同分異構(gòu)中構(gòu)造異構(gòu)的書寫

【摘 要】同分異構(gòu)中構(gòu)造異構(gòu)的書寫貫穿于整個有機(jī)化學(xué)的教學(xué)過程，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，也是學(xué)好本門課程的一個重要環(huán)節(jié)。本文通過實例詳細(xì)介紹了構(gòu)造異構(gòu)的書寫方法、步驟及注意事項，為學(xué)生更好地理解和掌握構(gòu)造異構(gòu)的書寫提供參考，也為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】同分異構(gòu) 構(gòu)造異構(gòu) 書寫

【中圖分類號】O621 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）20－0044－02

同分異構(gòu)現(xiàn)象在有機(jī)化合物中極為普遍，這也是有機(jī)化合物數(shù)目種類繁多的原因之一。而同分異構(gòu)體的知識又貫穿于有機(jī)化學(xué)課程的每一個章節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個難點，也是學(xué)好有機(jī)化學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)。有機(jī)化合物分子的同分異構(gòu)可分為構(gòu)造異構(gòu)和立體異構(gòu)兩大類。構(gòu)造異構(gòu)是指：分子式相同而分子中原子或原子團(tuán)的連接順序和方式不同所引起的異構(gòu)現(xiàn)象。對于同分異構(gòu)中構(gòu)造異構(gòu)的定義，從字面理解并不難，但要真正掌握構(gòu)造異構(gòu)的書寫卻并非易事，僅憑教材上簡單的實例學(xué)生較難掌握，因而掌握一套系統(tǒng)完整的構(gòu)造異構(gòu)書寫方法就顯得尤為重要。以下詳細(xì)介紹了同分異構(gòu)體中構(gòu)造異構(gòu)的書寫方法和步驟，希望對學(xué)生學(xué)習(xí)、理解、掌握構(gòu)造異構(gòu)的書寫有所幫助。

一 構(gòu)造異構(gòu)的類型

第一，碳鏈異構(gòu)。碳鏈中碳原子的連接次序不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象。

第二，位置異構(gòu)。由于官能團(tuán)的位置不同所引起的異構(gòu)現(xiàn)象。

第三，官能團(tuán)異構(gòu)。由于官能團(tuán)的不同引起的異構(gòu)現(xiàn)象。主要有：單烯烴與環(huán)烷烴、二烯烴與炔烴或環(huán)烯烴、醇和醚、醛和酮、羧酸與酯、酚與芳香醇或芳香醚、酮式和烯醇式、葡萄糖和果糖等。

二 構(gòu)造異構(gòu)的書寫方法及步驟

以己烷C6H14為例，把書寫要點及步驟介紹如下：

第一步：寫出最長碳鏈（主鏈），為方便暫時只寫碳胳。C-C-C-C-C-C （1）

第二步：去掉主鏈中的一個碳原子，作為取代基即甲基，余下的碳原子作為主鏈，用取代基依次取代主鏈碳原子上的氫原子，兩端碳原子除外，并注意對稱性。

第三步：去掉主鏈中的兩個碳原子，作為兩個取代基即兩個甲基或一個取代基即乙基，余下的碳原子作為主鏈，用取代基依次取代主鏈碳原子上的氫原子。

在此例中，乙基無論連在主鏈的哪一個碳原子上都與前面已寫出的碳胳重復(fù)，即（6）與（3）相同。

第四步：添上氫原子。原則：碳原子總是四價。以此類推，若主鏈碳原子更多，還可去掉主鏈中的三個碳原子，作為三個取代基即甲基或作為兩個取代基即兩個甲基一個乙基，余下的碳原子作為主鏈，用取代基依次取代主鏈碳原子上的氫原子。

最后得出己烷的五種構(gòu)造異構(gòu)體。添上氫原子后為：

由于烷烴沒有官能團(tuán)，因而其構(gòu)造異構(gòu)相對簡單，數(shù)量也相對較少。但無論多復(fù)雜的有機(jī)化合物，均可采用上述方法和步驟進(jìn)行書寫。

例：寫出1－戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH的構(gòu)造異構(gòu)體。

分析：因為有官能團(tuán)－OH，所以有位置異構(gòu)主鏈碳原子數(shù)為5，有碳鏈異構(gòu)。此外醇和醚互為官能團(tuán)異構(gòu)。

類型一：位置異構(gòu)

第一步：寫出最長碳鏈（主鏈），用官能團(tuán)－OH依次取代主鏈碳上的氫原子，并注意對稱性，以免重復(fù)。

C-C-C-C-C （1） C-C-C-C-C （2） C-C-C-C-C （3）

類型二：碳鏈異構(gòu)固定官能團(tuán)－OH的位置不變

第二步：去掉主鏈中的一個碳原子，作為取代基即甲基，余下的碳原子作為主鏈，用取代基依次取代主鏈碳原子上的氫原子。

由（3）去掉一個碳原子，作為取代基即甲基時，所得異構(gòu)體與（6）（7）相同。

第三步：去掉主鏈中的兩個碳原子，作為兩個取代基即兩個甲基或一個取代基即乙基，余下的碳原子作為主鏈，用取代基依次取代主鏈碳原子上的氫原子。

在此例中，乙基無論連在主鏈的哪一個碳原子上都與前面已寫出的碳胳重復(fù)。

類型三：官能團(tuán)異構(gòu)

醇和醚互為同分異構(gòu)體，在類型一和類型二中，已經(jīng)把醇可能有的構(gòu)造異構(gòu)寫完了，所以只需寫醚。而醚有官能團(tuán)醚鍵，因而有位置異構(gòu)；又由于主鏈有5個碳原子，因而還有碳鏈異構(gòu)。

位置異構(gòu)：重復(fù)上面的類型一的步驟。

C-O-C-C-C-C （9） C-C-O-C-C-C （10）

碳鏈異構(gòu)：固定醚鍵的位置不變，重復(fù)上面類型二的步驟。

當(dāng)去掉主鏈中的一個碳原子，作為取代基即甲基時，由（9）可得：

去掉主鏈中的兩個碳原子，作為兩個取代基即兩個甲基時，由（9）可得（14）。作為一個取代基即乙基時，乙基無論連在主鏈的哪一個碳原子上都與前面已寫出的碳胳重復(fù)。

第四步：添上氫原子。最后可以得到1-戊醇CH3CH2CH2 CH2CH2OH的14種構(gòu)造異構(gòu)體，此處不再贅述。

三 書寫構(gòu)造異構(gòu)時要注意的問題

第一，去掉主鏈（最長碳鏈）上的碳作為取代基時，要注意主鏈碳原子數(shù)目不得少于或等于全部碳原子數(shù)目的1/2。

第二，甲基或乙基不能取代鏈烴首尾兩端的主鏈碳原子。

第三，要注意主鏈碳原子的對稱性。用甲基取代時不超過對稱中線，否則會造成重復(fù)。

例：用一個甲基取代C-C-C-C-C時只有兩種取代產(chǎn)物。

因為2位碳和4位碳是對稱碳，所以甲基取代2位碳和4位

碳所得構(gòu)型相同。

第四，要熟練掌握有機(jī)化合物的系統(tǒng)命名法，命名時名稱相同的屬同一結(jié)構(gòu)，這樣也可避免重復(fù)。

以上介紹的構(gòu)造異構(gòu)書寫方法、步驟及注意事項，是多年教學(xué)經(jīng)驗的一個總結(jié)，其最大特點是較為系統(tǒng)、直觀、易于接受。有機(jī)化合物數(shù)目種類繁多，對于其他各類的有機(jī)化合物構(gòu)造異構(gòu)的書寫方法，在此就不再一一列舉。相信這種方法對有機(jī)化學(xué)教學(xué)難點的突破，對學(xué)生理解和掌握這部分的知識都將有所幫助。

〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕