徐靜
摘 要:書(shū)寫(xiě)同分異構(gòu)體是學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的難點(diǎn),也是高考??键c(diǎn),而其中限制條件下帶苯環(huán)有機(jī)物同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)考的頻率很高。筆者將結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,以高考題為例,淺談其書(shū)寫(xiě)方法。
關(guān)鍵詞:同分異構(gòu)體;限制條件;帶苯環(huán)有機(jī)物;書(shū)寫(xiě)方法
具有相同分子式,但具有不同結(jié)構(gòu)的化合物互為同分異構(gòu)體,同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)是高考化學(xué)的??键c(diǎn)也是難點(diǎn),而高考試題中同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)常伴隨著限定條件。對(duì)此,首先應(yīng)明確題意,解讀限定條件,再聯(lián)想確定官能團(tuán)結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)限制條件如表1。
綜合近幾年高考題目,發(fā)現(xiàn)考察含苯環(huán)類(lèi)同分異構(gòu)體偏多,筆者認(rèn)為可以采用“碎片拼裝法”書(shū)寫(xiě)含苯環(huán)類(lèi)的同分異構(gòu)體。首先把苯環(huán)除外,統(tǒng)計(jì)剩下基團(tuán)的不飽和度、碳原子數(shù)和氧原子數(shù)等歸為碎片1。其次,結(jié)合題目給的限制條件,寫(xiě)出符合條件的官能團(tuán)結(jié)構(gòu),歸為碎片2。接下來(lái),結(jié)合碎片1和2,判斷出所有碎片。最后,結(jié)合等效氫等限制條件進(jìn)行碎片拼裝。
首先我們了解下苯環(huán)上的等效氫原子,以便后期同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)。
①一元取代苯,等效氫原子數(shù)目為3;
②二元取代苯:A.相同取代基,鄰位、間位、對(duì)位等效氫原子數(shù)目分別為2、3、1;B.不同取代基,鄰位、間位、對(duì)位等效氫原子數(shù)目分別為4、4、2;
③三元取代苯:A.相同取代基,鄰位、間位、對(duì)位等效氫原子數(shù)目分別為2、1、3;B.兩個(gè)相同取代基:a.鄰二取代苯和對(duì)二取代苯的等效氫原子數(shù)都為3,b.間二取代苯,結(jié)構(gòu)是、、等效氫原子數(shù)分別為2、3、2;C.三個(gè)不同取代基,等效氫原子數(shù)為3。
下面以幾題加以說(shuō)明,以期拋磚引玉。
例題1、
(2019課標(biāo)Ⅱ,36)(改編)E()的二氯代物有多種同分異構(gòu)體,請(qǐng)寫(xiě)出其中能同時(shí)滿足以下條件的芳香化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式_____、_____。
①能發(fā)生銀鏡反應(yīng);
②核磁共振氫譜有三組峰,且峰面積比為3:2:1。
解析:E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,去除苯環(huán),剩下的為C2H3O,根據(jù)題意能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的一定有-CHO,剔除掉一個(gè)醛基,剩下一個(gè)甲基,又因?yàn)槠涠却锖舜殴舱駳渥V有三組峰,且峰面積比為3:2:1,而E的二氯代物總共有6個(gè)氫,所以說(shuō)明有三種氫,必有1個(gè)甲基,2個(gè)等效氫,這樣的話,取代只能在苯環(huán)上進(jìn)行,而且要有對(duì)稱結(jié)構(gòu)。所以可以確定其結(jié)構(gòu)為:
例題2、
(2017課標(biāo)I,36)(改編)已知F為
而芳香化合物X是F的同分異構(gòu)體,X能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出CO2,其核磁共振氫譜顯示有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫,峰面積比為6:2:1:1,寫(xiě)出2種符合要求的X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式__________。
解析:F的結(jié)構(gòu)為,去掉苯環(huán),剩下C5H6O2,X能與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)放出CO2,說(shuō)明分子內(nèi)含有羧基,余下C4H5,其中含2個(gè)不飽和度,又因?yàn)楹舜殴舱駳渥V有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫,峰面積比為6:2:1:1,說(shuō)明有2個(gè)甲基,那么最后剩下的只有2個(gè)碳,且要有2個(gè)不飽和度,所以只能形成C≡C,又因?yàn)橐?個(gè)相同的氫原子,所以2個(gè)甲基是對(duì)稱的,如果羧基和乙炔基是對(duì)位的,則有如下兩個(gè)結(jié)構(gòu)滿足:
如果羧基和乙炔基連在一起,則有如下兩個(gè)結(jié)構(gòu)滿足。
則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:
任選2種。
例3、
(2016課標(biāo)I,38)(改編)具有一種官能團(tuán)的二取代芳香化合物W是E()的同分異構(gòu)體,0.5molW與足量碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成44gCO2,W共有種(不含立體異構(gòu))_____,其中核磁共振氫譜為三組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)____。
解析:0.5molW與足量碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成1mol CO2,說(shuō)明W中有2個(gè)羧基,E減掉一個(gè)苯環(huán)和兩個(gè)羧基,剩下C2H4,所以滿足要求的W為:
以及上述4種對(duì)應(yīng)的間位和對(duì)位結(jié)構(gòu),所以為12種。又需要核磁共振氫譜為3組峰,所以其是對(duì)稱結(jié)構(gòu),滿足的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:
總之,同分異構(gòu)體考查的是一種思維、一種規(guī)律、一種方法,看起來(lái)簡(jiǎn)單,做起來(lái)又容易出錯(cuò),我們要自己多練習(xí),善于總結(jié)出適合自己的解題思路。
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