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专题十二 有机化学基础(选考)课件PPT
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这是一份专题十二 有机化学基础(选考)课件PPT，文件包含专题十二有机化学基础选考pptx、专题突破练十二有机化学基础选考docx等2份课件配套教学资源，其中PPT共60页， 欢迎下载使用。
考点一 有机物的结构、性质与命名
考点二 有机反应类型的判断
考点三 同分异构体的书写
考点四 有机化合物的合成与推断
考点一 有机物的结构、 性质与命名
1.官能团的结构与性质
微点拨注意醇和卤代烃的消去反应条件:(1)结构条件:连有羟基(或— X)的碳原子的邻位碳原子连有氢原子。(2)反应条件:醇—— 浓硫酸、加热;卤代烃—— NaOH乙醇溶液、加热。
2.常见重要官能团的检验方法
3.提纯常见有机物(括号内为杂质)的方法
4.记准几个定量关系(1)1 ml醛基消耗2 ml Ag(NH3)2OH生成2 ml Ag单质、1 ml H2O、3 ml NH3;1 ml甲醛消耗4 ml Ag(NH3)2OH。(2)1 ml醛基消耗2 ml Cu(OH)2生成1 ml Cu2O沉淀、3 ml H2O。(3)和NaHCO3反应生成气体:1 ml —COOH生成1 ml CO2气体。(4)和Na反应生成气体:1 ml —COOH生成0.5 ml H2,1 ml —OH生成0.5 ml H2。
微点拨(1)酚酯与普通酯的区别:1 ml酚酯(如HCOOC6H5)水解时消耗2 ml NaOH,1 ml普通酯(如CH3COOC2H5)水解时消耗1 ml NaOH。(2)能与Na2CO3溶液发生反应的有羧酸、苯酚,但苯酚与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3而得不到CO2。
考向1 陌生有机物的组成、结构和性质真题示例1.(2020全国Ⅲ卷,8)金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物,结构简式如下:下列关于金丝桃苷的叙述,错误的是( )A.可与氢气发生加成反应B.分子含21个碳原子C.能与乙酸发生酯化反应D.不能与金属钠反应
思路点拨根据有机化合物分子结构推测性质:
1-1.(2021湖南湘豫名校3月联考)中医药在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用,有些中医药对其他的病症也有着独特的疗效,以下成分(结构如图)对肿瘤细胞有独特的杀伤作用。下列有关该物质的叙述不正确的是( )
A.该物质有4种官能团B.分子中苯环上的一氯代物只有4种C.可以发生取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应D.1 ml该物质与溴水反应,最多消耗1 ml Br2
解析 该物质有醚键、羟基、羰基和碳碳双键4种官能团,A正确;分子中右边苯环 沿图示虚线对称,该苯环上有三种氢原子,左边苯环上有一种氢原子,所以该分子的一氯代物总共有4种,B正确;该分子含有苯环,可以发生取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应,C正确;1 ml该物质与溴水发生加成和取代反应,取代了酚羟基邻位上的氢原子,与碳碳双键加成,整个分子最多消耗2 ml Br2,D错误。
1-2.(2021河北唐山模拟)奥司他韦是一种高效、高选择性神经氨酸酶抑制剂,是目前治疗流感的最常用药物,也是国家的战略储备药。其结构如图所示,关于奥司他韦的说法正确的是( )A.分子中所有原子可以共平面B.不可以使溴水褪色C.1 ml分子最多可与3 ml H2发生反应D.分子中的官能团种类有5种
答案 D 解析 由分子结构简式可知,分子中含有甲基、乙基和3-戊基等结构,故分子中不可能所有原子共平面,A错误;由分子结构简式可知,分子中含有碳碳双键,故可以使溴水褪色,B错误;由分子结构简式可知,分子中含有1 ml碳碳双键可以加成1 ml H2,故1 ml分子最多可与1 ml H2发生反应,C错误;由分子结构简式可知,分子中官能团种类有5种,D正确。
技法点拨同“性”异“类”有机物归纳
考向2 有机物的命名真题示例2.(1)(2020全国Ⅰ卷,36节选)A(C2HCl3)的化学名称为 。
思路点拨有机物命名的解题思路:
答案 (1)三氯乙烯(2)3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)(3)2-羟基苯甲醛(或邻羟基苯甲醛)
对点演练2-1.(2021贵州铜仁模拟)下列关于有机化合物的说法正确的是( )A. 的名称为2-甲基-1-丙醇B.氯乙烯和聚乙烯均能发生加成反应C.C3H2Cl6有4种同分异构体D.C2H4和C4H8一定是同系物
解析 是饱和一元醇,其名称为2-丁醇,A错误;乙烯发生加聚反应生成聚乙烯,所以聚乙烯不能发生加成反应,B错误;C3H2Cl6与C3H6Cl2的同分异构体种类相同,有4种同分异构体,C正确;C2H4和C4H8的结构不一定相似,不一定是同系物,D错误。
2-2.(2021山东模考)根据系统命名法,下列有机化合物的命名正确的是( )
答案 B 解析 A项中有机物主链有6个碳原子,2号碳上有2个甲基,3号碳上有1个乙基,4、5号碳上各有1个甲基,系统命名为2,2,4,5-四甲基-3-乙基己烷,错误;B项有机物是主链有4个碳原子的烯烃,3号碳上有2个甲基,2号碳上有1个乙基,1号碳上有碳碳双键,系统命名为3,3-二甲基-2-乙基-1-丁烯,正确;C项有机物是主链有5个碳原子的醛,2号碳上有1个乙基,3号碳上有1个甲基,系统命名为3-甲基-2-乙基戊醛,错误;D项有机物主链有4个碳原子,2号碳上有1个氯原子,3号碳上有1个甲基,系统命名为3-甲基-2-氯丁烷,故D错误。
2-3.(2021浙江温州模拟改编)下列叙述不正确的是( )
C.CH3CH2OCH2CH3的名称:乙醚D.(CH3)2CHCH2C(CH3)3的名称:2,4,4-三甲基戊烷
解析 属于酚类,则以苯酚为母体,甲基处于羟基的邻位,故名称可以为邻甲基苯酚,A正确;图示为乙醇的比例模型,B正确;乙醚结构简式是CH3CH2OCH2CH3,C正确;D项对(CH3)2CHCH2C(CH3)3命名时,应该从离支链(甲基)位次和较小的一端为起点给主链碳原子编号,该物质正确命名为2,2,4-三甲基戊烷,D错误。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)2,2-二甲基丙醇和2-甲基-1-丁醇互为同分异构体。( )
(2) 命名为2-乙基丁烷。( )
(3)某烯烃的名称是2-甲基-4-乙基-2-戊烯。( )
提示 √。2,2-二甲基丙醇和2-甲基-1-丁醇的分子式相同。
提示 ×。主链选择错误,命名应为3-甲基戊烷。
提示 ×。此烃应为2,4-二甲基-2-己烯。
(4)(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3的名称是2-甲基-5-乙基辛烷。( )(5)1 ml某醇类物质与足量Na反应能得到1 ml H2,则该醇类物质为二元醇。( )
提示 √。因1 ml —OH与足量Na反应能生成0.5 ml H2,故该醇为二元醇。
(6)醇发生催化氧化和消去反应时,对结构的要求相同。( )
提示 ×。催化氧化需要“同碳有氢”的结构,消去反应要求“邻碳有氢”的结构。
(7)分子式为C10H14的芳香烃,不能使溴水褪色,但可使酸性KMnO4溶液褪色,分子结构中含一个烷基,则此烷基的结构有4种。( )
提示 ×。能使酸性KMnO4溶液褪色而不能使溴水褪色的烃属于苯的同系物,该物质的分子式为C10H14,若只有一个烷基即为丁基C4H9—,有4种结构,但只有3种结构能被酸性KMnO4溶液氧化,分别是CH3CH2CH2CH2—、
(8)溴苯既可以发生水解反应,又可以发生消去反应。( )(9)能发生银镜反应的有机物都属于醛类。( )
提示 ×。溴苯不能发生消去反应。
提示 ×。有机物只要含有醛基就能发生银镜反应,但能发生银镜反应的不一定都是醛类,可能是其他含有醛基的有机物,如甲酸、葡萄糖等。
易错警示1.有机物系统命名中常见的错误(1)主链选取不当(不包含官能团,不是主链最长、支链最多)。(2)编号错(官能团的位次不是最小,取代基位次之和不是最小)。(3)支链主次不分(不是先简后繁)。(4)“-”“,”忘记或用错。
2.判断有机化合物性质时应注意的问题(1)有些官能团的性质会出现交叉,如碳碳双键和醛基都能被酸性KMnO4溶液氧化,也能与H2发生加成反应等。
(3)有些反应的发生对有机物的结构有要求,如醇羟基的催化氧化和消去反应、卤代烃的消去反应等。
微点拨有关加成反应的注意事项:(1)只有与氢气的加成反应才是还原反应。(2)只有醛、酮中的羰基能与H2发生加成反应,而羧基、酯基和肽键中的羰基不能与H2发生加成反应。
2.依据反应条件判断有机反应类型
微点拨反应条件为浓硫酸、加热时发生的反应可为取代反应(如酯化反应、成醚反应)、消去反应(如乙醇制乙烯)、多元醇与多元羧酸发生的缩聚反应。
考向 有机物之间的转化及反应类型的判断真题示例1.(2018江苏卷,11改编)化合物Y能用于高性能光学树脂的合成,可由化合物X与2-甲基丙烯酰氯在一定条件下反应制得:
下列有关化合物X、Y的说法正确的是( )A.X分子中所有原子一定在同一平面上B.X、Y都只能与Br2发生取代反应C.X、Y均不能使酸性KMnO4溶液褪色D.X→Y的反应为取代反应
2.(2021广东卷,5)昆虫信息素是昆虫之间传递信号的化学物质。人工合成信息素可用于诱捕害虫、测报虫情等。一种信息素的分子结构简式如图所示,关于该化合物说法不正确的是( )A.属于烷烃 B.可发生水解反应C.可发生加聚反应 D.具有一定的挥发性
答案 A 解析 本题考查有机化合物的结构与性质。该有机化合物中含有C、H、O三种元素,故不属于烷烃,A项错误;分子中含有酯基,可以发生水解反应,B项正确;分子中含有碳碳双键,可以发生加聚反应,C项正确;可利用该物质诱捕害虫,故应有一定的挥发性,D项正确。
对点演练1.(2021山东枣庄模拟改编)“鲁米诺”是一种化学发光试剂,一定条件下被氧化后能发出蓝光。“鲁米诺”的合成原理如下图所示:
下列说法正确的是( )A.X的分子中所有碳原子一定共面B.一定条件下X可以和乙醇发生缩聚反应C.上图反应①与反应②分别属于加成、还原反应D.上图反应①与反应②理论上生成水的质量比为2∶1
答案 A 解析 苯环所有的碳原子共平面,且羧基直接与苯环相连仍在苯环所在平面内,分子中所含碳原子均共平面,故A正确;X里含有两个羧基,乙醇中只有一个羟基,故X可以与乙醇反应生成小分子酯类物质,不能发生缩聚反应,故B错误;题图反应①可看作羟基被“—NH—”代替,属于取代反应,反应②中—NO2变为—NH2,发生了“去氧”并“加氢”反应,属于还原反应,故C错误;题图反应①与反应②理论上生成水的质量比为1∶1,故D错误。
2.(2020山东枣庄模拟)利用下图所示的有机物X可生产S—诱抗素Y。下列说法正确的是( )
A.X和Y都可以与FeCl3溶液发生显色反应B.1 ml Y最多能加成3 ml H2C.1 ml X与足量NaOH溶液反应,最多消耗6 ml NaOHD.X到Y的反应是水解反应或取代反应
答案 D 解析 Y分子中不存在酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应,A不正确;Y分子中的碳碳双键、酮羰基都能与H2加成,1 ml Y最多能加成4 ml H2,B不正确;1 ml X与足量NaOH溶液反应,最多消耗5 ml NaOH(醇羟基不与NaOH反应),C不正确;X到Y的反应中酰胺键发生断裂,是水解反应或取代反应,D正确。
技法点拨有机化学反应类型判断的基本思路
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
提示√。合成方法为:CH3CH2CH2OH→CH2=CHCH3→ ,故应先消去后加聚。
提示√。反应为醛基的氧化反应。
提示×。反应为烯烃的氧化反应。
提示①√ ②√ ③× ④×。 中含—COOH和—OH,发生分子内酯化反应生成①;发生—OH的消去反应生成②;—OH被氧化生成—CHO,该反应类型为氧化反应;—OH与浓HBr发生取代反应生成④,该反应类型为取代反应。
易错警示根据反应条件判断反应类型的关注点
1.常见限制条件与结构关系总结
2.限定条件下同分异构体的书写步骤
第一步—依据限定条件,推测“碎片”(原子、基团)的结构|第二步—摘除“碎片”,构建碳骨架|第三步—“碎片”组装,完成书写
具体方法如下:(1)“碎片”推测:依据分子式(不饱和度)信息、特殊结构信息、类别信息、化合物性质等推知官能团。(2)碳架构建:除“碎片”以外的碳原子,按碳架异构搭建。(3)“碎片”组装:先在苯环上进行基团定位→再考虑取代基的碳链异构→再考虑取代基在苯环上的位置异构→最后考虑官能团类别异构。
(4)方法选择:“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法;“非端基碎片”的位置异构一般选择“插入法”。
主要包括卤素原子(— X)、硝基(— NO2)、氨基(— NH2)、羟基(— OH)、羧基(— COOH)、醛基(— CHO)等
3.芳香族化合物同分异构体数目的确定(1)若取代基在苯环上的位置一定,但取代基种类不确定,同分异构体数目的多少是由取代基的种数决定的,此时分析的重点是苯环上的取代基,如C6H5—C4H9,因为丁基有四种不同的结构,故该烃有四种同分异构体。(2)若取代基种类一定,但位置不确定时,可按下述方法处理:当苯环上只有两个取代基时,取代基在苯环上的位置有邻、间、对三种;当有三个取代基时,这三个取代基有“连、偏、匀”三种位置关系(如
考向 特殊条件下有机物同分异构体数目的判断与结构简式的书写真题示例(1)(2021湖南卷,19节选)叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。中间产物B( )有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有 种(不考虑立体异构); ①苯环上有2个取代基 ②能够发生银镜反应 ③与FeCl3溶液发生显色反应其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为 ;
(2)(2021河北卷,18节选)丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物,临床上用于治疗缺血性脑卒中等疾病。中间产物D( )有多种同分异构体,其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为 、 。 ①可发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1∶2∶2∶3。
(3)(2021广东卷,21节选)化合物Ⅵ( )的芳香族同分异构体中,同时满足如下条件的有 种,写出其中任意一种的结构简式: 。 条件:a)能与NaHCO3反应;b)最多能与2倍物质的量的NaOH反应;c)能与3倍物质的量的Na发生放出H2的反应;d)核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子;e)不含手性碳原子(手性碳原子是指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。
解析 (1)条件②说明分子中含有醛基;条件③说明含有酚羟基(羟基与苯环直接相连);条件①说明两个取代基分别为酚羟基和含醛基的侧链。根据四个碳原子的碳架结构可知,含醛基的侧链和苯环的连接有如下五种形式(序
(2)根据物质D的分子结构及同分异构体的要求,说明其同分异构体中含有醛基、酚羟基,核磁共振氢谱有四组峰,则同分异构体应具有对称性,再根据核磁共振氢谱峰面积之比,即可得出符合题目要求的同分异构体为
(3)化合物Ⅵ的分子式为C10H12O4。条件a说明有—COOH,条件b说明还有一个酚羟基;条件c说明还应含有一个醇羟基;条件d说明分子中有两个化学环境相同的—CH3;条件e要求不含手性碳原子。则说明苯环有三个取代
对点演练1.(2021河北衡水模拟)水杨酸甲酯的制备反应如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.该反应与甲烷和氯气的反应类型相同B.加入过量的甲醇可以提高水杨酸的转化率C.水杨酸分子中所有原子有可能共平面D.与水杨酸甲酯具有相同官能团且羟基直接连在苯环上的同分异构体共有16种(不考虑立体异构)
解析 A项,该反应与甲烷和氯气的反应均属于取代反应,故类型相同,A正确;B项,该反应为一个可逆反应,故加入过量的甲醇可以使平衡正向移动,水杨酸的转化率提高,B正确;C项,水杨酸分子中有一个苯环为平面结构,羧基中的所有原子可能共平面,且与苯环以单键连接可以旋转,故可与苯环共平面,另一羟基也可与苯环共平面,故所有原子有可能共平面,C正确;D项,与水杨酸甲酯具有相同官能团且羟基直接连在苯环上的同分异构体中,若有两个取代基即含有苯环、酚羟基、酯基,可能有:CH3COO—和—OH,HCOOCH2—和—OH,CH3OOC—和—OH,每一种情况均有邻、间、对
三种结构,若有三个取代基即含有苯环、酚羟基、甲酸酯基和甲基:先考虑两个取代基酚羟基和甲酸酯基有邻、间、对三种不同位置,而邻位时甲基有四种位置,间位时甲基也有四种位置,对位时甲基有两种位置,故一共有3×3+4+4+2=19种,故除去其本身符合条件的同分异构体还有18种,D错误。
2.(1) 的同分异构体中:①能发生水解反应;②能发生银镜反应;③能与氯化铁溶液发生显色反应;④含氧官能团处在对位。满足上述条件的同分异构体共有 种(不考虑立体异构),写出核磁共振氢谱图中有五组吸收峰的同分异构体的结构简式: 。
(2)化合物 有多种同分异构体,同时满足下列条件的有 种。 ①能发生水解反应和银镜反应;②能与FeCl3溶液发生显色反应;③苯环上有四个取代基,且苯环上一卤代物只有一种。
(3)符合下列3个条件的 的同分异构体有 种。 ①与FeCl3溶液发生显色反应;②苯环上只有两个取代基;③1 ml该物质最多消耗3 ml NaOH,其中氢原子共有五种不同环境的是 (写结构简式)。
(4)同时满足下列条件:①与FeCl3溶液发生显色反应;②苯环上有两个取代基、含C==O键的 的同分异构体有 种(不包括立体异构);其中核磁共振氢谱为四组峰、能水解的物质的结构简式为 。
(2)由条件知同分异构体中含有酚羟基、甲酸酯结构,含有4个饱和碳原子;结合条件③可写出6种符合条件的同分异构体的结构简式:
(3)同分异构体符合下列条件:①与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②苯环上只有两个取代基;③1 ml该物质最多消耗3 ml NaOH,说明另一个取代基为RCOO—,该取代基为CH3CH2CH2COO—或(CH3)2CHCOO—,这两种取代基都与酚羟基有邻、间、对3种位置关系,所以符合条件的有6
技法点拨含有一个苯环有机物的同分异构体的判断思路①根据题给信息确定取代基的结构和数目;②判断取代基在苯环上的位置。方法:以取代基相同的二元、三元位置关系(如图)为基础,用换元法或等效氢法延伸拓展取代基不同的位置种数。
如当苯环上的三个取代基有两个相同(X、X)、一个不同(Y)时:方法1:先写出两个相同取代基在苯环上的位置关系,再引入(Y)。即:
方法2:先写出三个相同取代基在苯环上的位置关系,再将其中一个取代基换成Y。即:
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)符合分子式C2H6O的有机物只有乙醇。( )(2)已知丁基有四种,不必试写,立即可断定分子式为C5H10O的醛应有四种。( )
提示 ×。满足分子式CnH2n+2O的有机物可以是醇或醚,C2H6O可以是乙醇或二甲醚。
提示 √。C5H10O的醛可以写成C4H9—CHO,根据基元法可判断。
(3)主链含5个碳原子,其中甲基、乙基2个支链的烷烃有3种。( )
(5)分子式为C5H10O2的酯有8种。( )
提示 ×。主链含5个碳原子,乙基应定在3号碳上,甲基可定在2号或3号碳上。
提示 ×。分子式为C6H6的有机物很多,如含有2个碳碳三键或1个碳碳三键和2个碳碳双键的有机物等。
提示 ×。HCOOC4H9(4种),CH3COOC3H7(2种),CH3CH2COOC2H5(1种),C3H7COOCH3(2种),共9种。
1.有机推断的解题技能
2.有机推断题的解题技巧(1)根据反应条件推断某一反应的反应物或生成物,如反应条件为“NaOH的乙醇溶液,加热”,则反应物必是含卤原子的有机物,生成物中肯定含不饱和键。(2)根据有机反应的特殊现象推断有机物的官能团。①使溴水褪色,则表示有机物分子中可能含有碳碳双键、碳碳三键或醛基。②使酸性KMnO4溶液褪色,则该物质中可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基或苯的同系物。
③遇FeCl3溶液显紫色或加入浓溴水出现白色沉淀,表示该物质分子中含有酚羟基。④加入新制的Cu(OH)2并加热,有红色沉淀生成(或加入银氨溶液并水浴加热有银镜出现),说明该物质中含有—CHO。⑤加入金属钠,有H2产生,表示该物质分子中可能有—OH或—COOH。⑥加入NaHCO3溶液有气体放出,表示该物质分子中含有—COOH。
(3)以特征产物为突破口来推断碳架结构和官能团的位置。①醇的氧化产物与结构的关系
②由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。
③由取代产物的种数或氢原子环境可确定碳架结构。有机物取代产物越少或相同环境的氢原子数越多,说明此有机物结构的对称性越高,因此可由取代产物的种数或氢原子环境联想到此有机物碳架结构的对称性而快速进行解题。
④由完全加氢后的碳架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。
两端碳原子上都至少有1个氢原子
两端碳原子上都至少有2个氢原子
⑤由有机物发生酯化反应能生成环酯或高聚酯,可确定该有机物是含羟基的羧酸;根据酯的结构,可确定—OH与—COOH的相对位置。
微点拨解有机推断题的关键点是寻找突破口突破口一:特殊颜色,特殊状态,特殊气味等物理性质。突破口二:特殊反应类型和反应条件,特殊反应现象和官能团所特有的性质,特殊制法和特殊用途等。
3.有机合成(1)原则:基础原料要价廉、易得、低毒性、低污染;产品易于分离、产率较高;合成线路简捷,操作简便,能耗低,易于实现。(2)官能团的引入
常采用加成反应固定卤素原子的位置和个数
(3)官能团的消除及改变
(5)增长碳链或缩短碳链的方法①增长碳链
考向1 合成有确定结构简式的有机化合物真题示例1-1.(2020全国Ⅲ卷,36节选)苯基环丁烯酮( PCBO)是一种十分活泼的反应物,可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成反应,合成了具有生物活性的多官能团化合物(E),部分合成路线如下:
回答下列问题:(1)B的结构简式为 。 (2)由C生成D所用的试剂和反应条件为 ;该步反应中,若反应温度过高,C易发生脱羧反应,生成分子式为C8H8O2的副产物,该副产物的结构简式为 。 (3)写出化合物E中含氧官能团的名称: ;E中手性碳原子(注:连有四个不同的原子或基团的碳原子)的个数为 。 (4)M为C的一种同分异构体。已知:1 ml M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 ml二氧化碳;M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为 。
(5)对于 ,选用不同的取代基R',在催化剂作用下与PCBO发生的[4+2]环加成反应进行深入研究,R'对产率的影响见下表:
请找出规律,并解释原因: 。
思路点拨(1)根据有机反应合成路线书写B的结构简式。
(2)①根据有机反应合成路线,确定反应C→D的试剂和反应条件。第一步,根据反应物和生成物的结构简式,明确反应过程和反应类型:
第二步,判断反应试剂和反应条件由上述分析可知,该反应为酯化反应,反应试剂为乙醇,反应条件为浓硫酸、加热。
②根据题给信息写出副产物的结构简式。
(3)①根据结构简式判断有机化合物E中含氧官能团名称。第一步,明确物质E的结构简式:
第二步,写出含氧官能团的名称:有机物E中含氧官能团的名称为酯基和羟基。
②手性碳原子的判断。第一步,提取信息,明确要求:手性碳原子上连接四个不同的原子或基团;
第二步,根据结构简式判断:E分子中标“*”的碳原子为手性碳原子,手性碳原子个数为2。
(4)限定条件下同分异构体的书写——残基法。第一步,确定官能团。由“1 ml M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 ml二氧化碳”可知,M分子中含有两个羧基;第二步,确定其他限定条件。由“M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸”可知,M苯环上含有两个基团,且位于苯环的对位;
第三步,书写符合要求的同分异构体。C的分子式为C9H8O4,减去2个—COOH、1个—C6H4—,剩余1个—CH2—,由此可写出M的结构简式为 。(5)根据题给信息分析判断。由表格中数据分析可得出规律:随着取代基R'体积的增大,产物的产率降低。其原因是随R'体积增大,反应位阻增大,导致产率降低。
1-2.(2021全国甲卷,36)近年来,以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物,因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下:
回答下列问题:(1)A的化学名称为 。 (2)1 ml D反应生成E至少需要 ml氢气。 (3)写出E中任意两种含氧官能团的名称: 。 (4)由E生成F的化学方程式为 。 (5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下,水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型为 。
(6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有 (填字母)。 a.含苯环的醛、酮b.不含过氧键(—O—O—)c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1A.2个B.3个C.4个D.5个(7)根据上述路线中的相关知识,以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成:
答案 (1)1,3-苯二酚(或间苯二酚)(2)2 (3)酯基、羟基、醚键(任意两种)
(4)对比E和F的分子组成可以看出,E→F为E分子失去1分子H2O并形成碳碳双键,据此可以写出化学方程式。(5)对比G与H的结构简式,G→H的第二步反应是酯的水解,属于取代反应。
1-1.(2021湖南长郡十五校联考)海南粗榧新碱具有抗肿瘤、抗炎等作用,其中间体G的合成路线如图:
回答下列问题:(1)写出X的结构简式 。 (2)D中的官能团名称为 。 (3)B→C的反应类型为 。 (4)B与新制的氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式为 。
(5)有机化合物Y是A的同分异构体,满足条件:①能与FeCl3溶液发生显色反应,②1 ml Y与足量金属钠反应生成1 ml H2,③结构中含有“羰基”,Y共有 种,其中核磁共振氢谱显示有4组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1的物质为 (任写一种即可)。
(6)设计以 为起始原料制备 的合成路线 。(无机试剂任选)
答案 (1)HCHO (2)溴原子、醚键 (3)还原反应
1-2.(2021湖南衡阳一模)有机化合物G可用来制备抗凝血药,可通过下列路线合成。
已知:酚羟基一般不易直接与羧酸发生酯化反应。
请回答:(1)A的名称为 。 (2)B中含有的官能团名称为 。 (3)由C和E制得F的反应类型为 。 (4)1 ml D理论上最多消耗含 ml Na2CO3的水溶液。 (5)化合物E的同分异构体很多,符合下列条件的结构共 种。 ①能与氯化铁溶液发生显色反应 ②能与NaHCO3溶液反应产生气泡,其中核磁共振氢谱为5组峰,且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的结构简式为 。
(6)试写出以苯酚、乙醇为原料合成乙酸苯酚酯( )的流程图(无机原料任选)。
答案 (1)乙醛 (2)羧基 (3)取代反应
解析 A被催化氧化生成B,结合A的分子式知A为CH3CHO,B发生取代反应生成C,B的结构简式为CH3COOH,D发生酯化反应生成的E为 ,C、E发生取代反应生成F,F发生反应生成G。(1)A为CH3CHO,A的名称为乙醛。(2)B为CH3COOH,其中含有的官能团名称为羧基。(3)C、E发生取代反应生成F,则由C和E制得F的反应类型为取代反应。
(4)D为 ,酚羟基和碳酸钠反应生成碳酸氢钠,羧基也能与碳酸钠反应,则1 ml D理论上最多消耗含2 ml Na2CO3的水溶液。
(5)化合物E为 ,E的同分异构体符合下列条件:①能与氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②能与NaHCO3溶液反应产生气泡,说明含有羧基,如果苯环上含有2个取代基,可以是—OH和—CH2COOH,有邻、间、对3种,如果含有3个取代基,可以是—OH、—COOH、—CH3,在苯环上有10种不同位置,因此符合条件的结构是13种;其中,核磁共振氢谱为5组峰,且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的结构简式为 。
(6)根据题意分析可知,乙醇被氧化生成乙醛,乙醛被继续氧化生成乙酸,乙酸和PCl3反应生成CH3COCl,最后CH3COCl和苯酚发生取代反应生成乙酸苯酚酯。
考向2 合成未知结构的有机化合物真题示例2-1.(2020全国Ⅱ卷,36节选)维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素,现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成,其中α-生育酚(化合物E)含量最高,生理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线,其中部分反应略去。
回答下列问题:(1)B的结构简式为 。 (2)反应物C含有三个甲基,其结构简式为 。 (3)反应⑤的反应类型为 。 (4)反应⑥的化学方程式为 。 (5)化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有 个(不考虑立体异构体,填字母)。 (ⅰ)含有两个甲基;(ⅱ)含有酮羰基(但不含C==C==O);(ⅲ)不含有环状结构。(a)4(b)6(c)8(d)10其中,含有手性碳原子(注:连有四个不同的原子或基团的碳原子)的化合物的结构简式为 。
思路点拨(1)根据有机化学反应整体框架推断物质B的结构简式。第一步,明确反应物和反应条件:反应物为酚类,反应条件为甲醇、Fe2O3和加热;第二步,分析化学反应:反应①的反应物以及反应条件类似题给信息a)的反应,即该反应是在酚羟基邻位上引入甲基,且B分子比A分子多了2个碳原子,即引入了2个甲基。
(2)根据有机化学反应整体框架推断物质C的结构简式。第一步,明确反应物和反应条件:反应物为氯代烃和物质C,反应条件为碱性条件;
第二步,分析化学反应:反应④的反应物以及反应条件类似题给信息b)的反应,由图示可知,该反应为氯原子取代了与羰基邻位不饱和碳原子上的一个氢原子,且碳碳双键发生位置上的变化;
(3)通过有机化学反应整体框架判断反应⑤的类型。
第二步,分析化学反应:根据观察可知,反应⑤类似题给信息c)的反应,反应原理为CH≡CH分子中的H原子加在羰基的O原子上,乙炔基加在羰基C原子上;第三步,确定反应类型:由上述分析可知,反应⑤为羰基上的加成反应。
(4)根据有机化学反应整体框架书写目标反应的化学方程式。第一步,明确反应物、反应条件和生成物:由题给路线图可知,反应物为
(5)带有限定条件的同分异构体的书写——残基法、插入法。第一步,C的结构简式为 ,目标物质含有酮羰基;第二步,确定其他限定条件:一是含有两个甲基,二是不含环状结构;第三步,书写符合要求的同分异构体:除去已知部分,还有三个碳原子,同时还含有一个碳碳双键,由此可写出的碳链结构有
CH3COCH==CHCH2CH3、CH3CH==CHCOCH2CH3、CH3CH==CHCH2COCH3、CH2==CHCOCH(CH3)2、CH2==CHCH(CH3)COCH3、CH2==C(C2H5)COCH3、CH2==C(CH3)COCH2CH3、CH2==C(CH3)CH2COCH3;因此,符合题目要求的共有8种同分异构体。
2-2.(2021全国乙卷,36)卤沙唑仑W是一种抗失眠药物,在医药工业中的一种合成方法如下:
回答下列问题:(1)A的化学名称是 。 (2)写出反应③的化学方程式: 。 (3)D具有的官能团名称是 。(不考虑苯环) (4)反应④中,Y的结构简式为 。 (5)反应⑤的反应类型是 。 (6)C的同分异构体中,含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有 种。 (7)写出W的结构简式: 。
解析 由合成路线图可知:
(1)A的化学名称是2-氟甲苯或邻氟甲苯。
(3)根据D的结构简式可知,D具有的官能团是氨基、羰基、溴原子、氟原子。
2-1.(2021湖南怀化一模)高聚物I可用于光刻工艺中,作抗腐蚀涂层。下图为高聚物I的一种合成路线:
②由B生成C的反应属于加聚反应;③D属于高分子化合物。
请回答下列问题:(1)C中官能团的名称是 ; (2)由A生成B、D与H生成I的反应类型分别为 、 ; (3)由G生成H的化学方程式为 。 (4)I的结构简式为 ; (5)只有一种官能团且不含其他环状结构的芳香化合物W是H的同分异构体,则其可能的结构有 种。
(6)参照已知合成路线,设计由甲苯和乙酸为原料制备 的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)酯基 (2)加成反应 酯化(取代)反应
解析 (1)根据题目所给有机化合物C的结构可知,C中官能团的名称是酯基。(2)根据合成过程分析可知,A→B的反应类型应是加成反应,D和H生成I的反应类型应为酯化(取代)反应。(3)按照题目已知信息①可知,有机化合物G(苯甲醛)与乙酸在特定条件下
2-2.(2021山东日照模拟)用两种不饱和烃A和D为原料可以合成一类新药有机物J,合成路线如下:
②有机物J结构中含两个环。
回答下列问题:(1)C的名称是 。 (2)A→B试剂和反应条件为 。 (3)H→J的化学反应方程式为 。
①符合下列条件的N的同分异构体有 种。 a.含有基团 ,环上有三个取代基b.与NaHCO3反应产生气泡c.可发生缩聚反应
②M的所有同分异构体在下列表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同是 (填字母)。 a.质谱仪b.红外光谱仪c.元素分析仪d.核磁共振仪
(5)利用题中信息和所学知识,写出以A和甲烷为原料,合成 的路线流程图(其他试剂自选): 。
气泡说明含有羧基;c.可发生缩聚反应,说明同时含有羧基和羟基,则环上有三个不同取代基分别为甲基、羟基和羧基。先分析环上有两个取代基时共有4种结构(邻、间、对和同一个碳上),这4种结构对应的第三个取代基的取代产物分别有6种、6种、4种、3种,所以共有6+6+4+3=19种同分异构体;M的同分异构体的元素组成相同,在元素分析仪中显示的信号完全相同。
考向3 有机化合物合成路线的设计真题示例3.(2020山东卷,19节选)化合物F是合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体,其合成路线如下:
思路点拨有机合成路线的设计——逆推法。第一步,逆向分析。在分析过程中,可充分参考题给反应关系,其分析过程如下图所示:
对点演练3-1.(2021湖南高三模拟节选)化合物G是一种抗骨质疏松药,俗称依普黄酮。以甲苯为原料合成该化合物的路线如下:
解析 利用逆推法设计合成路线,由“五步合成法”可知:
技法点拨有机合成题的解题思路
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)消去反应可以引入双键,加成反应也可以引入双键。( )(2)烯烃中既可以引入卤素原子也可以引入羧基或羰基。( )(3)酯化反应可以形成链状酯,也可以形成环酯。( )
(5)加聚反应可以使有机物碳链增长,取代反应不能。( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
易错警示(1)要按一定的反应顺序和规律引入官能团,不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息,关注官能团转化时其他官能团是否发生改变。(2)有机合成路线的设计应注意以下原则①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染;②应尽量选择步骤最少的合成路线;③原子经济性高,具有较高的产率;④有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(十二) 有机合成与推断
有机合成与推断的考查题型比较固定,通常是以陌生有机物的合成工艺流程为载体考查有机化学的核心知识,涉及常见有机物官能团的结构、性质及相互转化关系,还涉及有机物结构简式的确定、反应类型的判断、化学方程式的书写、同分异构体的判断和书写等知识的考查。它要求学生能够通过题给情境适当迁移信息,运用所学知识分析、解决实际问题。它充分体现了高考命题“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想,在一定程度上考查了学生的思维和提取信息的能力。常见分析方法如下:
(一)读题干 抓信息1.收集信息确定有机物结构
2.有机化学反应类型判断的基本思路
(1) :对比F与G的分子式,G比F的分子式少1个H,多1个NO2,可判断反应类型可能为取代反应,F若为苯酚,则G可能为硝基苯酚。
(二)审要点 抓关键1.根据反应物、产物分子式特征推断有机物结构及反应类型分析反应物、产物的分子式特征,根据其差异,联想已有有机化学知识,猜想可能的有机反应类型,由此确定反应物、产物的结构特点,结合框图中的其他物质,确定具体的结构。例如:
(2) :对比C与D的分子式,D比C的分子式少2个Cl,多2个OH,根据分子式可判断反应类型可能为取代反应,是卤代烃碱性条件下的水解反应。
2.根据特定的反应条件进行推断
3.根据有机反应的特殊现象推断有机物的官能团。4.以特征产物为突破口来推断碳架结构和官能团的位置。
5.巧妙利用题给新信息进行解题常见的题给新信息有:(1)苯环侧链引入羧基
(3)烯烃通过臭氧氧化,再经过锌与水处理得到醛或酮
(三)规范答 思拓展1.新信息通常指题目提示或已知的有机化学方程式,破解有机化学新信息题通常分三步:(1)读信息。题目给出教材以外的化学反应原理,需要审题时“阅读”新信息,即读懂新信息。(2)挖信息。在阅读的基础上,分析新信息化学反应方程式中反应条件、反应物断裂化学键类型、产物形成化学键类型、有机反应类型等,掌握反应的实质,并在实际解题中做到灵活运用。
(3)用信息。在上述两步的基础上,利用有机反应原理解决题目设置的问题,这一步是关键。一般题目给出的“新信息”都会用到,根据框图中的“条件”提示,判断哪些需要用新信息。
2.解题模板步骤1:寻找有机物的化学式、结构简式等分子组成与结构的信息。步骤2:根据化学式或官能团推断有机物的类型和相关性质。步骤3:认真阅读题中所给的有机物之间的转化关系。步骤4:分析各步转化的化学反应及其反应类型。步骤5:根据题目要求正确作答。
3.答题规范提示(1)答题看清要求,是书写名称还是结构式、分子式。(2)缩聚反应要注意端基原子和小分子水及数目。(3)书写同分异构体要避免重复。(4)书写化学方程式注意反应条件、小分子及个数。(5)书写反应类型不要漏写“反应”两字。
(2019全国Ⅰ卷,36)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:(1)A中的官能团名称是 。 (2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳原子。写出B的结构简式,用星号(*)标出B中的手性碳原子: 。 (3)写出具有六元环结构并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式: 。 (不考虑立体异构,只需写出3个)(4)反应④所需的试剂和条件是 。 (5)⑤的反应类型是 。 (6)写出F到G的反应方程式: 。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备 的合成路线: (无机试剂任选)。
思路点拨化整为零、逐题解答。(1)官能团的名称。根据A的结构简式可知A中官能团名称是羟基。(2)确定手性碳原子。
(3)带有限定条件同分异构体的书写——残基法。第一步 确定官能团。能发生银镜反应,说明含有醛基。第二步 减已知部分。六元环上还剩余一个C原子。第三步 按相应方法判断。
(4)判断反应试剂和反应条件。
(5)判断反应类型。
(6)书写有机反应方程式。
(7)合成路线的设计——逆推法。第一步,逆向分析。在分析的过程中,可充分参考题给反应信息,其分析过程如下图所示:
点睛本题易在四个方面出现失误:一是易将六元环误认为是苯环;二是书写F生成G的反应方程式时,易将两个方程式写成一个;三是受“一字型”合成路线的影响而设计错误的合成路线;四是合成路线漏写反应条件及辅助原料。
1.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)曲美布汀是一种消化系统药物的有效成分,能缓解各种原因引起的胃肠痉挛,可通过以下路线合成。
回答下列问题:(1)曲美布汀分子中含氧官能团的名称是 ,①的反应条件是 。 (2)用星号(*)标出G分子中的手性碳原子 。 (3)反应③的反应类型是 。 (4)反应⑦的化学方程式为 。 (5)化合物M是E的同分异构体,已知:①M为苯的二元取代物,②M能发生水解反应且水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应,则M可能的结构有 种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱为五组峰且能发生银镜反应的结构简式为 。
答案 (1)酯基、醚键 光照
(1)由曲美布汀分子的结构可知其含氧官能团的名称是酯基、醚键;反应①为苯环侧链烷基上的H被Cl取代,反应条件是光照。
取代基为HCOO—和—C3H7(2种)时有3×2=6种,取代基为CH3COO—和—C2H5时有邻、间、对3种,取代基为C2H5COO—和—CH3时有邻、间、对3种,共有6+3+3=12种;其中核磁共振氢谱为五组峰且能发生银镜反应的结
2.(2021湖南永州三模)香豆素-3-羧酸丹皮酚酯具有多种生物活性,其结构
已知:丹皮酚的结构简式为 。
请回答下列问题:(1)A的化学名称是 ,反应Ⅰ的类型是 。 (2)M中除酯基外的含氧官能团的名称是 。 (3)反应Ⅱ为加成反应,D的结构简式是 。 (4)反应Ⅲ的化学方程式为 。 (5)N与丹皮酚互为同分异构体,满足下列条件的N有 种(不考虑立体异构)。 ①遇FeCl3溶液变色②1 ml N与足量NaOH溶液反应消耗3 ml NaOH③苯环上有3个取代基
答案 (1)丙二酸(或1,3-丙二酸) 取代反应(或酯化反应)(2)羰基、醚键
(1)A为HOOCCH2COOH,其名称是丙二酸(或1,3-丙二酸);反应Ⅰ是HOOCCH2COOH和C2H5OH发生酯化反应生成CH2(COOC2H5)2,故反应类型为取代反应(或酯化反应)。
(5)N与丹皮酚互为同分异构体,①遇FeCl3溶液变色,说明N中含有酚羟基;②1 ml N与足量NaOH溶液反应消耗3 ml NaOH;③苯环上有3个取代基;当含有的取代基为—OH、—OOCH、—CH2CH3时,共有10种同分异构体,当含有的取代基为—OH、—OOCCH3、—CH3时,同样有10种同分异构体,共20种。
3.(2021福建三明二模)有机物H是一种合成中草药活性成分茅苍术醇的中间体,其合成路线如图:
回答下列问题:(1)B中官能团的名称为 。 (2)C→D的反应类型为 。 (3)D→E的化学方程式为 。 (4)G的结构简式为 。
(5)化合物M只比F少2个氢原子,写出同时满足下列条件的M的结构简式: (写一种)。 ①能与FeCl3溶液发生显色反应②核磁共振氢谱有4组吸收峰且峰面积之比为1∶1∶2∶6
答案 (1)碳碳双键、醛基 (2)氧化反应
解析 (1)由合成路线图可知,B的结构简式为CH3CH=CHCHO,故B中官能团的名称为碳碳双键、醛基。(2)由合成路线图可知,C→D即CH3C≡CCH2OH被NaClO2氧化为CH3C≡CCOOH,故该反应的反应类型为氧化反应。(3)由合成路线图可知,D→E的化学方程式
考点一 有机物的结构、性质与命名
考点二 有机反应类型的判断
考点三 同分异构体的书写
考点四 有机化合物的合成与推断
考点一 有机物的结构、 性质与命名
1.官能团的结构与性质
微点拨注意醇和卤代烃的消去反应条件:(1)结构条件:连有羟基(或— X)的碳原子的邻位碳原子连有氢原子。(2)反应条件:醇—— 浓硫酸、加热;卤代烃—— NaOH乙醇溶液、加热。
2.常见重要官能团的检验方法
3.提纯常见有机物(括号内为杂质)的方法
4.记准几个定量关系(1)1 ml醛基消耗2 ml Ag(NH3)2OH生成2 ml Ag单质、1 ml H2O、3 ml NH3;1 ml甲醛消耗4 ml Ag(NH3)2OH。(2)1 ml醛基消耗2 ml Cu(OH)2生成1 ml Cu2O沉淀、3 ml H2O。(3)和NaHCO3反应生成气体:1 ml —COOH生成1 ml CO2气体。(4)和Na反应生成气体:1 ml —COOH生成0.5 ml H2,1 ml —OH生成0.5 ml H2。
微点拨(1)酚酯与普通酯的区别:1 ml酚酯(如HCOOC6H5)水解时消耗2 ml NaOH,1 ml普通酯(如CH3COOC2H5)水解时消耗1 ml NaOH。(2)能与Na2CO3溶液发生反应的有羧酸、苯酚,但苯酚与Na2CO3溶液反应生成NaHCO3而得不到CO2。
考向1 陌生有机物的组成、结构和性质真题示例1.(2020全国Ⅲ卷,8)金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物,结构简式如下:下列关于金丝桃苷的叙述,错误的是( )A.可与氢气发生加成反应B.分子含21个碳原子C.能与乙酸发生酯化反应D.不能与金属钠反应
思路点拨根据有机化合物分子结构推测性质:
1-1.(2021湖南湘豫名校3月联考)中医药在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用,有些中医药对其他的病症也有着独特的疗效,以下成分(结构如图)对肿瘤细胞有独特的杀伤作用。下列有关该物质的叙述不正确的是( )
A.该物质有4种官能团B.分子中苯环上的一氯代物只有4种C.可以发生取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应D.1 ml该物质与溴水反应,最多消耗1 ml Br2
解析 该物质有醚键、羟基、羰基和碳碳双键4种官能团,A正确;分子中右边苯环 沿图示虚线对称,该苯环上有三种氢原子,左边苯环上有一种氢原子,所以该分子的一氯代物总共有4种,B正确;该分子含有苯环,可以发生取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应,C正确;1 ml该物质与溴水发生加成和取代反应,取代了酚羟基邻位上的氢原子,与碳碳双键加成,整个分子最多消耗2 ml Br2,D错误。
1-2.(2021河北唐山模拟)奥司他韦是一种高效、高选择性神经氨酸酶抑制剂,是目前治疗流感的最常用药物,也是国家的战略储备药。其结构如图所示,关于奥司他韦的说法正确的是( )A.分子中所有原子可以共平面B.不可以使溴水褪色C.1 ml分子最多可与3 ml H2发生反应D.分子中的官能团种类有5种
答案 D 解析 由分子结构简式可知,分子中含有甲基、乙基和3-戊基等结构,故分子中不可能所有原子共平面,A错误;由分子结构简式可知,分子中含有碳碳双键,故可以使溴水褪色,B错误;由分子结构简式可知,分子中含有1 ml碳碳双键可以加成1 ml H2,故1 ml分子最多可与1 ml H2发生反应,C错误;由分子结构简式可知,分子中官能团种类有5种,D正确。
技法点拨同“性”异“类”有机物归纳
考向2 有机物的命名真题示例2.(1)(2020全国Ⅰ卷,36节选)A(C2HCl3)的化学名称为 。
思路点拨有机物命名的解题思路:
答案 (1)三氯乙烯(2)3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)(3)2-羟基苯甲醛(或邻羟基苯甲醛)
对点演练2-1.(2021贵州铜仁模拟)下列关于有机化合物的说法正确的是( )A. 的名称为2-甲基-1-丙醇B.氯乙烯和聚乙烯均能发生加成反应C.C3H2Cl6有4种同分异构体D.C2H4和C4H8一定是同系物
解析 是饱和一元醇,其名称为2-丁醇,A错误;乙烯发生加聚反应生成聚乙烯,所以聚乙烯不能发生加成反应,B错误;C3H2Cl6与C3H6Cl2的同分异构体种类相同,有4种同分异构体,C正确;C2H4和C4H8的结构不一定相似,不一定是同系物,D错误。
2-2.(2021山东模考)根据系统命名法,下列有机化合物的命名正确的是( )
答案 B 解析 A项中有机物主链有6个碳原子,2号碳上有2个甲基,3号碳上有1个乙基,4、5号碳上各有1个甲基,系统命名为2,2,4,5-四甲基-3-乙基己烷,错误;B项有机物是主链有4个碳原子的烯烃,3号碳上有2个甲基,2号碳上有1个乙基,1号碳上有碳碳双键,系统命名为3,3-二甲基-2-乙基-1-丁烯,正确;C项有机物是主链有5个碳原子的醛,2号碳上有1个乙基,3号碳上有1个甲基,系统命名为3-甲基-2-乙基戊醛,错误;D项有机物主链有4个碳原子,2号碳上有1个氯原子,3号碳上有1个甲基,系统命名为3-甲基-2-氯丁烷,故D错误。
2-3.(2021浙江温州模拟改编)下列叙述不正确的是( )
C.CH3CH2OCH2CH3的名称:乙醚D.(CH3)2CHCH2C(CH3)3的名称:2,4,4-三甲基戊烷
解析 属于酚类,则以苯酚为母体,甲基处于羟基的邻位,故名称可以为邻甲基苯酚,A正确;图示为乙醇的比例模型,B正确;乙醚结构简式是CH3CH2OCH2CH3,C正确;D项对(CH3)2CHCH2C(CH3)3命名时,应该从离支链(甲基)位次和较小的一端为起点给主链碳原子编号,该物质正确命名为2,2,4-三甲基戊烷,D错误。
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)2,2-二甲基丙醇和2-甲基-1-丁醇互为同分异构体。( )
(2) 命名为2-乙基丁烷。( )
(3)某烯烃的名称是2-甲基-4-乙基-2-戊烯。( )
提示 √。2,2-二甲基丙醇和2-甲基-1-丁醇的分子式相同。
提示 ×。主链选择错误,命名应为3-甲基戊烷。
提示 ×。此烃应为2,4-二甲基-2-己烯。
(4)(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3的名称是2-甲基-5-乙基辛烷。( )(5)1 ml某醇类物质与足量Na反应能得到1 ml H2,则该醇类物质为二元醇。( )
提示 √。因1 ml —OH与足量Na反应能生成0.5 ml H2,故该醇为二元醇。
(6)醇发生催化氧化和消去反应时,对结构的要求相同。( )
提示 ×。催化氧化需要“同碳有氢”的结构,消去反应要求“邻碳有氢”的结构。
(7)分子式为C10H14的芳香烃,不能使溴水褪色,但可使酸性KMnO4溶液褪色,分子结构中含一个烷基,则此烷基的结构有4种。( )
提示 ×。能使酸性KMnO4溶液褪色而不能使溴水褪色的烃属于苯的同系物,该物质的分子式为C10H14,若只有一个烷基即为丁基C4H9—,有4种结构,但只有3种结构能被酸性KMnO4溶液氧化,分别是CH3CH2CH2CH2—、
(8)溴苯既可以发生水解反应,又可以发生消去反应。( )(9)能发生银镜反应的有机物都属于醛类。( )
提示 ×。溴苯不能发生消去反应。
提示 ×。有机物只要含有醛基就能发生银镜反应,但能发生银镜反应的不一定都是醛类,可能是其他含有醛基的有机物,如甲酸、葡萄糖等。
易错警示1.有机物系统命名中常见的错误(1)主链选取不当(不包含官能团,不是主链最长、支链最多)。(2)编号错(官能团的位次不是最小,取代基位次之和不是最小)。(3)支链主次不分(不是先简后繁)。(4)“-”“,”忘记或用错。
2.判断有机化合物性质时应注意的问题(1)有些官能团的性质会出现交叉,如碳碳双键和醛基都能被酸性KMnO4溶液氧化,也能与H2发生加成反应等。
(3)有些反应的发生对有机物的结构有要求,如醇羟基的催化氧化和消去反应、卤代烃的消去反应等。
微点拨有关加成反应的注意事项:(1)只有与氢气的加成反应才是还原反应。(2)只有醛、酮中的羰基能与H2发生加成反应,而羧基、酯基和肽键中的羰基不能与H2发生加成反应。
2.依据反应条件判断有机反应类型
微点拨反应条件为浓硫酸、加热时发生的反应可为取代反应(如酯化反应、成醚反应)、消去反应(如乙醇制乙烯)、多元醇与多元羧酸发生的缩聚反应。
考向 有机物之间的转化及反应类型的判断真题示例1.(2018江苏卷,11改编)化合物Y能用于高性能光学树脂的合成,可由化合物X与2-甲基丙烯酰氯在一定条件下反应制得:
下列有关化合物X、Y的说法正确的是( )A.X分子中所有原子一定在同一平面上B.X、Y都只能与Br2发生取代反应C.X、Y均不能使酸性KMnO4溶液褪色D.X→Y的反应为取代反应
2.(2021广东卷,5)昆虫信息素是昆虫之间传递信号的化学物质。人工合成信息素可用于诱捕害虫、测报虫情等。一种信息素的分子结构简式如图所示,关于该化合物说法不正确的是( )A.属于烷烃 B.可发生水解反应C.可发生加聚反应 D.具有一定的挥发性
答案 A 解析 本题考查有机化合物的结构与性质。该有机化合物中含有C、H、O三种元素,故不属于烷烃,A项错误;分子中含有酯基,可以发生水解反应,B项正确;分子中含有碳碳双键,可以发生加聚反应,C项正确;可利用该物质诱捕害虫,故应有一定的挥发性,D项正确。
对点演练1.(2021山东枣庄模拟改编)“鲁米诺”是一种化学发光试剂,一定条件下被氧化后能发出蓝光。“鲁米诺”的合成原理如下图所示:
下列说法正确的是( )A.X的分子中所有碳原子一定共面B.一定条件下X可以和乙醇发生缩聚反应C.上图反应①与反应②分别属于加成、还原反应D.上图反应①与反应②理论上生成水的质量比为2∶1
答案 A 解析 苯环所有的碳原子共平面,且羧基直接与苯环相连仍在苯环所在平面内,分子中所含碳原子均共平面,故A正确;X里含有两个羧基,乙醇中只有一个羟基,故X可以与乙醇反应生成小分子酯类物质,不能发生缩聚反应,故B错误;题图反应①可看作羟基被“—NH—”代替,属于取代反应,反应②中—NO2变为—NH2,发生了“去氧”并“加氢”反应,属于还原反应,故C错误;题图反应①与反应②理论上生成水的质量比为1∶1,故D错误。
2.(2020山东枣庄模拟)利用下图所示的有机物X可生产S—诱抗素Y。下列说法正确的是( )
A.X和Y都可以与FeCl3溶液发生显色反应B.1 ml Y最多能加成3 ml H2C.1 ml X与足量NaOH溶液反应,最多消耗6 ml NaOHD.X到Y的反应是水解反应或取代反应
答案 D 解析 Y分子中不存在酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应,A不正确;Y分子中的碳碳双键、酮羰基都能与H2加成,1 ml Y最多能加成4 ml H2,B不正确;1 ml X与足量NaOH溶液反应,最多消耗5 ml NaOH(醇羟基不与NaOH反应),C不正确;X到Y的反应中酰胺键发生断裂,是水解反应或取代反应,D正确。
技法点拨有机化学反应类型判断的基本思路
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
提示√。合成方法为:CH3CH2CH2OH→CH2=CHCH3→ ,故应先消去后加聚。
提示√。反应为醛基的氧化反应。
提示×。反应为烯烃的氧化反应。
提示①√ ②√ ③× ④×。 中含—COOH和—OH,发生分子内酯化反应生成①;发生—OH的消去反应生成②;—OH被氧化生成—CHO,该反应类型为氧化反应;—OH与浓HBr发生取代反应生成④,该反应类型为取代反应。
易错警示根据反应条件判断反应类型的关注点
1.常见限制条件与结构关系总结
2.限定条件下同分异构体的书写步骤
第一步—依据限定条件,推测“碎片”(原子、基团)的结构|第二步—摘除“碎片”,构建碳骨架|第三步—“碎片”组装,完成书写
具体方法如下:(1)“碎片”推测:依据分子式(不饱和度)信息、特殊结构信息、类别信息、化合物性质等推知官能团。(2)碳架构建:除“碎片”以外的碳原子,按碳架异构搭建。(3)“碎片”组装:先在苯环上进行基团定位→再考虑取代基的碳链异构→再考虑取代基在苯环上的位置异构→最后考虑官能团类别异构。
(4)方法选择:“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法;“非端基碎片”的位置异构一般选择“插入法”。
主要包括卤素原子(— X)、硝基(— NO2)、氨基(— NH2)、羟基(— OH)、羧基(— COOH)、醛基(— CHO)等
3.芳香族化合物同分异构体数目的确定(1)若取代基在苯环上的位置一定,但取代基种类不确定,同分异构体数目的多少是由取代基的种数决定的,此时分析的重点是苯环上的取代基,如C6H5—C4H9,因为丁基有四种不同的结构,故该烃有四种同分异构体。(2)若取代基种类一定,但位置不确定时,可按下述方法处理:当苯环上只有两个取代基时,取代基在苯环上的位置有邻、间、对三种;当有三个取代基时,这三个取代基有“连、偏、匀”三种位置关系(如
考向 特殊条件下有机物同分异构体数目的判断与结构简式的书写真题示例(1)(2021湖南卷,19节选)叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。中间产物B( )有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有 种(不考虑立体异构); ①苯环上有2个取代基 ②能够发生银镜反应 ③与FeCl3溶液发生显色反应其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为 ;
(2)(2021河北卷,18节选)丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物,临床上用于治疗缺血性脑卒中等疾病。中间产物D( )有多种同分异构体,其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为 、 。 ①可发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1∶2∶2∶3。
(3)(2021广东卷,21节选)化合物Ⅵ( )的芳香族同分异构体中,同时满足如下条件的有 种,写出其中任意一种的结构简式: 。 条件:a)能与NaHCO3反应;b)最多能与2倍物质的量的NaOH反应;c)能与3倍物质的量的Na发生放出H2的反应;d)核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子;e)不含手性碳原子(手性碳原子是指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。
解析 (1)条件②说明分子中含有醛基;条件③说明含有酚羟基(羟基与苯环直接相连);条件①说明两个取代基分别为酚羟基和含醛基的侧链。根据四个碳原子的碳架结构可知,含醛基的侧链和苯环的连接有如下五种形式(序
(2)根据物质D的分子结构及同分异构体的要求,说明其同分异构体中含有醛基、酚羟基,核磁共振氢谱有四组峰,则同分异构体应具有对称性,再根据核磁共振氢谱峰面积之比,即可得出符合题目要求的同分异构体为
(3)化合物Ⅵ的分子式为C10H12O4。条件a说明有—COOH,条件b说明还有一个酚羟基;条件c说明还应含有一个醇羟基;条件d说明分子中有两个化学环境相同的—CH3;条件e要求不含手性碳原子。则说明苯环有三个取代
对点演练1.(2021河北衡水模拟)水杨酸甲酯的制备反应如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.该反应与甲烷和氯气的反应类型相同B.加入过量的甲醇可以提高水杨酸的转化率C.水杨酸分子中所有原子有可能共平面D.与水杨酸甲酯具有相同官能团且羟基直接连在苯环上的同分异构体共有16种(不考虑立体异构)
解析 A项,该反应与甲烷和氯气的反应均属于取代反应,故类型相同,A正确;B项,该反应为一个可逆反应,故加入过量的甲醇可以使平衡正向移动,水杨酸的转化率提高,B正确;C项,水杨酸分子中有一个苯环为平面结构,羧基中的所有原子可能共平面,且与苯环以单键连接可以旋转,故可与苯环共平面,另一羟基也可与苯环共平面,故所有原子有可能共平面,C正确;D项,与水杨酸甲酯具有相同官能团且羟基直接连在苯环上的同分异构体中,若有两个取代基即含有苯环、酚羟基、酯基,可能有:CH3COO—和—OH,HCOOCH2—和—OH,CH3OOC—和—OH,每一种情况均有邻、间、对
三种结构,若有三个取代基即含有苯环、酚羟基、甲酸酯基和甲基:先考虑两个取代基酚羟基和甲酸酯基有邻、间、对三种不同位置,而邻位时甲基有四种位置,间位时甲基也有四种位置,对位时甲基有两种位置,故一共有3×3+4+4+2=19种,故除去其本身符合条件的同分异构体还有18种,D错误。
2.(1) 的同分异构体中:①能发生水解反应;②能发生银镜反应;③能与氯化铁溶液发生显色反应;④含氧官能团处在对位。满足上述条件的同分异构体共有 种(不考虑立体异构),写出核磁共振氢谱图中有五组吸收峰的同分异构体的结构简式: 。
(2)化合物 有多种同分异构体,同时满足下列条件的有 种。 ①能发生水解反应和银镜反应;②能与FeCl3溶液发生显色反应;③苯环上有四个取代基,且苯环上一卤代物只有一种。
(3)符合下列3个条件的 的同分异构体有 种。 ①与FeCl3溶液发生显色反应;②苯环上只有两个取代基;③1 ml该物质最多消耗3 ml NaOH,其中氢原子共有五种不同环境的是 (写结构简式)。
(4)同时满足下列条件:①与FeCl3溶液发生显色反应;②苯环上有两个取代基、含C==O键的 的同分异构体有 种(不包括立体异构);其中核磁共振氢谱为四组峰、能水解的物质的结构简式为 。
(2)由条件知同分异构体中含有酚羟基、甲酸酯结构,含有4个饱和碳原子;结合条件③可写出6种符合条件的同分异构体的结构简式:
(3)同分异构体符合下列条件:①与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②苯环上只有两个取代基;③1 ml该物质最多消耗3 ml NaOH,说明另一个取代基为RCOO—,该取代基为CH3CH2CH2COO—或(CH3)2CHCOO—,这两种取代基都与酚羟基有邻、间、对3种位置关系,所以符合条件的有6
技法点拨含有一个苯环有机物的同分异构体的判断思路①根据题给信息确定取代基的结构和数目;②判断取代基在苯环上的位置。方法:以取代基相同的二元、三元位置关系(如图)为基础,用换元法或等效氢法延伸拓展取代基不同的位置种数。
如当苯环上的三个取代基有两个相同(X、X)、一个不同(Y)时:方法1:先写出两个相同取代基在苯环上的位置关系,再引入(Y)。即:
方法2:先写出三个相同取代基在苯环上的位置关系,再将其中一个取代基换成Y。即:
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)符合分子式C2H6O的有机物只有乙醇。( )(2)已知丁基有四种,不必试写,立即可断定分子式为C5H10O的醛应有四种。( )
提示 ×。满足分子式CnH2n+2O的有机物可以是醇或醚,C2H6O可以是乙醇或二甲醚。
提示 √。C5H10O的醛可以写成C4H9—CHO,根据基元法可判断。
(3)主链含5个碳原子,其中甲基、乙基2个支链的烷烃有3种。( )
(5)分子式为C5H10O2的酯有8种。( )
提示 ×。主链含5个碳原子,乙基应定在3号碳上,甲基可定在2号或3号碳上。
提示 ×。分子式为C6H6的有机物很多,如含有2个碳碳三键或1个碳碳三键和2个碳碳双键的有机物等。
提示 ×。HCOOC4H9(4种),CH3COOC3H7(2种),CH3CH2COOC2H5(1种),C3H7COOCH3(2种),共9种。
1.有机推断的解题技能
2.有机推断题的解题技巧(1)根据反应条件推断某一反应的反应物或生成物,如反应条件为“NaOH的乙醇溶液,加热”,则反应物必是含卤原子的有机物,生成物中肯定含不饱和键。(2)根据有机反应的特殊现象推断有机物的官能团。①使溴水褪色,则表示有机物分子中可能含有碳碳双键、碳碳三键或醛基。②使酸性KMnO4溶液褪色,则该物质中可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基或苯的同系物。
③遇FeCl3溶液显紫色或加入浓溴水出现白色沉淀,表示该物质分子中含有酚羟基。④加入新制的Cu(OH)2并加热,有红色沉淀生成(或加入银氨溶液并水浴加热有银镜出现),说明该物质中含有—CHO。⑤加入金属钠,有H2产生,表示该物质分子中可能有—OH或—COOH。⑥加入NaHCO3溶液有气体放出,表示该物质分子中含有—COOH。
(3)以特征产物为突破口来推断碳架结构和官能团的位置。①醇的氧化产物与结构的关系
②由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。
③由取代产物的种数或氢原子环境可确定碳架结构。有机物取代产物越少或相同环境的氢原子数越多,说明此有机物结构的对称性越高,因此可由取代产物的种数或氢原子环境联想到此有机物碳架结构的对称性而快速进行解题。
④由完全加氢后的碳架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。
两端碳原子上都至少有1个氢原子
两端碳原子上都至少有2个氢原子
⑤由有机物发生酯化反应能生成环酯或高聚酯,可确定该有机物是含羟基的羧酸;根据酯的结构,可确定—OH与—COOH的相对位置。
微点拨解有机推断题的关键点是寻找突破口突破口一:特殊颜色,特殊状态,特殊气味等物理性质。突破口二:特殊反应类型和反应条件,特殊反应现象和官能团所特有的性质,特殊制法和特殊用途等。
3.有机合成(1)原则:基础原料要价廉、易得、低毒性、低污染;产品易于分离、产率较高;合成线路简捷,操作简便,能耗低,易于实现。(2)官能团的引入
常采用加成反应固定卤素原子的位置和个数
(3)官能团的消除及改变
(5)增长碳链或缩短碳链的方法①增长碳链
考向1 合成有确定结构简式的有机化合物真题示例1-1.(2020全国Ⅲ卷,36节选)苯基环丁烯酮( PCBO)是一种十分活泼的反应物,可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成反应,合成了具有生物活性的多官能团化合物(E),部分合成路线如下:
回答下列问题:(1)B的结构简式为 。 (2)由C生成D所用的试剂和反应条件为 ;该步反应中,若反应温度过高,C易发生脱羧反应,生成分子式为C8H8O2的副产物,该副产物的结构简式为 。 (3)写出化合物E中含氧官能团的名称: ;E中手性碳原子(注:连有四个不同的原子或基团的碳原子)的个数为 。 (4)M为C的一种同分异构体。已知:1 ml M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 ml二氧化碳;M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为 。
(5)对于 ,选用不同的取代基R',在催化剂作用下与PCBO发生的[4+2]环加成反应进行深入研究,R'对产率的影响见下表:
请找出规律,并解释原因: 。
思路点拨(1)根据有机反应合成路线书写B的结构简式。
(2)①根据有机反应合成路线,确定反应C→D的试剂和反应条件。第一步,根据反应物和生成物的结构简式,明确反应过程和反应类型:
第二步,判断反应试剂和反应条件由上述分析可知,该反应为酯化反应,反应试剂为乙醇,反应条件为浓硫酸、加热。
②根据题给信息写出副产物的结构简式。
(3)①根据结构简式判断有机化合物E中含氧官能团名称。第一步,明确物质E的结构简式:
第二步,写出含氧官能团的名称:有机物E中含氧官能团的名称为酯基和羟基。
②手性碳原子的判断。第一步,提取信息,明确要求:手性碳原子上连接四个不同的原子或基团;
第二步,根据结构简式判断:E分子中标“*”的碳原子为手性碳原子,手性碳原子个数为2。
(4)限定条件下同分异构体的书写——残基法。第一步,确定官能团。由“1 ml M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 ml二氧化碳”可知,M分子中含有两个羧基;第二步,确定其他限定条件。由“M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸”可知,M苯环上含有两个基团,且位于苯环的对位;
第三步,书写符合要求的同分异构体。C的分子式为C9H8O4,减去2个—COOH、1个—C6H4—,剩余1个—CH2—,由此可写出M的结构简式为 。(5)根据题给信息分析判断。由表格中数据分析可得出规律:随着取代基R'体积的增大,产物的产率降低。其原因是随R'体积增大,反应位阻增大,导致产率降低。
1-2.(2021全国甲卷,36)近年来,以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物,因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下:
回答下列问题:(1)A的化学名称为 。 (2)1 ml D反应生成E至少需要 ml氢气。 (3)写出E中任意两种含氧官能团的名称: 。 (4)由E生成F的化学方程式为 。 (5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下,水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型为 。
(6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有 (填字母)。 a.含苯环的醛、酮b.不含过氧键(—O—O—)c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1A.2个B.3个C.4个D.5个(7)根据上述路线中的相关知识,以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成:
答案 (1)1,3-苯二酚(或间苯二酚)(2)2 (3)酯基、羟基、醚键(任意两种)
(4)对比E和F的分子组成可以看出,E→F为E分子失去1分子H2O并形成碳碳双键,据此可以写出化学方程式。(5)对比G与H的结构简式,G→H的第二步反应是酯的水解,属于取代反应。
1-1.(2021湖南长郡十五校联考)海南粗榧新碱具有抗肿瘤、抗炎等作用,其中间体G的合成路线如图:
回答下列问题:(1)写出X的结构简式 。 (2)D中的官能团名称为 。 (3)B→C的反应类型为 。 (4)B与新制的氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式为 。
(5)有机化合物Y是A的同分异构体,满足条件:①能与FeCl3溶液发生显色反应,②1 ml Y与足量金属钠反应生成1 ml H2,③结构中含有“羰基”,Y共有 种,其中核磁共振氢谱显示有4组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1的物质为 (任写一种即可)。
(6)设计以 为起始原料制备 的合成路线 。(无机试剂任选)
答案 (1)HCHO (2)溴原子、醚键 (3)还原反应
1-2.(2021湖南衡阳一模)有机化合物G可用来制备抗凝血药,可通过下列路线合成。
已知:酚羟基一般不易直接与羧酸发生酯化反应。
请回答:(1)A的名称为 。 (2)B中含有的官能团名称为 。 (3)由C和E制得F的反应类型为 。 (4)1 ml D理论上最多消耗含 ml Na2CO3的水溶液。 (5)化合物E的同分异构体很多,符合下列条件的结构共 种。 ①能与氯化铁溶液发生显色反应 ②能与NaHCO3溶液反应产生气泡,其中核磁共振氢谱为5组峰,且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的结构简式为 。
(6)试写出以苯酚、乙醇为原料合成乙酸苯酚酯( )的流程图(无机原料任选)。
答案 (1)乙醛 (2)羧基 (3)取代反应
解析 A被催化氧化生成B,结合A的分子式知A为CH3CHO,B发生取代反应生成C,B的结构简式为CH3COOH,D发生酯化反应生成的E为 ,C、E发生取代反应生成F,F发生反应生成G。(1)A为CH3CHO,A的名称为乙醛。(2)B为CH3COOH,其中含有的官能团名称为羧基。(3)C、E发生取代反应生成F,则由C和E制得F的反应类型为取代反应。
(4)D为 ,酚羟基和碳酸钠反应生成碳酸氢钠,羧基也能与碳酸钠反应,则1 ml D理论上最多消耗含2 ml Na2CO3的水溶液。
(5)化合物E为 ,E的同分异构体符合下列条件:①能与氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②能与NaHCO3溶液反应产生气泡,说明含有羧基,如果苯环上含有2个取代基,可以是—OH和—CH2COOH,有邻、间、对3种,如果含有3个取代基,可以是—OH、—COOH、—CH3,在苯环上有10种不同位置,因此符合条件的结构是13种;其中,核磁共振氢谱为5组峰,且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的结构简式为 。
(6)根据题意分析可知,乙醇被氧化生成乙醛,乙醛被继续氧化生成乙酸,乙酸和PCl3反应生成CH3COCl,最后CH3COCl和苯酚发生取代反应生成乙酸苯酚酯。
考向2 合成未知结构的有机化合物真题示例2-1.(2020全国Ⅱ卷,36节选)维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素,现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成,其中α-生育酚(化合物E)含量最高,生理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线,其中部分反应略去。
回答下列问题:(1)B的结构简式为 。 (2)反应物C含有三个甲基,其结构简式为 。 (3)反应⑤的反应类型为 。 (4)反应⑥的化学方程式为 。 (5)化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有 个(不考虑立体异构体,填字母)。 (ⅰ)含有两个甲基;(ⅱ)含有酮羰基(但不含C==C==O);(ⅲ)不含有环状结构。(a)4(b)6(c)8(d)10其中,含有手性碳原子(注:连有四个不同的原子或基团的碳原子)的化合物的结构简式为 。
思路点拨(1)根据有机化学反应整体框架推断物质B的结构简式。第一步,明确反应物和反应条件:反应物为酚类,反应条件为甲醇、Fe2O3和加热;第二步,分析化学反应:反应①的反应物以及反应条件类似题给信息a)的反应,即该反应是在酚羟基邻位上引入甲基,且B分子比A分子多了2个碳原子,即引入了2个甲基。
(2)根据有机化学反应整体框架推断物质C的结构简式。第一步,明确反应物和反应条件:反应物为氯代烃和物质C,反应条件为碱性条件;
第二步,分析化学反应:反应④的反应物以及反应条件类似题给信息b)的反应,由图示可知,该反应为氯原子取代了与羰基邻位不饱和碳原子上的一个氢原子,且碳碳双键发生位置上的变化;
(3)通过有机化学反应整体框架判断反应⑤的类型。
第二步,分析化学反应:根据观察可知,反应⑤类似题给信息c)的反应,反应原理为CH≡CH分子中的H原子加在羰基的O原子上,乙炔基加在羰基C原子上;第三步,确定反应类型:由上述分析可知,反应⑤为羰基上的加成反应。
(4)根据有机化学反应整体框架书写目标反应的化学方程式。第一步,明确反应物、反应条件和生成物:由题给路线图可知,反应物为
(5)带有限定条件的同分异构体的书写——残基法、插入法。第一步,C的结构简式为 ,目标物质含有酮羰基;第二步,确定其他限定条件:一是含有两个甲基,二是不含环状结构;第三步,书写符合要求的同分异构体:除去已知部分,还有三个碳原子,同时还含有一个碳碳双键,由此可写出的碳链结构有
CH3COCH==CHCH2CH3、CH3CH==CHCOCH2CH3、CH3CH==CHCH2COCH3、CH2==CHCOCH(CH3)2、CH2==CHCH(CH3)COCH3、CH2==C(C2H5)COCH3、CH2==C(CH3)COCH2CH3、CH2==C(CH3)CH2COCH3;因此,符合题目要求的共有8种同分异构体。
2-2.(2021全国乙卷,36)卤沙唑仑W是一种抗失眠药物,在医药工业中的一种合成方法如下:
回答下列问题:(1)A的化学名称是 。 (2)写出反应③的化学方程式: 。 (3)D具有的官能团名称是 。(不考虑苯环) (4)反应④中,Y的结构简式为 。 (5)反应⑤的反应类型是 。 (6)C的同分异构体中,含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有 种。 (7)写出W的结构简式: 。
解析 由合成路线图可知:
(1)A的化学名称是2-氟甲苯或邻氟甲苯。
(3)根据D的结构简式可知,D具有的官能团是氨基、羰基、溴原子、氟原子。
2-1.(2021湖南怀化一模)高聚物I可用于光刻工艺中,作抗腐蚀涂层。下图为高聚物I的一种合成路线:
②由B生成C的反应属于加聚反应;③D属于高分子化合物。
请回答下列问题:(1)C中官能团的名称是 ; (2)由A生成B、D与H生成I的反应类型分别为 、 ; (3)由G生成H的化学方程式为 。 (4)I的结构简式为 ; (5)只有一种官能团且不含其他环状结构的芳香化合物W是H的同分异构体,则其可能的结构有 种。
(6)参照已知合成路线,设计由甲苯和乙酸为原料制备 的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1)酯基 (2)加成反应 酯化(取代)反应
解析 (1)根据题目所给有机化合物C的结构可知,C中官能团的名称是酯基。(2)根据合成过程分析可知,A→B的反应类型应是加成反应,D和H生成I的反应类型应为酯化(取代)反应。(3)按照题目已知信息①可知,有机化合物G(苯甲醛)与乙酸在特定条件下
2-2.(2021山东日照模拟)用两种不饱和烃A和D为原料可以合成一类新药有机物J,合成路线如下:
②有机物J结构中含两个环。
回答下列问题:(1)C的名称是 。 (2)A→B试剂和反应条件为 。 (3)H→J的化学反应方程式为 。
①符合下列条件的N的同分异构体有 种。 a.含有基团 ,环上有三个取代基b.与NaHCO3反应产生气泡c.可发生缩聚反应
②M的所有同分异构体在下列表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同是 (填字母)。 a.质谱仪b.红外光谱仪c.元素分析仪d.核磁共振仪
(5)利用题中信息和所学知识,写出以A和甲烷为原料,合成 的路线流程图(其他试剂自选): 。
气泡说明含有羧基;c.可发生缩聚反应,说明同时含有羧基和羟基,则环上有三个不同取代基分别为甲基、羟基和羧基。先分析环上有两个取代基时共有4种结构(邻、间、对和同一个碳上),这4种结构对应的第三个取代基的取代产物分别有6种、6种、4种、3种,所以共有6+6+4+3=19种同分异构体;M的同分异构体的元素组成相同,在元素分析仪中显示的信号完全相同。
考向3 有机化合物合成路线的设计真题示例3.(2020山东卷,19节选)化合物F是合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体,其合成路线如下:
思路点拨有机合成路线的设计——逆推法。第一步,逆向分析。在分析过程中,可充分参考题给反应关系,其分析过程如下图所示:
对点演练3-1.(2021湖南高三模拟节选)化合物G是一种抗骨质疏松药,俗称依普黄酮。以甲苯为原料合成该化合物的路线如下:
解析 利用逆推法设计合成路线,由“五步合成法”可知:
技法点拨有机合成题的解题思路
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)消去反应可以引入双键,加成反应也可以引入双键。( )(2)烯烃中既可以引入卤素原子也可以引入羧基或羰基。( )(3)酯化反应可以形成链状酯,也可以形成环酯。( )
(5)加聚反应可以使有机物碳链增长,取代反应不能。( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)×
易错警示(1)要按一定的反应顺序和规律引入官能团,不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息,关注官能团转化时其他官能团是否发生改变。(2)有机合成路线的设计应注意以下原则①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染;②应尽量选择步骤最少的合成路线;③原子经济性高,具有较高的产率;④有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(十二) 有机合成与推断
有机合成与推断的考查题型比较固定,通常是以陌生有机物的合成工艺流程为载体考查有机化学的核心知识,涉及常见有机物官能团的结构、性质及相互转化关系,还涉及有机物结构简式的确定、反应类型的判断、化学方程式的书写、同分异构体的判断和书写等知识的考查。它要求学生能够通过题给情境适当迁移信息,运用所学知识分析、解决实际问题。它充分体现了高考命题“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想,在一定程度上考查了学生的思维和提取信息的能力。常见分析方法如下:
(一)读题干 抓信息1.收集信息确定有机物结构
2.有机化学反应类型判断的基本思路
(1) :对比F与G的分子式,G比F的分子式少1个H,多1个NO2,可判断反应类型可能为取代反应,F若为苯酚,则G可能为硝基苯酚。
(二)审要点 抓关键1.根据反应物、产物分子式特征推断有机物结构及反应类型分析反应物、产物的分子式特征,根据其差异,联想已有有机化学知识,猜想可能的有机反应类型,由此确定反应物、产物的结构特点,结合框图中的其他物质,确定具体的结构。例如:
(2) :对比C与D的分子式,D比C的分子式少2个Cl,多2个OH,根据分子式可判断反应类型可能为取代反应,是卤代烃碱性条件下的水解反应。
2.根据特定的反应条件进行推断
3.根据有机反应的特殊现象推断有机物的官能团。4.以特征产物为突破口来推断碳架结构和官能团的位置。
5.巧妙利用题给新信息进行解题常见的题给新信息有:(1)苯环侧链引入羧基
(3)烯烃通过臭氧氧化,再经过锌与水处理得到醛或酮
(三)规范答 思拓展1.新信息通常指题目提示或已知的有机化学方程式,破解有机化学新信息题通常分三步:(1)读信息。题目给出教材以外的化学反应原理,需要审题时“阅读”新信息,即读懂新信息。(2)挖信息。在阅读的基础上,分析新信息化学反应方程式中反应条件、反应物断裂化学键类型、产物形成化学键类型、有机反应类型等,掌握反应的实质,并在实际解题中做到灵活运用。
(3)用信息。在上述两步的基础上,利用有机反应原理解决题目设置的问题,这一步是关键。一般题目给出的“新信息”都会用到,根据框图中的“条件”提示,判断哪些需要用新信息。
2.解题模板步骤1:寻找有机物的化学式、结构简式等分子组成与结构的信息。步骤2:根据化学式或官能团推断有机物的类型和相关性质。步骤3:认真阅读题中所给的有机物之间的转化关系。步骤4:分析各步转化的化学反应及其反应类型。步骤5:根据题目要求正确作答。
3.答题规范提示(1)答题看清要求,是书写名称还是结构式、分子式。(2)缩聚反应要注意端基原子和小分子水及数目。(3)书写同分异构体要避免重复。(4)书写化学方程式注意反应条件、小分子及个数。(5)书写反应类型不要漏写“反应”两字。
(2019全国Ⅰ卷,36)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:(1)A中的官能团名称是 。 (2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳原子。写出B的结构简式,用星号(*)标出B中的手性碳原子: 。 (3)写出具有六元环结构并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式: 。 (不考虑立体异构,只需写出3个)(4)反应④所需的试剂和条件是 。 (5)⑤的反应类型是 。 (6)写出F到G的反应方程式: 。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备 的合成路线: (无机试剂任选)。
思路点拨化整为零、逐题解答。(1)官能团的名称。根据A的结构简式可知A中官能团名称是羟基。(2)确定手性碳原子。
(3)带有限定条件同分异构体的书写——残基法。第一步 确定官能团。能发生银镜反应,说明含有醛基。第二步 减已知部分。六元环上还剩余一个C原子。第三步 按相应方法判断。
(4)判断反应试剂和反应条件。
(5)判断反应类型。
(6)书写有机反应方程式。
(7)合成路线的设计——逆推法。第一步,逆向分析。在分析的过程中,可充分参考题给反应信息,其分析过程如下图所示:
点睛本题易在四个方面出现失误:一是易将六元环误认为是苯环;二是书写F生成G的反应方程式时,易将两个方程式写成一个;三是受“一字型”合成路线的影响而设计错误的合成路线;四是合成路线漏写反应条件及辅助原料。
1.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)曲美布汀是一种消化系统药物的有效成分,能缓解各种原因引起的胃肠痉挛,可通过以下路线合成。
回答下列问题:(1)曲美布汀分子中含氧官能团的名称是 ,①的反应条件是 。 (2)用星号(*)标出G分子中的手性碳原子 。 (3)反应③的反应类型是 。 (4)反应⑦的化学方程式为 。 (5)化合物M是E的同分异构体,已知:①M为苯的二元取代物,②M能发生水解反应且水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应,则M可能的结构有 种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱为五组峰且能发生银镜反应的结构简式为 。
答案 (1)酯基、醚键 光照
(1)由曲美布汀分子的结构可知其含氧官能团的名称是酯基、醚键;反应①为苯环侧链烷基上的H被Cl取代,反应条件是光照。
取代基为HCOO—和—C3H7(2种)时有3×2=6种,取代基为CH3COO—和—C2H5时有邻、间、对3种,取代基为C2H5COO—和—CH3时有邻、间、对3种,共有6+3+3=12种;其中核磁共振氢谱为五组峰且能发生银镜反应的结
2.(2021湖南永州三模)香豆素-3-羧酸丹皮酚酯具有多种生物活性,其结构
已知:丹皮酚的结构简式为 。
请回答下列问题:(1)A的化学名称是 ,反应Ⅰ的类型是 。 (2)M中除酯基外的含氧官能团的名称是 。 (3)反应Ⅱ为加成反应,D的结构简式是 。 (4)反应Ⅲ的化学方程式为 。 (5)N与丹皮酚互为同分异构体,满足下列条件的N有 种(不考虑立体异构)。 ①遇FeCl3溶液变色②1 ml N与足量NaOH溶液反应消耗3 ml NaOH③苯环上有3个取代基
答案 (1)丙二酸(或1,3-丙二酸) 取代反应(或酯化反应)(2)羰基、醚键
(1)A为HOOCCH2COOH,其名称是丙二酸(或1,3-丙二酸);反应Ⅰ是HOOCCH2COOH和C2H5OH发生酯化反应生成CH2(COOC2H5)2,故反应类型为取代反应(或酯化反应)。
(5)N与丹皮酚互为同分异构体,①遇FeCl3溶液变色,说明N中含有酚羟基;②1 ml N与足量NaOH溶液反应消耗3 ml NaOH;③苯环上有3个取代基;当含有的取代基为—OH、—OOCH、—CH2CH3时,共有10种同分异构体,当含有的取代基为—OH、—OOCCH3、—CH3时,同样有10种同分异构体,共20种。
3.(2021福建三明二模)有机物H是一种合成中草药活性成分茅苍术醇的中间体,其合成路线如图:
回答下列问题:(1)B中官能团的名称为 。 (2)C→D的反应类型为 。 (3)D→E的化学方程式为 。 (4)G的结构简式为 。
(5)化合物M只比F少2个氢原子,写出同时满足下列条件的M的结构简式: (写一种)。 ①能与FeCl3溶液发生显色反应②核磁共振氢谱有4组吸收峰且峰面积之比为1∶1∶2∶6
答案 (1)碳碳双键、醛基 (2)氧化反应
解析 (1)由合成路线图可知,B的结构简式为CH3CH=CHCHO,故B中官能团的名称为碳碳双键、醛基。(2)由合成路线图可知,C→D即CH3C≡CCH2OH被NaClO2氧化为CH3C≡CCOOH,故该反应的反应类型为氧化反应。(3)由合成路线图可知,D→E的化学方程式
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