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烃的衍生物的传统概念为“烃分子中的氢 原子被其他原子或原子团取代而衍生成的化合 物” ，此概念能很好地说明面代烃、醇、醛、羧酸 等含有一价官能团的有机物和烃之间的衍生关系， 但较难说明酮、酯、三级胺等含有二价或三价官能 团的有机物的衍生过程。

设想一下，假如将此概念修订为“烃分子中的碳及其相连的一个或多个氢 原子被其他原子或原子团取代而衍生（或称演变） 成的化合物”可能会显得更为全面。一价官能团可认为是烃分子结构中的一价基团(一CH₃)被官能团取代演变而来，二价官能团可认为是烃分子结构 中的二价基团(一CH₂一或一CH₃中对应的一CH₂一部 分)被官能团取代演变而来，三价官能团可认为是烃分子结构中的三价基团（或一CH₃、一CH₂一中的对应部分)被官能团取代演变而来。而在探究这一有机化学基本概念本源的过程中，笔者逐 渐悟出了烃的衍生物同分异构体书写的一种新方 法一一官能团取代法，即将上述演变过程逆向移 动，将烃的衍生物分子“返本还原”为烃分子，并写出其同分异构体的结构简式，再运用官能团取代的演变方法，依照目标分子要求将烃转换成目标烃的衍生物的各种同分异构体。

书写同分异构体的步骤为：

第一步,将烃的 衍生物分子式改写成基础碳氢化学式（官能团）或基础碳氢化学式·官能团核心片断，如醇 、酚、醚C_xH_yO改写成C_xH_y•O，醛、酮C_xH_yO改写成 C_x-1H_y•CO，羧酸、酯 C_xH_yO₂ 改写成 C_x-1H_y•COO, 胺C_xH_yN改写成C_xH_y•N。

第二步，将官能团或官 能团核心片断用相同价态烃基代替得烃分子，如 将上述衍生物中二价的一O一、一CO一、一COO一用 一CH₂一代替分别得到烃分子其C_x+1H_y+2(C_xH_y• CH₂),三价的用代替得到烃 H分子C_x+1H_y+1(C_xH_y•CH)。

第三步，写出烃的同分异 构体，并标出各异构体中对应一价(一CH₃)、二价(一CH₂一)、三价()的种数。

第四步，用官能 H团或官能团核心片断取代上述相同价态的烃基，得 目标分子的各种同分异构体。

按此步骤书写，能充分发挥烃的同分异构体的书写在整个有机物同分异构体书写中的基础作用，有序性强，不会重复， 适用范围广，能方便解决插入法等其他方法较少 涉及的含氮衍生物同分异构体的书写问题，不会遗漏。

具体应用举例如下。

1含氧衍生物

1.1 将烷烃分子中的一CH₂—用一O一取代演 变成醇和醚

例1 (2012 •新课程理综化学卷• 10改编)分 子式为C₅H₁₂O有机化合物有多少种（不考虑立体 异构）？

[解析]将C₅H₁₂O改写为C₅H₁₂•O，一O一为二价，用二价烃基一CH₂一代替一O一得烃分子式C₆H₁₄,含氧衍生物C₅H₁₂O可认为是将烷烃C₆H₁₄ 分子中的二价基团（一CH₂—或一CH₃中对应的 一CH₂一部分)用一O一取代演变而来。这样，可先将 C₅H₁₂O还原为烷烃C₆H₁₄，写出C₆H₁₄的同分异构 体,并标出一CH₂一的种数。

将上述C₆H₁₄同分异构体中一CH₃用—OH取 代，得到一元醇8种；将—CH₂—用—O—取代，得到 一元醚6种。所以，C₅H₁₂O的同分异构体共有14 种,结构简式如下：

1.2将烷烃分子中的一CH₂—用一O一取代演变成环醇和环醚。

例 2 (2013·山东理综 ·33改编)写出分子式 为 C₄H₈O的属于环醇及环醚的同分异构体的结构 简式 (不考虑立体异构)。 

[解析】将 C₄H₈O改写为 C₄H₈·O，一O一为二价， 用二价烃基一CH₂一代替一O一得烃分子式 C₅H₁₀。 C₄H₈O可认为是将环烷烃 C₅H₁₀。分子中的二价基团 (一CH₂一或一CH₃ 中对应 的一CH₂一部分 )用一O一取代演变而得。这样，可将 C₄H₈O还原为环烷烃 C₅H₁₀， 写出 C₅H₁₀的各种环烷烃异构体，并标出 一CH₂一的种数。

将上述C₅H₁₀同分异构体中一CH₃用一OH取代，得到一元环醇4种，将一CH₂一用一O一取代，得到一元环醚7种，所以，C₄H₈O的属于环醇及环醚 的同分异构体共有11种，结构简式如下：

1.3将烷烃分子中的一CH₂—用一CO一取代演 变成醛和酮

例3 (2012 •新课程理综化学卷• 10改编） 分子式为C6H12O并含有一CO一基团的有机物有多 少种（不考虑立体异构）?

[解析]将 C₆H₁₂O 改写为 C₅H₁₂ • CO, —CO— 为二价，用二价烃基一CH₂一代替一CO一得烃分子 式C₆H₁₄。C₆H₁₂O可认为是将烷烃C₆H₁₄分子中的 二价基团(一 CH₂—或一CH₃中对应的一CH₂一部分） 用一CO一取代演变而得。这样，可将C₆H₁₂O还原为烷烃C₆H₁₄，写出C₆H₁₄的各种烷烃异构体，并标 出一CH₂一的种数。

将所有分子中的各种不同的一CH₃用醛基取 代，可得C₆H₁₂O分子中属于醛的同分异构体有 8种，将所有分子中各种不同的一CH₂—用羰基取 代，可得C₆H₁₂O分子中属于酮的同分异构体有6 种，共14种。

1.4将烷烃分子中的一CH₂一用一COO—取代 演变成酸和酯

例4 (2015.新课标H高考化学卷• 5改编） 分子式为C₅H₁₀O₂并含有一COO一基团的有机物有多少种（不含立体异构）?

[解析]将 C₅H₁₀O₂ 改写为 C₄H₁₀ • COO, 一 COO一 为二价，用二价烃基一CH₂一代替一COO一得烃分子式C₅H₁₂。C₅H₁₀O₂可认为是将烷烃C₅H₁₂分子中的 二价基团（一CH₂或一CH₃中对应的一CH₂一部分） 用一COO一取代演变而得。这样，可将C₅H₁₀O₂还原 为烷烃C₅H₁₂，写出C₅H₁₂的各种烷烃异构体，并 标出一CH₂—的种数。

用一COOH取代上述分子中的—CH₃，得到一 元羧酸共4种；用一OOCH取代一CH₃得到甲酸酯 4种，用一COO一取代上述分子中的—CH₂—，注意 到取代基及烃的不对称性，又得到一元酸5种，合计满足题意的有机物共13种：

1.5 将芳香烃分子中苯环侧链的一 CH₂—用 一O一 取代演变成芳香醇、芳香醚和紛类化合物 

例5 (1998•上海高考化学卷32改编）C₈H₁₀O同分异构体中含有苯环的有              种（不考虑立体异构）。

[解析]将C₈H₁₀O改写为C₈H₁₀• O，一O一为 二价，用二价烃基一CH₂—代替一O一得烃分子式 C₉H₁₂O，C₈H₁₀O含有苯环的异构体可认为是将芳香 烃C₉H₁₂分子苯环侧链中的二价基团（一CH₂一或 一CH₃中对应的一CH₂一部分）用一O一取代演变而 来。这样，可将C₈H₁₀O还原为芳香烃C₉H₁₂,写出 C₉H₁₂含有苯环的同分异构体，并标出侧链一CH₂一的种数。

将上述C₉H₁₂异构体中各种一CH₂—用一O一取 代，可得一种C₈H₁₀O对应的含有苯环的异构体， 如将⑶、(4)、（7)、（10)、(13)对应一CH₃ 用 一OH取代可得5种芳香醇，将(1)、（2)、（6)、（9)、 (12)对应一CH₂—用一O一取代可得5种芳香醚，将 (5)、(8)、(11)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)、 (19)与苯环直接相连一CH3用一OH取代可得9种 酚类化合物，这样,可知C₈H₁₀O同分异构体中含 有苯环的共有19种。结构简式如下：

不难发现，将本例中的一CH₂—用一CO—取代演 变可得芳香醛和酮，用一 COO—取代演变可得芳香酸和酯，各类同分异体的分析思路与本例相似。

2含氮衍生物

2.1 将烷烃分子中的用N原子取代演变 H成各级胺

例6 (1993 •全国高考.36改编）写出C₄H₁₁N 所有同分异构体的结构简式。

[解析]将C₄H₁₁N改写为C₄H₁₁ • N, 为三价，用三价烃基代替得烃分子式C₅H₁₂。

C₄H₁₁N可认为是将烃C₅H₁₂分子中的三价基团(或一CH₃、一CH₂—中对应的部分）用N原子取代演变而来，这样，可将C₄H₁₁N还原为烷烃C₅H₁₂，写出C₅H₁₂的同分异构体，并标出的种数。

将C₅H₁₂同分异构体中每一种用N原子取代，可方便得到C₄H₁₁N所有同分异构体的结构 简式共8种：

2.2 将芳香烃分子中苯环侧链的用N原H子取代演变成各级芳香胺

例7 (2014 •新课程理综化学卷• 38改编）C₈H₁₁N同分异构体中含有苯环的有           种（不考虑立体异构）。

[解析]将C₈H₁₁N改写为C₈H₁₁•N, 为三价，用三价烃基代替得烃分子式C₉H₁₂，C₈H₁₁N含有苯环的异构体可认为是将芳香烃C₉H₁₂分子苯环侧链中的三价基团（或一CH3、一CH2—中对应的部分）用N原子取代演变而来，这样，可将C₈H₁₁N还原为芳香烃C₉H₁₂，写出C₉H₁₂含有苯环的同分异构体，并标出侧链的种数。

将上述C9H12异构体中各种用N取代，可得一种C₈H₁₁N对应的含有苯环的异构体，如（1) ~ (3)对应的异构体的结构简式如下，这样，可知 C₈H₁₁N同分异构体中含有苯环的共有20种。

结语

碳氢化合物同分异构体的书写应当是所有烃 的衍生物同分异构体写书的基础，如何建立二者之间的联系应当说已经有了不少研究，如实用性 很强的插人法、基团组合法等,但文献报导的种种 方法几乎都以烃的含氧衍生物为例，很少有人研究含氮衍生物的书写，究其原因可能是插入法等方 法在解决含氮衍生物时容易产生漏解，如笔者有两个竞赛基础较好的学生在解文中例1问题时答案 都为19种，均是疏漏第4种。

笔者在本届教学中通过深人思考，在尝试完善烃的衍生物这一有机 化学基本学科概念的过程中渐渐悟出了上述同分 异构体书写的新方法,充分发挥了烃的同分异构体 在书写衍生物同分异构体中的基础性作用，从而简化了一些复杂烃的衍生物同分异构体数的推导步骤，重要的是，在书写过程中，师生提高了对烃的衍生物这一有机化学基本概念本质的认识，体验 到了一种创新的快乐，提高了课堂教学的效率。

需要提及的是，该方法不仅适用于文中所举饱和烃、芳香烃的各种一元取代衍生物同分异构体的书写，也适用于多元取代衍生物以及不饱和 烃、不饱和芳香烃及其含氧、含氮等衍生物同分异构体的书写，但过程稍显复杂，并超出中学范围， 在此不再赘述。