还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：全套新教材(广西专版)高考化学一轮复习课时教学课件
成套系列资料，整套一键下载
新教材(广西专版)高考化学一轮复习第9章有机化学基础第4讲生物大分子合成高分子课件
展开
这是一份新教材(广西专版)高考化学一轮复习第9章有机化学基础第4讲生物大分子合成高分子课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，研专项前沿命题，明考向真题演练，课程标准，③分类，②性质，b双烯合成反应，③官能团的保护等内容，欢迎下载使用。
1.结合实例认识高分子、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要作用。2.认识糖类和蛋白质的组成和性质特点。了解淀粉和纤维素及其与葡萄糖的关系,了解葡萄糖的结构特点,主要性质与应用。知道糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,知道氨基酸和蛋白质的关系,了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识人工合成多肽、蛋白质、核酸的意义,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。
3.了解加聚反应和缩聚反应的特点;认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点,了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域的应用。4.能对单体和高分子进行相关推断,能分析高分子的合成路线,能写出典型的加聚反应和缩聚反应的化学方程式。
一、生物大分子1.糖类(1)糖类的定义和分类。①定义:从分子结构上看,糖类可定义为 多羟基醛 、多羟基酮和它们的脱水缩合物。 ②组成:含 碳、氢、氧 三种元素。大多数糖类化合物符合通式Cm(H2O)n,所以糖类也叫碳水化合物。 糖类不一定都符合该通式,如脱氧核糖(C5H10O4),符合该通式的不一定是糖,如乙酸(C2H4O2)。
(2)单糖——葡萄糖、果糖、核糖与脱氧核糖①组成和分子结构。
②葡萄糖的化学性质。
(3)二糖——蔗糖和麦芽糖
(4)多糖——淀粉与纤维素①相似点。a.都属于高分子化合物,属于多糖,分子式都可表示为 (C6H10O5)n ; b.都能发生水解反应,如淀粉水解的化学方程式为
c.都不能发生银镜反应。②不同点。a.结构不同;通式中n值不同;b.淀粉遇碘显 蓝色 。
2.氨基酸、蛋白质(1)氨基酸的结构与性质①定义羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代后的产物。α-氨基酸的通式为 ,官能团为 —NH2 和 —COOH 。 有的氨基酸会有两个羧基或氨基,还可能含有巯基(—SH)等官能团
②氨基酸的性质a.两性:甘氨酸与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式分别为 HOOC—CH2—NH2+HCl → HOOC—CH2—NH3Cl , H2N—CH2—COOH+NaOH → H2N—CH2—COONa+H2O 。
b.成肽反应:两个氨基酸分子(可以相同,也可以不同)在一定条件下,通过氨基与羧基间缩合脱去水,形成含肽键的化合物,发生成肽反应。两分子氨基酸脱水形成二肽,如:
(2)蛋白质的组成、结构与性质①组成与结构:a.蛋白质主要含有C、H、O、N、S等元素。b.蛋白质是由多种氨基酸通过 肽键 等相互连接形成的一类生物大分子。
a.蛋白质盐析后仍然具有生物活性;蛋白质变性失去生物活性可应用于杀菌消毒。b.蛋白质燃烧产生SO2等刺激性气体。
3.核酸(1)核酸的形成
(2)核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)比较
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)淀粉水解制葡萄糖不属于取代反应。( × )(2)大豆富含蛋白质,研磨豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸。( × )(3)淀粉、纤维素的分子式均为(C6H10O5)n,它们互为同分异构体。( × )(4)向蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4溶液会变性。( × )(5)核酸是生物体进行生命活动的主要承担者。( × )(6)核苷酸由一分子磷酸,一分子核糖和一分子碱基构成。( × )(7)DNA和RNA的区别只是戊糖不同。( × )
二、合成高分子1.有机合成(1)有机合成的主要任务(2)有机合成遵循的原则①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。②应尽量选择步骤较少的合成路线。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。
(3)有机合成的分析方法①正向合成分析法的过程:②逆向合成分析法的过程:
2.有机合成的常用方法(1)有机合成中分子骨架的构建①碳链增长的反应。a.加聚反应、缩聚反应、酯化反应。b.炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)的物质,再经水解生成羧酸,或经催化加氢还原生成胺。
c.羟醛缩合反应。 经加成、消去反应得到“烯醛”
②碳链缩短的反应:烷烃的裂化反应;酯类、糖类、蛋白质等的水解反应;烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成碳链缩短的羧酸或酮。
③由链成环的方法。a.羟基酸酯化成环。
(2)有机合成中官能团的转化①官能团的引入。
②官能团的消除。a.通过 加成反应 消除不饱和键(双键、三键、苯环)。 b.通过 消去 、氧化或酯化反应等消除羟基。 c.通过 加成 或氧化反应等消除醛基。 d.通过 水解(取代) 反应消除酯基、肽键、卤素原子。
④官能团转化的顺序。如在对硝基甲苯 对氨基苯甲酸的过程中,应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2,防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
3.高分子化合物(1)高分子化合物的组成①单体:能够进行 聚合 反应形成高分子化合物的小分子化合物。 ②链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小结构单元。③聚合度:高分子中含有链节的 数目 。如
(2)高分子化合物的分类
(3)高分子化合物的合成方法①加聚反应。加成聚合反应简称加聚反应,指不饱和单体通过 加成 反应生成高分子化合物的反应,如生成聚氯乙烯的化学方程式为
②缩聚反应。缩合聚合反应简称缩聚反应,是由单体分子间通过缩合反应生成高分子,同时还生成小分子副产物(如水等)的聚合反应。例如己二酸与乙二醇之间的缩合聚合反应:
应用提升 (1)高分子化合物都是混合物,没有固定的熔、沸点。(2)凡链节中含有酚羟基结构的高分子化合物,其单体一般为酚和醛,如
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)天然橡胶是高聚物,不能使溴水褪色。( × )(2)为防止污染,可以将塑料购物袋直接烧掉。( × )(3)天然橡胶的主要成分聚异戊二烯( )为纯净物。( × )(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。( × )(5)合成高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类。( √ )
考向1.糖类物质的结构与性质典例突破淀粉在人体内的变化过程如图:
下列说法不正确的是( )A.n
针对训练1.某同学进行蔗糖水解实验,并检验产物中的醛基,操作如下:向试管Ⅰ中加入1 mL 20%蔗糖溶液,加入3滴稀硫酸,水浴加热5分钟。打开盛有10% NaOH溶液的试剂瓶,将玻璃瓶塞倒放,取1 mL溶液加入试管Ⅱ,盖紧瓶塞;向试管Ⅱ中加入5滴2% CuSO4溶液。将试管Ⅱ中反应液加入试管Ⅰ,用酒精灯加热试管Ⅰ并观察现象。实验中存在的错误有几处?( )A.1B.2C.3D.4
答案 B解析 第1处错误:利用新制氢氧化铜检验蔗糖水解生成的葡萄糖中的醛基时,水解后的溶液需调为弱碱性,否则作水解催化剂的酸会与氢氧化铜反应,导致实验失败,题干实验过程中蔗糖水解后溶液未碱化;第2处错误:NaOH溶液具有强碱性,不能用玻璃瓶塞,否则NaOH与玻璃瓶塞中的SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3,会导致瓶盖无法打开。共2处错误,B正确。
2.(2023湖北卷)中科院院士研究发现,纤维素可在低温下溶于NaOH溶液,恢复至室温后不稳定,加入尿素可得到室温下稳定的溶液,为纤维素绿色再生利用提供了新的解决方案。下列说法错误的是( )
纤维素单链A.纤维素是自然界分布广泛的一种多糖B.纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键C.NaOH提供OH-破坏纤维素链之间的氢键D.低温降低了纤维素在NaOH溶液中的溶解度
答案 D解析 自然界中秸秆、树皮、棉花等主要成分均为纤维素,A正确;构成纤维素的葡萄糖单元中存在三个—OH,纤维素单链之间可以形成氢键,降低了溶解度,NaOH的OH-破坏纤维素链之间的氢键,增大其溶解度,B、C正确;纤维素低温下溶于NaOH溶液,而恢复至室温后不稳定,故低温增大了纤维素的溶解度,D错误。
归纳总结淀粉水解程度的判断方法(1)实验流程
(2)实验现象及结论注意:①检验部分水解剩余淀粉时必须直接取水解液。②检验水解生成的葡萄糖时,水解液必须加NaOH至碱性再加新制Cu(OH)2或银氨溶液检验。
考向2.氨基酸和蛋白质的结构与性质典例突破褪黑素是一种内源性生物钟调节剂,在人体内由食物中的色氨酸转化得到。下列说法不正确的是( )A.色氨酸分子中存在氨基和羧基,可形成具有较高熔点的内盐(同一分子中既含有碱性基团又含有酸性基团,相互中和而形成的盐)B.在色氨酸水溶液中,可通过调节溶液的pH使其形成晶体析出C.在一定条件下,色氨酸可发生缩聚反应D.褪黑素与色氨酸结构相似,也具有两性化合物的特性
答案 D解析 色氨酸分子中同时含有羧基和氨基,不仅能分别和强碱或强酸反应,而且还可在分子内形成内盐 ,该盐是离子化合物,熔点较高,A项正确;氨基酸在不同pH时的溶解度不同,因此可以通过调节溶液pH来分离或提纯氨基酸,B项正确;α-氨基酸分子间可以发生脱水反应生成酰胺类高聚物,属于缩聚反应,C项正确;色氨酸为α-氨基酸,褪黑素不是α-氨基酸,两者结构不相似,褪黑素的官能团中的酰胺键,不具有两性化合物的特性,D项错误。
1.下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是( )A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸B.氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性C.α-氨基丙酸与α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽,只生成2种二肽D.氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子,在电场作用下向负极移动
答案 A解析 蛋白质水解的最终产物是氨基酸,A项正确;只有蛋白质遇重金属离子会变性,氨基酸不能,B项错误;α-氨基丙酸和α-氨基苯丙酸均自身脱水成二肽,有2种,二者两两脱水成二肽有2种,共4种二肽,C项错误;氨基酸具有两性,与氢氧化钠溶液反应生成氨基酸钠,阴离子在电场作用下向正极移动,D项错误。
2.缬氨霉素是一种脂溶性的抗生素,它的结构简式如图所示,有关说法正确的是( )
A.缬氨霉素是一种蛋白质B.缬氨霉素完全水解可得到四种氨基酸C.缬氨霉素完全水解后的产物中有两种产物互为同系物D.缬氨霉素完全水解,其中一种产物与甘油互为同分异构体
归纳总结氨基酸的缩合反应(1)氨基酸的缩合机理。
(2)分子间或分子内脱水成环。
(3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物。
考向1.合成高分子化合物的结构与性质典例突破可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的结构片段如下图。
下列有关L的说法不正确的是( )A.制备L的单体分子中都有两个羧基 B.制备L的反应是缩聚反应C.L中的官能团是酯基和醚键 D.m、n、p和q的大小对L的降解速率有影响
针对训练1.(2022湖南卷)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是( )A.m=n-1B.聚乳酸分子中含有两种官能团C.1 ml乳酸与足量的Na反应生成1 ml H2D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
解析 本题考查乳酸和聚乳酸的结构与性质。由乳酸生成聚乳酸的反应为缩聚反应,n分子乳酸缩聚生成聚乳酸 ,同时生成(n-1)个水分子,A项说法正确;聚乳酸分子中存在酯基,链端还有羧基和羟基,B项说法错误;乳酸分子中的羟基和羧基均能与Na反应,1 ml乳酸与足量的Na反应可生成1 ml氢气,C项说法正确;两分子乳酸通过分子间酯化反应可以生成六元环状分子 ,D项说法正确。
2.(2022山东卷)下列高分子材料制备方法正确的是( )
归纳总结单体与高聚物互推的方法聚合时找准结合点,反推单体时找准分离处,“结合点必为分离处”。(1)由单体推断高聚物的方法①单烯烃型单体加聚时,“断开双键,键分两端,添上括号,n写后面”。
②共轭二烯烃型单体加聚时,“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,n写后面”。
③分别含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,n写后面”。
(2)高聚物单体的推断方法推断单体时,一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物,并找准分离处。①加聚产物的主链一般全为碳原子,按“凡双键,四个碳;无双键,两个碳”的规律画线断键,然后半键闭合、单双键互换。
考向2.有机化合物的合成典例突破
聚乙二醇(PEG)是一种非离子型惰性溶剂和绿色有机合成的重要催化剂,如图是合成PEG等物质的简单流程,其中E是一种聚碳酸酯高分子化合物。
请根据以上信息回答下列问题:(1)反应②所需的试剂和反应条件 ;反应⑥的反应类型是 。 (2)物质F的名称为 。 (3)物质E的结构简式为 ;反应⑦的另一种产物为水,则G的结构简式为 。 (4)反应③的化学方程式为 。
(5)M与D的组成元素相同,且M中各原子数目为D中各原子数目的2倍,写出符合下列条件的M的结构简式: (只写一种)。 a.能与新制的氢氧化铜反应生成砖红色沉淀b.能在稀硫酸中发生水解反应
解析 根据有机合成图,A为乙烯,③为缩聚反应,根据逆推法,PEG为聚乙二醇,则单体C为乙二醇HOCH2CH2OH,B为含有两个卤原子的CH2XCH2X;④为脱水反应,D与二氧化碳结合后发生加聚反应生成E;⑤为氧化反应,根据题目资料,F与G反应生成目标产物,则G为NC—CH2—CN。(1)卤代烃水解生成醇,反应②所需的试剂和反应条件为NaOH水溶液、加热;E是一种聚碳酸酯高分子化合物,根据分子结构特点,反应⑥的反应类型是加聚反应。(2)根据命名规则,物质F的名称为乙二醛。
针对训练(2023湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:(1)由A→B的反应中,乙烯分子中的碳碳 (填“π”或“σ”)键断裂。 (2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有 种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为 。 (3)E与足量酸性KMnO4溶液反应生成的有机物的名称为 、 。 (4)G的结构简式为 。
a.原子利用率低b.产物难以分离c.反应条件苛刻d.严重污染环境
解析 本题考查有机物的推断与合成,涉及π键断裂、同分异构体的数目判断、结构简式书写、有机物命名及合成路线评价。(1)CH2=CH2+HBr→CH3CH2Br的反应为加成反应,碳碳双键中的π键断裂。(2)D的分子式为C5H12O,属于醇类物质,同分异构体即戊醇(C5H11—OH)有8种(包含D),所以与D具有相同官能团的同分异构体有7种,其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的同分异构体应有三个—CH3,即为 。
(5)由于J为α,β-不饱和酮,则J的结构简式为 。若经此路线由H合成I,由于有副产物的产生,故原子利用率低,a正确;I和J均为不饱和酮,性质相似,难以分离,b正确;I和J是在相同条件下生成的,反应条件(碱性溶液)不苛刻,c错误;该过程中没有有毒物质生成,不会严重污染环境,d错误。
归纳总结常见的经典有机合成路线(1)一元合成路线
(3)芳香化合物的合成路线。
有机合成与推断题的解法探讨
例1. 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。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)A的化学名称是 。 (2)B的结构简式为 。 (3)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 。 (4)写出化合物E中含氧官能团的名称 ;E中手性碳的个数为 。
(5)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 。 (6)对于 ,可选用不同的取代基R',在催化剂作用下,对该物质与PCBO发生的[4+2]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 。
思路指导(1)有机化合物的命名
(3)①根据有机反应整体框架,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。
(4)①根据结构简式判断有机化合物E中含氧官能团名称。
第二步,写出含氧官能团的名称:有机化合物E中含氧官能团的名称为酯基和(醇)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。
(5)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
(6)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。
答案 (1)2-羟基苯甲醛
例2.(2022山东卷)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
回答下列问题:(1)A→B反应条件为 ;B中含氧官能团有 种。 (2)B→C反应类型为 ,该反应的目的是 。 (3)D结构简式为 ;E→F的化学方程式为 。
(4)H的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有 种。 (5)根据上述信息,写出以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备
思路指导本题考查有机反应的条件、反应类型、反应目的,结构简式的书写,官能团的识别,化学方程式的书写,同分异构体数目的判断,有机合成。(1)由C的结构简式和有机物的转化关系,结合已知信息Ⅰ可知,A为
(3)根据转化过程的反应条件分析可知,C→E发生信息Ⅱ反应,C的分子式为C23H22O4,E的分子式为C22H20O3,则D的结构简式为CH3COOC2H5,E为
(4)由H的同分异构体中仅含有—OCH2CH3和—NH2可知,分子中有3个—OCH2CH3和1个—NH2,因此H的同分异构体可以视作
答案 (1)浓硫酸、加热 2(2)取代反应 保护酚羟基(3)CH3COOC2H5
例3.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。ZJM-289是一种NBP开环体(HPBA)衍生物,在体内外可经酶促或化学转变成NBP和其他活性成分,其合成路线如下:
回答下列问题:(1)A的化学名称为 。 (2)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)E→F中步骤(1)的化学方程式为 。 (4)G→H的反应类型为 。若以NaNO3代替AgNO3,则该反应难以进行,AgNO3对该反应的促进作用主要是因为 。 (5)HPBA的结构简式为 。通常酯化反应需在酸催化、加热条件下进行,对比HPBA和NBP的结构,说明常温下HPBA不稳定、易转化为NBP的主要原因 。
思路指导(1)根据有机化合物A的分子式和物质B以及反应条件可知,A为 ,其名称为邻二甲苯或1,2-二甲苯。(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
(4)比较物质G和H,只是将—Br替换成—ONO2,属于取代反应;若用NaNO3代替AgNO3,反应难以进行,说明AgNO3中Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进物质G中碳溴键断裂。(5)根据NBP中所含的官能团和反应条件,NBP生成HPBA是NBP中的酯基在碱性条件水解,然后在酸性条件下生成HPBA,故HPBA的结构简式为 ;由于HPBA分子中的羟基与羧基在常温下易发生酯化反应脱水成环,因此HPBA不稳定,易转化为NBP。
(6)根据有机合成及反应物和产物的结构与官能团的转化,可推知由
答案 (1)邻二甲苯(或1,2-二甲苯)
(4)取代反应 Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进反应进行
突破方法(1)有机合成分析
(2)确定有机化合物结构简式的方法
①根据特征现象推知官能团种类
②根据有机反应中定量关系推断a.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)。b. 的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1加成。c.含—OH的有机化合物与Na反应时:2 ml —OH生成1 ml H2。d. 1 ml —CHO对应2 ml Ag;1 ml —CHO对应1 ml Cu2O(注意:1 ml HCHO中相当于有2 ml —CHO)。
e.物质转化过程中相对分子质量的变化(关系式中M代表第一种有机化合物的相对分子质量):
(3)判断有机反应类型的方法①根据官能团的衍变推断反应类型
②根据反应条件推断有机反应类型
针对训练1. 叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如下:
回答下列问题:(1)A的结构简式为 。 (2)A→B,D→E的反应类型分别是 ; 。 (3)M中虚线框内官能团的名称为a ,b 。
(4)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 。 (5)结合上述信息,写出丁二酸酐与乙二醇生成聚丁二酸乙二酯的化学方程式: 。
解析 (1)由已知信息①可知,丁二酸酐与苯发生反应生成A的结构简式为 。(2)A→B的反应符合“去氧加氢”的特点,为还原反应;D→E的变化为Br原子取代了醛基邻位碳原子上的氢原子。(3)M中虚线框内a为酰胺基,b为羧基。
2.(2023辽宁卷)加兰他敏是一种天然生物碱,可作为治疗阿尔茨海默症的药物,其中间体的合成路线如下。
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 (填“间”或“对”)位。 (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 。
(1)结合B的结构简式可知取代位置为酯基的对位。(2)C发生酸性水解,酯基在酸性条件下水解产生醇羟基与羧基。(3)用氧气代替PCC完成D→E的氧化,醇羟基被催化氧化为醛,其化学方程
3.(2022湖南卷)物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
回答下列问题:(1)A中官能团的名称为 、 ; (2)F→G、G→H的反应类型分别是 、 ; (3)B的结构简式为 ; (4)C→D反应方程式为 ; (5) 是一种重要的化工原料,其同分异构体中能够发生银镜反应的有 种(考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为 ;
(6)I中的手性碳原子个数为 ;
(6)根据连接四种不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,分析可知I分子中有一个手性碳原子,如图所示(标“*”的碳原子为手性碳原子)。
1.(2023北京卷)一种聚合物PHA的结构简式如下,下列说法不正确的是( )
A.PHA的重复单元中有两种官能团B.PHA通过单体 缩聚合成C.PHA在碱性条件下可发生降解D.PHA中存在手性碳原子
答案 A解析 PHA的重复单元中只含有酯基一种官能团,A项错误;由PHA的结构可知其为聚酯,由单体 缩聚合成,B项正确;PHA为聚酯,碱性条件下可发生降解,C项正确;PHA的重复单元中只连有1个甲基的碳原子为手性碳原子,D项正确。
2.(2023新课标卷)光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。
下列说法错误的是( )A.该高分子材料可降解B.异山梨醇分子中有3个手性碳原子C.反应式中化合物X为甲醇D.该聚合反应为缩聚反应
答案 B解析 该高分子化合物为聚酯类物质(聚碳酸酯),产物中含有酯基,能够发生水解,A正确;异山梨醇分子中有4个手性碳原子(见下图),B错误;根据反应物和生成物的结构差异可知X为甲醇,C正确;该反应生成高分子材料的同时,生成小分子的CH3OH,D正确。
3.(2023湖南卷)含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性,一种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化)。
回答下列问题。(1)B的结构简式为 。 (2)从F转化为G的过程中所涉及的反应类型是 、 。 (3)物质G所含官能团的名称为 、 。 (4)依据上述流程提供的信息,下列反应产物J的结构简式为 。
(5)下列物质的酸性由大到小的顺序是 (写标号)。
(7)甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应,会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯。依据由C到D的反应信息,设计以甲苯为原料选择性合成邻溴甲苯的路线(无机试剂任选)。
解析 (1)A→B为酚与溴水的取代反应,且—Br取代位置为—OH的邻位或对位,结合B的分子式和F的结构简式可知仅发生邻位上的取代,所以B的结构简式为 。(2)分析F和G的结构及反应流程可知,所涉及的反应类型有消去反应和加成反应。(3)根据已知结构简式写官能团名称便可,G中所含官能团为醚键和碳碳双键。
(4)根据题述流程提供的信息,将两步反应拆解为
(5)物质的酸性取决于O—H的极性,与①相比,CH3—为推电子基团,降低了羟基中O—H的极性,酸性减弱,而CF3—为吸电子基团,增强了羟基中O—H的极性,酸性增强,故3种物质酸性大小顺序为③>①>②。
4.(2023山东卷)根据杀虫剂氟铃脲(G)的两条合成路线,回答下列问题。
(1)A的化学名称为 (用系统命名法命名);B→C的化学方程式为 ;D中含氧官能团的名称为 ;E的结构简式为 。
(2)H中有 种化学环境的氢,①~④中属于加成反应的是 (填序号);J中碳原子的轨道杂化方式有 种。
路线二中:根据G的结构简式结合所给信息可推得:
1.结合实例认识高分子、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要作用。2.认识糖类和蛋白质的组成和性质特点。了解淀粉和纤维素及其与葡萄糖的关系,了解葡萄糖的结构特点,主要性质与应用。知道糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。认识氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,知道氨基酸和蛋白质的关系,了解氨基酸、蛋白质与人体健康的关系。了解脱氧核糖核酸、核糖核酸的结构特点和生物功能。认识人工合成多肽、蛋白质、核酸的意义,体会化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。
3.了解加聚反应和缩聚反应的特点;认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点,了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域的应用。4.能对单体和高分子进行相关推断,能分析高分子的合成路线,能写出典型的加聚反应和缩聚反应的化学方程式。
一、生物大分子1.糖类(1)糖类的定义和分类。①定义:从分子结构上看,糖类可定义为 多羟基醛 、多羟基酮和它们的脱水缩合物。 ②组成:含 碳、氢、氧 三种元素。大多数糖类化合物符合通式Cm(H2O)n,所以糖类也叫碳水化合物。 糖类不一定都符合该通式,如脱氧核糖(C5H10O4),符合该通式的不一定是糖,如乙酸(C2H4O2)。
(2)单糖——葡萄糖、果糖、核糖与脱氧核糖①组成和分子结构。
②葡萄糖的化学性质。
(3)二糖——蔗糖和麦芽糖
(4)多糖——淀粉与纤维素①相似点。a.都属于高分子化合物,属于多糖,分子式都可表示为 (C6H10O5)n ; b.都能发生水解反应,如淀粉水解的化学方程式为
c.都不能发生银镜反应。②不同点。a.结构不同;通式中n值不同;b.淀粉遇碘显 蓝色 。
2.氨基酸、蛋白质(1)氨基酸的结构与性质①定义羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代后的产物。α-氨基酸的通式为 ,官能团为 —NH2 和 —COOH 。 有的氨基酸会有两个羧基或氨基,还可能含有巯基(—SH)等官能团
②氨基酸的性质a.两性:甘氨酸与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式分别为 HOOC—CH2—NH2+HCl → HOOC—CH2—NH3Cl , H2N—CH2—COOH+NaOH → H2N—CH2—COONa+H2O 。
b.成肽反应:两个氨基酸分子(可以相同,也可以不同)在一定条件下,通过氨基与羧基间缩合脱去水,形成含肽键的化合物,发生成肽反应。两分子氨基酸脱水形成二肽,如:
(2)蛋白质的组成、结构与性质①组成与结构:a.蛋白质主要含有C、H、O、N、S等元素。b.蛋白质是由多种氨基酸通过 肽键 等相互连接形成的一类生物大分子。
a.蛋白质盐析后仍然具有生物活性;蛋白质变性失去生物活性可应用于杀菌消毒。b.蛋白质燃烧产生SO2等刺激性气体。
3.核酸(1)核酸的形成
(2)核糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)比较
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)淀粉水解制葡萄糖不属于取代反应。( × )(2)大豆富含蛋白质,研磨豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸。( × )(3)淀粉、纤维素的分子式均为(C6H10O5)n,它们互为同分异构体。( × )(4)向蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4溶液会变性。( × )(5)核酸是生物体进行生命活动的主要承担者。( × )(6)核苷酸由一分子磷酸,一分子核糖和一分子碱基构成。( × )(7)DNA和RNA的区别只是戊糖不同。( × )
二、合成高分子1.有机合成(1)有机合成的主要任务(2)有机合成遵循的原则①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。②应尽量选择步骤较少的合成路线。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。
(3)有机合成的分析方法①正向合成分析法的过程:②逆向合成分析法的过程:
2.有机合成的常用方法(1)有机合成中分子骨架的构建①碳链增长的反应。a.加聚反应、缩聚反应、酯化反应。b.炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)的物质,再经水解生成羧酸,或经催化加氢还原生成胺。
c.羟醛缩合反应。 经加成、消去反应得到“烯醛”
②碳链缩短的反应:烷烃的裂化反应;酯类、糖类、蛋白质等的水解反应;烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成碳链缩短的羧酸或酮。
③由链成环的方法。a.羟基酸酯化成环。
(2)有机合成中官能团的转化①官能团的引入。
②官能团的消除。a.通过 加成反应 消除不饱和键(双键、三键、苯环)。 b.通过 消去 、氧化或酯化反应等消除羟基。 c.通过 加成 或氧化反应等消除醛基。 d.通过 水解(取代) 反应消除酯基、肽键、卤素原子。
④官能团转化的顺序。如在对硝基甲苯 对氨基苯甲酸的过程中,应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2,防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
3.高分子化合物(1)高分子化合物的组成①单体:能够进行 聚合 反应形成高分子化合物的小分子化合物。 ②链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小结构单元。③聚合度:高分子中含有链节的 数目 。如
(2)高分子化合物的分类
(3)高分子化合物的合成方法①加聚反应。加成聚合反应简称加聚反应,指不饱和单体通过 加成 反应生成高分子化合物的反应,如生成聚氯乙烯的化学方程式为
②缩聚反应。缩合聚合反应简称缩聚反应,是由单体分子间通过缩合反应生成高分子,同时还生成小分子副产物(如水等)的聚合反应。例如己二酸与乙二醇之间的缩合聚合反应:
应用提升 (1)高分子化合物都是混合物,没有固定的熔、沸点。(2)凡链节中含有酚羟基结构的高分子化合物,其单体一般为酚和醛,如
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)天然橡胶是高聚物,不能使溴水褪色。( × )(2)为防止污染,可以将塑料购物袋直接烧掉。( × )(3)天然橡胶的主要成分聚异戊二烯( )为纯净物。( × )(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。( × )(5)合成高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类。( √ )
考向1.糖类物质的结构与性质典例突破淀粉在人体内的变化过程如图:
下列说法不正确的是( )A.n
针对训练1.某同学进行蔗糖水解实验,并检验产物中的醛基,操作如下:向试管Ⅰ中加入1 mL 20%蔗糖溶液,加入3滴稀硫酸,水浴加热5分钟。打开盛有10% NaOH溶液的试剂瓶,将玻璃瓶塞倒放,取1 mL溶液加入试管Ⅱ,盖紧瓶塞;向试管Ⅱ中加入5滴2% CuSO4溶液。将试管Ⅱ中反应液加入试管Ⅰ,用酒精灯加热试管Ⅰ并观察现象。实验中存在的错误有几处?( )A.1B.2C.3D.4
答案 B解析 第1处错误:利用新制氢氧化铜检验蔗糖水解生成的葡萄糖中的醛基时,水解后的溶液需调为弱碱性,否则作水解催化剂的酸会与氢氧化铜反应,导致实验失败,题干实验过程中蔗糖水解后溶液未碱化;第2处错误:NaOH溶液具有强碱性,不能用玻璃瓶塞,否则NaOH与玻璃瓶塞中的SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3,会导致瓶盖无法打开。共2处错误,B正确。
2.(2023湖北卷)中科院院士研究发现,纤维素可在低温下溶于NaOH溶液,恢复至室温后不稳定,加入尿素可得到室温下稳定的溶液,为纤维素绿色再生利用提供了新的解决方案。下列说法错误的是( )
纤维素单链A.纤维素是自然界分布广泛的一种多糖B.纤维素难溶于水的主要原因是其链间有多个氢键C.NaOH提供OH-破坏纤维素链之间的氢键D.低温降低了纤维素在NaOH溶液中的溶解度
答案 D解析 自然界中秸秆、树皮、棉花等主要成分均为纤维素,A正确;构成纤维素的葡萄糖单元中存在三个—OH,纤维素单链之间可以形成氢键,降低了溶解度,NaOH的OH-破坏纤维素链之间的氢键,增大其溶解度,B、C正确;纤维素低温下溶于NaOH溶液,而恢复至室温后不稳定,故低温增大了纤维素的溶解度,D错误。
归纳总结淀粉水解程度的判断方法(1)实验流程
(2)实验现象及结论注意:①检验部分水解剩余淀粉时必须直接取水解液。②检验水解生成的葡萄糖时,水解液必须加NaOH至碱性再加新制Cu(OH)2或银氨溶液检验。
考向2.氨基酸和蛋白质的结构与性质典例突破褪黑素是一种内源性生物钟调节剂,在人体内由食物中的色氨酸转化得到。下列说法不正确的是( )A.色氨酸分子中存在氨基和羧基,可形成具有较高熔点的内盐(同一分子中既含有碱性基团又含有酸性基团,相互中和而形成的盐)B.在色氨酸水溶液中,可通过调节溶液的pH使其形成晶体析出C.在一定条件下,色氨酸可发生缩聚反应D.褪黑素与色氨酸结构相似,也具有两性化合物的特性
答案 D解析 色氨酸分子中同时含有羧基和氨基,不仅能分别和强碱或强酸反应,而且还可在分子内形成内盐 ,该盐是离子化合物,熔点较高,A项正确;氨基酸在不同pH时的溶解度不同,因此可以通过调节溶液pH来分离或提纯氨基酸,B项正确;α-氨基酸分子间可以发生脱水反应生成酰胺类高聚物,属于缩聚反应,C项正确;色氨酸为α-氨基酸,褪黑素不是α-氨基酸,两者结构不相似,褪黑素的官能团中的酰胺键,不具有两性化合物的特性,D项错误。
1.下列对氨基酸和蛋白质的描述正确的是( )A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸B.氨基酸和蛋白质遇重金属离子均会变性C.α-氨基丙酸与α-氨基苯丙酸混合物脱水成肽,只生成2种二肽D.氨基酸溶于过量氢氧化钠溶液中生成的离子,在电场作用下向负极移动
答案 A解析 蛋白质水解的最终产物是氨基酸,A项正确;只有蛋白质遇重金属离子会变性,氨基酸不能,B项错误;α-氨基丙酸和α-氨基苯丙酸均自身脱水成二肽,有2种,二者两两脱水成二肽有2种,共4种二肽,C项错误;氨基酸具有两性,与氢氧化钠溶液反应生成氨基酸钠,阴离子在电场作用下向正极移动,D项错误。
2.缬氨霉素是一种脂溶性的抗生素,它的结构简式如图所示,有关说法正确的是( )
A.缬氨霉素是一种蛋白质B.缬氨霉素完全水解可得到四种氨基酸C.缬氨霉素完全水解后的产物中有两种产物互为同系物D.缬氨霉素完全水解,其中一种产物与甘油互为同分异构体
归纳总结氨基酸的缩合反应(1)氨基酸的缩合机理。
(2)分子间或分子内脱水成环。
(3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物。
考向1.合成高分子化合物的结构与性质典例突破可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的结构片段如下图。
下列有关L的说法不正确的是( )A.制备L的单体分子中都有两个羧基 B.制备L的反应是缩聚反应C.L中的官能团是酯基和醚键 D.m、n、p和q的大小对L的降解速率有影响
针对训练1.(2022湖南卷)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是( )A.m=n-1B.聚乳酸分子中含有两种官能团C.1 ml乳酸与足量的Na反应生成1 ml H2D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
解析 本题考查乳酸和聚乳酸的结构与性质。由乳酸生成聚乳酸的反应为缩聚反应,n分子乳酸缩聚生成聚乳酸 ,同时生成(n-1)个水分子,A项说法正确;聚乳酸分子中存在酯基,链端还有羧基和羟基,B项说法错误;乳酸分子中的羟基和羧基均能与Na反应,1 ml乳酸与足量的Na反应可生成1 ml氢气,C项说法正确;两分子乳酸通过分子间酯化反应可以生成六元环状分子 ,D项说法正确。
2.(2022山东卷)下列高分子材料制备方法正确的是( )
归纳总结单体与高聚物互推的方法聚合时找准结合点,反推单体时找准分离处,“结合点必为分离处”。(1)由单体推断高聚物的方法①单烯烃型单体加聚时,“断开双键,键分两端,添上括号,n写后面”。
②共轭二烯烃型单体加聚时,“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,n写后面”。
③分别含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,n写后面”。
(2)高聚物单体的推断方法推断单体时,一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物,并找准分离处。①加聚产物的主链一般全为碳原子,按“凡双键,四个碳;无双键,两个碳”的规律画线断键,然后半键闭合、单双键互换。
考向2.有机化合物的合成典例突破
聚乙二醇(PEG)是一种非离子型惰性溶剂和绿色有机合成的重要催化剂,如图是合成PEG等物质的简单流程,其中E是一种聚碳酸酯高分子化合物。
请根据以上信息回答下列问题:(1)反应②所需的试剂和反应条件 ;反应⑥的反应类型是 。 (2)物质F的名称为 。 (3)物质E的结构简式为 ;反应⑦的另一种产物为水,则G的结构简式为 。 (4)反应③的化学方程式为 。
(5)M与D的组成元素相同,且M中各原子数目为D中各原子数目的2倍,写出符合下列条件的M的结构简式: (只写一种)。 a.能与新制的氢氧化铜反应生成砖红色沉淀b.能在稀硫酸中发生水解反应
解析 根据有机合成图,A为乙烯,③为缩聚反应,根据逆推法,PEG为聚乙二醇,则单体C为乙二醇HOCH2CH2OH,B为含有两个卤原子的CH2XCH2X;④为脱水反应,D与二氧化碳结合后发生加聚反应生成E;⑤为氧化反应,根据题目资料,F与G反应生成目标产物,则G为NC—CH2—CN。(1)卤代烃水解生成醇,反应②所需的试剂和反应条件为NaOH水溶液、加热;E是一种聚碳酸酯高分子化合物,根据分子结构特点,反应⑥的反应类型是加聚反应。(2)根据命名规则,物质F的名称为乙二醛。
针对训练(2023湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:(1)由A→B的反应中,乙烯分子中的碳碳 (填“π”或“σ”)键断裂。 (2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有 种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为 。 (3)E与足量酸性KMnO4溶液反应生成的有机物的名称为 、 。 (4)G的结构简式为 。
a.原子利用率低b.产物难以分离c.反应条件苛刻d.严重污染环境
解析 本题考查有机物的推断与合成,涉及π键断裂、同分异构体的数目判断、结构简式书写、有机物命名及合成路线评价。(1)CH2=CH2+HBr→CH3CH2Br的反应为加成反应,碳碳双键中的π键断裂。(2)D的分子式为C5H12O,属于醇类物质,同分异构体即戊醇(C5H11—OH)有8种(包含D),所以与D具有相同官能团的同分异构体有7种,其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的同分异构体应有三个—CH3,即为 。
(5)由于J为α,β-不饱和酮,则J的结构简式为 。若经此路线由H合成I,由于有副产物的产生,故原子利用率低,a正确;I和J均为不饱和酮,性质相似,难以分离,b正确;I和J是在相同条件下生成的,反应条件(碱性溶液)不苛刻,c错误;该过程中没有有毒物质生成,不会严重污染环境,d错误。
归纳总结常见的经典有机合成路线(1)一元合成路线
(3)芳香化合物的合成路线。
有机合成与推断题的解法探讨
例1. 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。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)A的化学名称是 。 (2)B的结构简式为 。 (3)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 。 (4)写出化合物E中含氧官能团的名称 ;E中手性碳的个数为 。
(5)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 。 (6)对于 ,可选用不同的取代基R',在催化剂作用下,对该物质与PCBO发生的[4+2]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 。
思路指导(1)有机化合物的命名
(3)①根据有机反应整体框架,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。
(4)①根据结构简式判断有机化合物E中含氧官能团名称。
第二步,写出含氧官能团的名称:有机化合物E中含氧官能团的名称为酯基和(醇)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。
(5)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
(6)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。
答案 (1)2-羟基苯甲醛
例2.(2022山东卷)支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
回答下列问题:(1)A→B反应条件为 ;B中含氧官能团有 种。 (2)B→C反应类型为 ,该反应的目的是 。 (3)D结构简式为 ;E→F的化学方程式为 。
(4)H的同分异构体中,仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有 种。 (5)根据上述信息,写出以4-羟基邻苯二甲酸二乙酯为主要原料制备
思路指导本题考查有机反应的条件、反应类型、反应目的,结构简式的书写,官能团的识别,化学方程式的书写,同分异构体数目的判断,有机合成。(1)由C的结构简式和有机物的转化关系,结合已知信息Ⅰ可知,A为
(3)根据转化过程的反应条件分析可知,C→E发生信息Ⅱ反应,C的分子式为C23H22O4,E的分子式为C22H20O3,则D的结构简式为CH3COOC2H5,E为
(4)由H的同分异构体中仅含有—OCH2CH3和—NH2可知,分子中有3个—OCH2CH3和1个—NH2,因此H的同分异构体可以视作
答案 (1)浓硫酸、加热 2(2)取代反应 保护酚羟基(3)CH3COOC2H5
例3.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。ZJM-289是一种NBP开环体(HPBA)衍生物,在体内外可经酶促或化学转变成NBP和其他活性成分,其合成路线如下:
回答下列问题:(1)A的化学名称为 。 (2)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)E→F中步骤(1)的化学方程式为 。 (4)G→H的反应类型为 。若以NaNO3代替AgNO3,则该反应难以进行,AgNO3对该反应的促进作用主要是因为 。 (5)HPBA的结构简式为 。通常酯化反应需在酸催化、加热条件下进行,对比HPBA和NBP的结构,说明常温下HPBA不稳定、易转化为NBP的主要原因 。
思路指导(1)根据有机化合物A的分子式和物质B以及反应条件可知,A为 ,其名称为邻二甲苯或1,2-二甲苯。(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
(4)比较物质G和H,只是将—Br替换成—ONO2,属于取代反应;若用NaNO3代替AgNO3,反应难以进行,说明AgNO3中Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进物质G中碳溴键断裂。(5)根据NBP中所含的官能团和反应条件,NBP生成HPBA是NBP中的酯基在碱性条件水解,然后在酸性条件下生成HPBA,故HPBA的结构简式为 ;由于HPBA分子中的羟基与羧基在常温下易发生酯化反应脱水成环,因此HPBA不稳定,易转化为NBP。
(6)根据有机合成及反应物和产物的结构与官能团的转化,可推知由
答案 (1)邻二甲苯(或1,2-二甲苯)
(4)取代反应 Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进反应进行
突破方法(1)有机合成分析
(2)确定有机化合物结构简式的方法
①根据特征现象推知官能团种类
②根据有机反应中定量关系推断a.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)。b. 的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1加成。c.含—OH的有机化合物与Na反应时:2 ml —OH生成1 ml H2。d. 1 ml —CHO对应2 ml Ag;1 ml —CHO对应1 ml Cu2O(注意:1 ml HCHO中相当于有2 ml —CHO)。
e.物质转化过程中相对分子质量的变化(关系式中M代表第一种有机化合物的相对分子质量):
(3)判断有机反应类型的方法①根据官能团的衍变推断反应类型
②根据反应条件推断有机反应类型
针对训练1. 叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如下:
回答下列问题:(1)A的结构简式为 。 (2)A→B,D→E的反应类型分别是 ; 。 (3)M中虚线框内官能团的名称为a ,b 。
(4)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 。 (5)结合上述信息,写出丁二酸酐与乙二醇生成聚丁二酸乙二酯的化学方程式: 。
解析 (1)由已知信息①可知,丁二酸酐与苯发生反应生成A的结构简式为 。(2)A→B的反应符合“去氧加氢”的特点,为还原反应;D→E的变化为Br原子取代了醛基邻位碳原子上的氢原子。(3)M中虚线框内a为酰胺基,b为羧基。
2.(2023辽宁卷)加兰他敏是一种天然生物碱,可作为治疗阿尔茨海默症的药物,其中间体的合成路线如下。
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 (填“间”或“对”)位。 (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 。
(1)结合B的结构简式可知取代位置为酯基的对位。(2)C发生酸性水解,酯基在酸性条件下水解产生醇羟基与羧基。(3)用氧气代替PCC完成D→E的氧化,醇羟基被催化氧化为醛,其化学方程
3.(2022湖南卷)物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
回答下列问题:(1)A中官能团的名称为 、 ; (2)F→G、G→H的反应类型分别是 、 ; (3)B的结构简式为 ; (4)C→D反应方程式为 ; (5) 是一种重要的化工原料,其同分异构体中能够发生银镜反应的有 种(考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为 ;
(6)I中的手性碳原子个数为 ;
(6)根据连接四种不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,分析可知I分子中有一个手性碳原子,如图所示(标“*”的碳原子为手性碳原子)。
1.(2023北京卷)一种聚合物PHA的结构简式如下,下列说法不正确的是( )
A.PHA的重复单元中有两种官能团B.PHA通过单体 缩聚合成C.PHA在碱性条件下可发生降解D.PHA中存在手性碳原子
答案 A解析 PHA的重复单元中只含有酯基一种官能团,A项错误;由PHA的结构可知其为聚酯,由单体 缩聚合成,B项正确;PHA为聚酯,碱性条件下可发生降解,C项正确;PHA的重复单元中只连有1个甲基的碳原子为手性碳原子,D项正确。
2.(2023新课标卷)光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。
下列说法错误的是( )A.该高分子材料可降解B.异山梨醇分子中有3个手性碳原子C.反应式中化合物X为甲醇D.该聚合反应为缩聚反应
答案 B解析 该高分子化合物为聚酯类物质(聚碳酸酯),产物中含有酯基,能够发生水解,A正确;异山梨醇分子中有4个手性碳原子(见下图),B错误;根据反应物和生成物的结构差异可知X为甲醇,C正确;该反应生成高分子材料的同时,生成小分子的CH3OH,D正确。
3.(2023湖南卷)含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性,一种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化)。
回答下列问题。(1)B的结构简式为 。 (2)从F转化为G的过程中所涉及的反应类型是 、 。 (3)物质G所含官能团的名称为 、 。 (4)依据上述流程提供的信息,下列反应产物J的结构简式为 。
(5)下列物质的酸性由大到小的顺序是 (写标号)。
(7)甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应,会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯。依据由C到D的反应信息,设计以甲苯为原料选择性合成邻溴甲苯的路线(无机试剂任选)。
解析 (1)A→B为酚与溴水的取代反应,且—Br取代位置为—OH的邻位或对位,结合B的分子式和F的结构简式可知仅发生邻位上的取代,所以B的结构简式为 。(2)分析F和G的结构及反应流程可知,所涉及的反应类型有消去反应和加成反应。(3)根据已知结构简式写官能团名称便可,G中所含官能团为醚键和碳碳双键。
(4)根据题述流程提供的信息,将两步反应拆解为
(5)物质的酸性取决于O—H的极性,与①相比,CH3—为推电子基团,降低了羟基中O—H的极性,酸性减弱,而CF3—为吸电子基团,增强了羟基中O—H的极性,酸性增强,故3种物质酸性大小顺序为③>①>②。
4.(2023山东卷)根据杀虫剂氟铃脲(G)的两条合成路线,回答下列问题。
(1)A的化学名称为 (用系统命名法命名);B→C的化学方程式为 ;D中含氧官能团的名称为 ;E的结构简式为 。
(2)H中有 种化学环境的氢,①~④中属于加成反应的是 (填序号);J中碳原子的轨道杂化方式有 种。
路线二中:根据G的结构简式结合所给信息可推得:
相关课件
2025版高考化学一轮总复习第9章有机化学基础第34讲生物大分子合成高分子课件： 这是一份2025版高考化学一轮总复习第9章有机化学基础第34讲生物大分子合成高分子课件，共60页。PPT课件主要包含了考点1糖类，多羟基醛，多羟基酮，3分类，C6H12O6，CHO，②葡萄糖的化学性质，C12H22O11，C6H10O5n，分解反应等内容，欢迎下载使用。
备战2025届新高考化学一轮总复习第9章有机化学基础第51讲生物大分子合成高分子课件： 这是一份备战2025届新高考化学一轮总复习第9章有机化学基础第51讲生物大分子合成高分子课件，共60页。PPT课件主要包含了课标指引，考点一糖类，目录索引，考点三合成高分子，素养发展进阶，必备知识•梳理，多羟基酮，C6H12O6，CHO，②葡萄糖的化学性质等内容，欢迎下载使用。
2024版新教材高考化学全程一轮总复习第九章有机化学基础第34讲生物大分子合成高分子课件： 这是一份2024版新教材高考化学全程一轮总复习第九章有机化学基础第34讲生物大分子合成高分子课件，共60页。PPT课件主要包含了CnH2Om，3分类，～10，C6H12O6，2葡萄糖的性质，C12H22O11，水解反应，葡萄糖和果糖，葡萄糖，答案A等内容，欢迎下载使用。
