新高考化学复习专题一0五生命活动的物质基础有机合成教学课件

这是一份新高考化学复习专题一0五生命活动的物质基础有机合成教学课件，共58页。
考点1　生命活动的物质基础一、糖类1.糖类:从分子结构上看,糖类是多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。糖类可分 为单糖、寡糖(二糖最为重要)和多糖。2.单糖(1)葡萄糖与果糖二者分子式都为C6H12O6,互为同分异构体;葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO, 果糖的结构简式为CH2OH(CHOH)3COCH2OH(酮糖)。(2)葡萄糖的化学性质
①还原性:能与新制Cu(OH)2和银氨溶液反应。②加成反应:与H2发生加成反应生成己六醇。③酯化反应:葡萄糖分子中含有醇羟基,能与羧酸发生酯化反应。④发酵生成乙醇:C6H12O6  2C2H5OH+2CO2↑。(3)核糖与脱氧核糖——戊糖核糖和脱氧核糖分别是生物体的遗传物质RNA和DNA的重要组成部分,核糖的结构 简式为CH2OH(CHOH)3CHO,脱氧核糖的结构简式为CH2OH(CHOH)2CH2CHO。3.二糖——蔗糖与麦芽糖二者分子式均为C12H22O11,互为同分异构体;都能水解;蔗糖不含醛基,麦芽糖含有醛基
(属于还原性糖)。 +H2O   +  +H2O   注意　乳糖也是一种常见的二糖。4.多糖——淀粉与纤维素(1)比较:二者都属于天然有机高分子,分子式可表示为(C6H10O5)n,因n值不确定,故二者 都属于混合物,且不互为同分异构体。淀粉和纤维素均可发生酯化反应,不能被银氨 溶液、氢氧化铜等弱氧化剂氧化;淀粉遇碘(I2)变蓝。(2)水解反应
 +nH2O    +nH2O   注意　纤维素在人体中不能水解,无法吸收和利用。但食物中的纤维素可刺激肠道蠕 动,有助于消化。(3)淀粉水解程度的判断 ①实验流程 
提示　①检验淀粉时,取水解液加入碘水,不能取中和液,因为碘能与NaOH溶液反应。 ②淀粉、蔗糖的水解需用稀硫酸作催化剂,而银镜反应或葡萄糖与新制Cu(OH)2的反 应必须在碱性条件下进行,所以检验淀粉或蔗糖的水解产物前应先加入NaOH溶液至 溶液呈碱性。
二、油脂(1)油脂的概念油脂属于酯类,是高级脂肪酸和甘油(丙三醇)生成的酯。形成油脂的常见高级脂肪酸 有硬脂酸(C17H35COOH)、软脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H33COOH)等。油脂的结构 可表示如下:
 (2)油脂的化学性质①油脂的氢化(油脂的硬化)经硬化制得的油脂叫人造脂肪,也称硬化油。如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学 方程式为 + 3H2   。
②水解反应(油脂在碱性条件下的水解反应又称皂化反应) +3NaOH   +3C17H35COONa三、蛋白质1.氨基酸(1)α-氨基酸通式: 。官能团:氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。
①两性:如甘氨酸与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为 +HCl   、 +NaOH   +H2O。②成肽反应:两个氨基酸分子(可以相同,也可以不同)脱水缩合形成含有肽键的化合 物。如: +  
(2)氨基酸的化学性质
多种氨基酸通过肽键连接最终可形成蛋白质。
2.蛋白质(1)组成与结构:蛋白质含有C、H、O、N、S等元素,是由氨基酸通过缩聚反应形成的, 是天然有机高分子。(2)化学性质①水解:在酸、碱或酶的作用下,最终水解生成氨基酸。②两性:与氨基酸类似。③盐析:向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如(NH4)2SO4、Na2SO4等]溶液后,可以使
蛋白质的溶解度降低而使其从溶液中析出。盐析是可逆过程,可用于分离和提纯蛋白 质。④变性:加热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐、一些有机物(甲醛、乙醇、 苯甲酸等)会使蛋白质变性,属于不可逆过程。⑤显色反应:含有苯环的蛋白质遇浓HNO3加热变黄色,该性质可用于含苯环的蛋白质 的检验。⑥灼烧蛋白质有烧焦羽毛的气味。3.酶:酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机化合物,其 中绝大多数是蛋白质。酶的催化反应条件温和,具有高效性、专一性。
考点2　合成高分子一、高分子基本概念1.链节:高分子中不断重复的基本结构单元。2.聚合度:链节的数目称为聚合度,用“n”表示。3.单体:合成高分子的小分子化合物。二、有机高分子材料1.塑料:主要成分是合成树脂。如聚乙烯塑料:无臭、无毒,具有优良的耐低温性能,化学稳定性好,常温下不溶于一般 溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良。
2.橡胶:具有高弹性,可分为天然橡胶和合成橡胶。3.纤维(1)天然纤维:棉花、羊毛、蚕丝和麻等。(2)合成纤维:聚酯纤维和聚酰胺纤维等。三、合成高分子的两个基本反应1.加聚反应:由不饱和单体加成聚合生成高分子化合物的反应。    ;nH2C CH—CH CH2 
?CH2—CH  CH—CH2?;nCH2 CHCH3+nCH2 CH—CH CH2  。2.缩聚反应:单体分子间通过缩合反应生成高分子化合物,同时还生成小分子化合物的 反应。nHOCH2CH2OH+nHOOCCOOH   +(2n-1)H2O;
nH2N(CH2)5COOH  +(n-1)H2O;n +n   +(n-1)H2O(酚醛树脂的合成);nH2N(CH2)6NH2+    +(2n-1)H2O注意　一般的缩聚反应,多为可逆反应,为提高产率,要及时移除反应产生的小分子。
四、根据高分子的结构推断单体的方法　　要先判断高分子化合物是加聚产物还是缩聚产物。1.加聚产物单体的判断(1)凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,去掉[    ]和n,将两个半键闭合 即可。如 的单体为 。(2)凡链节主链有四个碳原子,且链节无双键的聚合物,其单体有两种,以两个碳原子为 单元断开,然后去掉[    ]和n,分别将两个半键闭合即可。如  的单体为CH2 CF2和CF2 CF—CF3。
(3)凡链节主链上有多个碳原子,且存在碳碳双键的聚合物,判断单体按“无双键,两个 碳;有双键,四个碳,双键在中间”的规律画线断键,然后去掉[    ]和n,半键闭合、单双键 互换即可。如 的单体为CH2 CH—CH CH2和 。注意　当链节主链上有多个碳原子且含有碳碳双键,若采用“有双键,四个碳,双键在 中间”的断键方式,链节主链两边各剩下一个碳原子,无法构成含双键的单体时,则可
能是含有碳碳三键的化合物参与了加聚反应。如  的单体为CH2 CH2、 和 。2.缩聚反应单体的判断方法中学里缩聚产物形成的方式有三种:聚酯式、聚酰胺式、酚醛树脂式,从形式上看都 是脱水缩合。
(1)若高聚物的链节为 或 ,则其合成单体为一种。若有端基,去掉两端方括号,即得高聚物的单体。如: 的单体为H2NCH2COOH。(2)若链节中间(不在端上)含有酰胺基,则从酰胺基中间断开,在亚氨基上加氢原子,在 羰基上加羟基,即得高聚物的单体。若酰胺基两边为不对称结构,则单体为两种。如: 的单体为H2N—
CH2—COOH和H2N—CH2—CH2—COOH。(3)若链节中间(不在端上)含有 (酯基)结构,其单体为两种,从 中虚线处断开,羰基上加羟基,氧原子上加氢原子即得单体。如: 的单体为 和HOCH2CH2OH。(4)特殊情况
①含 基团的高聚物是HCHO和苯酚发生缩聚反应生成的。②高聚物 是环氧乙烷型物质开环的产物,其单体应为 。
考点3　有机合成一、有机合成常用方法1.构建碳骨架(1)碳链增长:加聚反应、缩聚反应、酯化反应,醛或酮与HCN的加成等。如:CH3CHO+HCN      。(2)碳链缩短:烷烃的裂化、裂解,酯类、糖类、蛋白质等的水解反应,羧酸盐脱羧反应, 烯烃、炔烃的氧化反应及芳香烃侧链被酸性KMnO4溶液氧化等。(3)成环反应
①脱水缩合反应:多元酸与多元醇经酯化反应生成环状酯,羟基酸、氨基酸、多元醇 或多元酸分子内缩合和分子间缩合等。②聚合反应:乙炔聚合成苯,甲醛、乙醛等聚合成环状化合物等。③有机信息题中常见的双烯合成、烯烃氧化为环氧化合物、烷烃的环化(石油的催化 重整)等。2.官能团的引入(1)引入羟基的反应①卤代烃的水解;②醛(酮)还原(与H2加成);③烯烃与水加成;④酯的水解。(2)引入卤素原子的反应
①烯烃、炔烃与X2或HX加成;②烷烃、苯及其同系物的卤代反应;③醇与HX反应。(3)引入碳碳双键的反应①卤代烃的消去(碱性条件);②醇的消去(酸性条件);③炔烃不完全加成;④烷烃裂化、 裂解。(4)引入碳氧双键的反应:醇的氧化。(5)引入羧基的反应①醛氧化;②苯的同系物(与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子)被酸性高锰酸钾溶 液氧化;③酯、酰胺等物质的水解。3.官能团的消除
(1)消除双键、三键、苯环:加成反应。(2)消除卤素原子:消去或水解反应。(3)消除羟基:消去、氧化、酯化、与HX发生取代反应。(4)消除醛基:加成或氧化反应。(5)消除羧基:酯化或脱羧反应。(6)消除酯基、酰胺基:水解反应。4.官能团的保护(1)酚羟基的保护:因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反 应,把—OH 转变为—ONa,待氧化后再酸化变回—OH。
(2)碳碳双键的保护:碳碳双键易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成 反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应变回碳碳双键。(3)氨基的保护:氨基易被氧化,因此用 合成 的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。5.官能团间的衍变(1)官能团种类改变,如烃 卤代烃 醇 醛 酸 酯。(2)官能团数目改变:一个官能团变多个官能团,如CH3CH2Cl CH2 CH2 ClCH2CH2Cl HOCH2CH2OH OHCCHO HOOCCOOH。
(3)官能团位置改变,如CH3CH2CH2CH2Br CH3CH2CH CH2 CH3CH2CHBrCH3。二、有机合成路线设计方法1.正合成分析法: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 的中间体,逐步推向待合成的有机物。其思维程序是:原料→中间体→产品。2.逆合成分析法:采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需 要的直接或间接的中间体,逐步推向原料。其思维程序是:产品→中间体→原料。如由乙烯合成草酸二乙酯,其思维过程概括如下:
 (3)类比合成分析法:比较题目所给有机合成路线及已知信息反应,找出原料与合成物 质的内在联系,确定中间产物,最后得到目标产物——产品。
名师点拨有机合成路线设计思维模板
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶、酚醛树脂都属于天然高分子。 (　    )(2)聚异戊二烯属于纯净物。 (　    )(3) 的单体是 和 。 (　    )(4)高聚物的链节和单体的组成相同、结构不同。 (　    )(5)缩聚反应生成的小分子的化学计量数为(2n-1)。 (　    )(6)通过加成反应不能引入官能团碳碳双键。(　    )
(7)由环己醇制取己二酸己二酯,可行的途径是消去反应、氧化反应、还原反应和酯化 反应。(　    )
2.下列说法不正确的是 (　    )A.淀粉、纤维素水解的最终产物均为葡萄糖B.麦芽糖既可以与银氨溶液反应,又可以与新制氢氧化铜反应C.糖类、油脂、蛋白质都是高分子,都能发生水解反应D.核酸分为DNA和RNA,属于高分子
3.下列关于有机物的说法错误的是 (　    )A.食用油中可加入微量叔丁基对苯二酚等抗氧化剂,以防止食用油氧化变质B.核苷酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子C.很多单糖,以及寡糖和多糖中的单糖单元多以环状结构的形式存在D.胰岛素是最先被确定氨基酸序列的蛋白质,胰岛素结构中含有二硫键
4.下列高分子材料制备方法错误的是 (　    )
5.高分子N可用于制备聚合物离子导体,其合成路线如下:下列说法正确的是 (　    )
A.苯乙烯存在顺反异构体B.试剂a为 C.试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3D.反应1为加聚反应,反应2为缩聚反应
微专题　有机合成与推断题解题策略一、有机推断题解题突破口1.根据反应条件推断反应类型
2.根据有机物的性质推断官能团
3.根据性质和有关数据推知官能团的数目(1)烃和卤素单质的取代:取代1 ml氢原子,消耗1 ml卤素单质(X2)。(2)碳碳双键的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等按物质的量之比1∶1加成。(3)含—OH的有机物与Na反应:2 ml —OH对应1 ml H2。(4)发生银镜反应时,1 ml —CHO对应2 ml Ag,与新制Cu(OH)2反应时,1 ml —CHO 对应1 ml Cu2O(注意:1个HCHO分子中相当于有2个—CHO)。(5)2—COOH  CO2,—COOH  CO2。4.根据产物特点推断反应物结构(1)由醇氧化成醛(或羧酸),—OH 一定在链端;由醇氧化成酮,—OH 一定在链中;若该醇
不能被催化氧化,则与—OH 相连的碳原子上无氢原子。(2)由消去反应的产物中碳碳双键或碳碳三键的位置可确定—OH或—X的位置。(3)由加氢后的碳链结构确定碳碳双键或碳碳三键的位置。(4)由取代产物的数目可确定碳链结构。如C5H12的一氯代物若有3种,则其碳链结构为 C—C—C—C—C;若其一氯代物只有1种,则其碳链结构为 。
二、有机合成解题策略1.“三先三后”策略(1)“先消后加”策略:当官能团数量增加、位置变化、不饱和度大幅提升,一般由卤 代烃或醇先消去,再与X2或HX加成,再水解或消去,实现合成目的。(2)“先占后除”策略:苯环上的基团有定位的功能,为防止引入的基团误入其他位置, 先用某些基团占据特定位置,待引入基团进入后,再去除占位基团。(3)“先保后复”策略:官能团转化时所加试剂可能会连累不需要变化的其他基团,可 先对其采取保护措施然后再将其复原。如碳碳双键易被酸性KMnO4溶液氧化,先用 HBr加成保护,然后再用NaOH醇溶液加热发生消去反应复原。
2.巧用陌生反应设计合成路线在历年的高考试题中,合成路线的设计中会含有陌生反应。可利用陌生反应作为设计合成路线的突破口。具体步骤如下:第一步:寻找框图、已知信息中的陌生反应,分析陌生反应中键的断裂和形成,以及由 此引起的官能团变化。第二步:对比所给原料与目标产物的官能团,寻找其与陌生反应的关系。第三步:若原料或目标产物的官能团与陌生反应不一致,可通过已学知识进行官能团 的转化。在设计过程中一般会用到“逆推法”和“顺推法”,这两种方法常混合使用。若陌生 反应处在最后一步,则直接采取逆推法,对比原料与逆推出的中间产物的官能团后,再
进行顺推;若陌生反应处在第一步,则可直接顺推;若陌生反应处在合成路线中间,则可同时使用顺推法和逆推法并进行检验;若原料的官能团较为简单,比如烷烃或环烷烃 作为原料时,一般只有光照取代反应,则可直接顺推一步;若目标产物含有酯基,可尝试 直接逆推一步拆分为羧酸和醇。3.常见新型有机反应(1)卤代烃与氰化钠溶液反应后再水解可得到羧酸。如CH3CH2Br  CH3CH2CN  CH3CH2COOH,这是增加一个碳原子的常用方法。(2)烯烃的氧化:烯烃先通过臭氧氧化,再经过锌与水处理得到醛或酮;烯烃被酸性KM- nO4溶液氧化得到羧酸或酮。如CH3CH2CH C(CH3)2  CH3CH2CHO+
 。注意　根据烯烃被O3氧化后的产物可以推断原烯烃的结构。(3)双烯合成:如1,3-丁二烯与乙烯发生环加成反应得到环己烯, +    ,这是著名的双烯合成反应,也是合成六元环的首选方法。(4)羟醛缩合:有α-H的醛在稀碱溶液中能和另一分子醛发生加成反应,生成β-羟基醛,称 为羟醛缩合反应。
如    CH3CH CHCHO。(5)苯环上的硝基被还原:    。(6)醛或酮与格氏试剂(R'MgX)发生加成反应,所得产物经水解可得醇: +R'MgX      。
(7)酯交换反应(酯的醇解):R1COOR2+R3OH R1COOR3+R2OH。(8)羧酸的还原反应和取代反应:羧酸很难通过催化加氢的方法被还原,用氢化铝锂 (LiAlH4)能将羧酸还原为相应的醇。羧酸分子中的α-H较活泼,易被取代。RCOOH  RCH2OHRCH2COOH+Cl2   +HCl例(2023辽宁,19,14分)加兰他敏是一种天然生物碱,可作为阿尔茨海默症的药物,其中 间体的合成路线如下。
已知:①Bn为 ② +R3NH2   (R1为烃基,R2、R3为烃基或H)回答下列问题:(1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的　　　    位(填“间”或“对”)。
(2)C发生酸性水解,新产生的官能团为羟基和　　　    (填名称)。(3)用O2代替PCC完成D→E的转化,化学方程式为　　　　　　　　　　　　    。(4)F的同分异构体中,红外光谱显示有酚羟基、无N—H键的共有　　　    种。(5)H→I的反应类型为　　　    。
(6)某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去),其中M和N的结构简式分别 为　　　    和　　　    。  M N   
  解题导引    ①对比A和C的结构,结合A→B、B→C的反应条件及B的分子式,可知A→B、B→C均发生取代反应,得到B的结构为 。②对比C、E的结构,可知C→D中还原的官能团为酯基,其他结构没有发生变化,结合D的分子式及D→E 的条件,可知D的结构为 。③根据已知②,比较E和H的结构并结合F
的分子式,可知E→G发生的是已知②的反应,F的结构为 ,G的结构为 。G→H为碳氮双键的还原反应。
  解析    (1)由A、B的结构简式可知,A中与CH3I成醚的羟基位于酯基的对位。(2)由C的结构可知,C中含有的官能团为醚键和酯基,酯基发生酸性水解生成羧基和羟 基。(3)用O2将D中的—CH2OH氧化为—CHO,即醇的催化氧化,据此写出相应的化学方程 式。(4)F的结构简式为 ,其同分异构体含有酚羟基,则其结构中除“ ”外还剩余1个N和2个C等,不饱和度无剩余,要使结构中不存在N—H键,则苯环上的另一取代基为—N(CH3)2。—N(CH3)2、—OH两个取代基有邻、 间、对三种位置关系。
(5)H→I的反应中H中氮原子上的氢原子被—CHO取代,为取代反应。(6)由 合成 ,从结构上看需要引入氮原子,可模仿题干已知②的反应。 催化氧化后可以得到 (M);M和CH3NH2发生已知②的反应,即可得到 (N);最后还原N得到