2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练 专题14 有机化学基础

14 有机化学基础【难点突破】一、分析近几年高考卷可知，该题型考查的主要命题点如下：1.有机物的命名及官能团的名称；2.有机反应类型的判断；3.有机反应条件及反应方程式的书写；4.有机物结构简式的书写；5.限定条件下同分异构体的书写；6.有机物的合成路线设计。二、必备知识技巧1．常见官能团的结构与性质官能团结构性质碳碳双键易加成、易氧化、易聚合碳碳三键易加成、易氧化卤素原子—X(X表示Cl、Br、I等)易取代(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、易消去(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)醇羟基—OH易取代、易消去(如乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下生成乙烯)、易催化氧化、易被强氧化剂氧化(如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化为乙酸)酚羟基—OH弱酸性(酚羟基中的氢能与NaOH溶液反应，但酸性极弱，不能使指示剂变色)、易氧化(如无色的苯酚晶体易被空气中的氧气氧化为粉红色)、显色反应(如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色)醛基易氧化(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、易还原羰基易还原(如丙酮在催化剂、加热条件下被H2还原为2­丙醇)羧基酸性(如乙酸的酸性强于碳酸，乙酸与NaOH溶液反应)、易取代(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)酯基易水解(如乙酸乙酯在稀硫酸、加热条件下发生酸性水解，乙酸乙酯在NaOH溶液、加热条件下发生碱性水解)醚键R—O—R如环氧乙烷在酸催化下与水一起加热生成乙二醇硝基—NO2如酸性条件下，硝基苯在铁粉催化下被还原为苯胺： 2．官能团与反应用量的关系(1)不同官能团反应用量的关系官能团化学反应定量关系与X2、HX、H2等加成1∶1与X2、HX、H2等加成1∶2—OH与钠反应2 mol羟基最多生成1 mol H2—CHO与银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液反应1 mol醛基最多生成2 mol Ag1 mol醛基最多生成1 mol Cu2O1 mol HCHO相当于含2 mol醛基，最多生成4 mol Ag—COOH与碳酸氢钠、钠反应1 mol羧基最多生成1 mol CO22 mol羧基最多生成1 mol H2 (2)常考官能团(1 mol)消耗NaOH、H2的物质的量①消耗NaOH的物质的量示例举例说明①1 mol酚酯基消耗2 mol NaOH②1 mol酚羟基消耗1 mol NaOH③醇羟基不消耗NaOH  ②消耗H2的物质的量示例举例说明①一般条件下羧基、酯基、肽键不与H2反应②1 mol羰基、醛基、碳碳双键消耗1 mol H2③1 mol碳碳三键、碳氮三键消耗2 mol H2④1 mol苯环消耗3 mol H2⑤醋酸酐中的碳氧双键一般也不与H2反应 3．由反应条件推断有机反应类型反应条件思考方向氯气、光照烷烃取代、苯的同系物侧链上的取代液溴、催化剂苯的同系物发生苯环上的取代浓溴水碳碳双键和三键加成、酚取代、醛氧化氢气、催化剂、加热苯、醛、酮加成氧气、催化剂、加热某些醇氧化、醛氧化酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液烯、炔、苯的同系物、醛、醇等氧化银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液、加热醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化氢氧化钠溶液、加热卤代烃水解、酯水解等氢氧化钠的醇溶液、加热卤代烃消去浓硫酸、加热醇消去、醇酯化浓硝酸、浓硫酸，加热苯环上取代稀硫酸、加热酯水解、二糖和多糖等水解氢卤酸(HX)、加热醇取代 4.限定条件下同分异构体的书写与判断（1）常见限制条件与结构关系总结（2）解题思路①根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。②结合所给有机物有序思维：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。③确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。(3)判断多元取代物同分异构体的方法①定一移一法对于二元取代物同分异构体的判断，可固定一个取代基的位置，再改变另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目。如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定其中一个Cl的位置，移动另一个Cl。②定二移一法对于芳香化合物中若有3个取代基，可以固定其中2个取代基为邻、间、对的位置，然后移动第三个取代基的位置以确定同分异构体的数目。（4）示例(以C9H10O2不同条件下同分异构体的书写为例)限定条件可能的同分异构体的结构简式有6种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上只有1个取代基有5种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有2种；苯环上有2个取代基有6种不同化学环境的氢原子；能与金属钠反应放出H2；能与Na2CO3溶液反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有3个取代基有5种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基有5种不同化学环境的氢原子；能发生水解反应，水解产物之一遇FeCl3显紫色；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基有6种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应，水解产物之一也能发生银镜反应；苯环上的一氯代物只有3种；苯环上有1个取代基有6种不同化学环境的氢原子；能发生银镜反应；遇FeCl3显紫色；苯环上的一氯代物只有2种；苯环上有2个取代基5.有机合成路线的设计（1）有机合成路线的表达方式ABC……  →D示例：由乙醇合成乙酸乙酯的合成路线为：CH3CH2OHCH3CHOCH3COOHCH3COOC2H5（2）有机合成路线设计的几种常见类型根据目标分子与原料分子在碳骨架和官能团两方面变化的特点，可将合成路线的设计分为：①以熟悉官能团的转化为主型如请设计以CH2===CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。②以分子骨架变化为主型如请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯()的合成路线流程图(注明反应条件)。提示：R—Br＋NaCN  → R—CN＋NaBr③以陌生官能团兼有骨架显著变化为主型要注意模仿题干中的变化，找到相似点，完成陌生官能团及骨架的变化。如模仿设计以苯甲醇、硝基甲烷为主要原料制备苯乙胺()的合成路线流程图。关键是找到原流程中与新合成路线中的相似点。(碳架的变化、官能团的变化；硝基引入及转化为氨基的过程)（3）有机合成路线的设计方法①正推法即从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路线，其思维程序为⇨……⇨⇨如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯，可采用正推法：②逆推法即从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计，其思维程序为⇨……⇨⇨如采用逆推法，通过对苯甲酸苯甲酯()的结构分析可知，合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇，继续逆推可得出原料分子为甲苯，如图所示：设计合成路线时，要选择反应步骤少，试剂成本低，操作简单，毒性小，污染小，副产物少的路线，即③正逆双向结合推采用正推和逆推相结合的方法，是解决合成路线题的最实用的方法，其思维程序为⇨……⇦。【典例1】(2019·全国Ⅰ卷)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。写出B的结构简式，用星号(*)标出B中的手性碳____________________________。(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)。【答案】  (1)羟基　(2)　(3)、、、、 　(4)C2H5OH/浓H2SO4、加热　(5)取代反应(6)、(7)【解析】  (1)由A的结构简式知，A中所含官能团为—OH，其名称为羟基。(2)由手性碳的结构特点可知，B中手性碳原子(用*表示)为。(3)由同分异构体的限定条件可知，分子中除含有六元环外，还含有1个饱和碳原子和—CHO。若六元环上只有一个侧链，则取代基为—CH2CHO；若六元环上有两个取代基，可能是—CH3和—CHO，它们可以集中在六元环的同一个碳原子上(1种)，也可以位于六元环的不同碳原子上，分别有邻、间、对3种位置。(4)由C、E的结构简式和C转化为D的反应条件可推断D的结构简式为，反应④是D与C2H5OH在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应生成E。(5)由E、G的结构简式及F转化为G的反应条件可推知F为，反应⑤是与—COOC2H5相连的碳原子上的H原子被—CH2CH2CH3取代的反应。(6)反应⑥是酯基在碱性条件下水解再酸化的反应，化学方程式为，。(7)结合反应⑤的反应条件，甲苯先转化为，再与乙酰乙酸乙酯()发生取代反应生成，在碱性条件下发生水解反应后再酸化即可得产物。【典例2】 (2019·全国Ⅱ卷)环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能，已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型环氧树脂G的合成路线：已知以下信息：①②回答下列问题：(1)A是一种烯烃，化学名称为________，C中官能团的名称为________、________。(2)由B生成C的反应类型为__________________。(3)由C生成D的反应方程式为________________________________________________________________________。(4)E的结构简式为________________________________________________________________________。(5)E的二氯代物有多种同分异构体，请写出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式________________________________________________________________________、__________________。①能发生银镜反应；②核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积比为3∶2∶1。(6)假设化合物D、F和NaOH恰好完全反应生成1 mol单一聚合度的G，若生成的NaCl和H2O的总质量为765 g，则G的n值理论上应等于________。【答案】 (1)丙烯　氯原子　羟基　(2)加成反应(3)(或)(4)(5)　　(6)8【解析】  (1)A分子中有三个碳原子，且为烯烃，因此A的名称为丙烯；B为CH2===CH—CH2Cl，由B和HOCl生成的C为或，因此C中的官能团为氯原子和羟基。(2)由B和C的结构简式以及反应试剂可知，该反应为加成反应。(3)C的结构简式为或，在NaOH作用下生成，该反应方程式为(或)。(4)由生成物F以及信息①可知，E的结构简式为。(5)E的同分异构体是芳香族化合物，说明含有苯环；能发生银镜反应，说明含有醛基；有三组峰，说明有三种等效氢，有一定的对称性，三组峰的面积比为3∶2∶1，由此可写出满足条件的结构简式为、。(6)由题给信息②、③可知，要生成1 mol G，同时生成(n＋2)mol NaCl和(n＋2)mol水，即得(n＋2)mol×(58.5＋18)g·mol－1＝765 g，解得n＝8。【典例3】 (2019·全国Ⅲ卷)氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法：回答下列问题：(1)A的化学名称为________。(2)中的官能团名称是______________________________________________。(3)反应③的类型为________，W的分子式为______________________________。(4)不同条件对反应④产率的影响如表： 实验碱溶剂催化剂产率/%1KOHDMFPd(OAc)222.32K2CO3DMFPd(OAc)210.53Et3NDMFPd(OAc)212.44六氢吡啶DMFPd(OAc)231.25六氢吡啶DMAPd(OAc)238.66六氢吡啶NMPPd(OAc)224.5 上述实验探究了________和________对反应产率的影响。此外，还可以进一步探究________________等对反应产率的影响。(5)X为D的同分异构体，写出满足如下条件的X的结构简式：__________________________。①含有苯环；②有三种不同化学环境的氢，个数比为6∶2∶1；③1 mol的X与足量金属Na反应可生成2 g H2。(6)利用Heck反应，由苯和溴乙烷为原料制备，写出合成路线： ________________________________________________________________。(无机试剂任选)【答案】　(1)间苯二酚(或1,3­苯二酚)　(2)羧基、碳碳双键　(3)取代反应　C14H12O4　(4)不同碱　不同溶剂　不同催化剂(或温度等)(5)(6)【解析】　(1)A的结构简式为，其名称为间苯二酚或1,3­苯二酚。(2)中的官能团是碳碳双键和羧基。(3)由合成路线可知，反应③为取代反应。W中含两个苯环，1个碳碳双键，故C原子数为2×6＋2＝14，含4个羟基，故含4个O原子，由苯环及碳碳双键可知W分子的不饱和度为4×2＋1＝9，故W分子中H原子数为2×14＋2－2×9＝12，W的分子式为C14H12O4。(4)由表格中的信息可知，实验1、2、3、4中的溶剂和催化剂相同，碱不同，产率不同；实验4、5、6中碱和催化剂相同，溶剂不同，产率不同，故该实验探究了不同碱和不同溶剂对反应产率的影响；因6个实验的催化剂相同，故还可以设计实验探究不同的催化剂对反应产率的影响。(5)D为，其同分异构体X为1 mol时，与足量Na反应生成2 g H2，则X中含2个羟基，由X中不同化学环境的氢原子的个数比可知2个羟基在苯环上处于对称位置，且X中含有2个甲基，故符合条件的X的结构简式为、。【典例4】(2018·全国Ⅰ卷)化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路线如下：回答下列问题：(1)A的化学名称为________。(2)②的反应类型是________。(3)反应④所需试剂、条件分别为______________________________________。(4)G的分子式为________。(5)W中含氧官能团的名称是___________________________________________。(6)写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比为1∶1)：______________________________。(7)苯乙酸苄酯()是花香型香料，设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线(无机试剂任选)。【答案】　(1)氯乙酸　(2)取代反应　(3)乙醇/浓硫酸、加热　(4)C12H18O3　(5)羟基、醚键(6)、(7)【解析】　(1)物质A可以看作是乙酸中甲基上的一个氢原子被一个氯原子取代后的产物，其化学名称为氯乙酸。(2)反应②为—CN取代氯原子的反应，因此属于取代反应。(3)反应④为羧基与羟基生成酯基的反应，因此反应试剂为乙醇/浓硫酸，条件为加热。(5)根据题给W的结构简式可判断W分子中含氧官能团的名称为羟基和醚键。(6)该酯的核磁共振氢谱只有两组峰，且峰面积比为1∶1，说明该物质的分子是一种对称结构，由此可写出符合要求的结构简式为、。(7)采用逆推法。要合成苯乙酸苄酯，需要；要生成，根据题给反应可知，需要；要生成，需要；苯甲醇和HCl反应即可生成。由此可写出该合成路线。【典例5】(2018·全国Ⅱ卷)以葡萄糖为原料制得的山梨醇(A)和异山梨醇(B)都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物。由葡萄糖为原料合成E的路线如下：回答下列问题：(1)葡萄糖的分子式为________。(2)A中含有的官能团的名称为________。(3)由B到C的反应类型为________。(4)C的结构简式为________。(5)由D到E的反应方程式为_______________________________________________。(6)F是B的同分异构体。7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳(标准状况)，F的可能结构共有__________种(不考虑立体异构)；其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3∶1∶1的结构简式为____________________。【答案】　(1)C6H12O6　(2)羟基　(3)取代反应(或酯化反应)(4)(5)(6)9　【解析】　(2)葡萄糖中含有羟基和醛基，醛基与氢气发生加成反应生成羟基，因此A中的官能团只有羟基。(3)B分子中含有羟基，能与乙酸发生酯化反应，因此B到C的反应类型为取代反应(或酯化反应)。(4)由C的分子式可知，B中只有一个羟基发生了取代反应，因此C的结构简式为。(5)D生成E的反应为酯在氢氧化钠作用下的水解反应，该反应的化学方程式为。(6)B的分子式为C6H10O4，其相对分子质量为146，F是B的同分异构体，则7.30 g F的物质的量为0.05 mol，生成的二氧化碳的物质的量为0.1 mol，因此F分子中含有两个羧基，剩余基团为—C4H8，根据同分异构体的书写方法可判断符合要求的F的可能结构有9种，其中满足题意要求的结构简式为。