印章断键法和印章替代法在高三有机总复习中的应用

福建

有机化学是与我们的生活联系非常密切的教学模块之一，随着新冠肺炎疫情的爆发，消毒酒精、口罩、新冠肺炎疫苗以及治疗药物等进入了人们的生活，这些物质都和有机化学息息相关，也进一步验证了有机化学在现代生活中的重要地位和作用。新课程改革将《有机化学基础》变为必考，进一步加大有机化学在高考中的考查力度，考试形式既有选择题也有非选择题，这势必要求一线教师重视有机化学的教学，在教学方法上寻找学生易于接受的、能够快速突破有机化学高频考点及难点的方法。本文介绍了如何利用印章断键法连线并应用题目信息，提升推断效率。

一、印章断键法和印章替代法简介

有机推断题最大的特点是已知多种较复杂的有机物的结构简式，结合一定条件完成官能团的转化进而实现物质类别的转化达到合成的目的。提取题干信息，学会应用信息处理问题，这是有机化学合成的难点。印章断键法和印章替代法恰好可以帮助学生快速突破这一难点。

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图1

A.Mpy只有两种芳香同分异构体

B.Epy中所有原子共平面

C.Vpy是乙烯的同系物

D.反应②的反应类型是消去反应

图1

图2

这四个选项中前三个选项均是考查常规的高频考点即有机物的同分异构体的判断、原子共平面问题、同系物的定义，学生在一轮复习中只要掌握了基本概念和一般的处理方法便会迎刃而解。就D选项而言，题目中未给反应条件，对未学过《有机化学基础》的考生来说，题目设置较难。如何应对复杂推断题中反应类型的题目呢？就可以巧妙地运用印章断键法突破这一难点。其具体操作如下：首先将MPy的结构简式印在生成物EPy的结构简式上，接着用方框框出相同的部分，认真观察不同的部分，反应①只需让MPy断裂支链甲基上的碳氢键与甲醛中的碳氧双键发生加成反应即可得到EPy。学生在处理有机物转化题时，可只关注两个物质中不同的部分，忽略相同的部分会大大节约考试时间。同样的方法对②进行分析，完成反应②中EPy到VPy的转化只要发生醇的消去反应即可，结合题目所给的四个选项可知D选项正确，印章断键法对处理有机题中的反应类型题目既方便又快捷。

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已知如下信息：

③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体

对于处理复杂的有机推断试题，且连续几种物质结构简式都未知，同时给定信息较多的题目，我们可采用逆推法，结合印章替代法尽量回避反应过程中比较复杂的断键问题，把题设反应物看作信息方程式反应物的取代物，明确替代的原子或者原子团，在信息方程式生成物中进行相应的替代，即可轻松获得题设中有机物的结构式或者结构简式。笔者以上题为例，分析印章取代的用法，其具体分析过程如例2所示。

二、印章断键法和印章替代法在有机试题中的应用案例分析

1.以2020全国卷Ⅱ36题有机化学为例，具体分析印章断键法在有机推断题中的应用过程。

【例1】(2020·全国卷Ⅱ·36)维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素，现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成，其中α-生育酚(化合物E)含量最高，生理活性也最高。下面(图4)是化合物E的一种合成路线，其中部分反应略去。

图4

已知以下信息：

回答下列问题：

(1)A的化学名称为________。

(2)B的结构简式为________。

(3)反应物C含有三个甲基，其结构简式为________。

(4)反应⑤的反应类型为________。

(5)反应⑥的化学方程式为____________________。

(6)化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有________个(不考虑立体异构体，填标号)。

(a)4 (b)6 (c)8 (d)10

其中，含有手性碳(注：连有四个不同的原子或基团的碳)的化合物的结构简式为________。

本题除了(1)小题直接考查有机物的命名外，剩余5个小题均要求学生充分利用题目所给信息，分析在每步反应中断键和成键情况，才能得出每一步有机物的结构简式、方程式和反应类型。印章断键法就可以很好的帮助学生分析清楚在转化过程中的断键、成键情况，其具体分析过程如下：

图5

图6

第三步，利用信息c，观察反应条件知该信息在第⑤步应用，利用印章断键法分析信息c中反应物乙炔的碳氢单键与丙酮中的碳氧双键完成加成反应达到实验目的，采用印章替代法确定化合物与乙炔加成后再与氢气加成合成终产物。其分析过程如下图7所示。

图7

本案例体现出印章断键法在分析有机试题中的优势，说明印章断键法和印章替代法能帮助学生快速分析有机合成问题。

2.以2020全国卷Ⅰ36题有机化学为例，具体分析印章替代法在有机推断题中的应用过程。

图8

已知如下信息：

③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体

回答下列问题：

(1)A的化学名称为________。

(2)由B生成C的化学方程式为。

(3)C中所含官能团的名称为________。

(4)由C生成D的反应类型为________。

(5)D的结构简式为________。

(6)E的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，且核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有________种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为________。

本题在呈现方式上与例1有较大不同，中间产物结构式均未知，正向推导难度较大，因此可以采用逆推法和印章替代法进行分析，在推导过程中尽量整体印章替代，减少分析其比较复杂的断键情况。从题目问题设置情况来看，(1)和(6)是比较常规的有机命名、分析核磁共振氢谱等，都与物质推断过程无关，其余设问都需确定化合物的结构式，具体分析思路如下：

第一步，分析题目信息，把题设反应物看作信息方程式反应物的取代物，明确替代的原子或者原子团，在信息方程式生成物中进行相应的替代，获得所需有机物的结构式，其替代情况如表1所示。

表1