
【考綱點擊】
1.有機化合物的組成與結構:(1)能根據(jù)有機化合物的元素含量、相對分子質(zhì)量確定有機化合物的分子式;(2)了解常見有機化合物的結構;了解有機化合物分子中的官能團,能正確地表示它們的結構;(3)了解確定有機化合物結構的化學方法和物理方法(如質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振氫譜等);(4)能正確書寫有機化合物的同分異構體(不包括手性異構體);(5)能夠正確命名簡單的有機化合物;(6)了解有機分子中官能團之間的相互影響。
2.烴及其衍生物的性質(zhì)與應用:(1)掌握烷、烯、炔和芳香烴的結構與性質(zhì);(2)掌握鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、酯的結構與性質(zhì),以及它們之間的相互轉化;(3)了解烴類及衍生物的重要應用以及烴的衍生物合成方法;(4)根據(jù)信息能設計有機化合物的合成路線。
3.糖類、氨基酸和蛋白質(zhì):(1)了解糖類、氨基酸和蛋白質(zhì)的組成、結構特點、主要化學性質(zhì)及應用;(2)了解糖類、氨基酸和蛋白質(zhì)在生命過程中的作用。
4.合成高分子:(1)了解合成高分子的組成與結構特點。能依據(jù)簡單合成高分子的結構分析其鏈節(jié)和單體;(2)了解加聚反應和縮聚反應的含義;(3)了解合成高分子在高新技術領域的應用以及在發(fā)展經(jīng)濟、提高生活質(zhì)量方面中的貢獻。
考點1 化石能源、三大基本營養(yǎng)物質(zhì)、有機合成高分子化合物
1.能源分類
能源:包括化石燃料(煤、石油、天然氣)、陽光、風力、潮汐以及柴草等。
(1)新能源:利用先進技術所獲得的能源,如核聚變能、風能、太陽能、海洋能等。
(2)可再生能源:在短時間內(nèi)可連續(xù)再生利用的一次能源。例如,水能、風能。
(3)不可再生能源:經(jīng)過億萬年形成的,短期內(nèi)無法恢復的能源。例如,煤、石油、天然氣等。
2.化石燃料的開發(fā)利用
(1)石油的分餾(常壓、減壓):物理變化,得到石油氣、汽油、煤油、柴油、重油等。
(2)石油的裂化:化學變化,獲得更多的輕質(zhì)油,特別是汽油。
(3)石油的裂解:化學變化,獲得主要有機化工原料,如乙烯、丙烯、甲烷等。
(4)煤的干餾:化學變化,隔絕空氣加強熱,得到焦爐氣、煤焦油、焦炭等。
(5)煤的氣化:將煤轉化為可燃性氣體的過程主要是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
(6)煤的液化:把煤轉化為液體燃料的過程。
3.常見材料的成分
材料
成分或性質(zhì)
有機高分子材料
天然纖維
棉麻
富含纖維素,纖維素為多糖,只含有C、H、O三種元素
蠶絲、毛發(fā)
主要成分為蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下可以水解
人造纖維
由天然高分子化合物經(jīng)過化學加工處理后而制得的纖維
合成纖維
以石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品作原料加工制得單體,單體經(jīng)聚合反應制成的高分子化合物,如六大綸等
無機非金屬材料
硅材料
晶體硅是重要的半導體材料,光導纖維的主要成分是二氧化硅,Si3N4是一種重要的高溫陶瓷,陶瓷、水泥、玻璃屬于傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)
金屬材料
合金
合金是由一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)
4.蛋白質(zhì)變性兩大因素
(1)物理因素:加熱、加壓、攪拌、振蕩、紫外線照射、超聲波等。
(2)化學因素:強酸、強堿、重金屬鹽、乙醇、三氯乙酸、丙酮、甲醛、苯酚以及能夠殺菌消毒的強氧化性物質(zhì)。
1.(2017·課標全國Ⅰ,7)下列生活用品中主要由合成纖維制造的是( )
A.尼龍繩 B.宣紙
C.羊絨衫 D.棉襯衣
解析 A項,尼龍的主要成分是聚酰胺纖維(錦綸),屬于合成纖維,正確;B項,宣紙的主要成分是纖維素,錯誤;C項,羊絨衫的主要成分是蛋白質(zhì),錯誤;棉襯衣的主要成分是纖維素,錯誤。
答案 A
2.(2019·課標全國Ⅱ,7)“春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干”是唐代詩人李商隱的著名詩句,下列關于該詩句中所涉及物質(zhì)的說法錯誤的是( )
A.蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì)
B.蠶絲屬于天然高分子材料
C.“蠟炬成灰”過程中發(fā)生了氧化反應
D.古代的蠟是高級脂肪酸酯,屬于高分子聚合物
解析 蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì),A項正確;蠶絲屬于天然高分子化合物,B項正確;“蠟炬成灰”是指蠟燭燃燒,這屬于氧化反應,C項正確。在古代蠟燭通常由動物油脂制成,動物油脂的主要成分為高級脂肪酸酯,其不屬于高分子聚合物,D項錯誤。
答案 D
3.(2016·課標全國Ⅰ)化學與生活密切相關,下列有關說法錯誤的是( )
A.用灼燒的方法可以區(qū)分蠶絲和人造纖維
B.食用油反復加熱會產(chǎn)生稠環(huán)芳烴等有害物質(zhì)
C.加熱能殺死流感病毒是因為蛋白質(zhì)受熱變性
D.醫(yī)用消毒酒精中乙醇的濃度為95%
解析 A項,蠶絲屬于蛋白質(zhì),灼燒時具有燒焦羽毛的氣味,人造纖維是以天然纖維為原料經(jīng)過溶解、紡絲加工制得的化學纖維,灼燒時沒有燒焦羽毛的氣味,正確;B項,食用油經(jīng)過反復加熱,可發(fā)生一系列復雜的化學變化,這些變化不僅使食用油的營養(yǎng)價值降低,還會產(chǎn)生對人們身體有毒害作用的不飽和脂肪酸聚合物、雜環(huán)胺和稠環(huán)芳烴等物質(zhì),正確;C項,病毒由遺傳物質(zhì)核酸和蛋白質(zhì)外殼組成,加熱可使蛋白質(zhì)變性殺死病毒,正確;D項,醫(yī)用消毒酒精中乙醇的體積分數(shù)為75%,錯誤。
答案 D
4.(2018·浙江自選)下列說法正確的是( )
A.油脂、糖類和蛋白質(zhì)都能發(fā)生水解反應
B.油脂皂化反應可用酸作催化劑
C.淀粉溶液中加入硫酸,加熱4~5 min,再加入少量銀氨溶液,加熱,有光亮銀鏡生成
D.福爾馬林能使蛋白質(zhì)發(fā)生變性,可用于浸制動物標本
解析 糖類有單糖、雙糖和多糖,單糖無法水解,故A項錯誤;油脂的皂化是發(fā)生在堿性條件下的水解反應,不是酸性條件,故B項錯誤;在淀粉的水解中,硫酸作為催化劑,銀鏡反應必須在堿性條件下才能發(fā)生,所以必須要有中和酸的過程,故C項錯誤;福爾馬林能使蛋白質(zhì)變性,所以可以起到殺菌消毒的作用,用以浸泡動物標本可以防腐爛,故D項正確。
答案 D
1.(2017·浙江自選)下列說法正確的是( )
A.向雞蛋清的溶液中加入濃的硫酸鈉溶液或福爾馬林,蛋白質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生改變并凝聚
B.將牛油和燒堿溶液混合加熱,充分反應后加入熱的飽和食鹽水,上層析出甘油
C.氨基酸為高分子化合物,種類較多,分子中都含有—COOH和—NH2
D.淀粉、纖維素、麥芽糖在一定條件下可和水作用轉化為葡萄糖
解析 分析蛋白質(zhì)的鹽析和變性的不同:蛋白質(zhì)溶液遇到無機輕金屬鹽溶解度降低發(fā)生凝聚,稱鹽析,蛋白質(zhì)性質(zhì)沒有改變;福爾馬林、酒精、紫外線、加熱、強氧化劑、強酸、強堿、重金屬鹽會改變蛋白質(zhì)的性質(zhì)并凝聚,稱變性,故A錯誤。制取肥皂加入飽和食鹽水降低肥皂的溶解度,上層析出的是肥皂,而甘油溶解在水溶液中,B錯誤。氨基酸是小分子物質(zhì),C錯誤。
答案 D
2.(2019·山東日照一模)“可吸收縫合線”是一種手術后能被人體降解吸收,而免除拆線痛苦的一類新型材料。下列能用作“可吸收縫合線”材料的是( )
A.棉線 B.PLA(聚乳酸)
C.PP(聚丙烯) D.PVC(聚氯乙烯)
解析 “可吸收縫合線”可以降解轉化為被人體吸收的物質(zhì),只有聚乳酸符合這一特點。
答案 B
3.(2019·大聯(lián)盟調(diào)研)港珠澳大橋建設中使用了大量的抗壓、耐高溫、耐腐蝕、耐拉伸材料。下列有關材料的說法正確的是( )
A.氫氧化鋁可用作塑料、涂料等的阻燃劑
B.鋪設橋面的瀝青屬于有機高分子材料
C.有機玻璃和鋼化玻璃的成分相同
D.不銹鋼、鋁合金、塑鋼都屬于新型金屬材料
解析 B項,瀝青為小分子混合物,不是有機高分子材料,錯誤;C項,有機玻璃的成分為有機物,鋼化玻璃的成分為硅酸鹽,錯誤;D項,塑鋼的成分為有機物,錯誤。
答案 A
4.(2019·山東濟寧一模)下列說法正確的是( )
A.高級脂肪酸乙酯是生物柴油中的一種成分,它屬于油脂
B.天然纖維、聚酯纖維、光導纖維都屬于有機高分子材料
C.離子交換膜在工業(yè)上應用廣泛,如在氯堿工業(yè)中使用的陰離子交換膜
D.國產(chǎn)大客機C919大規(guī)模使用先進的材料鋁鋰合金,該合金密度小,強度高
解析 A項,油脂為高級脂肪酸的甘油酯,錯誤;B項,光導纖維的成分為SiO2,錯誤;C項,氯堿工業(yè)中使用的是陽離子交換膜,錯誤。
答案 D
5.(2019·山東濰坊一模)下列說法正確的是( )
A.石油裂解的主要目的是提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量
B.用NaHCO3溶液可以鑒別乙醇、乙酸和苯
C.棉花和合成纖維的主要成分均為纖維素
D.淀粉、油脂、甘氨酸在一定條件下都能發(fā)生水解反應
解析 A項,石油裂化的主要目的是提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量,而裂解得到的裂解氣主要成分為CH4,CH2===CH2,CH2===CHCH3,丁二烯等,錯誤;B項,加入NaHCO3溶液后,乙醇不分層,苯分層,乙酸有氣泡,正確;C項,合成纖維的主要成分不是纖維素,錯誤;D項,甘氨酸不水解,錯誤。
答案 B
題后悟道
有機化學與STSE題型中的易錯點
(1)石油分餾的餾分仍為混合物。
(2)萃取溴水中的溴時,直餾汽油可作萃取劑,裂化汽油不能用作萃取劑。
(3)不可再生能源為化石能源:煤、石油、天然氣或以化石能源為基礎獲得的二次能源。
(4)油脂為高級脂肪酸的甘油酯。
(5)植物油中含有碳碳雙鍵容易氧化酸敗。
(6)葡萄糖、果糖互為同分異構體,麥芽糖、蔗糖互為同分異構體,而淀粉、纖維素不是同分異構體。
(7)油脂、雙糖、多糖、蛋白質(zhì)、多肽可發(fā)生水解反應,而單糖、氨基酸不能水解。
(8)蛋白質(zhì)溶液中加入重金屬鹽發(fā)生變性,而加入鉀鹽、鈉鹽、銨鹽等則為鹽析。
(9)檢驗淀粉水解產(chǎn)物時應先加NaOH溶液中和H2SO4,再加新制Cu(OH)2懸濁液加熱。
考點2 官能團的判斷與性質(zhì)
1.官能團的結構與性質(zhì)
官能團
結構
性質(zhì)
檢驗試劑
碳碳雙鍵
加成反應、氧化反應、聚合反應
溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高錳酸鉀溶液
碳碳三鍵
—C≡C—
加成反應、氧化反應
溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高錳酸鉀溶液
鹵素
—X(X表示Cl、Br等)
取代反應(如溴乙烷與NaOH水溶液共熱生成乙醇)、消去反應(如溴乙烷與NaOH醇溶液共熱生成乙烯)
加入NaOH溶液后加熱,冷卻后加HNO3酸化,再加AgNO3溶液
醇羥基
—OH
取代反應、消去反應(如乙醇在濃硫酸、170 ℃條件下生成乙烯)、催化氧化、被強氧化劑氧化(如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化為乙酸)
金屬鈉
酚羥基
—OH
極弱酸性(酚羥基中的氫能與NaOH溶液反應,但酸性極弱,不能使指示劑變色)、氧化反應(如無色的苯酚晶體易被空氣中的氧氣氧化為粉紅色)、顯色反應(如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色)
FeCl3溶液、濃溴水
醛基
氧化反應(如乙醛與銀氨溶液共熱生成銀鏡)、還原反應
新制Cu(OH)2懸濁液、銀氨溶液
羰基
還原反應(如在催化加熱條件下還原為)
羧基
酸性(如乙酸的酸性強于碳酸,乙酸與NaOH溶液反應)、取代反應(如乙酸與乙醇在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生酯化反應)
NaHCO3溶液
酯基
水解反應(如乙酸乙酯在稀硫酸、加熱條件下發(fā)生酸性水解,乙酸乙酯在NaOH溶液、加熱條件下發(fā)生堿性水解)
醚鍵
R—O—R
如環(huán)氧乙烷在酸催化下與水一起加熱生成乙二醇
硝基
—NO2
如酸性條件下,硝基苯在鐵粉催化下被還原為苯胺:
氨基酸
RCH(NH2)COOH
氨基——NH2
羧基—COOH
兩性化合物,能形成肽鍵
蛋白質(zhì)
結構復雜無通式
(1)具有兩性
(2)能發(fā)生水解反應
(3)在一定條件下變性
(4)含苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃硝酸變黃發(fā)生顏色反應
(5)灼燒有特殊氣味
灼燒:有燒焦羽毛的氣味
濃HNO3:變黃
糖
大多數(shù)符合Cn(H2O)m
(1)氧化反應,含醛基的糖能發(fā)生銀鏡反應(或與新制氫氧化銅反應)
(2)加氫還原
(3)酯化反應
(4)多糖水解
(5)葡萄糖發(fā)酵分解生成乙醇
葡萄糖、新制Cu(OH)2懸濁液、銀氨溶液、淀粉、碘水
油脂
(1)水解反應(在堿性溶液中的水解為稱皂化反應)
(2)硬化反應
2.官能團與反應現(xiàn)象的關系
反應現(xiàn)象
思考方向
溴水褪色
有機物中可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵或酚羥基、醛基等
酸性高錳酸鉀溶液褪色
有機物中可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基、羥基或有機物為苯的同系物等
遇氯化鐵溶液顯紫色
有機物中含有酚羥基
生成銀鏡或磚紅色沉淀
有機物中含有醛基或甲酸酯基
與鈉反應產(chǎn)生H2
有機物中可能含有羥基或羧基
加入碳酸氫鈉溶液產(chǎn)生CO2
有機物中含有羧基
加入濃溴水產(chǎn)生白色沉淀
有機物中含有酚羥基
角度一 官能團的識別
1.(1)[2019·課標全國Ⅰ,36(1)] 中官能團的名稱是________。
(2)[2019·課標全國Ⅱ,36(1)]CH2ClCH2OHCH2Cl中官能團的名稱為________。
(3)[2018·全國Ⅰ,36(5)]中含氧官能團的名稱是________。
(4)[2018·全國Ⅱ,36(5)] 中含氧官能團的名稱為________。
(5)[2016·全國卷Ⅱ,38(5)改編] 中官能團名稱________。
答案 (1)羥基 (2)氯原子、羥基 (3)羥基、醚鍵
(4)羥基、酯基 (5)碳碳雙鍵、酯基、氰基
角度二 結構與性質(zhì)
2.(2019·課標全國Ⅰ,8)關于化合物2苯基丙烯(),下列說法正確的是( )
A.不能使稀高錳酸鉀溶液褪色
B.可以發(fā)生加成聚合反應
C.分子中所有原子共平面
D.易溶于水及甲苯
解析 2苯基丙烯分子中苯環(huán)的側鏈上含有碳碳雙鍵,它能與稀高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化反應而使其褪色,A項錯誤;類比乙烯,2苯基丙烯能發(fā)生加成聚合反應,B項正確;2苯基丙烯分子中含有甲基,故該分子中不可能所有原子共平面,C項錯誤;2苯基丙烯屬于烴,不易溶于水,D項錯誤。
答案 B
3.(2018·江蘇卷改編)化合物Y能用于高性能光學樹脂的合成,可由化合物X與2-甲基丙烯酰氯在一定條件下反應制得:
下列有關化合物X、Y的說法正確的是( )
A.X分子中所有原子一定在同一平面上
B.Y與Br2的加成產(chǎn)物分子中不含有手性碳原子
C.X、Y均不能使酸性KMnO4溶液褪色
D.X→Y的反應為取代反應
解析 羥基上的O原子一定與苯環(huán)共平面,但是羥基上的H原子不一定與苯環(huán)共平面,A項錯誤;Y與Br2加成后的產(chǎn)物中,與甲基相連的碳原子為手性碳原子,B項錯誤;X中的酚羥基、Y中的碳碳雙鍵均可以被酸性KMnO4溶液氧化,從而使KMnO4溶液顏色褪去,C項錯誤;X生成Y的另一產(chǎn)物為HCl,該反應可以理解成取代了X中酚羥基上的H原子,D項正確。
答案 D
4.(2018·北京理綜,10)一種芳綸纖維的拉伸強度比鋼絲還高,廣泛用作防護材料。其結構片段如圖。下列關于該高分子的說法正確的是( )
A.完全水解產(chǎn)物的單個分子中,苯環(huán)上的氫原子具有不同的化學環(huán)境
B.完全水解產(chǎn)物的單個分子中,含有官能團—COOH或—NH2
C.氫鍵對該高分子的性能沒有影響
D.結構簡式為:
解析 根據(jù)題述芳綸纖維的結構片段可知其單體有兩種:,無論是哪種單體,其苯環(huán)上的氫原子都是等效的,A項錯誤;對苯二甲酸和對苯二胺的官能團分別是—COOH、—NH2,B項正確;分子內(nèi)氫鍵對物質(zhì)的物理性質(zhì)(如熔、沸點、溶解度等)都有影響,C項錯誤;該高分子化合物的結構簡式為,D項錯誤。
答案 B
5.(2019·江蘇化學,12改編)化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由X制得。
下列有關化合物X、Y的說法正確的是( )
A.1 mol X最多能與2 mol NaOH反應
B.Y與乙醇發(fā)生酯化反應可得到X
C.X、Y均能與酸性KMnO4溶液反應
D.室溫下X、Y分別與足量Br2加成的產(chǎn)物分子中手性碳原子數(shù)目不相等
解析 A項,1個X分子中含有1個羧基和1個酚酯基,所以1 mol X最多能消耗3 mol NaOH,錯誤;B項,Y中的羧基與乙醇發(fā)生酯化反應,產(chǎn)物不是X,錯誤;C項,X、Y中均含有碳碳雙鍵,均可以被酸性KMnO4溶液氧化,正確;D項,X與足量Br2加成后,生成含有3個手性碳原子的有機物,Y與足量Br2加成后,也生成含有3個手性碳原子的有機物,錯誤。
答案 C
題組一 官能團的識別
1.寫出下列物質(zhì)中所含官能團的名稱:
(1) ___________________________________________。
(2)_________________________________________。
(3) ________________________________。
(4)_____________________________________________。
(5) _________________________。
答案 (1)碳碳雙鍵、羰基
(2)碳碳雙鍵、羥基、醛基
(3)碳碳雙鍵、(酚)羥基、羧基、酯基
(4)醚鍵、羰基
(5)硝基、氨基、肽鍵(或酰胺鍵)、羧基
題組二 結構與性質(zhì)
2.對甲氧基肉桂酸乙酯主要用于食品添加劑、香料、醫(yī)藥中間體,其結構簡式如圖所示,則下列有關說法中正確的是( )
A.對甲氧基肉桂酸乙酯的分子式為C12H16O3
B.對甲氧基肉桂酸乙酯在一定條件下能發(fā)生加成、加聚、取代、消去等反應
C.在一定條件下,1 mol對甲氧基肉桂酸乙酯最多能與1 mol H2加成
D.可用酸性高錳酸鉀溶液區(qū)分苯和對甲氧基肉桂酸乙酯
解析 A項,該有機物的分子式為C12H14O3,錯誤;B項,該有機物不能發(fā)生消去反應,錯誤;C項,1 mol該有機物最多可與4 mol H2發(fā)生加成反應,錯誤;D項,苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,而對甲氧基肉桂酸乙酯能使酸性KMnO4溶液褪色,正確。
答案 D
3.(2019·山東濰坊二模)有機化合物甲與乙在一定條件下可反應生成丙:
。
下列說法正確的是( )
A.甲與乙生成丙的反應屬于取代反應
B.甲分子中所有原子共平面
C.乙的一氯代物有2種
D.丙在酸性條件下水解生成和CHOH
解析 A項,甲與乙反應生成丙,兩種物質(zhì)生成一種物質(zhì),不飽和度降低為加成反應,錯誤;B項,甲分子中,*C為飽和碳原子,所連4個原子不可能共平面,錯誤;C項,乙的一氯代物有三種。分別為、,錯誤。
答案 D
4.(2019·山東濟寧一模)1,1-二環(huán)丙基乙烯()是重要醫(yī)藥中間體,下列關于該化合物的說法錯誤的是( )
A.所有碳原子可能在同一平面
B.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
C.二氯代物有9種
D.生成1 mol C8H18需要3 mol H2
解析 A項,1,1-二環(huán)丙基乙烯含有碳碳雙鍵和兩個三元環(huán),碳原子有兩種雜化方式:sp3、sp2,前者是四面體構型,與其相連的原子不可能共平面,所以所有碳原子不可能共平面。錯誤;B項,1,1-二環(huán)丙基乙烯中含碳碳雙鍵,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,正確;C項,該物質(zhì)二氯代物有9種,正確;D項,1,1-二環(huán)丙基乙烯分子為C8H12,生成1 mol C8H18需3 mol H2,正確。
答案 A
題后悟道
官能團與反應用量的關系
(1)不同官能團反應用量的關系
官能團
化學反應
定量關系
與X2、HX、H2等加成
1∶1
—C≡C—
與X2、HX、H2等加成
1∶2
—OH
與鈉反應
2 mol羥基最多生成1 mol H2
—CHO
與銀氨溶液、新制氫氧化銅懸濁液反應
1 mol醛基最多生成2 mol Ag 1 mol醛基最多生成1 mol Cu2O 1 mol HCHO相當于含2 mol醛基,最多生成4 mol Ag
—COOH
與碳酸氫鈉、鈉反應
1 mol羧基最多生成1 mol CO2 2 mol羧基最多生成1 mol H2
(2)??脊倌軋F(1 mol)消耗NaOH、H2的物質(zhì)的量
①以消耗NaOH的物質(zhì)的量示例
舉例
說明
①1 mol酚酯基消耗2 mol NaOH
②1 mol酚羥基消耗1 mol NaOH
③醇羥基不消耗NaOH
④1 mol鹵素原子消耗1 mol NaOH
②以消耗H2的物質(zhì)的量示例
舉例
說明
①一般條件下羧基、酯基、肽鍵不與氫氣反應
②1 mol羰基、醛基、碳碳雙鍵消耗1 mol H2
③1 mol碳碳三鍵、碳氮三鍵消耗2 mol H2
④1 mol苯環(huán)消耗3 mol H2
⑤醋酸酐中的碳氧雙鍵一般也不與H2反應
考點3 有機反應方程式與反應類型
常規(guī)有機反應方程式與反應類型
反應
類型
重要的有機反應
取代
反應
烷烴的鹵代:CH4+Cl2CH3Cl+HCl
鹵代烴的水解:
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
皂化反應:
+3NaOH3C17H35COONa+
酯化反應:+C2H5OH+H2O
糖類的水解:
+H2O+
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
苯環(huán)上的鹵代:+Cl2+HCl
苯環(huán)上的硝化:+HO—NO2+H2O
加成
反應
烯烴的加成:CH3—CH===CH2+HCl
苯環(huán)加氫:
消去
反應
醇分子內(nèi)脫水生成烯烴:C2H5OH
CH2===CH2↑+H2O
鹵代烴脫HX生成烯烴:CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O
加聚
反應
單烯烴的加聚:nCH2===CH2CH2—CH2
共軛二烯烴的加聚:
縮聚
反應
二元醇與二元酸之間的縮聚:+nHOCH2CH2OH
+(2n-1)H2O
羥基酸之間的縮聚: +(n-1)H2O
氨基酸之間的縮聚:
nH2NCH2COOH+―→
+(2n-1)H2O
苯酚與HCHO的縮聚:+nHCHO―→+(n-1)H2O
氧化
反應
催化氧化:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
醛基與銀氨溶液的反應:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
醛基與新制氫氧化銅的反應:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
還原
反應
醛基加氫:CH3CHO+H2CH3CH2OH
硝基還原為氨基:
角度 有機反應方程式的書寫與反應類型判斷
1.(2019·課標全國Ⅰ,36)化合物G是一種藥物合成中間體,其合成路線如下:
回答下列問題:
(1)A中的官能團名稱是________。
(2)碳原子上連有4個不同的原子或基團時,該碳稱為手性碳。寫出B的結構簡式,用星號(*)標出B中的手性碳________。
(3)寫出具有六元環(huán)結構、并能發(fā)生銀鏡反應的B的同分異構體的結構簡式______________________________________________________。
(不考慮立體異構,只需寫出3個)
(4)反應④所需的試劑和條件是______________________________。
(5)⑤的反應類型是_______________________________________。
(6)寫出F到G的反應方程式________________________________。
(7)設計由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制備的合成路線(無機試劑任選)。
解析 A為醇,高錳酸鉀氧化A生成酮(B);B與甲醛在堿溶液中發(fā)生加成反應生成C,C與酸性高錳酸鉀反應生成D(),將—CH2OH氧化成—COOH,觀察E的結構簡式知,D與乙醇在濃硫酸加熱條件下反應生成E,E在一定條件下引入丙基生成F,F(xiàn)水解并酸化生成G。結合E、G的結構簡式可知F為。
(1)A中的官能團為羥基。(2)根據(jù)手性碳原子定義,B中—CH2—上沒有手性碳,上沒有手性碳,故B分子中只有2個手性碳原子。(3)B的同分異構體能發(fā)生銀鏡反應,說明含有醛基,所以可以看成環(huán)己烷分子中2個氫原子分別被甲基、醛基取代,或一個氫原子被—CH2CHO取代。(4)反應④所需的試劑和條件是乙醇/濃硫酸、加熱。(5)反應⑤中,CH3CH2CH2Br與E發(fā)生取代反應。(6)F在堿溶液中水解生成羧酸鹽,再酸化得到G。
答案 (1)羥基
(4)C2H5OH/濃H2SO4、加熱 (5)取代反應
2.(2017·課標全國Ⅰ,36)化合物H是一種有機光電材料中間體。實驗室由芳香化合物A制備H的一種合成路線如下:
回答下列問題:
(1)A的化學名稱為________。
(2)由C生成D和E生成F的反應類型分別為________、________。
(3)E的結構簡式為________________。
(4)G為甲苯的同分異構體,由F生成H的化學方程式為
_____________________________________________________________。
(5)芳香化合物X是F的同分異構體,X能與飽和碳酸氫鈉溶液反應放出CO2,其核磁共振氫譜顯示有4種不同化學環(huán)境的氫,峰面積比為6∶2∶1∶1,寫出2種符合要求的X的結構簡式________________________________。
(6)寫出用環(huán)戊烷和2-丁炔為原料制備化合物的合成路線(其他試劑任選)。
解析 (1)A→B發(fā)生題給信息①反應,B中含有9個碳原子,則A中含有7個碳原子且有—CHO,A為苯甲醛(),B為,C為,D為
。由F與G發(fā)生題給成環(huán)反應,E中有碳碳三鍵,E為,F(xiàn)為。(2)C→D發(fā)生的是加成反應,E→F發(fā)生的是取代反應(酯化反應)。(4)對比F和G的結構,結合題給信息反應2,可知G為。(5)F除苯環(huán)外還有5個碳原子,2個氧原子,3個不飽和度。由限制條件可知含有—COOH,另外還有4個碳原子,2個不飽和度。由于只有4種氫,為對稱結構,其中有6個氫原子相同,即有2個對稱—CH3結構,另外2個碳原子組成碳碳三鍵。(6)要將兩種物質(zhì)組合在一起,由題給信息,一種含有碳碳三鍵(2-丁炔),另一種有碳碳雙鍵。環(huán)戊烷先與氯氣取代生成一氯環(huán)戊烷,再在NaOH醇溶液、加熱條件下消去,生成環(huán)戊烯,再與2-丁炔發(fā)生反應,最后與溴加成。
答案 (1)苯甲醛
(2)加成反應 取代反應(酯化反應)
(3)
(4)
(5)
(任選2種)
(6)
3.(2017·課標全國Ⅱ,36)化合物G是治療高血壓的藥物“比索洛爾”的中間體,一種合成G的路線如下:
已知以下信息:
①A的核磁共振氫譜為單峰;B的核磁共振氫譜為三組峰,峰面積比為6∶1∶1。
②D的苯環(huán)上僅有兩種不同化學環(huán)境的氫;1 mol D可與1 mol NaOH或2 mol Na反應。
回答下列問題:
(1)A的結構簡式為________________。
(2)B的化學名稱為________________。
(3)C與D反應生成E的化學方程式為__________________________
_________________________________________________。
(4)由E生成F的反應類型為________________。
(5)G的分子式為________________。
(6)L是D的同分異構體,可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應,1 mol的L可與2 mol的Na2CO3反應,L共有________種;其中核磁共振氫譜為四組峰,峰面積比為3∶2∶2∶1的結構簡式為________________、________________。
解析 A的化學式為C2H4O,其核磁共振氫譜為單峰,則A為;B的化學式為C3H8O,核磁共振氫譜為三組峰,峰面積比為6∶1∶1,則B的結構簡式為CH3CH(OH)CH3;D的化學式為C7H8O2,其苯環(huán)上僅有兩種不同化學環(huán)境的氫;1 mol D可與1 mol NaOH或2 mol Na反應,則苯環(huán)上有酚羥基和—CH2OH,且為對位結構,則D的結構簡式為。(1)A的結構簡式為;(2)B的結構簡式為CH3CH(OH)CH3,其化學名稱為2-丙醇;(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2和發(fā)生反應生成E的化學方程式為:HOCH2CH2OCH(CH3)2+HOCH2OCH2CH2OCH(CH3)2+H2O;
(4) 和
發(fā)生取代反應生成F;(5)有機物G的分子式為C18H31NO4;(6)L是的同分異構體,可與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應,1 mol的L可與2 mol的Na2CO3反應,說明L的分子結構中含有2個酚羥基和一個甲基,當二個酚羥基在鄰位時,苯環(huán)上甲基的位置有2種,當二個酚羥基在間位時,苯環(huán)上甲基的位置有3種,當二個酚羥基在對位時,苯環(huán)上甲基的位置有1種,滿足條件的L共有6種;其中核磁共振氫譜為四組峰,峰面積比為3∶2∶2∶1的結構簡式為、。
答案 (1) (2)2-丙醇
(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2+
+H2O
(4)取代反應
(5)C18H31NO4
(6)6
題組一 有機反應方程式的書寫與反應類型判斷
1.有機物F()是合成某種藥物的中間體它的一種合成路線如圖所示:
回答下列問題:
(1)反應①的化學方程式為______________________________,
反應類型為________。
(2)反應②的化學方程式為____________________________,
反應類型為________。
(3)反應③的化學方程式為_______________________________,
反應類型為________。
(4)反應⑤的化學方程式為_______________________________。
解析 (1)反應①的產(chǎn)物A只給出了分子式,如果不能前后對照確定反應機理,將無法寫出有關反應的化學方程式,苯與乙炔反應時,苯分子中的一個H原子和苯環(huán)分別加到乙炔分子中的兩個碳原子上,生成苯乙烯。(2)反應②是的加成反應,可根據(jù)C的結構簡式判斷出HBr中氫原子加成到A分子中的支鏈末端,其加成產(chǎn)物B是。(3)B與NaCN發(fā)生取代反應生成和NaBr。(4)E與和HBr發(fā)生反應生成、HOCH2CH2OH(乙二醇)。若是中斷鍵位置判斷錯誤,則易寫錯另一種生成物。
答案 (1) 加成反應
2.Ⅰ.(2018·課標全國Ⅱ,36節(jié)選)以葡萄糖為原料制得的山梨醇(A)和異山梨醇(B)都是重要的生物質(zhì)轉化平臺化合物。E是一種治療心絞痛的藥物。由葡萄糖為原料合成E的路線如下:
回答下列問題:
(1)由B到C的反應類型為________________。
(2)由D到E的反應方程式為___________________________________
_________________________________________________。
Ⅱ.(2017·課標全國Ⅲ,36節(jié)選)氟他胺G是一種可用于治療腫瘤的藥物。實驗室由芳香烴A制備G的合成路線如下:
回答下列問題:
(1)③的反應試劑和反應條件分別是_________________________________________________,
該反應的類型是________。
(2)⑤的反應方程式為_________________________________________________。
吡啶是一種有機堿,其作用是_________________________________________________。
解析?、?(1)由B和C的結構簡式可知該反應為酯化反應或取代反應。(2)在NaOH溶液作用下發(fā)生水解反應生成和CH3COONa,其化學方程式為。
Ⅱ.(1)對比C與D的結構,可知反應③為苯環(huán)上的硝化反應,故反應試劑和反應條件分別是濃HNO3/濃H2SO4,加熱,反應類型為取代反應;
(2)對比E、G的結構,由G可倒推F的結構,然后根據(jù)取代反應的基本規(guī)律,可得反應方程式,吡啶是堿,可以消耗反應產(chǎn)物HCl。
答案?、?(1)取代反應或酯化反應
(2)+NaOH+CH3COONa
Ⅱ.(1)濃HNO3/濃H2SO4,加熱 取代反應
吸收反應產(chǎn)生的HCl,提高反應轉化率
題后悟道
1.由反應條件可推斷有機反應類型
反應條件
思考方向
氯氣、光照
烷烴取代、苯的同系物側鏈上的取代
液溴、催化劑
苯的同系物發(fā)生苯環(huán)上的取代
濃溴水
碳碳雙鍵和三鍵加成、酚取代、醛氧化
氫氣、催化劑、加熱
苯、醛、酮加成
氧氣、催化劑、加熱
某些醇氧化、醛氧化
酸性高錳酸鉀溶液或酸性重鉻酸鉀溶液
烯、炔、苯的同系物、醛、醇等氧化
銀氨溶液或新制的氫氧化銅懸濁液
醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化
氫氧化鈉溶液、加熱
鹵代烴水解、酯水解等
氫氧化鈉的醇溶液、加熱
鹵代烴消去
濃硫酸,加熱
醇消去、醇酯化
濃硝酸、濃硫酸,加熱
苯環(huán)上取代
稀硫酸,加熱
酯水解、二糖和多糖等水解
氫鹵酸(HX),加熱
醇取代反應
2.陌生反應反應類型的快速判斷
反應類型
判斷方法
取代反應
兩種反應物生成兩種生成物 Ω不變
加成反應
兩種反應物生成一種生成物 Ω減少
消去反應
一種反應物生成兩種生成物 Ω增加
氧化反應
加氧去氫
還原反應
加氫去氧
加聚反應
只生成高分子有機物
縮聚反應
生成高分子有機物還生成小分子
題組二 ??家族e有機方程式的書寫
3.(1)CH3—CH2—CH2—Br
①強堿的水溶液,加熱
_________________________________________________;
②強堿的醇溶液,加熱
_________________________________________________。
(2)向溶液中通入CO2氣體
_________________________________________________。
(3)
①Cl2、光_________________________________________________
②Cl2、FeCl3_________________________________________________
(4)乙二酸與乙二醇酯化脫水
①生成鏈狀酯
_________________________________________________;
②生成環(huán)狀酯
_________________________________________________;
③生成聚酯
_________________________________________________。
(5) 與足量NaOH溶液反應
_________________________________________________。
(6)Br—CH2COOH與足量NaOH溶液混合加熱
_________________________________________________。
(7) 與足量H2反應
_________________________________________________。
(8)HOCH2CH2CH2COOH
_________________________________________________。
答案 (1)①CH3—CH2—CH2—Br+NaOH
CH3—CH2—CH2—OH+NaBr
②CH3—CH2—CH2—Br+NaOHCH3—CH===CH2↑+NaBr+H2O
(6)Br—CH2COOH+2NaOHHO—CH2—COONa+NaBr+H2O
(8)a.HOCH2CH2CH2COOH
CH2===CHCH2COOH+H2O
題后悟道
有機反應方程式書寫的易錯點
(1)反應物、產(chǎn)物之間用“→”連接,酯化反應可用“”連接。
(2)注明反應條件,同一有機物反應條件不同,產(chǎn)物不同。如。
(3)酯化反應、縮聚反應漏寫生成的小分子物質(zhì),如CH3COOH+C2H5OH。
(4)多官能團反應漏寫部分反應。如
(5)取代基位置書寫錯誤+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O。
考點4 同分異構體
1.同分異構體的種類
(1)碳鏈異構
C4H10 2種 CH3CH2CH2CH3
C5H12 3種 CH3CH2CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH3 (CH3)4C
—C3H7 2種 —CH2CH2CH3 —CH(CH3)2
—C4H9 4種 —CH2CH2CH2CH3 —CH(CH3)CH2CH3
—CH2CH(CH3)2 —C(CH3)3
(2)位置異構
①—CHO、—COOH、—CH2OH為鏈端官能團
②一元取代物——等效氫法(對稱法)
找出對稱點或對稱軸判斷氫原子的種類即為一元取代物的種類,如為中心對稱,氫原子只有一種,C6H5Cl只有一種。
③多元取代物——固定移位法
定一移一法
對于二元取代物同分異構體的判斷,可固定一個取代基的位置,再改變另一個取代基的位置以確定同分異構體的數(shù)目。如分析C3H6Cl2的同分異構體,先固定其中一個Cl的位置,移動另一個Cl。
④常見位置異構體種數(shù)
C6H4X2 3種 C6H4XY 3種
C6H3X3 3種 C6H3X2Y 6種 C6H3XYZ 10種
苯環(huán)上的一取代物只有一種 苯環(huán)上的一取代物有兩種
(3)類別異構(官能團異構)
有機物分子通式與其可能的類別如下表所示:
組成通式
可能的類別
典型實例
CnH2n (n≥3)
烯烴、環(huán)烷烴
CH2===CHCH3與
CnH2n-2 (n≥4)
炔烴、二烯烴、環(huán)烯烴
CH≡C—CH2CH3、CH2===CHCH===CH2與
CnH2n+2O (n≥2)
飽和一元醇、醚
C2H5OH與CH3OCH3
CnH2nO (n≥3)
醛、酮、烯醇、環(huán)醚、環(huán)醇
CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2===CHCH2OH、
CnH2nO2(n≥3)
羧酸、酯、羥基醛、羥基酮
CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3、HO—CH2—CH2—CHO與
CnH2n-6O (n≥7)
酚、芳香醇、芳香醚
CnH2n+1NO2 (n≥2)
硝基烷、氨基酸
CH3CH2—NO2與H2NCH2—COOH
Cn(H2O)m
單糖或二糖
葡萄糖與果糖(C6H12O6)、蔗糖與麥芽糖(C12O22O11)
2.限定條件與結構的關系
(1)不飽和度(Ω)與結構關系
不飽和度
思考方向
Ω=1
1個雙鍵或1個環(huán)
Ω=2
1個三鍵或2個雙鍵
Ω=3
3個雙鍵或1個雙鍵和1個三鍵(或考慮環(huán)結構)
Ω>4
考慮可能含有苯環(huán)
(2)化學性質(zhì)與結構關系
化學性質(zhì)
思考方向
能與金屬鈉反應
羥基、羧基
能與碳酸鈉溶液反應
酚羥基、羧基
與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應
酚羥基
發(fā)生銀鏡反應
醛基、甲酸酯基
發(fā)生水解反應
鹵素原子、酯基
(3)核磁共振氫譜與結構關系
①確定有多少種不同化學環(huán)境的氫。
②判斷分子的對稱性。
角度 同分異構體的種類
1.(2019·課標全國Ⅱ,36)環(huán)氧樹脂因其具有良好的機械性能、絕緣性能以及與各種材料的粘結性能,已廣泛應用于涂料和膠黏劑等領域。下面是制備一種新型環(huán)氧樹脂G的合成路線:
已知以下信息:
回答下列問題:
(1)A是一種烯烴,化學名稱為________,C中官能團的名稱為________、________。
(2)由B生成C的反應類型為________。
(3)由C生成D的反應方程式為_____________________________。
(4)E的結構簡式為________。
(5)E的二氯代物有多種同分異構體,請寫出其中能同時滿足以下條件的芳香化合物的結構簡式________、________。
①能發(fā)生銀鏡反應;②核磁共振氫譜有三組峰,且峰面積比為3∶2∶1。
(6)假設化合物D、F和NaOH恰好完全反應生成1 mol單一聚合度的G,若生成的NaCl和H2O的總質(zhì)量為765 g,則G的n值理論上應等于________。
解析 (1)因A的分子式是C3H6,且為烯烴,故其結構簡式為CH3CH===CH2,名稱是丙烯。結合B的分子式、C的分子式和D的結構簡式可知B為CH2===CHCH2Cl,C為,故C中所含官能團為氯原子和羥基。(2)由B生成C的反應是CH2===CHCH2Cl與HOCl發(fā)生的加成反應。(4)由已知信息①可知E為。(5)能發(fā)生銀鏡反應說明含醛基;核磁共振氫譜中三組峰的峰面積之比為3∶2∶1,說明含1個甲基,故符合條件的同分異構體為。(6)D與F生成G的化學方程式為(2+n)+(1+n) +(2+n)NaOH―→
+(2+n)NaCl+(2+n)H2O,生成1 mol G時存在(2+n) mol=765 g/(58.5 g·mol-1+18 g·mol-1),解得n=8。
答案 (1)丙烯 氯原子 羥基 (2)加成反應
(6)8
2.根據(jù)要求回答下列問題:
(1)(2018·全國卷Ⅰ節(jié)選)寫出與E()互為同分異構體的酯類化合物的結構簡式(核磁共振氫譜為兩組峰,峰面積比為1∶1)_________________________________________________
_________________________________________________。
(2)(2018·全國卷Ⅱ節(jié)選)F是B()的同分異構體。7.30 g的F與足量飽和碳酸氫鈉反應可釋放出2.24 L二氧化碳(標準狀況),F(xiàn)的可能結構共有________種(不考慮立體異構);其中核磁共振氫譜為三組峰,峰面積比為3∶1∶1的結構簡式為________。
(3)(2017·全國卷Ⅲ節(jié)選)H是G()的同分異構體,其苯環(huán)上的取代基與G的相同但位置不同,則H可能的結構有________種。
(4)(2016·全國卷Ⅲ節(jié)選)芳香化合物F是的同分異構體,其分子中只有兩種不同化學環(huán)境的氫,數(shù)目比為3∶1,寫出其中3種的結構簡式
_________________________________________________。
(5)(2015·全國卷Ⅱ節(jié)選)HOOC(CH2)3COOH的同分異構體中能同時滿足下列條件的共有________種(不含立體異構)。
①能與飽和NaHCO3溶液反應產(chǎn)生氣體
②既能發(fā)生銀鏡反應,又能發(fā)生皂化反應
其中核磁共振氫譜顯示為3組峰,且峰面積比為6∶1∶1的是________(寫結構簡式)。
(6)(2014·全國卷Ⅰ節(jié)選) 的同分異構體中含有苯環(huán)的還有________種(不考慮立體異構),其中核磁共振氫譜為4組峰,且面積比為6∶2∶2∶1的是________(寫出其中一種的結構簡式)。
解析 (1)根據(jù)題意知,滿足條件的E的酯類同分異構體具有高度對稱結構,則滿足條件的同分異構體為。
(2)結合圖示可知B的分子式為C6H10O4,即F的分子式也為C6H10O4,其摩爾質(zhì)量為146 g·mol-1,7.30 g F的物質(zhì)的量為=0.05 mol,結合0.05 mol F與飽和NaHCO3溶液反應生成標況下2.24 L(0.1 mol)CO2可知1 mol F中含2 mol —COOH,則F的結構中,主鏈上含有4個碳原子時有6種情況,即 (數(shù)字表示另一個—COOH的位置,下同)和;主鏈含3個碳原子時有3種情況,即,則符合條件的F有9種可能結構。其中核磁共振氫譜中吸收峰的峰面積之比為3∶1∶1的結構簡式為。
(3)當苯環(huán)上有三個不同的取代基時,先考慮兩個取代基的異構,有鄰、間、對三種異構體,然后分別在這三種異構體上找第三個取代基的位置,共有10種同分異構體(見下圖,三種取代基分別用X、Y、Z表示),除去G本身還有9種:
(4)芳香化合物F是的同分異構體,其分子中只有兩種不同化學環(huán)境的氫,數(shù)目比為3∶1,符合條件的結構簡式有。
(5)HOOC(CH2)3COOH的同分異構體能與飽和NaHCO3溶液反應生成氣體,說明分子中含有—COOH;既能發(fā)生銀鏡反應,又能發(fā)生水解反應,說明它是甲酸酯類,符合條件的同分異構體有如下5種:
其中核磁共振氫譜有3組峰,且峰面積比為6∶1∶1的是。
(6) 的同分異構體中,若苯環(huán)上只有1個取代基,則這個取代基可能為—CH2CH2NH2、—CH(NH2)CH3、—CH2NHCH3、—NHCH2CH3、—N(CH3)2,共有5種;若苯環(huán)上有2個取代基,分別為—C2H5、—NH2時有2種;分別為—CH3、—CH2NH2時有3種;分別為—CH3、—NHCH3時有3種;若苯環(huán)上有3個取代基(2個—CH3、1個—NH2)時有6種,故共有19種。其中符合題中核磁共振氫譜要求的是或或。
答案
題組 同分異構體的種類
1.根據(jù)要求回答下列問題
(1)—C3H7有________種,C3H6O屬于醛的同分異構體有________種。
(2)—C4H9有________種,C5H12O屬于醇且催化氧化生成醛的同分異構體有________種。
(3)C5H12的同分異構體有________種,其中一氯代物只有1種的結構簡式為________。
(4)分子式為C5H12O的醇與分子式為C5H10O2的羧酸形成的酯共有________種(不考慮立體異構)。
答案 (1)2 1 (2)4 4 (3)3 C(CH3)4 (4)32
2.(1)化合物有多種同分異構體,同時滿足下列條件的有________種。
①能發(fā)生水解反應和銀鏡反應;②能與FeCl3發(fā)生顯色反應;③苯環(huán)上有四個取代基,且苯環(huán)上一鹵代物只有一種。
(2)符合下列3個條件的的同分異構體有________種。①與FeCl3溶液顯色;②苯環(huán)上只有兩個取代基;③1 mol該物質(zhì)最多消耗3 mol NaOH,其中氫原子共有五種不同環(huán)境的是________(寫結構簡式)。
(3)二元取代芳香化合物H是G()的同分異構體,H滿足下列條件:
①能發(fā)生銀鏡反應,②酸性條件下水解產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為2∶1,③不與NaHCO3溶液反應。則符合上述條件的H共有________種(不考慮立體結構,不包含G本身),其中核磁共振氫譜為五組峰的結構簡式為________(寫出一種即可)。
(4)W是的同分異構體,W能與NaHCO3溶液反應,還能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應,則W的結構共有________種,其中核磁共振氫譜為五組峰的結構簡式為________。
(5)鄰甲基苯甲酸()的同分異構體中,滿足下列條件的同分異構體共有________種。
①屬于芳香族化合物
②能與銀氨溶液反應產(chǎn)生光亮的銀鏡
③能與NaOH溶液反應
(6)同時滿足下列條件的的所有同分異構體有________種(不考慮立體異構)。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色;
②1 mol該同分異構體與足量飽和NaHCO3反應產(chǎn)生88 g氣體。
解析 (1)由條件知同分異構體中含有酚羥基、甲酸酯基,含有4個飽和碳原子;結合條件③可寫出6種符合條件的同分異構體的結構簡式:。
(2)同分異構體符合下列條件:①與FeCl3溶液顯色,說明含有酚羥基;②苯環(huán)上只有兩個取代基;③1 mol該物質(zhì)最多消耗3 mol NaOH,說明另一個取代基為RCOO—,該取代基為CH3CH2CH2COO—、(CH3)2CHCOO—,這兩種取代基都與酚羥基有鄰、間、對3種位置關系,所以符合條件的同分異構體有6種,其中氫原子共有5種不同環(huán)境的是。
(3)H為二元取代芳香化合物,說明苯環(huán)上只有兩個取代基;同時滿足:①能發(fā)生銀鏡反應說明有醛基或HCOO—;②酸性條件下水解產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為2∶1,說明有兩個酯基;③不與NaHCO3溶液反應,說明沒有羧基;其中有一個甲基,另一個為,共有鄰、間、對位3種結構,兩個有間、鄰位2種情況;一個另一個基團可能是—CH2CH2OOCH或—CH(CH3)OOCH,共有鄰、間、對位6種結構,則符合上述條件的H共有11種,其中核磁共振氫譜為五組峰的結構簡式為或。
(4)W是的同分異構體,W能與NaHCO3溶液反應,說明含有羧基,還能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應,說明含有酚羥基,W的結構有:苯環(huán)上含有羥基和—CH2COOH,有鄰位、對位、間位3種;苯環(huán)上含有羥基、—COOH和甲基有10種;共有13種,其中核磁共振氫譜為五組峰的為。
(5)能與銀氨溶液反應說明含—CHO,能與NaOH溶液反應說明含—OH、—CHO或,將已知基團或官能團在苯環(huán)上排布
①若為(酚)—OH、—CHO,還剩余一個碳原子(“—CH2—”),最后分別將“—CH2—”插入其中,圖示如下:(數(shù)字表示“—CH2—”插入的位置)
②若為—OOCH,插入“—CH2—”圖示如下:
合計17種。
(6)能使溴的四氯化碳溶液褪色,說明含“”,1 mol該同分異構體與足量飽和NaHCO3反應產(chǎn)生88 g CO2,說明含兩個“—COOH”
①含有“”的四個碳原子的碳架有下列三種情況C===C—C—C,C—C===C—C,。
②運用“定一移二”的方法,將兩個羧基分別在以上三種碳架上排布,圖示如下(數(shù)字表示另一個“—COOH”可能的位置)、、、,共有9種情況;、共5種情況;、共4種情況。合計18種。
答案 (1)6
(5)17 (6)18
題后悟道
限定條件下同分異構體的書寫流程
(1)思維流程
①明確研究對象的分子式或結構簡式
②分析C:原子個數(shù) O:原子個數(shù) Cl:原子個數(shù) N:原子個數(shù) Ω:數(shù)值(芳香族化合物苯環(huán)除外)
③根據(jù)限定條件確定同分異構體中所含官能團
④結合所給有機物:碳鏈異構→官能團類別異構→官能團位置異構
⑤確定同分異構體種類或根據(jù)性質(zhì)書寫結構簡式
(2)注意事項
①碳原子的價鍵數(shù)為4:碳原子上是否有氫原子、氫原子個數(shù)有1個還是2個是否允許出現(xiàn)CC、CO
②芳香族化合物同分異構體
a.苯環(huán)上取代基的個數(shù)
b.碳鏈是否需要拆分
c.書寫要有序進行
③位置異構應先考慮—CHO、—COOH、—CH2OH等鏈端官能團,再考慮等官能團,然后考慮其它官能團。
如芳香酯C8H8O2的同分異構體的種類
思維流程:分子式C8H8O2→C—2 O—2 Ω—1→官能團→碳鏈異構—C—C或—C、—C→位置異構①②(鄰、間、對)→共6種。
考點5 有機合成與推斷
1.根據(jù)反應條件推斷反應物或生成物
(1)“光照”為烷烴的鹵代反應。
(2)“NaOH水溶液、加熱”為R—X的水解反應,或酯()的水解反應。
(3)“NaOH醇溶液、加熱”為R—X的消去反應。
(4)“HNO3(H2SO4)”為苯環(huán)上的硝化反應。
(5)“濃H2SO4、加熱”為R—OH的消去或酯化反應。
(6)“濃H2SO4、170 ℃”是乙醇消去反應的條件。
2.根據(jù)有機反應的特殊現(xiàn)象推斷有機物的官能團
(1)使溴水褪色,則表示有機物分子中可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵或醛基。
(2)使酸性KMnO4溶液褪色,則該物質(zhì)中可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基或苯的同系物(連接苯環(huán)的碳上含有氫原子)。
(3)遇FeCl3溶液顯紫色或加入濃溴水出現(xiàn)白色沉淀,表示該物質(zhì)分子中含有酚羥基。
(4)加入新制Cu(OH)2懸濁液并加熱,有紅色沉淀生成(或加入銀氨溶液并水浴加熱有銀鏡出現(xiàn)),說明該物質(zhì)中含有—CHO。
(5)加入金屬鈉,有H2產(chǎn)生,表示該物質(zhì)分子中可能有—OH或—COOH。
(6)加入NaHCO3溶液有氣體放出,表示該物質(zhì)分子中含有—COOH。
3.以特征產(chǎn)物為突破口來推斷碳架結構和官能團的位置
(1)醇的氧化產(chǎn)物與結構的關系
(2)由消去反應的產(chǎn)物可確定“—OH”或“—X”的位置。
(3)由取代產(chǎn)物的種類或氫原子環(huán)境可確定碳架結構。有機物取代產(chǎn)物越少或相同環(huán)境的氫原子數(shù)越多,說明該有機物結構的對稱性越高,因此可由取代產(chǎn)物的種類或氫原子環(huán)境聯(lián)想到該有機物碳架結構的對稱性而快速進行解題。
(4)由加氫后的碳架結構可確定碳碳雙鍵或碳碳三鍵的位置。
(5)由有機物發(fā)生酯化反應能生成環(huán)酯或高聚酯,可確定該有機物是含羥基的羧酸;根據(jù)酯的結構,可確定—OH與—COOH的相對位置。
4.根據(jù)關鍵數(shù)據(jù)推斷官能團的數(shù)目
(1)—CHO;
(2)2—OH(醇、酚、羧酸)H2;
(3)2—COOHCO2,—COOHCO2;
5.根據(jù)新信息類推
高考常見的新信息反應總結
(1)丙烯α-H被取代的反應:CH3—CH===CH2+Cl2Cl—CH2—CH===CH2+HCl。
(2)共軛二烯烴的1,4-加成反應:
(3)烯烴被O3氧化:R—CH===CH2R—CHO+HCHO。
(4)苯環(huán)側鏈的烴基(與苯環(huán)相連的碳上含有氫原子)被酸性KMnO4溶液氧化:
(5)苯環(huán)上的硝基被還原:
(6)醛、酮的加成反應(加長碳鏈,—CN水解得—COOH):
(8)醛或酮與格氏試劑(R′MgX)發(fā)生加成反應,所得產(chǎn)物經(jīng)水解可得醇:
(9)羧酸分子中的α-H被取代的反應:
(10)羧酸用LiAlH4還原時,可生成相應的醇:
RCOOHRCH2OH。
(11)酯交換反應(酯的醇解):
R1COOR2+R3OH―→R1COOR3+R2OH。
1.(2019·北京理綜,25)抗癌藥托瑞米芬的前體K的合成路線如下。
已知:
ⅱ.有機物結構可用鍵線式表示,如(CH3)2NCH2CH3的鍵線式為
(1)有機物A能與Na2CO3溶液反應產(chǎn)生CO2,其鈉鹽可用于食品防腐。有機物B能與Na2CO3溶液反應,但不產(chǎn)生CO2;B加氫可得環(huán)己醇。A和B反應生成C的化學方程式是_________________________________________________,
反應類型是________。
(2)D中含有的官能團:________。
(3)E的結構簡式為________。
(4)F是一種天然香料,經(jīng)堿性水解、酸化,得G和J。J經(jīng)還原可轉化為G。J的結構簡式為________。
(5)M是J的同分異構體,符合下列條件的M的結構簡式是________。
①包含2個六元環(huán)
②M可水解,與NaOH溶液共熱時,1 mol M最多消耗2 mol NaOH
(6)推測E和G反應得到K的過程中,反應物LiAlH4和H2O的作用是________。
(7)由K合成托瑞米芬的過程:
托瑞米芬具有反式結構,其結構簡式是_________________________________________________。
解析 (1)由A與B反應生成C的反應條件及C的分子式可知該反應為取代反應(或酯化反應),結合題干信息可知A為羧酸,B與Na2CO3溶液反應但不生成CO2,故B為酚,又B加氫可得環(huán)己醇,則B為苯酚,故A為苯甲酸,A和B反應生成C的化學方程式為++H2O。(2)結合已知ⅰ可知,由C生成的D為,其中含有的官能團為羰基和羥基。(3)根據(jù)已知ⅰ,結合D的結構簡式、生成E的條件及E的分子式可知E為。(4)結合E為,由合成路線中的K逆推可知,G為,J經(jīng)還原可轉化為G,結合J的分子式可知J為。(5)M是J的同分異構體,由M可水解,可知M中含1個酯基,又1 mol M最多消耗2 mol NaOH,可知該酯為酚酯,又M中包含2個六元環(huán),故滿足條件的M的結構簡式為。(6)對比反應物E、G與生成物K的結構可知,LiAlH4和H2O的作用是還原E、G。(7)K為,由“托瑞米芬具有反式結構”可知,K脫去1分子水后生成的N為,結合托瑞米芬的分子式可知Cl取代中的羥基,生成(托瑞米芬)。
答案
取代反應(或酯化反應)
(2)羥基、羰基
(6)還原(加成)
2.(2018·課標全國Ⅲ,36)近來有報道,碘代化合物E與化合物H在Cr-Ni催化下可以發(fā)生偶聯(lián)反應,合成一種多官能團的化合物Y,其合成路線如下:
已知:RCHO+CH3CHOR—CH===CH—CHO+H2O
回答下列問題:
(1)A的化學名稱是________。
(2)B為單氯代烴,由B生成C的化學方程式為_________________________________________________
_________________________________________________。
(3)由A生成B、G生成H的反應類型分別是________、________。
(4)D的結構簡式為_________________________________________________。
(5)Y中含氧官能團的名稱為________。
(6)E與F在Cr-Ni催化下也可以發(fā)生偶聯(lián)反應,產(chǎn)物的結構簡式為_________________________________________________。
(7)X與D互為同分異構體,且具有完全相同官能團。X的核磁共振氫譜顯示三種不同化學環(huán)境的氫,其峰面積之比為3∶3∶2。寫出3種符合上述條件的X的結構簡式
_________________________________________________。
解析 (1)CH3—C≡CH的名稱為丙炔。
(2)CH3—C≡CH與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應生成ClCH2—C≡CH(B),ClCH2—C≡CH與NaCN在加熱條件下發(fā)生取代反應生成HC≡C—CH2CN(C),即B→C的化學方程式為ClCH2—C≡CH+NaCNHC≡C—CH2CN+NaCl。
(3)A生成B的反應為取代反應,結合已知信息可推出G生成H的反應為加成反應。
(4)HC≡C—CH2CN水解后生成HC≡C—CH2COOH,HC≡C—CH2COOH與CH3CH2OH發(fā)生酯化反應生成HC≡C—CH2COOC2H5(D)。
(5)根據(jù)Y的結構簡式可知,Y中含有酯基和羥基兩種含氧官能團。
(6)F為,其與在Cr-Ni催化下發(fā)生偶聯(lián)反應生成。
(7)根據(jù)題設條件可知,X中含有2個—CH3、1個碳碳三鍵、1個酯基、1個—CH2—,則符合條件的X的結構簡式如下:
答案 (1)丙炔
(2) +NaCl
(3)取代反應 加成反應
(4)
(5)羥基、酯基
(6)
(7) (任意寫三種,合理即可)
1.(2019·山東濟寧二模)福莫特羅是一種治療哮喘病的藥物,它的關鍵中間體(G)的合成路線如下:
回答下列問題:
(1)F的分子式為________,反應①的反應類型為________。
(2)反應④的化學方程式為____________________________。
(3)C能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應,C的結構簡式為________,D中的含氧官能團為________。
(4)B的同分異構體(不含立體異構)中能同時滿足下列條件的共有________種。
a.能發(fā)生銀鏡反應
b.能與NaOH溶液發(fā)生反應
c.含有苯環(huán)結構
其中核磁共振氫譜顯示為4組峰,且峰面積比為3∶2∶2∶1的是________(填結構簡式)。
(5)參照G的合成路線,設計一種以為起始原料(無機試劑任選)制備的合成路線_________________________________________________。
解析 由E的結構簡式可推知D。
(1) 為取代反應。(2) +HCl。(4)由能發(fā)生銀鏡反應、能與NaOH溶液反應可知其中含、—OH,故C8H8O2―→、C—2 O—2 Ω—1→官能團→碳鏈異構—C—C、2個—C→位置異構①3種,②1種,③ (鄰、間、對)3種,④10種,共17種,其中核磁共振氫譜有4組峰且峰的面積比為3∶2∶2∶1的結構簡式為。(5)比較原料,產(chǎn)物可知:碳原子數(shù)不變,引入了—NO2、―→,結合合成路線可知合成路線可設計為答案 (1)C15H12NO4Br 取代反應
2.(2019·山東濰坊二模)高分子化合物G是一種聚酯材料,其一種合成路線如下:
回答下列問題:
(1)A的名稱是________,B含有的官能團名稱是________。
(2)反應④的反應類型是________。
(3)反應⑥的化學方程式為___________________________________
_________________________________________________。
(4)反應③~⑤中引入—SO3H的作用是___________________________
_________________________________________________。
(5)滿足下列條件的C的同分異構體共有________種(不含立體異構)。
①能使FeCl3溶液顯紫色;能發(fā)生水解反應。②苯環(huán)上有兩個取代基。
其中核磁共振氫譜顯示為5組峰,峰面積之比為3∶2∶2∶2∶1,且含有—CH2CH3,該有機物的結構簡式是________(任寫一種)。
(6)以CH3CH2CH2OH為原料,設計制備的合成路線。
解析 (1)由B知A的結構簡式為,A的名稱為苯乙醛,(2)③~⑤中;③引入—SO3H占據(jù)對位,④引入—NO2進入鄰位⑤去掉—SO3H,釋放對位。(5)C的結構簡式為,由能使FeCl3溶液顯紫色,說明有酚羥基,由能發(fā)生水解反應說明含,苯環(huán)上有兩個取代基。故→C—3 O—3 Ω—1→官能團—OH、→碳鏈異構—C—C—C、→位置異構(鄰、間、對)15種② (鄰、間、對)3種,共18種。(6)比較CH3CH2CH2OH、可知還需1分子HCN。官能團由—OH→—OH、—COOH合成路線可設計如下:CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO
答案 (1)苯乙醛 氰基,羥基 (2)取代反應
(3)
(4)占據(jù)取代基的對位,將—NO2引入取代基的鄰位
3.(2019·山東青島一模)有機物J屬于大位阻醚系列中的一種物質(zhì),在有機化工領域具有十分重要的價值。2018年我國首次使用α-溴代羰基化合物合成大位阻醚J,其合成路線如下:
回答下列問題:
(1)A的名稱________。
(2)C―→D的化學方程式____________________________________。
E―→F的反應類型________。
(3)H中含有的官能團________。J的分子式________。
(4)化合物X是D的同分異構體,其中能與氫氧化鈉溶液反應的X有________種(不考慮立體異構),寫出其中核磁共振氫譜有3組峰,峰面積之比為1∶1∶6的結構簡式為________。
(5)參照題中合成路線圖。設計以甲苯和為原料來合成另一種大位阻醚的合成路線。
解析 由C可知A為,D為,E為,由J可知H為。(4)由能與NaOH溶液反應可知官能團可能為—COOH或—COO—,故C4H8O2同分異構體有①羧基C—C—C—COOH 1種 1種;
答案 (1)2-甲基丙烯
(2) +2H2O 取代反應
(3)酚羥基和硝基 C10H11NO5
(4)6
(5)
題后悟道
根據(jù)題給框圖轉化關系推斷有機物的結構
在有機推斷題中,經(jīng)常遇到框圖轉化步驟中出現(xiàn)“有機物結構簡式→字母代替有機物→分子式(或者有機物結構簡式)”,要求寫出“字母所代替的有機物(或者有機試劑)”的結構簡式。對于此類有機物結構的推斷,需要考慮如下幾點:
①在限定的轉化步驟中,反應的條件是什么,其目的是什么。
②轉化前后發(fā)生了什么反應,有機物發(fā)生了什么結構變化。
由①②可判斷反應物、產(chǎn)物中的官能團
③核磁共振氫譜信息
④轉化前后(有時要分析、比較幾步轉化)有機物的分子式、結構簡式比較
由③④可判斷碳架結構、官能團的位置
然后采用正推法、逆推法、正逆結合法即可推出“字母對應有機物”的結構簡式。
考點6 合成路線的分析與設計
(一)有機合成中官能團的轉變
1.官能團的引入(或轉化)
(1)引入碳碳雙鍵
鹵代烴的消去反應
CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O
醇的消去反應
CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
炔烴的加成反應
HC≡CH+HClCH2===CHCl
(2)引入鹵素原子
①烴的取代反應:
CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
②烯烴、炔烴與鹵素單質(zhì)的加成反應:
CH3CH===CH2+Br2―→CH3CHBrCH2Br
③烯烴、炔烴與鹵化氫的加成反應:
CH3CH===CH2+HBrCH3CHBrCH3
④烯烴先與氫氣進行加成反應,然后與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應:
CH3CH===CH2CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl
⑤醇與氫鹵酸的取代反應:
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
(3)引入羥基
烯烴與水的加成反應
CH3CH===CH2+H2OCH3CHOHCH3
鹵代烴的水解反應
CH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH2CH2OH+NaCl
醛(酮)的還原反應
CH3CHO+H2CH3CH2OH
羧酸的還原反應
CH3COOHCH3CH2OH
酯的水解反應
CH3COOCH2CH3+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH
(4)引入羰基
①醇(羥基碳原子上有2個H)的催化氧化引入醛羰基:
2CH3CH2CH2OH+O22CH3CH2CHO+2H2O
②醇(羥基碳原子上有1個H)的催化氧化引入酮羰基:
③某些烯烴被酸性高錳酸鉀溶液氧化:
(CH3)2C===C(CH3)22(CH3)2C===O
④某些烯烴被O3氧化
(CH3)2C===C(CH3)22(CH3)2===O
(5)引入羧基
①醛的氧化:2CH3CHO+O22CH3COOH
②醇的氧化:
CH3CH2CH2OHCH3CH2COOH
③某些烯烴、苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化:
CH3CH===CHCH32CH3COOH,
2.官能團的消除
(1)通過加成反應可以消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵)和苯環(huán)。
(2)通過消去、氧化或酯化反應等消除羥基。
(3)通過加成或氧化反應等消除醛基。
(4)通過水解反應消除酯基、肽鍵、鹵素原子。
3.官能團的改變
(1)利用官能團的衍生關系進行衍變,如
R—CH2OHR—CHOR—COOH
(2)通過某種化學途徑使一個官能團變?yōu)閮蓚€,如
CH3CH2OHCH2===CH2ClCH2—CH2ClHOCH2—CH2OH
(3)通過某種手段改變官能團的位置,如
4.官能團的保護
被保護的官能團
被保護的官能團性質(zhì)
保護方法
酚羥基
易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化
①用NaOH溶液先轉化為酚鈉,后酸化重新轉化為酚:
②用碘甲烷先轉化為苯甲醚,后用氫碘酸酸化重新轉化為酚:
氨基
先用鹽酸轉化為鹽,后用NaOH溶液重新轉化為氨基
碳碳雙鍵
易與鹵素單質(zhì)加成,易被氧氣、臭氧、雙氧水、酸性高錳酸鉀溶液氧化
先通過與HCl加成轉化為氯代物,后用NaOH醇溶液通過消去反應重新轉化為碳碳雙鍵
醛基
易被氧化
乙醇(或乙二醇)加成保護:
對位
易取代導致產(chǎn)品不純
濃H2SO4取代保護:
(二)增長碳鏈或縮短碳鏈的方法
舉例
增長碳鏈
2CH≡CH―→CH2===CH—C≡CH
2R—ClR—R+2NaCl
CH3CHO
R—ClR—CNR—COOH
nCH2===CH2CH2—CH2
nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2
2CH3CHO
+(n-1)H2O
縮短碳鏈
+NaOHRH+Na2CO3
R1—CH===CH—R2R1CHO+R2CHO
(三)有機合成路線設計的幾種常見類型
根據(jù)目標分子與原料分子在碳骨架和官能團兩方面變化的特點,我們將合成路線的設計分為:
1.以熟悉官能團的轉化為主型
如:請設計以CH2===CHCH3為主要原料(無機試劑任用)制備CH3CH(OH)COOH的合成路線流程圖(須注明反應條件)。
2.以分子骨架變化為主題
如:請以苯甲醛和乙醇為原料設計苯乙酸乙酯()的合成路線流程圖(注明反應條件)。
提示:R—Br+NaCN―→R—CN+NaBr
3.以陌生官能團兼有骨架顯著變化為主型
要注意模仿題干中的變化,找到相似點,完成陌生官能團及骨架的變化。如:模仿
設計以苯甲醇、硝基甲烷為主要原料制備苯乙胺()的合成路線流程圖。
關鍵是找到原流程中與新合成路線中的相似點。(碳架的變化、官能團的變化;硝基引入及轉化為氨基的過程)
角度 合成路線設計
1.(2019·課標全國Ⅲ,36)氧化白藜蘆醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反應合成W的一種方法:
回答下列問題:
(1)A的化學名稱為________。
(2) 中的官能團名稱是________。
(3)反應③的類型為________,W的分子式為________。
(4)不同條件對反應④產(chǎn)率的影響如表:
實驗
堿
溶劑
催化劑
產(chǎn)率/%
1
KOH
DMF
Pd(OAc)2
22.3
2
K2CO3
DMF
Pd(OAc)2
10.5
3
Et3N
DMF
Pd(OAc)2
12.4
4
六氫吡啶
DMF
Pd(OAc)2
31.2
5
六氫吡啶
DMA
Pd(OAc)2
38.6
6
六氫吡啶
NMP
Pd(OAc)2
24.5
上述實驗探究了________和________對反應產(chǎn)率的影響。此外,還可以進一步探究_________________________________________________
等對反應產(chǎn)率的影響。
(5)X為D的同分異構體,寫出滿足如下條件的X的結構簡式________。
①含有苯環(huán);②有三種不同化學環(huán)境的氫,個數(shù)比為6∶2∶1;③1 mol的X與足量金屬Na反應可生成2 g H2。
(6)利用Heck反應,由苯和溴乙烷為原料制備,寫出合成路線。(無機試劑任選)
解析 (1)A的結構簡式為,其名稱為間苯二酚或1,3苯二酚。(2) 中的官能團是碳碳雙鍵和羧基。(3)由合成路線可知,反應③為取代反應。W中含兩個苯環(huán)、1個碳碳雙鍵,故C原子數(shù)為2×6+2=14,含4個羥基,故含4個O原子,由苯環(huán)及碳碳雙鍵可知W分子的不飽和度為4×2+1=9,故W分子中H原子數(shù)為2×14+2-2×9=12,W的分子式為C14H12O4。(4)由表格中的信息可知,實驗1、2、3、4中的溶劑和催化劑相同,堿不同,產(chǎn)率不同;實驗4、5、6中堿和催化劑相同,溶劑不同,產(chǎn)率不同,故該實驗探究了不同堿和不同溶劑對反應產(chǎn)率的影響;因6個實驗的催化劑相同,故還可以設計實驗探究不同的催化劑對反應產(chǎn)率的影響。(5)D為,其同分異構體X為1 mol時,與足量Na反應生成2 g H2,則X中含2個羥基,由X中不同化學環(huán)境的氫原子的個數(shù)比可知2個羥基在苯環(huán)上處于對稱位置,且X中含有2個甲基,故符合條件的X的結構簡式為。
答案 (1)間苯二酚(1,3苯二酚)
(2)羧基、碳碳雙鍵
(3)取代反應 C14H12O4
(4)不同堿 不同溶劑 不同催化劑(或溫度等)
(6)
2.[2016·課標全國Ⅲ,38(6)改編]端炔烴在催化劑存在下可發(fā)生偶聯(lián)反應,稱為Glaser反應。
2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2
該反應在研究新型發(fā)光材料、超分子化學等方面具有重要價值。下面是利用Glaser反應制備化合物E的一種合成路線:
寫出用2-苯基乙醇()為原料(其他無機試劑任選)制備化合物D()的合成路線。
3.(2018·天津理綜,8)化合物N具有鎮(zhèn)痛、消炎等藥理作用,其合成路線如下:
參照上述合成路線,以為原料,采用如下方法制備醫(yī)藥中間體。
該路線中試劑與條件1為_____________________________,
X的結構簡式為________________;試劑與條件2為________________,Y的結構簡式為________________。
解析 結合題給合成路線,運用逆合成分析法,可知合成的物質(zhì)為,結合圖示轉化關系,可知X為,生成X的反應為與HBr發(fā)生的取代反應,試劑與條件1為HBr,△;Y為,生成Y的反應為的氧化反應,試劑與條件2為O2/Cu或Ag,△。
題組 合成路線設計
1.從貓薄荷植物中分離出來的荊芥內(nèi)酯可用作安眠藥、抗痙攣藥、退熱藥等。通過荊芥內(nèi)酯的氫化反應可以得到二氫荊芥內(nèi)酯,后者是有效的驅蟲劑。為研究二氫荊芥內(nèi)酯的合成和性質(zhì),進行如下反應:
A()BC()D()E()
參照題干中的反應流程寫出由合成的合成路線圖(無機試劑任選)。
解析 題目中提供的原料中含有碳碳雙鍵和醛基,與題中給出的合成路線中的物質(zhì)對比,發(fā)現(xiàn)與含有相同的官能團;目標產(chǎn)物中含有酯基和環(huán)狀結構,與題中給出的合成路線中的物質(zhì)對比,發(fā)現(xiàn)與物質(zhì)D()結構相似;因此設計合成路線可模仿題中給出的合成路線。
2.(2018·北京理綜,25)8-羥基喹啉被廣泛用作金屬離子的絡合劑和萃取劑,也是重要的醫(yī)藥中間體。如圖是8-羥基喹啉的合成路線。
ii.同一個碳原子上連有2個羥基的分子不穩(wěn)定。
(1)按官能團分類,A的類別是_________________________________。
(2)A→B的化學方程式是______________________________________。
(3)C可能的結構簡式是_______________________________________。
(4)C→D所需的試劑a是_____________________________________。
(5)D→E的化學方程式是_____________________________________。
(6)F→G的反應類型是_______________________________________。
(7)將下列K→L的流程圖補充完整:
(8)合成8-羥基喹啉時,L發(fā)生了________(填“氧化”或“還原”)反應。反應時還生成了水,則L與G物質(zhì)的量之比為________。
解析 (1)按照官能團分類,CH2===CHCH3屬于烯烴。(2)A→B屬于取代反應,注意勿漏掉生成的HCl。(3)CH2===CHCH2Cl的結構不對稱,它與HOCl發(fā)生加成反應時,可能生成ClCH2CHOHCH2Cl或HOCH2CHClCH2Cl。(4)C→D過程中,氯原子發(fā)生了水解,所以所用的試劑是NaOH水溶液。(5)D→E是醇類物質(zhì)發(fā)生的消去反應。(6)F是苯酚,G是苯酚分子中苯環(huán)上的氫原子被硝基取代的產(chǎn)物,故F→G屬于取代反應。(7)K的分子式為C9H11NO2,L的分子式為C9H9NO,二者分子組成上相差一個“H2O”,顯然從K到L的過程中發(fā)生了消去反應。觀察K的結構,它不能發(fā)生消去反應。但根據(jù)“已知i”,可知K分子中醛基能與苯環(huán)上氫原子發(fā)生加成反應得到醇羥基,然后發(fā)生消去反應,即可消去一個H2O分子。所以從K到L的流程為:K分子中的醛基與苯環(huán)上的氫原子發(fā)生加成反應生成,再由發(fā)生消去反應生成(即L)。(8)合成8-羥基喹啉的過程中,L發(fā)生的是去氫氧化,一個L分子脫去了2個氫原子,而一個G分子中—NO2變?yōu)椤狽H2需要6個氫原子,則L與G的物質(zhì)的量之比應為3∶1。
答案 (1)烯烴
(2)CH2===CHCH3+Cl2CH2===CHCH2Cl+HCl
(3)HOCH2CHClCH2Cl或ClCH2CH(OH)CH2Cl
(4)NaOH,H2O
(5)HOCH2CH(OH)CH2OH
CH2===CHCHO+2H2O
(6)取代反應
(7)
(8)氧化 3∶1
3.(2019·山東濰坊一模)有機物H是合成某種藥物的中間體,一種合成路線如下:
回答下列問題:
(1)有機物B的化學名稱為________。
(2)反應②的反應類型為________。
(3)反應④所需試劑、條件分別為________。
(4)寫出反應③的化學方程式________________________________
_________________________________________________。
(5)1 mol E與1 mol H2完全加成生成1 mol W,W有多種同分異構體,其中屬于α-氨基酸、分子中含兩個羧基、且苯環(huán)上有兩個取代基的W的可能結構共有________種(不考慮立體異構),其中核磁共振氫譜為五組峰,峰面積比為3∶2∶2∶2∶2的結構簡式為________。
(6)設計以甲苯和(CH3CO)2O為原料制備的合成路線_________________________________________________
_________________________________________________(無機試劑任選)。
解析 (2)由A、B的結構簡式可知反應②除生成C外還生成HCl,反應②為取代反應。(4)由C、E的結構簡式知D的結構簡式為,反應④為鹵代烴的消去反應,反應條件為NaOH/醇、△。
(5)由E可知W的結構簡式為,由限制條件為α-氨基酸,兩個—COOH,苯環(huán)上有兩個取代基。W―→C—4 O—4 N—1 Ω—2―→—NH2 α位,—COOH 2個,苯環(huán)上兩個取代基―→位置異構①、—COOH(鄰、間、對)3種?、凇ⅰ狢(鄰、間、對)3種、—COOH(鄰、間、對)3種 ④、—C—COOH(鄰、間、對)3種 共12種,核磁共振氫譜為五組峰且峰面積比為3∶2∶2∶2∶2的結構簡式為。(6)比較、(CH3CO)2O與可知需要1個,1個(CH3CO)2O,官能團的變化為—CH3―→—COOH,引入—NHCOCH3,故合成路線可設計為
答案 (1)對硝基甲苯(或4-硝基甲苯)
(2)取代反應 (3)NaOH/醇△
題后悟道
合成路線設計題的解題策略
1.原則
原料價廉、原理正確、路線簡捷、便于操作、條件適宜、易于分離、產(chǎn)率高。
2.方法
(1)正推法
即從某種原料分子開始,對比目標分子與原料分子的結構(碳骨架及官能團),對該原料分子進行碳骨架的構建和官能團的引入(或者官能團的轉化),從而設計出合理的合成路線,其思維程序為
如利用乙烯為原料合成乙酸乙酯,可采用正推法:
(2)逆推法
即從目標分子著手,分析目標分子的結構,然后由目標分子逆推出原料分子,并進行合成路線的設計,其思維程序為
如采用逆推法,通過對苯甲酸苯甲酯的結構分析可知合成該有機化合物的是苯甲酸和苯甲醇,繼續(xù)逆推可得出原料分子為甲苯,如圖所示:
設計合成路線時,要選擇反應步驟少,試劑成本低,操作簡單,毒性小,污染小,副產(chǎn)物少的路線,即
(3)正逆雙向結合法
采用正推和逆推相結合的方法,是解決合成路線題的最實用的方法,其思維程序為
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