO、HCOO-使溴水或酸性KMnO4溶液褪色CC、-C≡C-能与NaOH溶液反应-COOH、-COO-、-X、酚-OH能发生水解反应-COO-、-X氧化产物能发生银镜反应-CH2OH含有手性碳原子含连四个不同原子或原子团的碳原子

二、书写同分异构体遵循的一般策略

1．明确解题程序

限制条件的有机物同分异构体的书写三步骤为：①明确已知物质及其组成(题目直接给出或联系框图推出)；②解读限制条件(性质、结构等方面的限制)、由性质确定官能团的种类；对于含苯环的物质，先除去苯环，然后将碳原子重新分配；③组装新物质，可运用基团的拆分与组合思想.

2．养成有序思维

书写同分异构体的一般顺序是：①碳链异构；②官能团在碳链上的位置异构；③不同种类有机物之间的异构.按照这样的思维顺序思考，同时考虑碳链的对称性和等效性，对于结构中有几种氢原子的判断是难点，要细心.特别关注类别异构，如：醇和醚；芳香醇、芳香醚和酚；醛、酮和烯醇；酸、酯和羟基醛；氨基酸和硝基化合物等.

三、书写同分异构体的常见方法

方法具体步骤(1)减碳法①主链由长到短;②支链由整到散;③位置由心到边;④排布先对、再邻、后间.(2)插入法①写出一些比较简单物质的同分异构体;②将其它的原子或原子团插入到前面所写的同分异构体中.(3)去氢法①写出相应的烷烃的同分异构体;②在相邻碳原子各去掉1个或2个碳原子得到相应的碳碳双键或叁键.(4)移位法①确定对称轴;②接上一个取代基;③将其它取代基在已有碳链上进行移动.(5)等效氢法①写出结构式;②找出等效氢原子;③确定同分异构体.(6)特征结构法①联想C3H7-和C4H9-的种类:C3H7-(2种:C-C-C-、CCC),C4H9-(4种:C-C-C-C-、CCCC、CCC、CCCC);②将物质的化学式变为C3H7-或C4H9-接官能团的结构即可确定.(7)拆分法①将分子式拆成含有CH3-、C2H5-、C3H7-、C4H9-等的结构;②联想这些结构的数目;③将不同情况的同分异构体种数相加即得.(8)代换法①确定有机物中的氢原子;②找出题给同分异构体中取代的氢原子个数;③分析题目要求取代的氢原子数与信息中的氢原子数的关系;④根据规律作出判断.(9)叠加相乘法先考虑碳链异构的种数,后考虑位置异构的种数,相乘即得同分异构体总数(有时还需考虑官能团异构).分情况讨论时,各种情况结果相加即得同分异构体的总数.

四、典例分析

1.推断符合限制条件的有机物同分异构体的种数

(1)碳链异构

例1 主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有( ).

A．2种 B．3种 C．4种 D．5种

解析本题可采取移位法.

①先写出5个碳原子的主链：C-C-C-C-C；

③根据②中的情况，将甲基在上面平移，由于乙基接上后，仍然对称，故甲基只有两个位置可放.

答案：A

(2)官能团异构

例2 有机物M只含C、H、O三种元素，其相对分子质量不超过100.若M中含氧的质量分数为36.36%，则能与NaOH溶液反应的M共有(不考虑立体异构)( ).

A．5种 B．6种 C．7种 D．8种

答案：B

(3)位置异构

A．1种 B．2种 C．3种 D．4种

答案：B

2.写出或补充有限制条件的有机物同分异构体的结构简式

(1)碳链异构

例4 主链上有4个碳原子的某烷烃，有两种同分异构体，含有相同碳原子数且主链上也有4个碳原子的单烯烃的同分异构体的结构简式为____.

(2)官能团异构

①分子中除苯环外，无其它环状结构;②苯环上有两个处于对位的取代基;③能发生水解反应，不能与Na反应;④能与新制Cu(OH)2按物质的量比1∶2反应.

(3)位置异构

a．能发生银镜反应 b．含有苯环，溶液呈碱性

c．核磁共振氢谱中有4个峰