高三化学一轮复习专题学案整理有机合成与推断中学教育中考_中学教育-中学课件.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 高三化学同步学案-有机合成与推断 一、学习要求(一)有机合成 1.有机合成基本要求 原理正确、原料价廉;途径简捷、便于操作;条件适宜、易于分离。2.烃及烃的衍生物的转化关系是解合成题的基础 烃及烃的衍生物相互转化的实质是官能团之间的转变:烷烃醇醛羧酸酯烯烃炔烃卤代烃(二)、有机合成的常规方法 1.官能团的引入和转换(1)C=C的形成:一元卤代烃在强碱的醇溶液中消去 HX;醇在浓硫酸存在的条件下消去 H2O;二元卤代烃在锌粉存在的条件下消去 X2;烷烃的热裂解和催化裂化。(2)CC的形成:二元卤代烃在强碱的醇溶液中消去两分子的 HX;一元卤代烯烃在强碱的醇溶液中消去 HX;实
2、验室制备乙炔原理的应用。(3)卤素原子的引入方法:烷烃的卤代(主要应用于甲烷);-H的卤代(红磷做催化剂);烯烃、炔烃的加成(HX、X2);芳香烃与 X2的加成;芳香烃苯环上的卤代;芳香烃侧链上的卤代;醇与 HX的取代;烯烃与 HO Cl 的加成。(4)羟基的引入方法:烯烃与水加成;卤代烃的碱性水解;醛的加氢还原;酮的加氢还原;酯的酸性或碱性水解;苯氧离子与酸反应;烯烃与 HO Cl 的加成。(5)醛基或羰基的引入方法:烯烃的催化氧化;烯烃的臭氧氧化分解;炔烃与水的加成;醇的催化氧化。(6)羧基的引入方法:丁烷的催化氧化;苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化;醛的催化氧化;酯的水解。CN的酸性水解
3、;肽、蛋白质的水解;酰氨的水解。(7)酯基的引入方法:酯化反应的发生;酯交换反应的发生。(8)硝基的引入方法:硝化反应的发生。(9)氰基的引入方法:烯烃与 HCN 的加成;炔烃与 HCN 的加成;卤代烃与 CN-的取代。(10)氨基的引入方法:NO2的还原;CN的加氢还原;肽、蛋白质的水解。2.碳链的增减 学习必备 欢迎下载(1)增长碳链的方法:卤代烃与金属钠反应;烷基化反应;C=O与格式试剂反应;通过聚合反应;羟醛缩合;烯烃、炔烃与 HCN 的加成反应;卤代烃在醇溶液中与 NaCN的取代反应;有机铜锂与卤代烃的反应。(2)缩短碳链的方法:脱羧反应;烯烃的臭氧分解;烯烃、炔烃被酸性高锰酸钾溶液
4、氧化;苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化;烷烃的催化裂化。3.官能团的消除 通过加成反应消除不饱和键。通过消去反应或氧化反应或酯化反应等消除羟基(OH)通过加成反应或氧化反应等消除醛基(CHO)4.有机物成环规律 类型 方式 酯成环 二元酸和二元醇的酯化成环 酸醇的酯化成环 醚键成环(O)二元醇分子内脱水成环 二元醇分子间脱水成环 肽键成环 二元酸和二氨基化合物成环 氨基酸成环 不饱和烃小分子加成 双烯合成成环 三分子乙炔生成苯 5.官能团的衍变(1)一元合成路线 RCH CH2 卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯(2)二元合成路线 OHHCOHHCClHCClHCCHCHOHCHCH2|2|OH2|
5、2|Cl22OH23222水解加成消去(3)芳香化合物合成路线 改变官能团的位置 3|3HBr23HBr223CHBrHCCHCHCHCHBrCHCHCH加成消去 与经济社会的协调发展的原则在可持续发展的指导下运用现代生物科技和循环经济模式改造和创新传统农业从而实现人与自然和谐共存的新的农业形式具体来说大农业有以下两种意义第一种意义大农业是指农业的产业化形式即所谓工销售等大农业实际上贯穿了第一二三产业第一产业的农业生产第二产业的农产品加工以及第三产业中近几年起的农家乐观光农业等大农业与中国几千年来自给自足的传统农业和过去计划经济下的农业有着本质区别它是市场配置和际上把农业划分为种植业与畜牧业我
6、国把农业划分为农林牧副渔其中的农就是小农业指种植业它只是大农业中的一个部分现在我们提到的大农业一般情况下都是指第一种意义二大农业行业情况农业是我国国民经济的基础性产业在我学习必备 欢迎下载(三)、常见的合成方法 解答有机合成题时,首先要正确判断合成的有机物属于哪一类有机物,带有何种官能团,然后结合所学过的知识或题给信息,寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法,尽快找出合成目标有机物的关键和突破点。基本方法有:1.正向合成法:此法采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向目标合成有机物,其思维程序是:原料中间产物产品。例 1已知:有机物中的硝基在铁和盐酸作
7、用下,能被还原成氨基:对乙酰胺基酚又称扑热息痛,为白色晶体,是一种优良的解热镇痛药,其毒性较菲那西汀,阿司匹林低。扑热息痛的生产流程为:请回答下列问题(1)写出反应的化学方程式 由氯苯制 A:_ 由 A制 B:_ 由 B制 C:_(2)扑热息痛在潮湿环境中长期受热能发生水解,写出扑热息痛水解的化学方程式 解析 这一合成题的原料是,目标产物是原料与目标之间给了若干的提示。根据条件不能分析 A应为,B生成 C的变化经点是生成,C生成扑热息痛的变化点是生成NHCOCH3。这时将 A与目标产物对比,不难得出 AB的变化点为Cl 生成OH。答案 与经济社会的协调发展的原则在可持续发展的指导下运用现代生物
8、科技和循环经济模式改造和创新传统农业从而实现人与自然和谐共存的新的农业形式具体来说大农业有以下两种意义第一种意义大农业是指农业的产业化形式即所谓工销售等大农业实际上贯穿了第一二三产业第一产业的农业生产第二产业的农产品加工以及第三产业中近几年起的农家乐观光农业等大农业与中国几千年来自给自足的传统农业和过去计划经济下的农业有着本质区别它是市场配置和际上把农业划分为种植业与畜牧业我国把农业划分为农林牧副渔其中的农就是小农业指种植业它只是大农业中的一个部分现在我们提到的大农业一般情况下都是指第一种意义二大农业行业情况农业是我国国民经济的基础性产业在我学习必备 欢迎下载 (2)逆向合成法:此法采用逆向思
9、维方法,从目标合成有机物的组成、结构、性质入手,找出合成所需的直接或间接的中间产物,逐步推向已知原料,其思维程序是:产品中间产物原料。例 2写出用和饱和食盐水制乙二酸乙二醋的化学方程式。解析 生成目标产物的最后一步是乙二酸、乙二醇的醋化,又知乙二醇氧化可得乙二酸。乙二醇比原料分子中少了二个碳原子,因此必须将原料进行减碳反应达到分子内只含两个碳原子的要求。因此合成路线为:(3)综合比较法:此法采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,得出最佳合成路线。(四)有机推断题的解题思路与方法:有机推断题具有较强的灵活性、新颖性和综合性,具有起点高、落点低的特点。有机推断题属于综合应用
10、各类有机物官能团性质、相互衍变关系的知识,综合计算并在新情景下加以迁移的能力题。此类题目综合性强,难度大,情景新,要求高,只有在熟练掌握各类有机物及相互衍变关系的基础上,结合具体的实验现象和数据,再综合分析,才能做出正确、合理的推断。说明:1.解答有机推断题的常用方法有:根据官能团的特征性质进行推理判断。如:能使溴水褪色的有机物含有“CC键”或“CC键”等;能发生银镜反应的有机物含有“CHO”;能与 Na发生反应产生 H2的有机物含有“OH”或“COOH”;能与 Na2CO3溶液反应产生 CO2的有机物含有“COOH”;能水解生成醇和羧酸的有机物是酯等。根据有机物之间的相互衍生关系,进行综合分
11、析加以推断。关键掌握如下重要的烃与烃的衍生物之间相互转化的知识链。与经济社会的协调发展的原则在可持续发展的指导下运用现代生物科技和循环经济模式改造和创新传统农业从而实现人与自然和谐共存的新的农业形式具体来说大农业有以下两种意义第一种意义大农业是指农业的产业化形式即所谓工销售等大农业实际上贯穿了第一二三产业第一产业的农业生产第二产业的农产品加工以及第三产业中近几年起的农家乐观光农业等大农业与中国几千年来自给自足的传统农业和过去计划经济下的农业有着本质区别它是市场配置和际上把农业划分为种植业与畜牧业我国把农业划分为农林牧副渔其中的农就是小农业指种植业它只是大农业中的一个部分现在我们提到的大农业一般
12、情况下都是指第一种意义二大农业行业情况农业是我国国民经济的基础性产业在我学习必备 欢迎下载 a.“有机三角”不仅可以实现官能团的转换(即有机物类别的转换),而且可以增加或减少官能团的数目,在有机物的合成与推断中有极其重要的作用。b.“醛的特殊地位”“醛”,既可以加氢得到醇,也可以加氧得到羧酸,还可以自身加成得羟基醛以增长碳链,因而在有机物的合成与推断中占有特殊地位。c.“酯化反应”的扩展(i)一元羧酸与一元醇反应只生成普通酯。(ii)二元羧酸与二元醇反应既可生成普通酯,也可生成环状酯,还可生成高聚酯。(iii)羟基羧酸自身反应既可生成普通酯,也可生成环状酯,还可生成高聚酯。(iv)氨基酸之间反
13、应类似酯化反应,可生成二肽、环状酰胺、多肽等三类产物。根据有机物的性质和相关数据推知官能团的个数。如关系式:RCHO 2Ag(或Cu2O)2ROH H2 2RCOOH CO32CO2 根据某些反应的产物推知官能团的位置。如若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构为“CH2OH”;若醇能氧化为酮,则醛分子中应含有结构为“”由消去反应的产物可确定“OH”或“X”的位置;由取代产物的种类可确定碳架结构;由加氢后的碳架结构,可确定“CC键”或“CC键”的位置。有机推断题中给出的有机物分子通常都含有多个官能团。若有机物分子中存在多个官能团,该物质的性质即为多个官能团性质的综合体现,并要注意其性质的拓展
14、。如乳酸分子中存在醇羟基和羧基,能够发生消去反应、酯化反应,在一定条件下也能发生缩聚反应:与经济社会的协调发展的原则在可持续发展的指导下运用现代生物科技和循环经济模式改造和创新传统农业从而实现人与自然和谐共存的新的农业形式具体来说大农业有以下两种意义第一种意义大农业是指农业的产业化形式即所谓工销售等大农业实际上贯穿了第一二三产业第一产业的农业生产第二产业的农产品加工以及第三产业中近几年起的农家乐观光农业等大农业与中国几千年来自给自足的传统农业和过去计划经济下的农业有着本质区别它是市场配置和际上把农业划分为种植业与畜牧业我国把农业划分为农林牧副渔其中的农就是小农业指种植业它只是大农业中的一个部分
15、现在我们提到的大农业一般情况下都是指第一种意义二大农业行业情况农业是我国国民经济的基础性产业在我学习必备 欢迎下载 2.针对有机推断试题的编排特点,应充分利用试题所给信息,进行知识的分解、迁移、转换和重组。特别是试题中新信息的给予,应将其同原有知识进行融合和加工,提炼出解题的必要信息。有机推断试题的信息包括各物质间分子式、相对分子质量、结构简式的差异,有机物分子的结构特点,有机物的性质,物质发生反应的条件等。对试题信息的重组、加工和提炼过程是解析推断题的关键环节。3.依据有机推断题的考查形式和编排特点,有机推断题的解析过程通常采用正向推导、逆向推导或正、逆向相结合的推导方式。运用合理的推导过程
16、是优化解题过程,提高解题效率的有效方法。4.对推断出的结论要有必要的验证过程,并对有机物的分子式、结构简式、发生反应的类型、反应方程式的书写等进行检验。这是确保答案准确无误的有效方法。综上所述,可得出解答有机推断题的思路和方法是:首先应认真审题,分析题意,分离出已知条件和推断内容,弄清被推断物和其他有机物的关系,以特征点作为解题突破口,结合信息和相关知识进行推理、计算,排除干扰,最后作出正确推断,一般可采取顺推法(从原料推出目标分子)、逆推法(从目标分子经中间产物逆推出原料)、多法结合推断(综合应用顺推法和逆推法)等。其简要思路可列如下表:(五)推断方法 1.应用特征产物逆向推断【例 3】下图
17、中 A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物。根据下图回答问题。(1)D 的化学名称是 。(2)反应的化学方程式是_。(有机物须用结构简式表示)(3)B 的分子式是 。A的结构式是 。反应的反应类型是 。(4)符合下列 3 个条件的 B的同分异构体的数目有_个。()为邻位取代苯环结构;()与 B具有相同官能团;()不与 FeCl3溶液发生显色反应。写出其中任意一种同分异构体的结构简式_。(5)G 是重要的工业原料,用化学方程式表示 G的一种重要的工业用途 _。【解析】(1)乙醇(2)CH3COOH CH3CH2OH 浓H2SO4 CH3COOC2H5H2O(3)C9H10O3 与经济社会的协调
18、发展的原则在可持续发展的指导下运用现代生物科技和循环经济模式改造和创新传统农业从而实现人与自然和谐共存的新的农业形式具体来说大农业有以下两种意义第一种意义大农业是指农业的产业化形式即所谓工销售等大农业实际上贯穿了第一二三产业第一产业的农业生产第二产业的农产品加工以及第三产业中近几年起的农家乐观光农业等大农业与中国几千年来自给自足的传统农业和过去计划经济下的农业有着本质区别它是市场配置和际上把农业划分为种植业与畜牧业我国把农业划分为农林牧副渔其中的农就是小农业指种植业它只是大农业中的一个部分现在我们提到的大农业一般情况下都是指第一种意义二大农业行业情况农业是我国国民经济的基础性产业在我学习必备
19、欢迎下载 水解反应(取代反应)(填写其中一种结构简式即可)(5)nCH2=CH2 催化剂 或 CH2=CH2H2O 催化剂CH3CH2OH(其他合理答案均可)【例 4】(2011 山东理综,33)美国化学家 R.F.Heck 因发现如下 Heck反应而获得 2010 年诺贝尔化学奖。XCH2CH R Pd碱 CHCHRHX(X 为卤原子,R为取代基)经由 Heck反应合成 M(一种防晒剂)的路线如下:回答下列问题:(1)M 可发生的反应类型是_。a取代反应 b酯化反应 c缩聚反应 d加成反应(2)C 与浓 H2SO4共热生成 F,F能使酸性 KMnO4溶液褪色,F的结构简式是_。D在一定条件下
20、反应生成高分子化合物 G,G的结构简式是_。(3)在 AB的反应中,检验 A是否反应完全的试剂是_。(4)E 的一种同分异构体 K符合下列条件:苯环上有两个取代基且苯环上只有两种不同化学环境的氢,与 FeCl3溶液作用显紫色。K与过量 NaOH 溶液共热,发生反应的方程式为 _。【解析】(1)ad(2)(CH3)2CHCH=CH2 【解题技巧】确定官能团的方法 1根据试剂或特征现象推知官能团的种类(1)使溴水褪色,则表示该物质中可能含有“”或“”结构。与经济社会的协调发展的原则在可持续发展的指导下运用现代生物科技和循环经济模式改造和创新传统农业从而实现人与自然和谐共存的新的农业形式具体来说大农
21、业有以下两种意义第一种意义大农业是指农业的产业化形式即所谓工销售等大农业实际上贯穿了第一二三产业第一产业的农业生产第二产业的农产品加工以及第三产业中近几年起的农家乐观光农业等大农业与中国几千年来自给自足的传统农业和过去计划经济下的农业有着本质区别它是市场配置和际上把农业划分为种植业与畜牧业我国把农业划分为农林牧副渔其中的农就是小农业指种植业它只是大农业中的一个部分现在我们提到的大农业一般情况下都是指第一种意义二大农业行业情况农业是我国国民经济的基础性产业在我学习必备 欢迎下载(2)使 KMnO4(H)溶液褪色,则该物质中可能含有“”、“”或“CHO”等结构或为苯的同系物。(3)遇 FeCl3溶
22、液显紫色,或加入溴水出现白色沉淀,则该物质中含有酚羟基。(4)遇浓硝酸变黄,则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。(5)遇 I2变蓝则该物质为淀粉。(6)加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸有砖红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成,表示含有CHO。(7)加入 Na放出 H2,表示含有OH或COOH。(8)加入 NaHCO3溶液产生气体,表示含有COOH。2根据数据确定官能团的数目 2.OH(醇、酚、羧酸)NaH2(3)2 COOH Na2CO3CO2,COOH NaHCO3CO2 CC(或二烯、烯醛)2 mol H2CH2CH2 (5)某有机物与醋酸反应,相对分子质量增加 42,则含有
23、1 个OH;增加 84,则含有 2 个OH。即OH转变为OOCCH3。(6)由CHO 转变为COOH,相对分子质量增加 16;若增加 32,则含 2 个CHO。(7)当醇被氧化成醛或酮后,相对分子质量减小 2,则含有 1 个OH;若相对分子质量减小 4,则含有 2 个OH。3根据性质确定官能团的位置(1)若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构“CH2OH”;若能氧化成酮,则醇分子中应含有结构“CHOH”。(2)由消去反应的产物可确定“OH”或“X”的位置。(3)由一卤代物的种类可确定碳架结构。(4)由加氢后的碳架结构,可确定“”或“CC”的位置。(5)由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯,
24、可确定有机物是羟基酸,并根据环的大小,可确定“OH”与“COOH”的相对位置。【例 5】有机物 X(分子式为 C4H6O5)广泛存在于许多水果中,尤以苹果、葡萄、西瓜、山楂内为多。经测定该有机物具有下表中所列性质,请根据题目要求填空:(1)X的性质 推测 X中关于官能团的结论 X与足量 Na反应产生 H2 X与醇或羧酸在浓硫酸作用下并加热均生成有香味的产物 在一定条件下 X的分子内脱水产物(非环状化合物)可与溴水发生加成反应 33.5 g X与 100 mL 5 mol L1 NaOH溶液恰好 与经济社会的协调发展的原则在可持续发展的指导下运用现代生物科技和循环经济模式改造和创新传统农业从而实
25、现人与自然和谐共存的新的农业形式具体来说大农业有以下两种意义第一种意义大农业是指农业的产业化形式即所谓工销售等大农业实际上贯穿了第一二三产业第一产业的农业生产第二产业的农产品加工以及第三产业中近几年起的农家乐观光农业等大农业与中国几千年来自给自足的传统农业和过去计划经济下的农业有着本质区别它是市场配置和际上把农业划分为种植业与畜牧业我国把农业划分为农林牧副渔其中的农就是小农业指种植业它只是大农业中的一个部分现在我们提到的大农业一般情况下都是指第一种意义二大农业行业情况农业是我国国民经济的基础性产业在我学习必备 欢迎下载 中和 X的可能结构简式_,_,_(2)写出 X发生反应的化学方程式(任写一
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