李瓊仙 鄺福忠 萬鵬飛 王首君
【摘要】有機(jī)物命名在高考全國(guó)卷(化學(xué))中幾乎是每年必考,有機(jī)物命名意義重大,尤其在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中更有其特殊的地位,有機(jī)物命名原則也簡(jiǎn)單也復(fù)雜,甚至在中學(xué)教學(xué)中也常常出現(xiàn)問題。本文為厘清中學(xué)有機(jī)物命名問題,提出一些教學(xué)建議。
【關(guān)鍵詞】高考全國(guó)卷;中學(xué)化學(xué)教學(xué);有機(jī)物命名
作為一線教師,在教學(xué)過程中經(jīng)常遇到3-甲基-5-乙基庚烷和5-甲基-3-乙基庚烷、3-甲基-5-氯庚烷和5-甲基-3-氯庚烷哪個(gè)命名是正確的問題。筆者認(rèn)為,有機(jī)物命名也簡(jiǎn)單也復(fù)雜,在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中更有其特殊性,應(yīng)該引起重視。尤其是有機(jī)物命名幾乎成為高考全國(guó)卷的必考內(nèi)容,所以筆者在此講講有機(jī)物命名的相關(guān)問題。
一、課標(biāo)、教材等對(duì)有機(jī)物命名的教學(xué)(考查)要求
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在必修I主題4“簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用”中只談到“……以甲烷、乙烯、乙炔、苯為例認(rèn)識(shí)碳原子的成鍵特點(diǎn)……”,未提及有機(jī)物命名問題;選擇性必修III主題1“有機(jī)物的組成與結(jié)構(gòu)記述”中,“……從官能團(tuán)的視角認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的分類,知道簡(jiǎn)單有機(jī)物的命名……”;學(xué)業(yè)要求中談到,“能寫出烴及其衍生物的官能團(tuán)、簡(jiǎn)單代表物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和名稱……”。
筆者沒有參照2019年版的《化學(xué)·選擇性必修3·有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)·教師教學(xué)用書》(以下簡(jiǎn)稱“新版有機(jī)教參”,其對(duì)應(yīng)的教材簡(jiǎn)稱為“新版有機(jī)”),只選取《化學(xué)·選修5·有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)·教師教學(xué)用書》(以下簡(jiǎn)稱“原版有機(jī)教”參,對(duì)應(yīng)的教材簡(jiǎn)稱為“原版有機(jī)”)為參考文獻(xiàn)。原版有機(jī)教參講述:“初步學(xué)會(huì)應(yīng)用系統(tǒng)命名法命名簡(jiǎn)單的烴類化合物(烷、烯、炔和苯的同系物)”“有機(jī)化合物的命名原則是學(xué)習(xí)、交流和研究有機(jī)化學(xué)必備的工具。學(xué)會(huì)應(yīng)用系統(tǒng)命名法命名簡(jiǎn)單的烴類化合物——烷烴、烯烴、炔烴與芳香烴等,并了解烴類化合物的命名是有機(jī)化合物命名的基礎(chǔ)?!痹嬗袡C(jī)教參又將“系統(tǒng)命名法”作為第一章第三節(jié)的教學(xué)重點(diǎn),將“系統(tǒng)命名法的幾個(gè)原則”作為教學(xué)難點(diǎn)。在教學(xué)資源又詳細(xì)講解有機(jī)物命名原則。這里就明確指出該命名原則是依據(jù)《有機(jī)化學(xué)命名原則1980》(以下簡(jiǎn)稱《80原則》)。原版有機(jī)在相關(guān)章節(jié)中詳細(xì)講解了烷烴、烯烴(后又講解順反異構(gòu)體)、炔烴、苯的同系物的命名,在資料卡片部分又講解了醇的命名,但沒有講述鹵代烴的命名。新版有機(jī)也講解了烷烴、烯烴(包括順反異構(gòu)體)、炔烴的命名,而沒有明確講解苯的同系物的命名,在資料卡片部分給出了鹵代烴、醇、醛的命名。在烷烴、烯烴、炔烴、醇的命名步驟上和原版有機(jī)基本相同,所舉例也大體相同。高考大綱(筆者所依據(jù)的是2020考綱)及其說明,在選考部分有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)僅僅要求“能夠正確命名簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物”。
無論課標(biāo)、教材教參還是考綱,對(duì)有機(jī)物命名的要求均很基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為,有機(jī)物命名問題是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中比較簡(jiǎn)單的程序性知識(shí),但也是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。中國(guó)化學(xué)會(huì)已經(jīng)編輯了《80原則》和《有機(jī)化合物命名原則2017》(以下簡(jiǎn)稱《17原則》),單就這《17原則》就有9章465頁,所以有機(jī)物命名問題是一個(gè)復(fù)雜問題。但基于高中化學(xué)課程特點(diǎn)和培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求,就中學(xué)階段接觸到的簡(jiǎn)單有機(jī)物(多為單種類官能團(tuán)有機(jī)物),有機(jī)物命名是簡(jiǎn)單的問題,這也是有機(jī)物命名問題的特點(diǎn)。盡管如此,有些易混淆問題、細(xì)節(jié)問題仍需校準(zhǔn),先看看高考全國(guó)卷對(duì)命名問題的考查。
二、高考全國(guó)卷對(duì)有機(jī)物命名問題的考查
筆者先統(tǒng)計(jì)了2015到2020年高考全國(guó)卷,總體來說,近年全國(guó)高考選考部分幾乎每年每卷都對(duì)有機(jī)物命名進(jìn)行了考查(2018年高考全國(guó)II卷、2019年高考全國(guó)I卷沒有考查),考查情況詳見下表:
再追溯前些年的高考考查情況:2010年丙烯、2011年2-氯甲苯、2012年甲苯、2013年I卷苯乙烯II卷2-甲基-2-氯丙烷、2014年未考查。筆者認(rèn)為,高考全國(guó)卷對(duì)有機(jī)物命名的考查有以下特點(diǎn):①有機(jī)物命名是高考的重要考點(diǎn),幾乎每年都考。②I卷、III卷基本上都是考查已知結(jié)構(gòu)或已知分子式的物質(zhì)的命名,而II卷多要先判斷其結(jié)構(gòu)再進(jìn)行命名。③2015-2020年共17份卷,考查命名15次,更多的是考查像乙炔、丙酮、丙烯、丙炔、2-丙醇等這樣的代表物或基本物質(zhì),偶有考查像3-羥基丙醛、3-甲基苯酚這樣稍顯陌生的物質(zhì)。但對(duì)這些稍顯陌生的物質(zhì)的考查也可以看成是教科書中重要反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物的名稱的遷移,如,3-甲基苯酚可由2,4,6-三溴苯酚(原版有機(jī)第54頁)遷移而得、三氯乙烯可以看成是1,2-二溴乙烯(原版有機(jī)第33頁)或氯乙烯遷移而來。氯乙酸、3-羥基丙醛可看成是6-羥基己酸(HOOC(CH2)5OH原版有機(jī)第102頁)或氨基酸名稱遷移而來。④考查更多的是帶有苯環(huán)的物質(zhì),幾乎從不考查烷烴的命名??傮w來說,高考全國(guó)卷對(duì)有機(jī)物命名考查密度大、重基礎(chǔ),符合課標(biāo)和高考大綱要求。
科學(xué)技術(shù)名詞是科學(xué)技術(shù)得以描述、記錄傳播和交流的基礎(chǔ)和載體。而對(duì)于主要從事化合物分子研究的化學(xué)學(xué)科來講,除了需要一般的化學(xué)術(shù)語外,還必須對(duì)迄今已超過數(shù)以千萬計(jì)的,而且還在與日俱增的化合物分子給予各自的名稱,更為重要的是從主要的名稱上應(yīng)該顯示出名稱與化合物結(jié)構(gòu)間清晰的或含蓄的關(guān)系,這就要求對(duì)它們建立起科學(xué)的系統(tǒng)的命名規(guī)則。對(duì)有機(jī)化合物的命名,國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)提出了《有機(jī)化學(xué)命名法》并不斷進(jìn)行修訂和補(bǔ)充。中華文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng),更有其文字特點(diǎn),有機(jī)物命名要和國(guó)際接軌,為便于國(guó)內(nèi)外交流、研究、合作,為易于中英文轉(zhuǎn)換等。中國(guó)化學(xué)會(huì)參考IUPAC命名指南,出版的《17原則》是更加完善的有機(jī)物命名原則,對(duì)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展意義重大,對(duì)中學(xué)化學(xué)的教學(xué)具有指導(dǎo)意義。
三、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中亟待說明的命名問題
1.主鏈編號(hào)(或環(huán)編號(hào))錯(cuò)誤。對(duì)于編號(hào)問題,有人錯(cuò)誤地認(rèn)為烷烴中必須使“位號(hào)和最小”。如圖1物質(zhì):
該物質(zhì)應(yīng)該命名為3,3,4,4,7,8-六甲基壬烷(位號(hào)和為29)還是2,3,6,6,7,7-六甲基壬烷(位號(hào)和為31)呢?原版有機(jī)教參明確談到有機(jī)物命名法有俗名、習(xí)慣命名法(普通命名法)、系統(tǒng)命名法(原版有機(jī)教參第11頁)。系統(tǒng)命名法中談到:①“最低系列原則”, 即從不同方向給主鏈編號(hào)得到不同的編號(hào)系列,比較各系列的位次,最先遇到最小位次者為最低系列。如,1,3,5-三氯己烷不能命名為2,4,6-三氯己烷,圖1物質(zhì)的命名應(yīng)該是2,3,6,6,7,7-六甲基壬烷。②“較優(yōu)”基團(tuán),原子序數(shù)較大者為“較優(yōu)”基團(tuán),如,I﹥Br﹥Cl﹥F﹥O﹥N﹥C﹥H;CH3CH2CH2-﹥CH3CH2-﹥CH3-。取代基列出順序遵循“較優(yōu)”基團(tuán)后列出的“順序規(guī)則”(這也是我們常說的先簡(jiǎn)后繁的依據(jù))。關(guān)于編號(hào)問題還存在“哪邊是1位均可”的問題。如圖2物質(zhì):
該物質(zhì)只能命名為3-甲基-5-乙基庚烷。又如圖3物質(zhì),該物質(zhì)的名稱應(yīng)該是2-乙基甲苯(而不能是2-甲基乙苯)。又如圖4,名稱3-甲基-5-氯庚烷是正確的(-Cl優(yōu)于甲基后列出),而5-甲基-3-氯庚烷(離官能團(tuán)近為1位碳)是不符合“較優(yōu)”基團(tuán)后列出原則的。這里明確,鹵代烴采用取代基命名法,也就是將鹵原子當(dāng)成取代基(不作為官能團(tuán)),-Cl等鹵原子(新版有機(jī)叫C-Cl鍵)均為優(yōu)于烷基的“基團(tuán)”應(yīng)后列出,先列出先取得小位次。新版有機(jī)資料卡片講得很“巧妙”:“將鹵原子作為取代基,從離取代基最近的一端編號(hào)”,雖然巧妙但有歧義。我們一線教師在教學(xué)中一定要準(zhǔn)確把握“離取代基最近的一端定為1位”的原則,同時(shí)準(zhǔn)確把握鹵代烴的命名原則。
2.關(guān)于順反異構(gòu)問題。這里再順便談?wù)勴樂串悩?gòu)體的命名,按原版有機(jī)教參講,“當(dāng)雙鍵兩端有相同的原子或原子團(tuán),命名時(shí)將相同原子或原子團(tuán)位于雙鍵一側(cè)的稱為順式(Z,反之為E)……,當(dāng)雙鍵兩端連接四個(gè)不同的原子或原子團(tuán),(分別比較每個(gè)不飽和碳上的原子、原子團(tuán))“較優(yōu)”基團(tuán)位于雙鍵同側(cè)的稱為順式……”,如圖5。
尤其是雙鍵兩端有相同的原子或原子團(tuán)是就不問“較優(yōu)”基團(tuán)的問題了。
在2015-2020年高考全國(guó)卷中涉及順反異構(gòu)名稱的有兩次,在2016年高考全國(guó)I卷“(6)參照上述合成路線,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4為原料(無機(jī)試劑任選),設(shè)計(jì)制備對(duì)二苯二甲酸的合成路線___? ? _?!痹搯柕脑O(shè)計(jì)基于題干中給出結(jié)構(gòu):,再遷移(反,反)-2,4-己二烯結(jié)構(gòu)為,進(jìn)而作答。在2015年高考全國(guó)I卷“(4)……順式聚異戊二烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為? ? ? ? ? ??!贝穑骸_@也是對(duì)順反異構(gòu)體名稱比較直接的考查。
筆者在查閱原版有機(jī)教參中發(fā)現(xiàn)其記述的兩種有機(jī)物的命名,如圖6所示。
筆者認(rèn)為,這兩種有機(jī)物名稱中無論如何也不該出現(xiàn)“-2-甲基-”,也就是說這兩個(gè)有機(jī)物的命名應(yīng)該是錯(cuò)誤的。
3.關(guān)于多官能團(tuán)物質(zhì)的命名。當(dāng)有機(jī)物中有多種官能團(tuán)時(shí),一定要確定主官能團(tuán),而且要把含碳原子的主官能團(tuán)定為1位碳原子,或?qū)⑵渲苯酉噙B的碳原子定為1位碳原子,依次編號(hào)。當(dāng)既有鏈又有環(huán)時(shí),看主官能團(tuán)在鏈上則以鏈為母體命名,反之以環(huán)為母體命名。常見官能團(tuán)的優(yōu)先順序?yàn)椋酣DCOOH(羧酸)﹥―COOR(酯)﹥―CHO(醛)﹥―OH(醇)﹥―C≡C―(炔)﹥(烯)﹥(烷) ﹥―X(鹵代烴)﹥―NO2 (硝基化合物)。依據(jù)這個(gè)順序確定主官能團(tuán),其它官能團(tuán)則作為取代基,如圖7所示。
從這些物質(zhì)的名稱上可以看出官能團(tuán)間的關(guān)系。中國(guó)化學(xué)會(huì)編著的《17原則》,與《80原則》相比有了較大的改動(dòng)和補(bǔ)充,關(guān)于《17原則》將在以后的文章再作介紹。
三、教學(xué)建議
1.遵循新版有機(jī)、新版有機(jī)教參、2017年的課標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)階段教學(xué)。有機(jī)物命名原則太過復(fù)雜,且博大精深,又歷經(jīng)了幾次大的變革過程,我們既要適應(yīng)新發(fā)展,與時(shí)俱進(jìn),又要兼顧一線教學(xué)實(shí)際。所以,筆者認(rèn)為,現(xiàn)階段我們?nèi)匀灰裾铡?0原則》,在教學(xué)中遵循新版有機(jī)、新版有機(jī)教參所講的原則,遵循課標(biāo)要求(知道簡(jiǎn)單有機(jī)物的命名;能寫出烴及其衍生物的官能團(tuán)、簡(jiǎn)單代表物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和名稱),不宜更多地進(jìn)行拓展。也就是說,烷烴命名必須準(zhǔn)確掌握,然后以烷烴命名為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)烯烴、炔烴、鹵代烴、醇等類物質(zhì)的命名,知道苯的同系物、醛、羧酸、酯、氨基酸等類物質(zhì)中代表物及其基本物質(zhì)的名稱。在課堂上不宜過多講解像“順序規(guī)則”“較優(yōu)”基團(tuán)等命名問題,尤其在基礎(chǔ)年級(jí)不講為好。遇到復(fù)雜有機(jī)物時(shí),只告訴學(xué)生該物質(zhì)的名稱(現(xiàn)階段只能是《80原則》的命名)是什么即可。我們命題時(shí)也要謹(jǐn)慎,不要使自己陷于被動(dòng)。
2.應(yīng)對(duì)近年高考。因?yàn)樾掳嬗袡C(jī)及新版有機(jī)教參都是依據(jù)《80原則》,高考命題筆者認(rèn)為這些專家也應(yīng)該依據(jù)《80原則》,但盡管高考題考查的物質(zhì)都是簡(jiǎn)單的物質(zhì),我們?nèi)孕柽m度遷移,適應(yīng)高考出現(xiàn)的命名問題。比如,甲苯、苯酚教學(xué)中出現(xiàn)的三硝基甲苯、三溴苯酚名稱可以適度拓展苯環(huán)上連接的基團(tuán)還遵循優(yōu)先次序(-COOH﹥-CHO﹥-OH﹥-R﹥-X﹥-NO2)問題,等等。高三在第一輪復(fù)習(xí)階段可設(shè)專題,將高考中出現(xiàn)的命名問題要講清楚并適度拓展,但不可消耗太多的時(shí)間和精力,因?yàn)楦呖级际强蓟疚镔|(zhì)的名稱,第三輪也要適度回顧才好溫習(xí),從而拿到基礎(chǔ)分。
3.查閱文獻(xiàn)。對(duì)有機(jī)物命名,在平時(shí)教學(xué)中我們基本上不需查閱太多的文獻(xiàn),但要研究學(xué)習(xí)有機(jī)物命名,在查閱大量文獻(xiàn)時(shí)就要區(qū)分對(duì)待,可能要以2018年文獻(xiàn)為分界點(diǎn),之前的文獻(xiàn)大多都是依據(jù)《80原則》,之后可能更多地談關(guān)于《17原則》的文獻(xiàn)。發(fā)表文章時(shí)凡涉及有機(jī)物命名問題時(shí)要謹(jǐn)慎,最好作出說明。
4.學(xué)習(xí)《17原則》。我們要緊跟時(shí)代學(xué)習(xí)《17原則》。一線教師要擁有豐富的命名知識(shí)才可以準(zhǔn)確解答學(xué)生的各類問題。我們?cè)趯W(xué)習(xí)中可以查閱一些文獻(xiàn),尤其是2018、2019年以后的文獻(xiàn),可能是學(xué)習(xí)《17原則》的一個(gè)捷徑。
上述,筆者簡(jiǎn)要談了有機(jī)物命名的一些問題,如能給讀者一點(diǎn)啟發(fā)也達(dá)到了本文的目的,不當(dāng)之處敬請(qǐng)指正。
參考文獻(xiàn):
[1]中國(guó)化學(xué)會(huì)有機(jī)化合物命名審定委員會(huì).有機(jī)化合物命名原則2017[M].科學(xué)出版社,2018.
責(zé)任編輯? 溫鐵雄