高考化学二轮复习专题十三有机合成与推断专题讲义.pdf
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1、 第 13 讲有机合成与推断 主干知识数码记忆 有机物结构的推断 一、小试能力知多少(判断正误)(1)淀粉通过下列转化可以得到乙(其 AD 均为有机物):淀粉 稀H2SO4A 一定条件 B 浓H2SO4170C Br2 D NaON溶液乙。则乙为乙醇()(2)(2013菏泽模拟)1 mol x 能与足量的 NaHCO3溶液反应放出 44.8 L(标准状况)CO2,则 x 可能为乙二酸()()(3)(2013江苏高考)药物贝诺酯可由乙酰水杨酸和对乙酰氨基酚在一定条件下反应制得:乙酰水杨酸 对乙酰氨基酚 贝诺酯 贝诺酯分子中有三种含氧官能团()二、必备知识掌握牢 1根据有机物的性质推断官能团(1)
2、能使溴水褪色的物质可能含有“”、“”或酚类物质(产生白色沉淀);(2)能使酸性 KMnO4溶液褪色的物质可能含有“”、“”、“CHO”或酚类、苯的同系物等;(3)能发生银镜反应或与新制 Cu(OH)2悬浊液煮沸后生成砖红色沉淀的物质一定含有CHO;(4)能与 Na 反应放出 H2的物质可能为醇、酚、羧酸等;(5)能与 Na2CO3溶液作用放出 CO2或使石蕊试液变红的有机物中含有COOH;(6)能水解的有机物中可能含有酯基()、肽键(),也可能为卤代烃;(7)能发生消去反应的为醇或卤代烃。2根据性质和有关数据推断官能团的数目 (1)CHO3 222 Ag NHAg22C u(O H)2C u
3、O(2)2OH(醇、酚、羧酸)2Na)H2;(3)2COOH CO23CO2,COOH HCO3),CO2;(5)RCH2OH CH3COOH酯化CH3COOCH2R。(Mr)(Mr42)3根据某些产物推知官能团的位置(1)由醇氧化成醛(或羧酸),含有;由醇氧化成酮,含有;若该醇不能被氧化,则必含有 COH(与OH 相连的碳原子上无氢原子);(2)由消去反应的产物可确定“OH”“或X”的位置;(3)由取代反应的产物的种数可确定碳链结构;(4)由加氢后碳架结构确定或的位置。三、常考题型要明了 考查有机物结构、性质、命名及同分异构体 典例 考查有机物的结构推断 演练 1 考查有机物分子式、结构式的
4、确定 演练 2 典例(2013新课标全国卷)化合物 I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基。I 可以用 E 和 H 在一定条件下合成:已知以下信息:A 的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢;RCH=CH2 B2H6H2O2/OHRCH2CH2OH;化合物 F 苯环上的一氯代物只有两种;通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。回答下列问题:(1)A 的化学名称为_。(2)D 的结构简式为_。(3)E 的分子式为_。(4)F生成G的化学方程式为_ _,该反应类型为_。(5)I 的结构简式为_。(6)I 的同系物 J 比 I 相对分子质量小 14
5、,J 的同分异构体中能同时满足如下条件:苯环上只有两个取代基,既能发生银镜反应,又能与饱和 NaHCO3溶液反应放出 CO2,共有_种(不考虑立体异构)。J 的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为 三 组 峰,且 峰 面 积 比 为 221,写 出 J 的 这 种 同 分 异 构 体 的 结 构 简 式_ _。解析 信息表明 A 物质是(CH3)3CCl,A 发生消去反应后生成(CH3)2C=CH2;由信息可知 C 为(CH3)2CHCH2OH,C 在铜催化下被氧化得到 D,D 为(CH3)2CHCHO,D 继续被氧化再酸化生成 E,E 为(CH3)2CHCOOH,F 苯环上的一氯
6、代物只有两种,说明 其对称性高,可知其为对甲基苯酚,在光照下 F 苯环上的甲基发生二氯取代,由信息知 G水 解 酸 化 后 得 到 对 羟 基 苯 甲 醛,E 和 H 在 一 定 条 件 下 发 生 分 子 间 脱 水 生 成。(6)满足条件的 J 的同分异构体在苯环上只有两个取代基,且含有醛基和羧基两种官能团,两取代基分别处于苯环的邻、间、对位置,这两个取代基可以分别是“CHO 与CH2CH2COOH”、“CHO 与CH(CH3)COOH”、“CH2CHO 与CH2COOH”、“CH2CH2CHO 与COOH”、“CH(CH3)CHO 与COOH”、“CH3与CH(COOH)CHO”,共 1
7、8 种同分异构体。J 的一种同分异构体发生银镜反应并酸化后,核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为 221,说明该物质对称性相当高,通常取代基处于苯环对位且两个取代基中碳原子数相同,由此可推知该有机物为 答案(1)2-甲基-2-氯丙烷(或叔丁基氯)有机物结构推断的常用方法 演练 1(2013石家庄联考)已知 AJ 10 种物质的转化关系如图所示:已知:E 分子中含有一个连有 4 个不同原子或原子团的碳原子。C 分子中核磁共振氢谱中显示有四种不同的氢原子,且峰面积之比为 4321。1 mol F 与足量的新制氢氧化铜在加热条件下充分反应可生成 2 mol 砖红色沉淀。G 为白色沉淀。请回答下列问题:
8、(1)A 中含有的含氧官能团的名称是_。(2)B 的结构简式为_。(3)E 生成 H 的化学方程式为_,该反应的反应类型是_。(4)D 的化学名称是_。(5)高分子化合物 J 的结构简式为_。(6)与 C 具有相同的官能团和相同的官能团数目,且官能团不在同一个碳原子上的 C 的同分异构体共有_种,其中核磁共振氢谱有三种不同化学环境的氢原子,且峰面积之比为 221 的是_(写结构简式)。解析:根据框图转化关系、C 的分子式及信息可知 C 为,由 C 生成 F 的条件及信息可知 F 为,由 E 的分子式及信息可知 E 为,由信息可知 D 为 NaCl,因此 B 为、H 为CH2=CHCOOH、J
9、为;逆推可知 A 为 答案:(1)羟基、酯基 (6)5 HOCH2CH2CH2CH2OH 演练 2(2012课标全国卷)对羟基苯甲酸丁酯(俗称尼泊金丁酯)可用作防腐剂,对酵母和霉菌有很强的抑制作用,工业上常用对羟基苯甲酸与丁醇在浓硫酸催化下进行酯化反应而制得。以下是某课题组开发的从廉价、易得的化工原料出发制备对羟基苯甲酸丁酯的合成路线:已知以下信息:通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基:D 可与银氨溶液反应生成银镜;F 的核磁共振氢谱表明其有两种不同化学环境的氢,且峰面积比为 11。回答下列问题:(1)A 的化学名称为_;(2)由 B 生成 C 的化学反应方程式为 _该反应的
10、类型为_;(3)D 的结构简式为_;(4)F 的分子式为_;(5)G 的结构简式为_;(6)E 的同分异构体中含有苯环且能发生银镜反应的共有_种,其中核磁共振氢谱有三种不同化学环境的氢,且峰面积比为 221 的是_(写结构简式)。解析:解答本题可采取顺推和逆推相结合的方法。A 显然是甲苯,在 Fe 的催化作用下,苯环上的氢会被取代,根据合成的目标产物对羟基苯甲酸丁酯,可判断 B 是对氯甲苯。在光照条件下,B 分子中甲基上的两个 H 被取代,生成物 C 是,根据信 息 、可 知D是,E是,F是,G 是(1)A的 化 学 名 称 是 甲 苯。(2)由B生 成C的 化 学 方 程 式 为。(3)D
11、的结构简式为。(4)F的 分 子 式 为C7H4O3Na2。(5)G的 结 构 简 式 为。(6)E 的同分异构体能发生银镜反应,则含有 HCOO或CHO。首先写出含有 HCOO或CHO 但不含 Cl 原子的有机物,有如下几种:,上述各物质的苯环上的一氯代物分别有 3 种、2 种、4 种、4 种,共有 13 种。有机物的合成 一、小试能力知多少(判断正误)(1)(2012北京高考)乙酸、氯乙烯和乙二醇均可作为合成聚合物的单体()(2)(2012浙江高考)有机物 E(C6H10O3)经缩聚反应生成一种可用于制备隐形镜的高聚物F(C6H10O3)n()(3)(2013广东高考)化合物可由化合物合成
12、:则化合物的结构简式为()(4)(2013 浙 江 高 考)和CO2反 应 生 成 可 降 解 聚 合 物,该反应符合绿色化学的原则()二、必备知识掌握牢 1有机合成“三路线”(1)一元合成路线:RCH=CH2 HX 卤代烃 一元醇 一元醛 一元羧酸 酯(2)二元合成路线:CH2=CH2 X2 XCH2CH2X 二元醇 二元醛 二元羧酸 酯(链酯、环酯、聚酯)(3)芳香族化合物的合成路线 2官能团引入“六措施”引入官能团 引入方法 引入卤素原子 烃、酚的取代;不饱和烃与 HX、X2的加成;醇与氢卤酸(HX)取代 引入羟基 烯烃与水加成;醛、酮与氢气加成;卤代烃在碱性条件下水解;酯的水解;葡萄糖
13、发酵产生乙醇 引入碳碳双键;某些醇或卤代烃的消去;炔烃不完全加成 烷烃裂化 引入碳氧双键 醇的催化氧化;连在同一个碳上的两个卤素原子水解;含碳碳三键的物质与水加成 引入羧基 醛基氧化;酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解 卤代:X2、铁屑;硝化:浓硝酸与浓硫酸共热;烃基氧化;先卤代后水解 3官能团消除“四方法”(1)通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环)。(2)通过消去、氧化、酯化反应消除羟基。(3)通过加成或氧化反应消除醛基。(4)通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。4官能团改变“三路径”(1)通过官能团之间的衍变关系改变官能团。如醇 醛 酸。(2)通过某些化学途径使一个官能团变成两个。如C
14、H3CH2OH CH2=CH2 CH2XCH2X CH2OHCH2OH CH2=CHCH2CH3 CH3CHXCH2CH3 CH3CH=CHCH3 CH3CHXCHXCH3 CH2=CHCH=CH2(3)通过某些手段改变官能团的位置。如 CH3CHXCHXCH3 CH2=CHCH=CH2 CH2XCH2CH2CH2X 三、常考题型要明了 考查有机物的结构与性质 典例 考查有机合成中官能团的保护 演练 1 考查有机物的结构与性质及有机物的合成 演练 2 典例 工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯,其生产过程如下图。回答下列问题:(1)有机物 A 的结构简式为_。(2)反应的化学反应方程式(有机物写结
15、构简式,要注明反应条件):_ _ _。(3)在合成线路中,设计第和这两步反应的目的是_ _。解析 由甲苯合成对羟基苯甲酸乙酯的反应流程为:(3)保护酚羟基 有机合成中官能团的保护方法 在有机合成中,若使用到酸性 KMnO4溶液等强氧化剂,结果却对原有机物分子结构中的碳碳双键、酚羟基、醇羟基等官能团起到了破坏作用,需要先将这些官能团保护起来,待KMnO4溶液氧化其他官能团后,再将其复原。具体过程可表示为:1酚羟基的保护与复原 2醇羟基的保护与复原 3碳碳双键的保护与复原 演练 1 吡洛芬是一种用于治疗风湿病的药物,它的合成路线如下:已知:(易被氧化)回答下列问题:(1)B C 的反应类型为_。(
16、2)A B反应的化学方程式为_。从整个合成线路看,步骤A B的目的是_。解析:从合成路线中看出,B C 的反应中需加入 Cl2作反应物,Cl2具有强氧化性,而题目信息中NH2易被氧化。故步骤 A B 的目的是保护NH2,防止被 Cl2氧化。答案:取代反应 保护NH2,防止其被 Cl2氧化 演练 2(2013江苏淮安调研)化合物 E 是一种医药中间体,常用于制备抗凝血药,可以通过如图所示的路线合成:(1)A 中含有的官能团名称为_。(2)C 转化为 D 的反应类型是_。(3)写出 D 与足量 NaOH 溶液完全反应的化学方程式:_ _。(4)1 mol E 最多可与_mol H2加成。(5)写
17、出 同 时 满 足 下 列 条 件 的B的 一 种 同 分 异 构 体 的 结 构 简 式:_。A能发生银镜反应 B核磁共振氢谱只有 4 组峰 C能与 FeCl3溶液发生显色反应,水解时 1 mol 可消耗 3 mol NaOH(6)已知工业上以氯苯水解制取苯酚,而酚羟基一般不易直接与羧酸酯化。苯甲酸苯酚酯()是一种重要的有机合成中间体。试写出以苯、甲苯为原料制取该化合物的合成路线流程图(无机原料任选)。合成路线流程图示例如下:H2C=CH2 HBr CH3CH2Br NaOH溶液CH3CH2OH 解析:(1)A 为乙醛,官能团是醛基。(2)C 为,它与 CH3COCl 发生取代反应生成 D
18、和 HCl。(3)D 中的酯基在足量 NaOH 溶液中发生水解反应,且水解生成的酚羟基也能与 NaOH 反应。(4)E 中苯环及碳碳双键能与 H2加成,但酯基不能与 H2加成,1 mol E 最多可与 4 mol H2加成。(5)所写有机物应含有酚羟基和甲酸酯基,由核磁共振氢谱只有 4组峰知,酚羟基只能在甲酸酯基的对位。答案:(1)醛基(2)取代反应 (6)解答有机合成题的思路与方法 有机合成与推断题中提供的材料和涉及的化学知识多数是新情境、新知识,这些新知识以信息的形式在题目中给出,要求学生通过阅读理解信息,进行分析、整理,利用联想、迁移、转换、重组等方法,找出规律,解决有关问题。其命题角度
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- 高考 化学 二轮 复习 专题 十三 有机合成 推断 讲义
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