高考化学二轮专题复习讲与练专题16《有机化学基础(选考)》(含详解)
展开专题十六 有机化学基础(选考)
[考纲要求] 1.有机化合物的组成与结构:(1)能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式;(2)了解常见有机化合物的结构;了解有机化合物分子中的官能团,能正确地表示它们的结构;(3)了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法(如质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等);(4)能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体);(5)能够正确命名简单的有机化合物;(6)了解有机分子中官能团之间的相互影响。2.烃及其衍生物的性质与应用:(1)掌握烷、烯、炔和芳香烃的结构与性质;(2)掌握卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质,以及它们之间的相互转化;(3)了解烃类及衍生物的重要应用以及烃的衍生物合成方法;(4)根据信息能设计有机化合物的合成路线。3.糖类、氨基酸和蛋白质:(1)了解糖类、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点、主要化学性质及应用;(2)了解糖类、氨基酸和蛋白质在生命过程中的作用。4.合成高分子:(1)了解合成高分子的组成与结构特点。能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体;(2)了解加聚反应和缩聚反应的含义;(3)了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面中的贡献。
考点一 官能团与性质
常见官能团与性质
官能团
结构
性质
碳碳双键
易加成、易氧化、易聚合
碳碳三键
—C≡C—
易加成、易氧化
卤素
—X(X表示
Cl、Br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醛甚至乙酸)
酚羟基
—OH
极弱酸性(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(如在催化加热条件下还原为)
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:
题组一 官能团的识别与名称书写
1.写出下列物质中所含官能团的名称
(1) ______________________________________________________。
(2) ______________________________________________。
(3) _____________________________________。
(4) ____________________________________________。
(5) ________________________________________________。
答案 (1)碳碳双键、羰基
(2)碳碳双键、羟基、醛基
(3)碳碳双键、(酚)羟基、羧基、酯基
(4)醚键、羰基
(5)醛基、碳碳双键
题组二 官能团性质的判断
2.按要求回答下列问题:
(1)CPAE是蜂胶的主要活性成分,其结构简式如图所示:
①1 mol该有机物最多可与________mol H2发生加成反应。
②写出该物质在碱性条件(NaOH溶液)下水解生成两种产物的结构简式:
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
(2)青蒿酸是合成青蒿素的原料,可以由香草醛合成:
香草醛 青蒿酸
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”
①用FeCl3溶液可以检验出香草醛( )
②香草醛可与浓溴水发生反应( )
③香草醛中含有4种官能团( )
④1 mol青蒿酸最多可与3 mol H2发生加成反应( )
⑤可用NaHCO3溶液检验出香草醛中的青蒿酸( )
(3)甲、乙、丙三种物质是某抗生素合成过程中的中间产物,下列说法正确的是________。
A.甲、乙、丙三种有机化合物均可跟NaOH溶液反应
B.用FeCl3溶液可区分甲、丙两种有机化合物
C.一定条件下丙可以与NaHCO3溶液、C2H5OH反应
D.乙、丙都能发生银镜反应
答案 (1)①7
②
(2)①√ ②√ ③× ④× ⑤√
(3)BC
常考官能团1 mol所消耗的NaOH、H2的物质的量的确定
NaOH
举例
说明
①1 mol 酚酯基消耗2 mol NaOH
②1 mol 酚羟基消耗1 mol NaOH
③醇羟基不消耗NaOH
H2
举例
说明
①一般条件下羧基、酯基、肽键不与氢气反应
②1 mol羰基、醛基、碳碳双键消耗1 mol H2
③1 mol碳碳三键、碳氮三键消耗2 mol H2
④1 mol苯环消耗3 mol H2
⑤醋酸酐中的碳氧双键一般也不与H2反应
考点二 有机反应类型与重要有机反应
反应类型
重要的有机反应
取代反应
烷烃的卤代:CH4+Cl2CH3Cl+HCl
烯烃的卤代:CH2==CH—CH3+Cl2CH2==CH—CH2Cl+HCl
卤代烃的水解:CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
皂化反应:+3NaOH3C17H35COONa+
酯化反应:+C2H5OH +H2O +H2O
糖类的水解:C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
二肽水解:
苯环上的卤代:
苯环上的硝化:
苯环上的磺化:
加成反应
烯烃的加成:CH3—CH===CH2+HCl
炔烃的加成:CH≡CH+H2O
苯环加氢:
DielsAlder反应:
消去反应
醇分子内脱水生成烯烃:C2H5OHCH2===CH2↑+H2O
卤代烃脱HX生成烯烃:CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O
加聚反应
单烯烃的加聚:nCH2===CH2―→CH2—CH2
共轭二烯烃的加聚:
(此外,需要记住丁苯橡胶、氯丁橡胶的单体)
缩聚反应
二元醇与二元酸之间的缩聚:+nHOCH2CH2OH
羟基酸之间的缩聚:
氨基酸之间的缩聚:
(2n-1)H2O
苯酚与HCHO的缩聚:+nHCHO+(n-1)H2O
氧化反应
催化氧化:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
醛基与银氨溶液的反应:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
醛基与新制氢氧化铜的反应:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
还原反应
醛基加氢:CH3CHO+H2CH3CH2OH
硝基还原为氨基:
题组一 有机转化关系中反应类型的判断
1.化合物E是一种医药中间体,常用于制备抗凝血药,可以通过下图所示的路线合成:
指出下列反应的反应类型。
反应1:________________;反应2:______________________________________;
反应3:________________;反应4:_________________________________________。
答案 氧化反应 取代反应 取代反应(或酯化反应) 取代反应
2.(全国卷Ⅱ,38改编)PPG(聚戊二酸丙二醇酯)的一种合成路线如下:
已知:
已知:
①烃A的相对分子质量为70,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢
②化合物B为单氯代烃;化合物C的分子式为C5H8
③E、F为相对分子质量差14的同系物,F是福尔马林的溶质
④R1CHO+R2CH2CHO
根据上述物质之间的转化条件,从下列反应类型中选择合适的反应类型填空。
①取代反应 ②卤代反应 ③消去反应 ④氧化反应
⑤酯化反应 ⑥水解反应 ⑦加成反应 ⑧还原反应
(1)A→B________________________________________________________;
(2)B→C_______________________________________________________________;
(3)C→D__________________________________________________________;
(4)G→H___________________________________________________________。
答案 (1)①② (2)③ (3)④ (4)⑦⑧
3.芳香烃A经过如图所示的转化关系可制得树脂B与两种香料G、I,且知有机物E与D互为同分异构体。
则A→B、A→C、C→E、D→A、D→F的反应类型分别为________________、______________、______________、________________、________________。
答案 加聚反应 加成反应 取代反应(或水解反应) 消去反应 氧化反应
题组二 重要有机脱水反应方程式的书写
4.按要求书写方程式。
(1)
①浓硫酸加热生成烯烃_____________________________________________;
②浓硫酸加热生成醚____________________________________________。
答案 ①
(2)乙二酸与乙二醇酯化脱水
①生成链状酯_________________________________________________________________;
②生成环状酯_________________________________________________________________;
③生成聚酯__________________________________________________________________。
答案 ①+HOCH2CH2OH+H2O
②
③+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O
(3) 分子间脱水
①生成环状酯____________________________________________________________;
②生成聚酯_____________________________________________________________。
答案 ①
②+(n-1)H2O
题组三 常考易错有机方程式的书写
5.按要求书写下列反应的化学方程式。
(1)淀粉水解生成葡萄糖________________________________________。
答案 (C6H+nH2OnC6H
(2)CH3—CH2—CH2—Br
①强碱的水溶液,加热_________________________________________________;
②强碱的醇溶液,加热_______________________________________________。
答案 ①CH3—CH2—CH2—Br+NaOH
CH3—CH2—CH2—OH+NaBr
②CH3—CH2—CH2—Br+NaOHCH3—CH===CH2↑+NaBr+H2O
(3)向溶液中通入CO2气体______________________________________。
答案 +CO2+H2O―→+NaHCO3
(4) 与足量NaOH溶液反应_____________________________。
答案 +2NaOH+CH3OH+H2O
(5) 与足量H2反应_______________。
答案
有机反应方程式的书写要求
(1)反应箭头和配平:书写有机反应方程式时应注意,反应物和产物之间用“―→”连接,有机物用结构简式表示,并遵循元素守恒进行配平。
(2)反应条件:有机物反应条件不同,所得产物不同。
(3)有些有机反应须用中文标明。如淀粉、麦芽糖的水解反应等。
题组四 有机转化关系中反应方程式的书写
6.一种常见聚酯类高分子材料的合成流程如下:
请写出各步反应的化学方程式
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________;
⑤________________________________________________________________________;
⑥________________________________________________________________________;
⑦________________________________________________________________________。
答案 ①CH2===CH2+Br2―→
考点三 同分异构体
1.同分异构体的种类
(1)碳链异构
(2)官能团位置异构
(3)类别异构(官能团异构)
有机物分子通式与其可能的类别如下表所示:
组成通式
可能的类别
典型实例
CnH2n(n≥3)
烯烃、环烷烃
CH2===CHCH3与
CnH2n-2(n≥4)
炔烃、二烯烃
CH≡C—CH2CH3与
CH2===CHCH===CH2
CnH2n+2O(n≥2)
饱和一元醇、醚
C2H5OH与CH3OCH3
CnH2nO(n≥3)
醛、酮、烯醇、环醚、环醇
CH3CH2CHO、CH3COCH3、
CH2===CHCH2OH、
与
CnH2nO2(n≥3)
羧酸、酯、羟基醛、羟基酮
CH3CH2COOH、
HCOOCH2CH3、
HO—CH2—CH2—CHO
与
CnH2n-6O
(n≥7)
酚、芳香醇、芳香醚
、
与
CnH2n+1NO2
(n≥2)
硝基烷、氨基酸
CH3CH2—NO2与
H2NCH2—COOH
Cn(H2O)m
单糖或二糖
葡萄糖与果糖(C6H12O6)、
蔗糖与麦芽糖(C12H22O11)
2.同分异构体的书写规律
书写时,要尽量把主链写直,不要写得歪扭七八的,以免干扰自己的视觉;思维一定要有序,可按下列顺序考虑:
(1)主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列邻、间、对。
(2)按照碳链异构→位置异构→官能团异构的顺序书写,也可按官能团异构→碳链异构→位置异构的顺序书写,不管按哪种方法书写都必须防止漏写和重写。(书写烯烃同分异构体时要注意是否包括“顺反异构”)
(3)若遇到苯环上有三个取代基时,可先定两个的位置关系是邻或间或对,然后再对第三个取代基依次进行定位,同时要注意哪些是与前面重复的。
题组一 选择题中限制条件同分异构体的书写判断
1.C8H8O2符合下列要求的同分异构体数目是( )
①属于芳香族化合物 ②能与新制氢氧化铜溶液反应 ③能与氢氧化钠溶液反应
A.10种 B.21种 C.14种 D.17种
答案 B
解析 ①属于芳香族化合物,含有1个苯环;②能与新制氢氧化铜溶液反应,含醛基或羧基;③能与NaOH溶液发生反应,含有酚羟基或酯基或羧基,可能结构有
2.组成和结构可用表示的有机物中,能发生消去反应的共有( )
A.10种 B.16种 C.20种 D.25种
答案 C
解析 苯环左边的取代基共有5种:CH2ClCH2CH2—、CH3CHClCH2—、CH3CH2CHCl—、CH3(CH2Cl)CH—、(CH3)2CCl—,其中有5 种能发生消去反应;右边的有4种:CH3OCH2—、CH3CH2O—、CH3CH(OH)—、HOCH2CH2—,因此能发生消去反应的共有20种,故选C。
3.有机物甲的分子式为C9H18O2,在酸性条件下甲水解为乙和丙两种有机物,在相同的温度和压强下,同质量的乙和丙的蒸气所占体积相同,则甲的可能结构有( )
A.8种 B.14种 C.16种 D.18种
答案 C
解析 在相同的温度和压强下,同质量的乙和丙的蒸气所占体积相同,则二者的物质的量相同,所以乙、丙的摩尔质量相同,根据甲的分子式判断甲是酯类化合物,水解生成羧酸和醇,若乙、丙的摩尔质量相同,则乙、丙的分子式为C4H8O2、C5H12O,即甲是丁酸与戊醇形成的酯,根据同分异构体的书写,丁酸有2种结构,戊醇有8种结构,所以甲有16种结构,答案选C。
4.分子式为C5H12O的醇与分子式为C5H10O2的羧酸形成的酯共有(不考虑立体异构)( )
A.24种 B.28种 C.32种 D.40种
答案 C
解析 分子式为C5H12O的醇是戊基与羟基连接形成的化合物,戊基有8种,所以分子式为C5H12O的醇共有8种;分子式为C5H10O2的羧酸是丁基与羧基连接形成的化合物,丁基有4种结构,则分子式为C5H12O2的羧酸共有4种,题目组合后能得到酯的种类是8×4=32种,故答案是C。
5.分子式为C9H11Cl,且苯环上有两个取代基的芳香族化合物,其可能的结构有(不考虑立体异构)( )
A.5 种 B.9种 C.12种 D.15种
答案 D
解析 分子式为C9H11Cl且苯环上有两个取代基的芳香族化合物,则两个取代基可以是氯原子与正丙基、氯原子与异丙基、—CH2Cl与乙基、甲基与—CH2CH2Cl或甲基与—CHClCH3,且均有邻、间、对三种情况,所以其可能的结构有5×3=15种,答案选D。
同分异构体的判断方法
(1)记忆法:记住已掌握的常见的同分异构体数。例如:
①凡只含一个碳原子的分子均无同分异构;
②丁烷、丁炔、丙基、丙醇同类型的同分异构体有2种;
③戊烷、戊炔同类型的同分异构体有3种;
④丁基、丁烯(包括顺反异构)、C8H10(芳香烃)同类型的同分异构体有4种;
⑤己烷、C7H8O(含苯环)同类型的同分异构体有5种;
⑥C8H8O2的芳香酯有6种;
⑦戊基、C9H12(芳香烃)有8种。
(2)基元法:例如:丁基有4种,丁醇、戊醛、戊酸都有4种。
(3)替代法:例如:二氯苯C6H4Cl2有3种,四氯苯也有3种(Cl取代H);又如:CH4的一氯代物只有一种,新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一种。(称互补规律)
(4)对称法(又称等效氢法)
等效氢法的判断可按下列三点进行:
①同一碳原子上的氢原子是等效的;
②同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的;
③处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面成像时物与像的关系)。
(一元取代物数目等于H的种类数;二元取代物数目可按“定一移一,定过不移”判断)
题组二 有机合成推断中限制条件同分异构体的书写判断
6.二元取代芳香化合物H是G
的同分异构体,H满足下列条件:
①能发生银镜反应,②酸性条件下水解产物物质的量之比为2∶1,③不与NaHCO3溶液反应。则符合上述条件的H共有________种(不考虑立体结构,不包含G本身),其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为________________(写出一种即可)。
答案 11
(或)
解析 二元取代芳香化合物H说明苯环上只有二个取代基;同时满足:
①能发生银镜反应说明有醛基或HCOO—;②酸性条件下水解产物物质的量之比为2∶1,说明有二个酯基;③不与NaHCO3溶液反应,说明没有羧基;其中有一个甲基,另一个为,共有邻、间、对位3种结构,两个有间、邻位2种情况;一个另一个基团可能是—CH2CH2OOCH或—CH(CH3)OOCH,共有邻、间、对位6种结构,则符合上述条件的H共有11种,其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为或。
7.G物质是苯甲醛的同系物,分子式是C9H10O,苯环上含有两个取代基且与苯甲醛含有相同官能团的同分异构体共有______种,写出其中一种的结构简式:________________________________________________________________________。
答案 6
解析 G物质是苯甲醛的同系物,分子式是C9H10O,除去苯环还有3个碳,G物质苯环上含有两个取代基,可能是—CHO和—CH2CH3,或—CH2CHO和—CH3,两个取代基在苯环上有邻、间及对位,则与苯甲醛含有相同官能团的同分异构体共有6种,如。
8.的一种同分异构体具有以下性质:①难溶于水,能溶于NaOH溶液;②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积之比为1∶1∶1。则0.5 mol该物质与足量的NaOH溶液反应,最多消耗4 mol·L-1 NaOH溶液________ mL。
答案 500
解析 的同分异构体中:①难溶于水,能溶于NaOH溶液;②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积之比为1∶1∶1的是与氢氧化钠溶液反应的方程式为+4NaOH―→+2HCOONa+2H2O。0.5 mol该物质与足量的NaOH溶液反应,最多消耗4 mol·L-1 NaOH溶液500 mL。
9.写出满足下列条件的A()的同分异构体:________________。
①有两个取代基;②取代基在邻位。
答案
10.W是的同分异构体,W能与NaHCO3溶液反应,还能与FeCl3溶液发生显色反应,则W的结构共
有________种,其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为________________。
答案 13
解析 W是的同分异构体,W能与NaHCO3溶液反应,说明含有羧基,还能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,W的结构有:苯环上含有羟基和—CH2COOH有邻位、对位、间位3种;苯环上含有羟基、—COOH和甲基有10种;共有13种,其中核磁共振氢谱为五组峰的为
常见限制条件与结构关系总结
考点四 合成路线的分析与设计
1.有机合成中官能团的转变
(1)官能团的引入(或转化)方法
官能团的引入
—OH
+H2O;R—X+H2O;R—CHO+H2;RCOR′+H2;R—COOR′+H2O;多糖发酵
—X
烷烃+X2;烯(炔)烃+X2或HX;R—OH+HX
R—OH和R—X的消去;炔烃不完全加氢
—CHO
某些醇氧化;烯烃氧化;炔烃水化;糖类水解
—COOH
R—CHO+O2;苯的同系物被强氧化剂氧化;羧酸盐酸化;R—COOR′+H2O
—COO—
酯化反应
(2)官能团的消除
①消除双键:加成反应。
②消除羟基:消去、氧化、酯化反应。
③消除醛基:还原和氧化反应。
(3)官能团的保护
被保护的官能团
被保护的官能团性质
保护方法
酚羟基
易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
①用NaOH溶液先转化为酚钠,后酸化重新转化为酚:
②用碘甲烷先转化为苯甲醚,后用氢碘酸酸化重新转化为酚:
氨基
易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
先用盐酸转化为盐,后用NaOH溶液重新转化为氨基
碳碳双键
易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
用氯化氢先通过加成转化为氯代物,后用NaOH醇溶液通过消去重新转化为碳碳双键
醛基
易被氧化
乙醇(或乙二醇)加成保护:
2.增长碳链或缩短碳链的方法
举例
增长碳链
2CH≡CH―→CH2==CH—C≡CH
2R—ClR—R+2NaCl
CH3CHO
R—ClR—CNR—COOH
nCH2===CH2CH2—CH2nCH2==CH—CH==CH2CH2—CH==CH—CH2
缩短碳链
R1—CH===CH—R2R1CHO+R2CHO
3.常见有机物转化应用举例
(1)
(2)
(3)
(4)
4.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,我们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+NaBr
(3)陌生官能团兼有骨架显著变化型(常为考查的重点)
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)
1.写出以苯甲醛和氯乙烷为原料,制备苄基乙醛的合成路线流程图。
无机试剂任用,合成路线流程图示例如下,并注明反应条件。
CH3CH2OHCH2==CH2CH2—CH2
已知:羰基αH可发生反应:
答案
2.请设计合理方案从合成(无机试剂任用,用反应流程图表示,并注明反应条件)。
例:由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为CH3CH2OHCH2==CH2CH2—CH2
提示:R—CH==CH2R—CH2—CH2—Br
答案
3.参照已知信息,设计一条由CH2===CH2为原料合成CH3CH2CH2CH2OH的路线(注明反应条件)。
已知:2RCH2CHO
答案 CH2===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3CH===CHCHO
CH3CH2CH2CH2OH
4.聚丙烯醛()可用于合成有机高分子色素,根据Claisen缩合反应,设计以甲醛和乙醛为原料合成聚丙烯醛的路线。
Claisen缩合:R1—CHO+ +H2O(R1、R2和R3表示烃基或氢)
答案 HCHO+CH3CHOCH2==CH—CHO
5.[全国卷Ⅰ,38(6)改编]A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示:
参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3丁二烯的合成路线________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
解析 由反应流程信息可以写出由CH≡CH和CH3CHO为起始原料制备1,3丁二烯的合成路线。
考点五 有机推断
1.根据反应条件推断反应物或生成物
(1)“光照”为烷烃的卤代反应。
(2)“NaOH水溶液、加热”为R—X的水解反应,或酯()的水解反应。
(3)“NaOH醇溶液、加热”为R—X的消去反应。
(4)“HNO3(H2SO4)”为苯环上的硝化反应。
(5)“浓H2SO4、加热”为R—OH的消去或酯化反应。
(6)“浓H2SO4、170 ℃”是乙醇消去反应的条件。
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(连接苯环的碳上含有氢原子)。
(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Cu(OH)2悬浊液并加热,有砖红色沉淀生成(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)由取代产物的种类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类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)由加氢后的碳架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。
(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。
4.根据关键数据推断官能团的数目
(1)—CHO
(2)2—OH(醇、酚、羧酸)H2;
(3)2—COOHCO2,—COOHCO2;
(4) —C≡C— ;
(5)RCH2OHCH3COOCH2R。
(Mr) (Mr+42)
5.根据新信息类推
高考常见的新信息反应总结
(1)丙烯αH被取代的反应:CH3—CH===CH2+Cl2Cl—CH2—CH===CH2+HCl。
(2)共轭二烯烃的1,4加成反应:
①CH2===CH—CH===CH2+Br2―→
②
(3)烯烃被O3氧化:R—CH===CH2R—CHO+HCHO。
(4)苯环侧链的烃基(与苯环相连的碳上含有氢原子)被酸性KMnO4溶液氧化:
(5)苯环上硝基被还原:
(6)醛、酮的加成反应(加长碳链,—CN水解得—COOH):
①CH3CHO+HCN―→
②+HCN
③CH3CHO+NH3 (作用:制备胺);
④CH3CHO+CH3OH (作用:制半缩醛)。
(7)羟醛缩合:
(8)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:
(9)羧酸分子中的αH被取代的反应:RCH2COOH+Cl2 +HCl。
(10)羧酸用LiAlH4还原时,可生成相应的醇:RCOOHRCH2OH。
(11)酯交换反应(酯的醇解):R1COOR2+R3OH―→R1COOR3+R2OH。
题组一 分类突破有机物的推断
(一)根据已知物的结构简式和未知物的分子式确定未知物的结构简式
1.(1)
A ① B
反应①中加入的试剂X的分子式为C8H8O2,X的结构简式为________________。
(2)
有机物B的结构简式为____________________________________________。
答案 (1)
(2)
(二)根据已知物的结构简式和未知物的性质确定未知物的结构简式
2.实现D→E的转化中,加入的化合物X能发生银镜反应,X的结构简式为_____________。
答案
(三)根据已知物的结构简式和未知物的相对分子质量确定未知物的结构简式
3.合成F时还可能生成一种相对分子质量为285的副产物G,G的结构简式为________________。
答案
题组二 有机推断题的综合考查
4.下图为有机物之间的转化关系。
已知:H属于芳香酯类化合物;I的核磁共振氢谱为两组峰,且面积比为1∶6。请分别写出下列物质的结构简式:
A:________________________________________________________________________;
B:________________________________________________________________________;
C:________________________________________________________________________;
D:________________________________________________________________________;
E:________________________________________________________________________;
F:________________________________________________________________________;
G:________________________________________________________________________;
H:________________________________________________________________________;
I:________________________________________________________________________;
J:________________________________________________________________________。
答案
5.已知,CO和H2按物质的量之比1∶2可以制得G,有机玻璃可按下列路线合成:
请分别写出下列物质的结构简式:
A:________________________________________________________________________;
B:________________________________________________________________________;
C:________________________________________________________________________;
D:________________________________________________________________________;
E:________________________________________________________________________;
F:________________________________________________________________________;
G:________________________________________________________________________;
H:________________________________________________________________________。
答案
题组三 有机化学在高考中的综合考查
6.(全国卷Ⅰ,36)化合物H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)由C生成D和E生成F的反应类型分别为________、________。
(3)E的结构简式为________________。
(4)G为甲苯的同分异构体,由F生成H的化学方程式为_________________________。
(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6∶2∶1∶1,写出2种符合要求的X的结构简式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)写出用环戊烷和2丁炔为原料制备化合物的合成路线______________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(其他试剂任选)。
答案 (1)苯甲醛 (2)加成反应 取代反应(酯化反应)
(3)
(4)
(5) (任选2种)
(6)
解析 (1)A→B发生题给信息①反应,B中含有9个碳原子,则A中含有7个碳原子且有—CHO,A为苯甲醛(),B为,C为,D为。由F与G发生题给成环反应,E中有碳碳三键,E为,F为。(2)C→D发生的是加成反应,E→F发生的是取代反应(酯化反应)。(4)对比F和G的结构,结合题给信息反应②,可知G为。(5)F除苯环外还有5个碳原子,2个氧原子,3个不饱和度。由限制条件可知含有—COOH,另外还有4个碳原子,2个不饱和度。由于只有4种氢,应为对称结构,其中有6个氢原子相同,即有2个对称—CH3结构,另外2个碳原子组成碳碳三键。(6)要将两种物质组合在一起,由题给信息,一种含有碳碳三键(2丁炔),另一种有碳碳双键。环戊烷先与氯气取代生成一氯环戊烷,再在NaOH的醇溶液、加热条件下消去,生成环戊烯,再与2丁炔发生反应,最后与溴加成。
7.(全国卷Ⅱ,36)化合物G是治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体,一种合成G的路线如下:
已知以下信息:
①A的核磁共振氢谱为单峰;B的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1。
②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反应。
回答下列问题:
(1)A的结构简式为________________。
(2)B的化学名称为________________。
(3)C与D反应生成E的化学方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)由E生成F的反应类型为________________。
(5)G的分子式为________________。
(6)L是D的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应,L共有________种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为____________________、____________________。
答案 (1) (2)2丙醇(或异丙醇)
(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2++H2O
(4)取代反应 (5)C18H31NO4
(6)6
解析 A的化学式为C2H4O,其核磁共振氢谱为单峰,则A为;B的化学式为C3H8O,核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1,则B的结构简式为CH3CH(OH)CH3;D的化学式为C7H8O2,其苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反应,则苯环上有酚羟基和—CH2OH,且为对位结构,则D的结构简式为。
(1)A的结构简式为。(2)B的结构简式为CH3CH(OH)CH3,其化学名称为2丙醇(或异丙醇)。
(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2和发生反应生成E的化学方程式为HOCH2CH2OCH(CH3)2+
(4) 和发生取代反应生成F。(5)有机物G的分子式为C18H31NO4。(6)L是的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应,说明L的分子结构中含有2个酚羟基和一个甲基,当二个酚羟基在邻位时,苯环上甲基的位置有2种,当二个酚羟基在间位时,苯环上甲基的位置有3种,当二个酚羟基在对位时,苯环上甲基的位置有1种,满足条件的L共有6种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为
专题强化练
1.(全国卷Ⅲ,36)氟他胺G是一种可用于治疗肿瘤的药物。实验室由芳香烃A制备G的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为________。C的化学名称是________。
(2)③的反应试剂和反应条件分别是________,该反应的类型是________。
(3)⑤的反应方程式为________。吡啶是一种有机碱,其作用是________________。
(4)G的分子式为________。
(5)H是G的同分异构体,其苯环上的取代基与G的相同但位置不同,则H可能的结构有________种。
(6)4甲氧基乙酰苯胺()是重要的精细化工中间体,写出由苯甲醚()制备4甲氧基乙酰苯胺的合成路线__________________________
(其他试剂任选)。
答案 (1) 三氟甲苯
(2)浓HNO3/浓H2SO4,加热 取代反应
(3)
吸收反应产生的HCl,提高反应转化率
(4)C11H11O3N2F3
(5)9
(6)
解析 (1)由反应①的条件、产物B的分子式及C的结构简式,可逆推出A为甲苯;C可看作甲苯中甲基中的三个氢原子全部被氟原子取代,故其化学名称为三氟甲(基)苯。
(2)对比C与D的结构,可知反应③为苯环上的硝化反应,故反应试剂和反应条件分别是浓HNO3/浓H2SO4,加热,反应类型为取代反应。
(3)对比E、G的结构,由G可倒推F的结构为,然后根据取代反应的基本规律,可得反应方程式,吡啶是碱,可以消耗反应产物HCl。
(4)G的分子式为C11H11O3N2F3。
(5)当苯环上有三个不同的取代基时,先考虑两个取代基的异构,有邻、间、对三种异构体,然后分别在这三种异构体上找第三个取代基的位置,共有10种同分异构体(见下图,三种取代基分别用X、Y、Z表示),除去G本身还有9种:
(6)对比原料和产品的结构可知,首先要在苯环上引入硝基(类似流程③),然后将硝基还原为氨基(类似流程④),最后与反应得到4甲氧基乙酰苯胺(类似流程⑤)。
2.(全国卷Ⅰ,38)秸秆(含多糖类物质)的综合利用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路线:
回答下列问题:
(1)下列关于糖类的说法正确的是________。(填标号)
a.糖类都有甜味,具有CnH2mOm的通式
b.麦芽糖水解生成互为同分异构体的葡萄糖和果糖
c.用银镜反应不能判断淀粉水解是否完全
d.淀粉和纤维素都属于多糖类天然高分子化合物
(2)B生成C的反应类型为________。
(3)D中的官能团名称为________,D生成E的反应类型为________。
(4)F 的化学名称是________,由F生成G的化学方程式为____________________。
(5)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体,0.5 mol W与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2,W共有________种(不含立体异构),其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为________。
(6)参照上述合成路线,以(反,反)2,4己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选),设计制备对苯二甲酸的合成路线。
答案 (1)cd (2)取代反应(酯化反应) (3)酯基、碳碳双键 消去反应 (4)己二酸 nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2CH2CH2OHHOCO(CH2)4COO(CH2)4OH+(2n-1)H2O
(5)12
(6)
解析 (1)a项,大多数糖都有甜味,具有CnH2mOm的通式,但有的糖类没有甜味,如淀粉和纤维素,也有的糖类不符合CnH2mOm的通式,错误;b项,麦芽糖水解只能生成葡萄糖,错误;c项,用银镜反应可以判断淀粉是否发生水解,用碘水可以判断淀粉是否水解完全,正确;d项,淀粉和纤维素都属于天然高分子化合物,正确。
(2)(反,反)2,4己二烯二酸与CH3OH在酸性和加热条件下发生酯化反应生成C物质,酯化反应也为取代反应。
(3)由D的结构简式可以看出D中含有和两种官能团,由D和E两种物质结构的异同可以得出D生成E发生的是消去反应。
(4)由F的结构简式可知F为己二酸,己二酸与1,4丁二醇发生缩聚反应生成聚酯G,其反应的化学方程式为nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2CH2CH2OH+(2n-1)H2O。
(5)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体,0.5 mol W能与足量NaHCO3溶液反应生成44 g CO2(即1 mol),说明W中含有2个—COOH,W中苯环上的两个取代基有4种情况:
①2个—CH2COOH,②—CH2CH2COOH和—COOH,③和—COOH,④和—CH3,每种情况又都有邻、间、对三种位置的同分异构体,故W共有满足条件的12种同分异构体,其核磁共振氢谱有三组峰的结构具有较大的对称性,结构简式为
3.(全国卷Ⅱ,38)氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为,从而具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路线如下:
已知:
①A的相对分子质量为58,氧元素质量分数为0.276,核磁共振氢谱显示为单峰
②
回答下列问题:
(1)A 的化学名称为________。
(2)B的结构简式为________,其核磁共振氢谱显示为________组峰,峰面积比为________。
(3)由C生成D的反应类型为____________。
(4)由D生成E的化学方程式为__________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)G中的官能团有________、________、________。(填官能团名称)
(6)G的同分异构体中,与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种。(不含立体异构)
答案 (1)丙酮 (2) 2 6∶1 (3)取代反应
(4)
(5)碳碳双键 酯基 氰基 (6)8
解析 (1)A的相对分子质量为58,氧元素质量分数为0.276,则氧原子个数为=1,根据商余法,=3,故A分子的分子式为C3H6O,核磁共振氢谱显示为单峰,则A分子中含有两个相同的—CH3,故A为丙酮。(2)A为丙酮,根据信息②及流程中A→B的反应条件知,B为,B分子中有2种氢原子,则其核磁共振氢谱显示为2组峰,峰面积比为1∶6。(3)根据C→D的反应条件“Cl2/光照”知其反应类型为取代反应。
(4)根据B→C的反应条件及C的分子式知C的结构简式为,在光照条件下与Cl2发生取代反应,生成产物D的结构简式为,再根据D→E的反应条件及E的分子式知E的结构简式为,故D→E反应的化学方程式为 (5)根据流程图中E→F、F→G的反应条件、E的结构简式()及题给的氰基丙烯酸酯的结构简式()知,F的结构简式为,G的结构简式为CCH2CNCOOCH3,故G中的官能团有碳碳双键、酯基和氰基。(6)G的同分异构体中,与G具有相同官能团且能发生银镜反应的有机物为甲酸酯:
共有8种。
4.(全国卷Ⅲ,38)端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,称为Glaser反应。
2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2
该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)B的结构简式为________,D的化学名称为________。
(2)①和③的反应类型分别为________、________。
(3)E的结构简式为______________________。用1 mol E合成1,4二苯基丁烷,理论上需要消耗氢气________ mol。
(4)化合物()也可发生Glaser偶联反应生成聚合物,该聚合反应的化学方程式为___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)芳香化合物F是C的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢,数目比为3∶1,写出其中3种的结构简式_________________________________________________。
(6)写出用2苯基乙醇为原料(其他无机试剂任选)制备化合物D的合成路线________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1) 苯乙炔 (2)取代反应
消去反应
(3) 4
(4)
(5)
(任写三种)
(6)
解析 (1)对比B、C的结构结合反应条件及B的分子式可知B为乙苯,其结构简式为,逆推可知A为苯;根据D的结构简式可知D的化学名称为苯乙炔。(2)①是苯环上的氢原子被乙基取代,发生的是取代反应,对比C、D的结构可知反应③的反应类型是消去反应。(3)结合题给信息,由D的结构可推知E的结构简式为。1 mol碳碳三键能与2 mol氢气完全加成,用1 mol E合成1,4二苯基丁烷,理论上需要消耗氢气4 mol。(4)根据题干信息可知化合物()发生Glaser偶联反应生成聚合物的化学方程式为。(5)芳香化合物F是C的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢,数目比为3∶1,符合条件的结构简式有
(6)根据题意,2苯基乙醇先发生消去反应生成苯乙烯,然后与Br2发生加成反应生成,然后再发生消去反应得到,合成路线为
5.(北京理综,25)羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物,合成路线如下图所示:
已知:
RCOOR′+R″OHRCOOR″+ R′OH(R、R′、R″代表烃基)
(1)A属于芳香烃,其结构简式是____________________________________________。
B中所含的官能团是______________________________________________。
(2)C→D的反应类型是____________________________________________。
(3)E属于酯类。仅以乙醇为有机原料,选用必要的无机试剂合成E,写出有关化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)已知:2EF+C2H5OH。F所含官能团有和________。
(5)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为三步反应,写出有关化合物的结构简式:
答案 (1) 硝基 (2)取代反应
(3)①2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,
②2CH3CHO+O22CH3COOH,
③CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O
(4)
(5)D为;F为;中间产物1为;中间产物2为。
解析 (1)根据A到B的条件,确定是硝化反应,B到C是硝基发生还原反应,都不影响碳原子数,所以A碳原子数为6,故A为苯;B的官能团为硝基。
(2)根据D的分子式C6H6O2,不饱和度为4的芳香化合物,即苯环上有两个羟基的结构,而C中有两个氨基,故可以确定是氨基被羟基所取代,故为取代反应。
(3)E是分子式为C4H8O2的酯类物质,仅以乙醇为有机原料制备得到,只能是乙醇发生连续氧化先制乙酸,然后发生酯化反应,制得乙酸乙酯。
(4)2E到F属于陌生信息推导,直接推出F的准确结构有一定难度,但是根据断键方式,从2分子乙酸乙酯中脱出1分子乙醇,说明必须断开一个乙酸乙酯的碳氧单键,得到—OC2H5,到乙醇必须还有一个H,故另一个酯只需要断碳氢单键,剩余两部分拼接在一起,第一个乙酸乙酯保留羰基,第二个乙酸乙酯保留酯基,故答案为酯基。
(5)D中有两个酚羟基,F中有羰基,故D与F第一步发生信息反应羰基与酚羟基邻位H加成,得到 (中间产物1);根据题给信息发生反应生成(中间产物2),最后发生消去反应生成羟甲香豆素。
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