残基法在求解同分异构体中的应用

“残基法”在求解同分异构体中的应用

重庆市暨华中学廖清泉孙兴林 401120

同分异构体的求解一直是高考有机试题中的重点和难点。本文利用“残基法”求解同分异构体，供同行参考。

一、残基法概念

所谓残基法，即根据题目要求，首先确定有机物必需有的特征基团，然后根据特征基团的价数将有机物除特征基团外余下的部分，即“残基”分割为与特征基团价数相同的份数，再按一定顺序连在特征基团上，从而求出满足题目要求的同分异构体的方法。

二、例题举析

1、残基法在求解烯类同分异构体中的应用

例1 请写出分子式为C5H10属于烯类的同分异构体。

解析：本题要求写出分子式为C5H10属于烯类的同分异构体，故分子中必有特征基团碳碳双键，所以此

分子可表示为：

5103101）：

根据表1所示，可知分子式为C5H10属于烯类的同分异构体共有四种，即：①CH2═CHCH(CH3)2、②CH3CH ═CHC2H5、③CH2═CHCH2CH2CH3、④CH2═C(CH3)C2H5。

2、残基法在求解炔类同分异构体中的应用

例2请写出分子式为C5H8属于炔类的同分异构体。

解析：本题要求写出分子式为C5H8且属于炔类的同分异构体，故分子中应该存在-C≡C-、所以该分子可表示为：R-C≡C- R‘。根据以上结构我们可将C5H8分子中除特征基团-C≡C-余下的C3H8分为R、R‘两份，则有以下几种分法（见表2）：

表2

根据上表可知分子式为C5H8的属于炔类的同分异构体共有三种，即:①HC≡CCH(CH3)2、②HC≡CCH2CH2CH3、

③CH3C≡CC2H5。

3、残基法在求解醇类同分异构体中的应用

例3 已知某有机物分子式为C5H12O存在多种同分异构体，请写出能被催化氧化为酮的所有同分异构体。

解析：本题采用常规解法可先写出符合分子式C5H12O的所有同分异构体，然后从中找出符合题意的同分异构体，这样显然较为复杂。若换一种角度考虑，能被催化氧化为酮的物质的形式必然为R-CH（OH）-R ‘（R、R‘均为烃基且等效），所以可把分子C

5H12O除 -CH（OH）-之外余下的C4H10分为两个烃基，则有以下几种分法（见表3）：

表3

根据上表所示再结合R、R‘等效，因此分子式为C5H12O的有机物能被催化氧化为酮的同分异构体有以下三种：①CH3CH(OH)CH(CH3)2、②CH3CH(OH)CH2CH2CH3、③C2H5CH(OH)C2H5。

4、残基法在求解酯类同分异构体中的应用

例4 请写出分子式为C4H8O2且属于酯类的所有同分异构体。

解析：因为本题要求写出分子式为C4H8O2且属于酯类的同分异构体，所以此分子可表示为RCOOR‘（R为氢及烃基、R‘为烃基），故分子中必有特征基团-COO-，因此我们可将C4H8O2分子中除特征基团-COO-余下的C3H8分为R、R‘为烃基两份，分别有以下几种分法（见表4）：

表4

根据表4所示，可知分子式为C4H8O2属于酯类的同分异构体共有4种，即①HCOOCH(CH3)2、②HCOOCH2CH2CH3、③CH3COO C2H5、④C2H5COOCH3。

5、残基法在求解含有多种官能团的有机物同分异构体中的应用

例5 某有机物A的分子式为C4H6O2有多种同分异构体。

（1）写出四个同时满足:①能发生水解反应,②能使溴的四氯化碳溶液褪色两个条件的同分异构体的结构简式、，，；（2）A的另一种同分异构体，其分子中所有碳原子在一条直线上，它的结构简式为。

解析：（1）有机物A能发生水解，且能使溴的四氯化碳溶液褪色说明有机物中有一个-COO-，和一个碳碳双键（因为此有物的不饱和度为2），因此有机物A可表示为：RCOOR‘（其中R‘必须为烃基），所以可将分子C4H6O2 除-COO-之外余下的C3H6分为两部分R、R‘，有以下几种分法（见表5）：

由表5所示可知此题答案: HCOOCH2-CH=CH2、HCOOCH=CHCH3、HCOOC(CH3)=CH2、CH3COOCH=CH2、CH2=CHCOOCH3五种中的任意四种。

（2）因为A分子中所有碳原子在一条直线上，所在A分子中必有-C≡C-，而且余下的两个碳原子必定分别连在-C≡C-两侧，所以满足题意的有机物结构简式为：HOCH2-C≡C-CH2OH。

综上所述，在有机物的同分异构体的推导过程中，若所求的同分异构体限制了类别，采用残基法比常规方法推导更加快捷有效，而且还能避免推导同分异构体时最容易出现的重复或遗漏问题。