解决有机推断题的金钥匙——对比分析法
唐敏
摘要：有机推断题是一类能较好反映学生的科学素养的综合性较强的试题。对比分析法是解决这类试题的最佳方法。本文结合具体的案例对此进行了阐述。
关键词：有机推断题；对比分析法；化学
作者简介：唐敏，任教于江苏省苏州市第一中学。
有机推断题是有机化学知识的综合应用，有一定的难度，且情景新，要求也较高。它常将有机物的组成、结构、性质的考查融为一体，大多以新材料、新药物、新科研成果以及社会热点（如食品安全问题中的化学）等为题材来综合考查有机知识技能和能力。此类试题一般通过4～6问的设问，涵盖了有机化学的主干知识，既可考查学生有机化学的基础知识，又可以考查学生利用有机化学知识进行分析、推理、判断的综合逻辑思维能力及自学能力，是一类能较好反映学生的科学素养的综合性较强的试题。因而也成为命题者青睐的一类题型，是化学学科综合性测试的必考题。
如何解决这类试题，是教师要重点突破的难点之一，通过多年的教学和对这类试题的研究和分析，笔者认为对比分析法是解决这类试题的最佳方法。下面就通过举例来阐明这一观点。
一、对比所学知识，根据反应中的重要试剂、特征条件等来解决问题
所谓对比所学知识，就是将试题提供的合成路线中的条件、试剂和基团的引入方式等，与所学过的经典反应的条件、反应中重要的试剂和通过什么反应来引入某个基团等进行对比分析，从而得出或确定合成过程中最可能发生的反应。
例1（2004广东高考）：根据下面的反应路线及所给信息填空。
⑴A的结构简式是，名称是。
⑵①的反应类型是，③的反应类型是。
⑶反应④的化学方程式是。
分析：根据合成路线中的①“Cl2，光照”条件，对比所学烷烃与氯气的取代反应条件，可推知A的结构简式为；根据合成路线中的②“NaOH，乙醇，△”，对比卤代烃发生消去反应的条件，可知反应②得到环己烯；根据合成路线中的③“Br2的CCl4溶液”，对比不饱和烃发生加成反应的条件，可推知反应③是环己烯与Br2的CCl4溶液发生加成反应，生成1，2–二溴环己烷；根据合成路线中的④，要生成，则对比卤代烃的消去反应能引入碳碳双键，可推知反应④是1，2–二溴环己烷发生消去反应。（具体答案略）
在有机合成的过程中，经常会涉及到烃的卤代；不饱和烃的加成、氧化和加聚反应；卤代烃的消去和水解反应；醇的氧化、消去和取代等反应；醛的氧化和还原反应；酚的取代和显色反应；羧酸的酯化反应；氨基酸的缩合或缩聚反应等。要关注这些典型的有机反应的条件，当条件不同，产物会不同，如：C6H5CH3与Cl2的反应，在光照条件下生成C6H5CH2Cl，而加入铁粉时却取代苯环上的氢原子，产物是邻氯甲苯或对氯甲苯；有时候就发生同一类型的反应的条件也会有不同，如卤代烃的消去条件是与强碱的醇溶液共热，而醇的消去条件是用浓硫酸加热脱水。要关注反应中的重要试剂，如：卤代烃在氢氧化钠溶液中发生水解（取代）反应，而在氢氧化钠醇溶液发生消去反应。要关注这些典型的有机反应的特点，反应是如何引入一些基团的（例如向分子中引入-OH的方法有：烯烃的水化，卤代烃的水解，醛或酮的加氢还原，醛的氧化、酯的水解等），这些基团又是引入在什么位置的（例如：甲苯、苯酚取代时主要在邻对位）等。所以，全面系统的理解和掌握各类型烃、烃的衍生物的反应特点、反应的条件和化学性质，是解决有机推断题的前提和基础，教师一定要引导和帮助学生过好这个基础关。
二、对比题干信息，读懂信息并模仿信息来解决问题
所谓对比题干信息，就是把试题所提供的合成过程中的条件、重要试剂和基团的引入方式等，与题干提供的信息进行对比，从而确定可能发生的反应。题干所提供的信息，往往都是没学过的知识，这也就是所谓的有机信息题，它在一定程度上考查了学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。所以遇到这类试题，要认真分析信息，力争读懂信息，弄清反应机理，然后再模仿信息来解决问题。
例2（2008年苏锡常镇一模）：卤代烃（RX）可以合成格氏试剂（RMgX），合成格氏试剂及格氏试剂有关应用如下：（R为烃基，R1、R2为烃基或氢原子）
请回答下列问题：
⑴如上反应②的类型是。
⑵CH3CH2MgCl与CO2在酸性水溶液中反应可生成有机物X，则X的结构简式为：。
⑶与CH3COCH3在酸性水溶液中反应可生成有机物Y，有机物Y的同分异构体很多，其中属酚类且苯环上除酚羟基外只有一个取代基的同分异构体共有种。
⑷由正丙醇合成正丁醇的合成路线如下：
请回答下列问题：
①D的化学式。
②写出与正丁醇互为同分异构体且在一定条件下能被CuO氧化，氧化产物能发生银镜反应的物质的结构简式：。
③写出BC的化学方程式：。
分析：⑴根据对信息②的阅读和分析，该反应可看成格氏试剂（RMgX）对羰基的加成；⑵根据信息②，格氏试剂CH3CH2MgCl与CO2的水溶液反应可看成格氏试剂对Ｈ2CO3中羰基加成，生成CH3CH2C(OH)2MgCl，根据信息③，其水解得CH3CH2C(OH)3，根据信息④，该有机物再脱水得到丙酸（CH3CH2CＯOH）；⑶与CH3COCH3的反应类比信息②③，生成的有机物Y为，Y的同分异构体中属酚类且苯环上除酚羟基外只有一个取代基，则其同分异构体数目为3×4=12种（3为苯环上的邻、间、对的三个位置，4为四种丁基）；⑷要由正丙醇合成正丁醇，碳数增1，则可用CH3CH2CH2MgCl与HCHO，或用CH3MgCl与CH3CH2CHO反应后，根据信息②③可知，前者生成正丁醇，后者生成2-丁醇。
三、对比分子式的变化，根据碳、氢、氧等原子数目的变化来解决问题
在有机推断和合成的过程中，如果遇到分子式，应该首先考虑其缺氢数目（与2n+2相比，n为分子式中的碳原子数），再借助常见物质的通式，确定该物质可能是哪一类物质，最后结合题干信息，进一步确定物质的结构。例如：C4H8O2缺2个氢原子，符合CnH2nO2的通式，该物质很可能是羧酸或酯，再根据有关信息进一步确定其可能的结构或书写同分异构体。
所谓对比分子式的变化，就是比较合成路线中前后物质的化学式中各原子数目的变化，从而可以确定可能发生的反应。例如：根据碳原子数的变化可确定引入几个碳的物质；根据氢原子数的变化，可以确定是加氢或脱氢反应；根据氧原子数的变化，可以确定是否被氧化等；根据氢氧原子数目的变化，可以确定是否脱水或发生水化等；根据碳、氢、氧等原子数目的变化，可以基本确定引入的物质和可能发生的反应。
例3：化合物C和E都是医用功能高分子材料，且有相同的元素百分组成，均可由化合物A（C4H8O3）制得，如下图所示，B和D互为同分异构体。?????????????????????
试写出：（1）化学方程式A→D????????????????????????，B→C???????????????????，
（2）4反应类型：A→B????????????????，B→C?????????????????A→E???????????????????????，
A的结构简式的同分异构体（同类别且有支链）的结构简式：?????????及E的结构简式。
分析：根据A→D的变化中少了2个氢原子和一个氧原子，可以确定反应①脱去一分子水，再根据A有酸性，A中有3个氧原子，A中缺2个氢原子，可确定A为羟基酸，D为环状酯；根据D为五元环，可以确定A为HOCH2CH2CH2COOH，D为。据A→B的变化中也少2个氢原子和一个氧原子，但B能是溴水褪色，可以确定反应②脱去一分子水，生成了烯酸。根据B→C的变化中分子式增加了n倍，可以确定反应④一定是加聚反应。根据A→E的变化，分子式中被脱去了n个水分子，可以确定反应③一定发生了缩聚反应。（答案略）
四、对比分子量的变化，根据分子量的差值和题中信息来解决问题
在有机推断和合成题中，经常结合分子量来命题，这类试题往往难度较大。
首先，解决这一类试题要学会残基分析法。即根据题中物质的性质，确定基团和数目，然后用总的分子量减去这些基团的式量，差值再去除以12，以确定还可能有的碳数和氢数。例如：某有机物分子量为74，1mol有机物能发生银镜反应，生成2mol银，无酸性但2mol有机物能与过量的钠反应放出1mol氢气，则该有机物可能的结构式为。根据1mol有机物能发生银镜反应，生成2mol银，可确定有一个-CHO；根据无酸性但2mol有机物能与过量的钠反应放出1mol氢气，可以确定有1个-OH，则74—29—17=28，28/12等于2余4，该有机物还有2个碳原子和四个氢原子，所以该有机物可能的结构式是：HOCH2CH2CHO或CH3CH(OH)CHO。
其次，解决这一类试题要对常见分子量的变化情况要有所了解。例如：①每增加1个碳原子相当于减少12个氢原子，因此当烃的氢原子个数达到20以上时，要注意上述关系的转化。如：C9H20与C10H8之间就有相同的分子量。②每增加1个氧原子相当于减少1个碳原子和4个氢原子，如：烷烃与较它少一个碳原子的饱和一元醛（酮）的相对分子质量相等；饱和一元醇与比它少一个碳原子的饱和一元羧酸相对分子质量相等。③醇氧化到醛分子量减少2；醛氧化到酸，分子量增加16；④某酸＋乙醇→酯＋nH2O，则酯的式量比对应酸多28n；某醇＋乙酸→酯＋nH2O，则酯的式量比对应醇多42n。
最后，解决这一类试题一定关注题干信息，试题提供出的有关分子量的变化，一定会在解题中用到。解题中要善于应变，例如：一元醇氧化到醛，再氧化到酸，分子量变化了14，而某醇氧化到醛，再氧化到酸，分子量增加了28，那么就要想到可能是个二元醇的连续被氧化。类似的问题下面例题中也有，请仔细品味，这个问题往往也是这类试题的难点。
五、对比结构上的变化，根据引入的基团和基团的位置来解决问题
所谓对比结构上的变化，就是通过对合成路线中的各个物质的结构的对比，去分析每一步结构上的变化，从而确定最可能是怎样的反应产生的。有时候，能对比的物质之间隔开几步，此时要猜测可能的反应，再放入合成路线中看能否行得通，有时候需要反复假想、猜测和验证，直到吻合为止。
当然，在解有机合成和推断题时，上述5个对比往往要同时使用几个，有时需要进行反复的综合对比，试题的难度越大，就越能体现上述对比方法的重要性（奥赛中的有机推断就是这样）。总之，教师在教学中，要重视帮助学生扎实基础；在习题分析中要多注意方法的指导，不能让学生陷入题海，以至于学生做题只是跟着感觉走；教师要引导学生在解题中不断地去感受方法，从而让学生学会方法，真正掌握一类问题的解法。
作者单位：江苏省苏州市第一中学
邮政编码：215006
TheKeytoSolveOrganicChemistryDeductionProblems——ComparativeAnalysisApproach
TangMin
Abstract:Organicdeductionproblemsaretestpaperquestionsofhighcomprehensivenesswhichcanreflectstudents’scientificquality.Comparativeanalysisapproachisthebestwaytosolvetheseproblems.Thispaperthrowssomelightsonitbasedonspecificcases.
Keywords:organicdeductionproblems;comparativeanalysisapproach;chemistry