还剩96页未读,
继续阅读
2020届二轮复习 有机化学 学案(浙江专用)
展开
【考纲点击】
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1 化石能源、三大基本营养物质、有机合成高分子化合物
1.能源分类
能源:包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、潮汐以及柴草等。
(1)新能源:利用先进技术所获得的能源,如核聚变能、风能、太阳能、海洋能等。
(2)可再生能源:在短时间内可连续再生利用的一次能源。例如,水能、风能。
(3)不可再生能源:经过亿万年形成的,短期内无法恢复的能源。例如,煤、石油、天然气等。
2.化石燃料的开发利用
(1)石油的分馏(常压、减压):物理变化,得到石油气、汽油、煤油、柴油、重油等。
(2)石油的裂化:化学变化,获得更多的轻质油,特别是汽油。
(3)石油的裂解:化学变化,获得主要有机化工原料,如乙烯、丙烯、甲烷等。
(4)煤的干馏:化学变化,隔绝空气加强热,得到焦炉气、煤焦油、焦炭等。
(5)煤的气化:将煤转化为可燃性气体的过程主要是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
(6)煤的液化:把煤转化为液体燃料的过程。
3.常见材料的成分
材料
成分或性质
有机高分子材料
天然纤维
棉麻
富含纤维素,纤维素为多糖,只含有C、H、O三种元素
蚕丝、毛发
主要成分为蛋白质,蛋白质在蛋白酶的作用下可以水解
人造纤维
由天然高分子化合物经过化学加工处理后而制得的纤维
合成纤维
以石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体,单体经聚合反应制成的高分子化合物,如六大纶等
无机非金属材料
硅材料
晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅,Si3N4是一种重要的高温陶瓷,陶瓷、水泥、玻璃属于传统硅酸盐工业
金属材料
合金
合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质
4.蛋白质变性两大因素
(1)物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等。
(2)化学因素:强酸、强碱、重金属盐、乙醇、三氯乙酸、丙酮、甲醛、苯酚以及能够杀菌消毒的强氧化性物质。
1.(2017·课标全国Ⅰ,7)下列生活用品中主要由合成纤维制造的是( )
A.尼龙绳 B.宣纸
C.羊绒衫 D.棉衬衣
解析 A项,尼龙的主要成分是聚酰胺纤维(锦纶),属于合成纤维,正确;B项,宣纸的主要成分是纤维素,错误;C项,羊绒衫的主要成分是蛋白质,错误;棉衬衣的主要成分是纤维素,错误。
答案 A
2.(2019·课标全国Ⅱ,7)“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句,下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是( )
A.蚕丝的主要成分是蛋白质
B.蚕丝属于天然高分子材料
C.“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应
D.古代的蜡是高级脂肪酸酯,属于高分子聚合物
解析 蚕丝的主要成分是蛋白质,A项正确;蚕丝属于天然高分子化合物,B项正确;“蜡炬成灰”是指蜡烛燃烧,这属于氧化反应,C项正确。在古代蜡烛通常由动物油脂制成,动物油脂的主要成分为高级脂肪酸酯,其不属于高分子聚合物,D项错误。
答案 D
3.(2016·课标全国Ⅰ)化学与生活密切相关,下列有关说法错误的是( )
A.用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维
B.食用油反复加热会产生稠环芳烃等有害物质
C.加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性
D.医用消毒酒精中乙醇的浓度为95%
解析 A项,蚕丝属于蛋白质,灼烧时具有烧焦羽毛的气味,人造纤维是以天然纤维为原料经过溶解、纺丝加工制得的化学纤维,灼烧时没有烧焦羽毛的气味,正确;B项,食用油经过反复加热,可发生一系列复杂的化学变化,这些变化不仅使食用油的营养价值降低,还会产生对人们身体有毒害作用的不饱和脂肪酸聚合物、杂环胺和稠环芳烃等物质,正确;C项,病毒由遗传物质核酸和蛋白质外壳组成,加热可使蛋白质变性杀死病毒,正确;D项,医用消毒酒精中乙醇的体积分数为75%,错误。
答案 D
4.(2018·浙江自选)下列说法正确的是( )
A.油脂、糖类和蛋白质都能发生水解反应
B.油脂皂化反应可用酸作催化剂
C.淀粉溶液中加入硫酸,加热4~5 min,再加入少量银氨溶液,加热,有光亮银镜生成
D.福尔马林能使蛋白质发生变性,可用于浸制动物标本
解析 糖类有单糖、双糖和多糖,单糖无法水解,故A项错误;油脂的皂化是发生在碱性条件下的水解反应,不是酸性条件,故B项错误;在淀粉的水解中,硫酸作为催化剂,银镜反应必须在碱性条件下才能发生,所以必须要有中和酸的过程,故C项错误;福尔马林能使蛋白质变性,所以可以起到杀菌消毒的作用,用以浸泡动物标本可以防腐烂,故D项正确。
答案 D
1.(2017·浙江自选)下列说法正确的是( )
A.向鸡蛋清的溶液中加入浓的硫酸钠溶液或福尔马林,蛋白质的性质发生改变并凝聚
B.将牛油和烧碱溶液混合加热,充分反应后加入热的饱和食盐水,上层析出甘油
C.氨基酸为高分子化合物,种类较多,分子中都含有—COOH和—NH2
D.淀粉、纤维素、麦芽糖在一定条件下可和水作用转化为葡萄糖
解析 分析蛋白质的盐析和变性的不同:蛋白质溶液遇到无机轻金属盐溶解度降低发生凝聚,称盐析,蛋白质性质没有改变;福尔马林、酒精、紫外线、加热、强氧化剂、强酸、强碱、重金属盐会改变蛋白质的性质并凝聚,称变性,故A错误。制取肥皂加入饱和食盐水降低肥皂的溶解度,上层析出的是肥皂,而甘油溶解在水溶液中,B错误。氨基酸是小分子物质,C错误。
答案 D
2.(2019·山东日照一模)“可吸收缝合线”是一种手术后能被人体降解吸收,而免除拆线痛苦的一类新型材料。下列能用作“可吸收缝合线”材料的是( )
A.棉线 B.PLA(聚乳酸)
C.PP(聚丙烯) D.PVC(聚氯乙烯)
解析 “可吸收缝合线”可以降解转化为被人体吸收的物质,只有聚乳酸符合这一特点。
答案 B
3.(2019·大联盟调研)港珠澳大桥建设中使用了大量的抗压、耐高温、耐腐蚀、耐拉伸材料。下列有关材料的说法正确的是( )
A.氢氧化铝可用作塑料、涂料等的阻燃剂
B.铺设桥面的沥青属于有机高分子材料
C.有机玻璃和钢化玻璃的成分相同
D.不锈钢、铝合金、塑钢都属于新型金属材料
解析 B项,沥青为小分子混合物,不是有机高分子材料,错误;C项,有机玻璃的成分为有机物,钢化玻璃的成分为硅酸盐,错误;D项,塑钢的成分为有机物,错误。
答案 A
4.(2019·山东济宁一模)下列说法正确的是( )
A.高级脂肪酸乙酯是生物柴油中的一种成分,它属于油脂
B.天然纤维、聚酯纤维、光导纤维都属于有机高分子材料
C.离子交换膜在工业上应用广泛,如在氯碱工业中使用的阴离子交换膜
D.国产大客机C919大规模使用先进的材料铝锂合金,该合金密度小,强度高
解析 A项,油脂为高级脂肪酸的甘油酯,错误;B项,光导纤维的成分为SiO2,错误;C项,氯碱工业中使用的是阳离子交换膜,错误。
答案 D
5.(2019·山东潍坊一模)下列说法正确的是( )
A.石油裂解的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量
B.用NaHCO3溶液可以鉴别乙醇、乙酸和苯
C.棉花和合成纤维的主要成分均为纤维素
D.淀粉、油脂、甘氨酸在一定条件下都能发生水解反应
解析 A项,石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量,而裂解得到的裂解气主要成分为CH4,CH2===CH2,CH2===CHCH3,丁二烯等,错误;B项,加入NaHCO3溶液后,乙醇不分层,苯分层,乙酸有气泡,正确;C项,合成纤维的主要成分不是纤维素,错误;D项,甘氨酸不水解,错误。
答案 B
题后悟道
有机化学与STSE题型中的易错点
(1)石油分馏的馏分仍为混合物。
(2)萃取溴水中的溴时,直馏汽油可作萃取剂,裂化汽油不能用作萃取剂。
(3)不可再生能源为化石能源:煤、石油、天然气或以化石能源为基础获得的二次能源。
(4)油脂为高级脂肪酸的甘油酯。
(5)植物油中含有碳碳双键容易氧化酸败。
(6)葡萄糖、果糖互为同分异构体,麦芽糖、蔗糖互为同分异构体,而淀粉、纤维素不是同分异构体。
(7)油脂、双糖、多糖、蛋白质、多肽可发生水解反应,而单糖、氨基酸不能水解。
(8)蛋白质溶液中加入重金属盐发生变性,而加入钾盐、钠盐、铵盐等则为盐析。
(9)检验淀粉水解产物时应先加NaOH溶液中和H2SO4,再加新制Cu(OH)2悬浊液加热。
考点2 官能团的判断与性质
1.官能团的结构与性质
官能团
结构
性质
检验试剂
碳碳双键
加成反应、氧化反应、聚合反应
溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液
碳碳三键
—C≡C—
加成反应、氧化反应
溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液
卤素
—X(X表示Cl、Br等)
取代反应(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、消去反应(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)
加入NaOH溶液后加热,冷却后加HNO3酸化,再加AgNO3溶液
醇羟基
—OH
取代反应、消去反应(如乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下生成乙烯)、催化氧化、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)
金属钠
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)、氧化反应(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)
FeCl3溶液、浓溴水
醛基
氧化反应(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、还原反应
新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液
羰基
还原反应(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)、取代反应(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)
NaHCO3溶液
酯基
水解反应(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:
氨基酸
RCH(NH2)COOH
氨基——NH2
羧基—COOH
两性化合物,能形成肽键
蛋白质
结构复杂无通式
(1)具有两性
(2)能发生水解反应
(3)在一定条件下变性
(4)含苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄发生颜色反应
(5)灼烧有特殊气味
灼烧:有烧焦羽毛的气味
浓HNO3:变黄
糖
大多数符合Cn(H2O)m
(1)氧化反应,含醛基的糖能发生银镜反应(或与新制氢氧化铜反应)
(2)加氢还原
(3)酯化反应
(4)多糖水解
(5)葡萄糖发酵分解生成乙醇
葡萄糖、新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液、淀粉、碘水
油脂
(1)水解反应(在碱性溶液中的水解为称皂化反应)
(2)硬化反应
2.官能团与反应现象的关系
反应现象
思考方向
溴水褪色
有机物中可能含有碳碳双键、碳碳三键或酚羟基、醛基等
酸性高锰酸钾溶液褪色
有机物中可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基、羟基或有机物为苯的同系物等
遇氯化铁溶液显紫色
有机物中含有酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀
有机物中含有醛基或甲酸酯基
与钠反应产生H2
有机物中可能含有羟基或羧基
加入碳酸氢钠溶液产生CO2
有机物中含有羧基
加入浓溴水产生白色沉淀
有机物中含有酚羟基
角度一 官能团的识别
1.(1)[2019·课标全国Ⅰ,36(1)] 中官能团的名称是________。
(2)[2019·课标全国Ⅱ,36(1)]CH2ClCH2OHCH2Cl中官能团的名称为________。
(3)[2018·全国Ⅰ,36(5)]中含氧官能团的名称是________。
(4)[2018·全国Ⅱ,36(5)] 中含氧官能团的名称为________。
(5)[2016·全国卷Ⅱ,38(5)改编] 中官能团名称________。
答案 (1)羟基 (2)氯原子、羟基 (3)羟基、醚键
(4)羟基、酯基 (5)碳碳双键、酯基、氰基
角度二 结构与性质
2.(2019·课标全国Ⅰ,8)关于化合物2苯基丙烯(),下列说法正确的是( )
A.不能使稀高锰酸钾溶液褪色
B.可以发生加成聚合反应
C.分子中所有原子共平面
D.易溶于水及甲苯
解析 2苯基丙烯分子中苯环的侧链上含有碳碳双键,它能与稀高锰酸钾溶液发生氧化反应而使其褪色,A项错误;类比乙烯,2苯基丙烯能发生加成聚合反应,B项正确;2苯基丙烯分子中含有甲基,故该分子中不可能所有原子共平面,C项错误;2苯基丙烯属于烃,不易溶于水,D项错误。
答案 B
3.(2018·江苏卷改编)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.Y与Br2的加成产物分子中不含有手性碳原子
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
解析 羟基上的O原子一定与苯环共平面,但是羟基上的H原子不一定与苯环共平面,A项错误;Y与Br2加成后的产物中,与甲基相连的碳原子为手性碳原子,B项错误;X中的酚羟基、Y中的碳碳双键均可以被酸性KMnO4溶液氧化,从而使KMnO4溶液颜色褪去,C项错误;X生成Y的另一产物为HCl,该反应可以理解成取代了X中酚羟基上的H原子,D项正确。
答案 D
4.(2018·北京理综,10)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是( )
A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境
B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH或—NH2
C.氢键对该高分子的性能没有影响
D.结构简式为:
解析 根据题述芳纶纤维的结构片段可知其单体有两种:,无论是哪种单体,其苯环上的氢原子都是等效的,A项错误;对苯二甲酸和对苯二胺的官能团分别是—COOH、—NH2,B项正确;分子内氢键对物质的物理性质(如熔、沸点、溶解度等)都有影响,C项错误;该高分子化合物的结构简式为,D项错误。
答案 B
5.(2019·江苏化学,12改编)化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由X制得。
下列有关化合物X、Y的说法正确的是( )
A.1 mol X最多能与2 mol NaOH反应
B.Y与乙醇发生酯化反应可得到X
C.X、Y均能与酸性KMnO4溶液反应
D.室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目不相等
解析 A项,1个X分子中含有1个羧基和1个酚酯基,所以1 mol X最多能消耗3 mol NaOH,错误;B项,Y中的羧基与乙醇发生酯化反应,产物不是X,错误;C项,X、Y中均含有碳碳双键,均可以被酸性KMnO4溶液氧化,正确;D项,X与足量Br2加成后,生成含有3个手性碳原子的有机物,Y与足量Br2加成后,也生成含有3个手性碳原子的有机物,错误。
答案 C
题组一 官能团的识别
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)硝基、氨基、肽键(或酰胺键)、羧基
题组二 结构与性质
2.对甲氧基肉桂酸乙酯主要用于食品添加剂、香料、医药中间体,其结构简式如图所示,则下列有关说法中正确的是( )
A.对甲氧基肉桂酸乙酯的分子式为C12H16O3
B.对甲氧基肉桂酸乙酯在一定条件下能发生加成、加聚、取代、消去等反应
C.在一定条件下,1 mol对甲氧基肉桂酸乙酯最多能与1 mol H2加成
D.可用酸性高锰酸钾溶液区分苯和对甲氧基肉桂酸乙酯
解析 A项,该有机物的分子式为C12H14O3,错误;B项,该有机物不能发生消去反应,错误;C项,1 mol该有机物最多可与4 mol H2发生加成反应,错误;D项,苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,而对甲氧基肉桂酸乙酯能使酸性KMnO4溶液褪色,正确。
答案 D
3.(2019·山东潍坊二模)有机化合物甲与乙在一定条件下可反应生成丙:
。
下列说法正确的是( )
A.甲与乙生成丙的反应属于取代反应
B.甲分子中所有原子共平面
C.乙的一氯代物有2种
D.丙在酸性条件下水解生成和CHOH
解析 A项,甲与乙反应生成丙,两种物质生成一种物质,不饱和度降低为加成反应,错误;B项,甲分子中,*C为饱和碳原子,所连4个原子不可能共平面,错误;C项,乙的一氯代物有三种。分别为、,错误。
答案 D
4.(2019·山东济宁一模)1,1-二环丙基乙烯()是重要医药中间体,下列关于该化合物的说法错误的是( )
A.所有碳原子可能在同一平面
B.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.二氯代物有9种
D.生成1 mol C8H18需要3 mol H2
解析 A项,1,1-二环丙基乙烯含有碳碳双键和两个三元环,碳原子有两种杂化方式:sp3、sp2,前者是四面体构型,与其相连的原子不可能共平面,所以所有碳原子不可能共平面。错误;B项,1,1-二环丙基乙烯中含碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,正确;C项,该物质二氯代物有9种,正确;D项,1,1-二环丙基乙烯分子为C8H12,生成1 mol C8H18需3 mol H2,正确。
答案 A
题后悟道
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
—C≡C—
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 Ag 1 mol醛基最多生成1 mol Cu2O 1 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 CO2 2 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以消耗NaOH的物质的量示例
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
④1 mol卤素原子消耗1 mol NaOH
②以消耗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3 有机反应方程式与反应类型
常规有机反应方程式与反应类型
反应
类型
重要的有机反应
取代
反应
烷烃的卤代:CH4+Cl2CH3Cl+HCl
卤代烃的水解:
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
皂化反应:
+3NaOH3C17H35COONa+
酯化反应:+C2H5OH+H2O
糖类的水解:
+H2O+
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
苯环上的卤代:+Cl2+HCl
苯环上的硝化:+HO—NO2+H2O
加成
反应
烯烃的加成:CH3—CH===CH2+HCl
苯环加氢:
消去
反应
醇分子内脱水生成烯烃:C2H5OH
CH2===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===CH2CH2—CH2
共轭二烯烃的加聚:
缩聚
反应
二元醇与二元酸之间的缩聚:+nHOCH2CH2OH
+(2n-1)H2O
羟基酸之间的缩聚: +(n-1)H2O
氨基酸之间的缩聚:
nH2NCH2COOH+―→
+(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:
角度 有机反应方程式的书写与反应类型判断
1.(2019·课标全国Ⅰ,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。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)。
解析 A为醇,高锰酸钾氧化A生成酮(B);B与甲醛在碱溶液中发生加成反应生成C,C与酸性高锰酸钾反应生成D(),将—CH2OH氧化成—COOH,观察E的结构简式知,D与乙醇在浓硫酸加热条件下反应生成E,E在一定条件下引入丙基生成F,F水解并酸化生成G。结合E、G的结构简式可知F为。
(1)A中的官能团为羟基。(2)根据手性碳原子定义,B中—CH2—上没有手性碳,上没有手性碳,故B分子中只有2个手性碳原子。(3)B的同分异构体能发生银镜反应,说明含有醛基,所以可以看成环己烷分子中2个氢原子分别被甲基、醛基取代,或一个氢原子被—CH2CHO取代。(4)反应④所需的试剂和条件是乙醇/浓硫酸、加热。(5)反应⑤中,CH3CH2CH2Br与E发生取代反应。(6)F在碱溶液中水解生成羧酸盐,再酸化得到G。
答案 (1)羟基
(4)C2H5OH/浓H2SO4、加热 (5)取代反应
2.(2017·课标全国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)。
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,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。
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)
3.(2017·课标全国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________________、________________。
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;(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2和发生反应生成E的化学方程式为:HOCH2CH2OCH(CH3)2+HOCH2OCH2CH2OCH(CH3)2+H2O;
(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、。
答案 (1) (2)2-丙醇
(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2+
+H2O
(4)取代反应
(5)C18H31NO4
(6)6
题组一 有机反应方程式的书写与反应类型判断
1.有机物F()是合成某种药物的中间体它的一种合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)反应①的化学方程式为______________________________,
反应类型为________。
(2)反应②的化学方程式为____________________________,
反应类型为________。
(3)反应③的化学方程式为_______________________________,
反应类型为________。
(4)反应⑤的化学方程式为_______________________________。
解析 (1)反应①的产物A只给出了分子式,如果不能前后对照确定反应机理,将无法写出有关反应的化学方程式,苯与乙炔反应时,苯分子中的一个H原子和苯环分别加到乙炔分子中的两个碳原子上,生成苯乙烯。(2)反应②是的加成反应,可根据C的结构简式判断出HBr中氢原子加成到A分子中的支链末端,其加成产物B是。(3)B与NaCN发生取代反应生成和NaBr。(4)E与和HBr发生反应生成、HOCH2CH2OH(乙二醇)。若是中断键位置判断错误,则易写错另一种生成物。
答案 (1) 加成反应
2.Ⅰ.(2018·课标全国Ⅱ,36节选)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)由B到C的反应类型为________________。
(2)由D到E的反应方程式为___________________________________
_________________________________________________。
Ⅱ.(2017·课标全国Ⅲ,36节选)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)③的反应试剂和反应条件分别是_________________________________________________,
该反应的类型是________。
(2)⑤的反应方程式为_________________________________________________。
吡啶是一种有机碱,其作用是_________________________________________________。
解析 Ⅰ.(1)由B和C的结构简式可知该反应为酯化反应或取代反应。(2)在NaOH溶液作用下发生水解反应生成和CH3COONa,其化学方程式为。
Ⅱ.(1)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;
(2)对比E、G的结构,由G可倒推F的结构,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。
答案 Ⅰ.(1)取代反应或酯化反应
(2)+NaOH+CH3COONa
Ⅱ.(1)浓HNO3/浓H2SO4,加热 取代反应
吸收反应产生的HCl,提高反应转化率
题后悟道
1.由反应条件可推断有机反应类型
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
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
醇取代反应
2.陌生反应反应类型的快速判断
反应类型
判断方法
取代反应
两种反应物生成两种生成物 Ω不变
加成反应
两种反应物生成一种生成物 Ω减少
消去反应
一种反应物生成两种生成物 Ω增加
氧化反应
加氧去氢
还原反应
加氢去氧
加聚反应
只生成高分子有机物
缩聚反应
生成高分子有机物还生成小分子
题组二 常考易错有机方程式的书写
3.(1)CH3—CH2—CH2—Br
①强碱的水溶液,加热
_________________________________________________;
②强碱的醇溶液,加热
_________________________________________________。
(2)向溶液中通入CO2气体
_________________________________________________。
(3)
①Cl2、光_________________________________________________
②Cl2、FeCl3_________________________________________________
(4)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
_________________________________________________。
(5) 与足量NaOH溶液反应
_________________________________________________。
(6)Br—CH2COOH与足量NaOH溶液混合加热
_________________________________________________。
(7) 与足量H2反应
_________________________________________________。
(8)HOCH2CH2CH2COOH
_________________________________________________。
答案 (1)①CH3—CH2—CH2—Br+NaOH
CH3—CH2—CH2—OH+NaBr
②CH3—CH2—CH2—Br+NaOHCH3—CH===CH2↑+NaBr+H2O
(6)Br—CH2COOH+2NaOHHO—CH2—COONa+NaBr+H2O
(8)a.HOCH2CH2CH2COOH
CH2===CHCH2COOH+H2O
题后悟道
有机反应方程式书写的易错点
(1)反应物、产物之间用“→”连接,酯化反应可用“”连接。
(2)注明反应条件,同一有机物反应条件不同,产物不同。如。
(3)酯化反应、缩聚反应漏写生成的小分子物质,如CH3COOH+C2H5OH。
(4)多官能团反应漏写部分反应。如
(5)取代基位置书写错误+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O。
考点4 同分异构体
1.同分异构体的种类
(1)碳链异构
C4H10 2种 CH3CH2CH2CH3
C5H12 3种 CH3CH2CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH3 (CH3)4C
—C3H7 2种 —CH2CH2CH3 —CH(CH3)2
—C4H9 4种 —CH2CH2CH2CH3 —CH(CH3)CH2CH3
—CH2CH(CH3)2 —C(CH3)3
(2)位置异构
①—CHO、—COOH、—CH2OH为链端官能团
②一元取代物——等效氢法(对称法)
找出对称点或对称轴判断氢原子的种类即为一元取代物的种类,如为中心对称,氢原子只有一种,C6H5Cl只有一种。
③多元取代物——固定移位法
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。
④常见位置异构体种数
C6H4X2 3种 C6H4XY 3种
C6H3X3 3种 C6H3X2Y 6种 C6H3XYZ 10种
苯环上的一取代物只有一种 苯环上的一取代物有两种
(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、环烯烃
CH≡C—CH2CH3、CH2===CHCH===CH2与
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、
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
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(C12O22O11)
2.限定条件与结构的关系
(1)不饱和度(Ω)与结构关系
不饱和度
思考方向
Ω=1
1个双键或1个环
Ω=2
1个三键或2个双键
Ω=3
3个双键或1个双键和1个三键(或考虑环结构)
Ω>4
考虑可能含有苯环
(2)化学性质与结构关系
化学性质
思考方向
能与金属钠反应
羟基、羧基
能与碳酸钠溶液反应
酚羟基、羧基
与氯化铁溶液发生显色反应
酚羟基
发生银镜反应
醛基、甲酸酯基
发生水解反应
卤素原子、酯基
(3)核磁共振氢谱与结构关系
①确定有多少种不同化学环境的氢。
②判断分子的对称性。
角度 同分异构体的种类
1.(2019·课标全国Ⅱ,36)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:
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________。
解析 (1)因A的分子式是C3H6,且为烯烃,故其结构简式为CH3CH===CH2,名称是丙烯。结合B的分子式、C的分子式和D的结构简式可知B为CH2===CHCH2Cl,C为,故C中所含官能团为氯原子和羟基。(2)由B生成C的反应是CH2===CHCH2Cl与HOCl发生的加成反应。(4)由已知信息①可知E为。(5)能发生银镜反应说明含醛基;核磁共振氢谱中三组峰的峰面积之比为3∶2∶1,说明含1个甲基,故符合条件的同分异构体为。(6)D与F生成G的化学方程式为(2+n)+(1+n) +(2+n)NaOH―→
+(2+n)NaCl+(2+n)H2O,生成1 mol G时存在(2+n) mol=765 g/(58.5 g·mol-1+18 g·mol-1),解得n=8。
答案 (1)丙烯 氯原子 羟基 (2)加成反应
(6)8
2.根据要求回答下列问题:
(1)(2018·全国卷Ⅰ节选)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)_________________________________________________
_________________________________________________。
(2)(2018·全国卷Ⅱ节选)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________。
(3)(2017·全国卷Ⅲ节选)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。
(4)(2016·全国卷Ⅲ节选)芳香化合物F是的同分异构体,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
_________________________________________________。
(5)(2015·全国卷Ⅱ节选)HOOC(CH2)3COOH的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种(不含立体异构)。
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
②既能发生银镜反应,又能发生皂化反应
其中核磁共振氢谱显示为3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是________(写结构简式)。
(6)(2014·全国卷Ⅰ节选) 的同分异构体中含有苯环的还有________种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱为4组峰,且面积比为6∶2∶2∶1的是________(写出其中一种的结构简式)。
解析 (1)根据题意知,满足条件的E的酯类同分异构体具有高度对称结构,则满足条件的同分异构体为。
(2)结合图示可知B的分子式为C6H10O4,即F的分子式也为C6H10O4,其摩尔质量为146 g·mol-1,7.30 g F的物质的量为=0.05 mol,结合0.05 mol F与饱和NaHCO3溶液反应生成标况下2.24 L(0.1 mol)CO2可知1 mol F中含2 mol —COOH,则F的结构中,主链上含有4个碳原子时有6种情况,即 (数字表示另一个—COOH的位置,下同)和;主链含3个碳原子时有3种情况,即,则符合条件的F有9种可能结构。其中核磁共振氢谱中吸收峰的峰面积之比为3∶1∶1的结构简式为。
(3)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:
(4)芳香化合物F是的同分异构体,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。
(5)HOOC(CH2)3COOH的同分异构体能与饱和NaHCO3溶液反应生成气体,说明分子中含有—COOH;既能发生银镜反应,又能发生水解反应,说明它是甲酸酯类,符合条件的同分异构体有如下5种:
其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是。
(6) 的同分异构体中,若苯环上只有1个取代基,则这个取代基可能为—CH2CH2NH2、—CH(NH2)CH3、—CH2NHCH3、—NHCH2CH3、—N(CH3)2,共有5种;若苯环上有2个取代基,分别为—C2H5、—NH2时有2种;分别为—CH3、—CH2NH2时有3种;分别为—CH3、—NHCH3时有3种;若苯环上有3个取代基(2个—CH3、1个—NH2)时有6种,故共有19种。其中符合题中核磁共振氢谱要求的是或或。
答案
题组 同分异构体的种类
1.根据要求回答下列问题
(1)—C3H7有________种,C3H6O属于醛的同分异构体有________种。
(2)—C4H9有________种,C5H12O属于醇且催化氧化生成醛的同分异构体有________种。
(3)C5H12的同分异构体有________种,其中一氯代物只有1种的结构简式为________。
(4)分子式为C5H12O的醇与分子式为C5H10O2的羧酸形成的酯共有________种(不考虑立体异构)。
答案 (1)2 1 (2)4 4 (3)3 C(CH3)4 (4)32
2.(1)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。
(2)符合下列3个条件的的同分异构体有________种。①与FeCl3溶液显色;②苯环上只有两个取代基;③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH,其中氢原子共有五种不同环境的是________(写结构简式)。
(3)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)。
(4)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________。
(5)邻甲基苯甲酸()的同分异构体中,满足下列条件的同分异构体共有________种。
①属于芳香族化合物
②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜
③能与NaOH溶液反应
(6)同时满足下列条件的的所有同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色;
②1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3反应产生88 g气体。
解析 (1)由条件知同分异构体中含有酚羟基、甲酸酯基,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:。
(2)同分异构体符合下列条件:①与FeCl3溶液显色,说明含有酚羟基;②苯环上只有两个取代基;③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH,说明另一个取代基为RCOO—,该取代基为CH3CH2CH2COO—、(CH3)2CHCOO—,这两种取代基都与酚羟基有邻、间、对3种位置关系,所以符合条件的同分异构体有6种,其中氢原子共有5种不同环境的是。
(3)H为二元取代芳香化合物,说明苯环上只有两个取代基;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,说明有两个酯基;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。
(4)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。
(5)能与银氨溶液反应说明含—CHO,能与NaOH溶液反应说明含—OH、—CHO或,将已知基团或官能团在苯环上排布
①若为(酚)—OH、—CHO,还剩余一个碳原子(“—CH2—”),最后分别将“—CH2—”插入其中,图示如下:(数字表示“—CH2—”插入的位置)
②若为—OOCH,插入“—CH2—”图示如下:
合计17种。
(6)能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明含“”,1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3反应产生88 g CO2,说明含两个“—COOH”
①含有“”的四个碳原子的碳架有下列三种情况C===C—C—C,C—C===C—C,。
②运用“定一移二”的方法,将两个羧基分别在以上三种碳架上排布,图示如下(数字表示另一个“—COOH”可能的位置)、、、,共有9种情况;、共5种情况;、共4种情况。合计18种。
答案 (1)6
(5)17 (6)18
题后悟道
限定条件下同分异构体的书写流程
(1)思维流程
①明确研究对象的分子式或结构简式
②分析C:原子个数 O:原子个数 Cl:原子个数 N:原子个数 Ω:数值(芳香族化合物苯环除外)
③根据限定条件确定同分异构体中所含官能团
④结合所给有机物:碳链异构→官能团类别异构→官能团位置异构
⑤确定同分异构体种类或根据性质书写结构简式
(2)注意事项
①碳原子的价键数为4:碳原子上是否有氢原子、氢原子个数有1个还是2个是否允许出现CC、CO
②芳香族化合物同分异构体
a.苯环上取代基的个数
b.碳链是否需要拆分
c.书写要有序进行
③位置异构应先考虑—CHO、—COOH、—CH2OH等链端官能团,再考虑等官能团,然后考虑其它官能团。
如芳香酯C8H8O2的同分异构体的种类
思维流程:分子式C8H8O2→C—2 O—2 Ω—1→官能团→碳链异构—C—C或—C、—C→位置异构①②(邻、间、对)→共6种。
考点5 有机合成与推断
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,说明该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该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;
5.根据新信息类推
高考常见的新信息反应总结
(1)丙烯α-H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:
(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)苯环上的硝基被还原:
(6)醛、酮的加成反应(加长碳链,—CN水解得—COOH):
(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α-H被取代的反应:
(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。
1.(2019·北京理综,25)抗癌药托瑞米芬的前体K的合成路线如下。
已知:
ⅱ.有机物结构可用键线式表示,如(CH3)2NCH2CH3的键线式为
(1)有机物A能与Na2CO3溶液反应产生CO2,其钠盐可用于食品防腐。有机物B能与Na2CO3溶液反应,但不产生CO2;B加氢可得环己醇。A和B反应生成C的化学方程式是_________________________________________________,
反应类型是________。
(2)D中含有的官能团:________。
(3)E的结构简式为________。
(4)F是一种天然香料,经碱性水解、酸化,得G和J。J经还原可转化为G。J的结构简式为________。
(5)M是J的同分异构体,符合下列条件的M的结构简式是________。
①包含2个六元环
②M可水解,与NaOH溶液共热时,1 mol M最多消耗2 mol NaOH
(6)推测E和G反应得到K的过程中,反应物LiAlH4和H2O的作用是________。
(7)由K合成托瑞米芬的过程:
托瑞米芬具有反式结构,其结构简式是_________________________________________________。
解析 (1)由A与B反应生成C的反应条件及C的分子式可知该反应为取代反应(或酯化反应),结合题干信息可知A为羧酸,B与Na2CO3溶液反应但不生成CO2,故B为酚,又B加氢可得环己醇,则B为苯酚,故A为苯甲酸,A和B反应生成C的化学方程式为++H2O。(2)结合已知ⅰ可知,由C生成的D为,其中含有的官能团为羰基和羟基。(3)根据已知ⅰ,结合D的结构简式、生成E的条件及E的分子式可知E为。(4)结合E为,由合成路线中的K逆推可知,G为,J经还原可转化为G,结合J的分子式可知J为。(5)M是J的同分异构体,由M可水解,可知M中含1个酯基,又1 mol M最多消耗2 mol NaOH,可知该酯为酚酯,又M中包含2个六元环,故满足条件的M的结构简式为。(6)对比反应物E、G与生成物K的结构可知,LiAlH4和H2O的作用是还原E、G。(7)K为,由“托瑞米芬具有反式结构”可知,K脱去1分子水后生成的N为,结合托瑞米芬的分子式可知Cl取代中的羟基,生成(托瑞米芬)。
答案
取代反应(或酯化反应)
(2)羟基、羰基
(6)还原(加成)
2.(2018·课标全国Ⅲ,36)近来有报道,碘代化合物E与化合物H在Cr-Ni催化下可以发生偶联反应,合成一种多官能团的化合物Y,其合成路线如下:
已知:RCHO+CH3CHOR—CH===CH—CHO+H2O
回答下列问题:
(1)A的化学名称是________。
(2)B为单氯代烃,由B生成C的化学方程式为_________________________________________________
_________________________________________________。
(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是________、________。
(4)D的结构简式为_________________________________________________。
(5)Y中含氧官能团的名称为________。
(6)E与F在Cr-Ni催化下也可以发生偶联反应,产物的结构简式为_________________________________________________。
(7)X与D互为同分异构体,且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢,其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式
_________________________________________________。
解析 (1)CH3—C≡CH的名称为丙炔。
(2)CH3—C≡CH与Cl2在光照条件下发生取代反应生成ClCH2—C≡CH(B),ClCH2—C≡CH与NaCN在加热条件下发生取代反应生成HC≡C—CH2CN(C),即B→C的化学方程式为ClCH2—C≡CH+NaCNHC≡C—CH2CN+NaCl。
(3)A生成B的反应为取代反应,结合已知信息可推出G生成H的反应为加成反应。
(4)HC≡C—CH2CN水解后生成HC≡C—CH2COOH,HC≡C—CH2COOH与CH3CH2OH发生酯化反应生成HC≡C—CH2COOC2H5(D)。
(5)根据Y的结构简式可知,Y中含有酯基和羟基两种含氧官能团。
(6)F为,其与在Cr-Ni催化下发生偶联反应生成。
(7)根据题设条件可知,X中含有2个—CH3、1个碳碳三键、1个酯基、1个—CH2—,则符合条件的X的结构简式如下:
答案 (1)丙炔
(2) +NaCl
(3)取代反应 加成反应
(4)
(5)羟基、酯基
(6)
(7) (任意写三种,合理即可)
1.(2019·山东济宁二模)福莫特罗是一种治疗哮喘病的药物,它的关键中间体(G)的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)F的分子式为________,反应①的反应类型为________。
(2)反应④的化学方程式为____________________________。
(3)C能与FeCl3溶液发生显色反应,C的结构简式为________,D中的含氧官能团为________。
(4)B的同分异构体(不含立体异构)中能同时满足下列条件的共有________种。
a.能发生银镜反应
b.能与NaOH溶液发生反应
c.含有苯环结构
其中核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1的是________(填结构简式)。
(5)参照G的合成路线,设计一种以为起始原料(无机试剂任选)制备的合成路线_________________________________________________。
解析 由E的结构简式可推知D。
(1) 为取代反应。(2) +HCl。(4)由能发生银镜反应、能与NaOH溶液反应可知其中含、—OH,故C8H8O2―→、C—2 O—2 Ω—1→官能团→碳链异构—C—C、2个—C→位置异构①3种,②1种,③ (邻、间、对)3种,④10种,共17种,其中核磁共振氢谱有4组峰且峰的面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为。(5)比较原料,产物可知:碳原子数不变,引入了—NO2、―→,结合合成路线可知合成路线可设计为答案 (1)C15H12NO4Br 取代反应
2.(2019·山东潍坊二模)高分子化合物G是一种聚酯材料,其一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的名称是________,B含有的官能团名称是________。
(2)反应④的反应类型是________。
(3)反应⑥的化学方程式为___________________________________
_________________________________________________。
(4)反应③~⑤中引入—SO3H的作用是___________________________
_________________________________________________。
(5)满足下列条件的C的同分异构体共有________种(不含立体异构)。
①能使FeCl3溶液显紫色;能发生水解反应。②苯环上有两个取代基。
其中核磁共振氢谱显示为5组峰,峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1,且含有—CH2CH3,该有机物的结构简式是________(任写一种)。
(6)以CH3CH2CH2OH为原料,设计制备的合成路线。
解析 (1)由B知A的结构简式为,A的名称为苯乙醛,(2)③~⑤中;③引入—SO3H占据对位,④引入—NO2进入邻位⑤去掉—SO3H,释放对位。(5)C的结构简式为,由能使FeCl3溶液显紫色,说明有酚羟基,由能发生水解反应说明含,苯环上有两个取代基。故→C—3 O—3 Ω—1→官能团—OH、→碳链异构—C—C—C、→位置异构(邻、间、对)15种② (邻、间、对)3种,共18种。(6)比较CH3CH2CH2OH、可知还需1分子HCN。官能团由—OH→—OH、—COOH合成路线可设计如下:CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO
答案 (1)苯乙醛 氰基,羟基 (2)取代反应
(3)
(4)占据取代基的对位,将—NO2引入取代基的邻位
3.(2019·山东青岛一模)有机物J属于大位阻醚系列中的一种物质,在有机化工领域具有十分重要的价值。2018年我国首次使用α-溴代羰基化合物合成大位阻醚J,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的名称________。
(2)C―→D的化学方程式____________________________________。
E―→F的反应类型________。
(3)H中含有的官能团________。J的分子式________。
(4)化合物X是D的同分异构体,其中能与氢氧化钠溶液反应的X有________种(不考虑立体异构),写出其中核磁共振氢谱有3组峰,峰面积之比为1∶1∶6的结构简式为________。
(5)参照题中合成路线图。设计以甲苯和为原料来合成另一种大位阻醚的合成路线。
解析 由C可知A为,D为,E为,由J可知H为。(4)由能与NaOH溶液反应可知官能团可能为—COOH或—COO—,故C4H8O2同分异构体有①羧基C—C—C—COOH 1种 1种;
答案 (1)2-甲基丙烯
(2) +2H2O 取代反应
(3)酚羟基和硝基 C10H11NO5
(4)6
(5)
题后悟道
根据题给框图转化关系推断有机物的结构
在有机推断题中,经常遇到框图转化步骤中出现“有机物结构简式→字母代替有机物→分子式(或者有机物结构简式)”,要求写出“字母所代替的有机物(或者有机试剂)”的结构简式。对于此类有机物结构的推断,需要考虑如下几点:
①在限定的转化步骤中,反应的条件是什么,其目的是什么。
②转化前后发生了什么反应,有机物发生了什么结构变化。
由①②可判断反应物、产物中的官能团
③核磁共振氢谱信息
④转化前后(有时要分析、比较几步转化)有机物的分子式、结构简式比较
由③④可判断碳架结构、官能团的位置
然后采用正推法、逆推法、正逆结合法即可推出“字母对应有机物”的结构简式。
考点6 合成路线的分析与设计
(一)有机合成中官能团的转变
1.官能团的引入(或转化)
(1)引入碳碳双键
卤代烃的消去反应
CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O
醇的消去反应
CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
炔烃的加成反应
HC≡CH+HClCH2===CHCl
(2)引入卤素原子
①烃的取代反应:
CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
②烯烃、炔烃与卤素单质的加成反应:
CH3CH===CH2+Br2―→CH3CHBrCH2Br
③烯烃、炔烃与卤化氢的加成反应:
CH3CH===CH2+HBrCH3CHBrCH3
④烯烃先与氢气进行加成反应,然后与卤素单质发生取代反应:
CH3CH===CH2CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl
⑤醇与氢卤酸的取代反应:
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
(3)引入羟基
烯烃与水的加成反应
CH3CH===CH2+H2OCH3CHOHCH3
卤代烃的水解反应
CH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH2CH2OH+NaCl
醛(酮)的还原反应
CH3CHO+H2CH3CH2OH
羧酸的还原反应
CH3COOHCH3CH2OH
酯的水解反应
CH3COOCH2CH3+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH
(4)引入羰基
①醇(羟基碳原子上有2个H)的催化氧化引入醛羰基:
2CH3CH2CH2OH+O22CH3CH2CHO+2H2O
②醇(羟基碳原子上有1个H)的催化氧化引入酮羰基:
③某些烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化:
(CH3)2C===C(CH3)22(CH3)2C===O
④某些烯烃被O3氧化
(CH3)2C===C(CH3)22(CH3)2===O
(5)引入羧基
①醛的氧化:2CH3CHO+O22CH3COOH
②醇的氧化:
CH3CH2CH2OHCH3CH2COOH
③某些烯烃、苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化:
CH3CH===CHCH32CH3COOH,
2.官能团的消除
(1)通过加成反应可以消除不饱和键(双键、三键)和苯环。
(2)通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。
(3)通过加成或氧化反应等消除醛基。
(4)通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。
3.官能团的改变
(1)利用官能团的衍生关系进行衍变,如
R—CH2OHR—CHOR—COOH
(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个,如
CH3CH2OHCH2===CH2ClCH2—CH2ClHOCH2—CH2OH
(3)通过某种手段改变官能团的位置,如
4.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
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
先通过与HCl加成转化为氯代物,后用NaOH醇溶液通过消去反应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:
对位
易取代导致产品不纯
浓H2SO4取代保护:
(二)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—CH2
nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2
2CH3CHO
+(n-1)H2O
缩短碳链
+NaOHRH+Na2CO3
R1—CH===CH—R2R1CHO+R2CHO
(三)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题
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.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)
角度 合成路线设计
1.(2019·课标全国Ⅲ,36)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/%
1
KOH
DMF
Pd(OAc)2
22.3
2
K2CO3
DMF
Pd(OAc)2
10.5
3
Et3N
DMF
Pd(OAc)2
12.4
4
六氢吡啶
DMF
Pd(OAc)2
31.2
5
六氢吡啶
DMA
Pd(OAc)2
38.6
6
六氢吡啶
NMP
Pd(OAc)2
24.5
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)
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。
答案 (1)间苯二酚(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)
(6)
2.[2016·课标全国Ⅲ,38(6)改编]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:
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。
3.(2018·天津理综,8)化合物N具有镇痛、消炎等药理作用,其合成路线如下:
参照上述合成路线,以为原料,采用如下方法制备医药中间体。
该路线中试剂与条件1为_____________________________,
X的结构简式为________________;试剂与条件2为________________,Y的结构简式为________________。
解析 结合题给合成路线,运用逆合成分析法,可知合成的物质为,结合图示转化关系,可知X为,生成X的反应为与HBr发生的取代反应,试剂与条件1为HBr,△;Y为,生成Y的反应为的氧化反应,试剂与条件2为O2/Cu或Ag,△。
题组 合成路线设计
1.从猫薄荷植物中分离出来的荆芥内酯可用作安眠药、抗痉挛药、退热药等。通过荆芥内酯的氢化反应可以得到二氢荆芥内酯,后者是有效的驱虫剂。为研究二氢荆芥内酯的合成和性质,进行如下反应:
A()BC()D()E()
参照题干中的反应流程写出由合成的合成路线图(无机试剂任选)。
解析 题目中提供的原料中含有碳碳双键和醛基,与题中给出的合成路线中的物质对比,发现与含有相同的官能团;目标产物中含有酯基和环状结构,与题中给出的合成路线中的物质对比,发现与物质D()结构相似;因此设计合成路线可模仿题中给出的合成路线。
2.(2018·北京理综,25)8-羟基喹啉被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂,也是重要的医药中间体。如图是8-羟基喹啉的合成路线。
ii.同一个碳原子上连有2个羟基的分子不稳定。
(1)按官能团分类,A的类别是_________________________________。
(2)A→B的化学方程式是______________________________________。
(3)C可能的结构简式是_______________________________________。
(4)C→D所需的试剂a是_____________________________________。
(5)D→E的化学方程式是_____________________________________。
(6)F→G的反应类型是_______________________________________。
(7)将下列K→L的流程图补充完整:
(8)合成8-羟基喹啉时,L发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。反应时还生成了水,则L与G物质的量之比为________。
解析 (1)按照官能团分类,CH2===CHCH3属于烯烃。(2)A→B属于取代反应,注意勿漏掉生成的HCl。(3)CH2===CHCH2Cl的结构不对称,它与HOCl发生加成反应时,可能生成ClCH2CHOHCH2Cl或HOCH2CHClCH2Cl。(4)C→D过程中,氯原子发生了水解,所以所用的试剂是NaOH水溶液。(5)D→E是醇类物质发生的消去反应。(6)F是苯酚,G是苯酚分子中苯环上的氢原子被硝基取代的产物,故F→G属于取代反应。(7)K的分子式为C9H11NO2,L的分子式为C9H9NO,二者分子组成上相差一个“H2O”,显然从K到L的过程中发生了消去反应。观察K的结构,它不能发生消去反应。但根据“已知i”,可知K分子中醛基能与苯环上氢原子发生加成反应得到醇羟基,然后发生消去反应,即可消去一个H2O分子。所以从K到L的流程为:K分子中的醛基与苯环上的氢原子发生加成反应生成,再由发生消去反应生成(即L)。(8)合成8-羟基喹啉的过程中,L发生的是去氢氧化,一个L分子脱去了2个氢原子,而一个G分子中—NO2变为—NH2需要6个氢原子,则L与G的物质的量之比应为3∶1。
答案 (1)烯烃
(2)CH2===CHCH3+Cl2CH2===CHCH2Cl+HCl
(3)HOCH2CHClCH2Cl或ClCH2CH(OH)CH2Cl
(4)NaOH,H2O
(5)HOCH2CH(OH)CH2OH
CH2===CHCHO+2H2O
(6)取代反应
(7)
(8)氧化 3∶1
3.(2019·山东潍坊一模)有机物H是合成某种药物的中间体,一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)有机物B的化学名称为________。
(2)反应②的反应类型为________。
(3)反应④所需试剂、条件分别为________。
(4)写出反应③的化学方程式________________________________
_________________________________________________。
(5)1 mol E与1 mol H2完全加成生成1 mol W,W有多种同分异构体,其中属于α-氨基酸、分子中含两个羧基、且苯环上有两个取代基的W的可能结构共有________种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱为五组峰,峰面积比为3∶2∶2∶2∶2的结构简式为________。
(6)设计以甲苯和(CH3CO)2O为原料制备的合成路线_________________________________________________
_________________________________________________(无机试剂任选)。
解析 (2)由A、B的结构简式可知反应②除生成C外还生成HCl,反应②为取代反应。(4)由C、E的结构简式知D的结构简式为,反应④为卤代烃的消去反应,反应条件为NaOH/醇、△。
(5)由E可知W的结构简式为,由限制条件为α-氨基酸,两个—COOH,苯环上有两个取代基。W―→C—4 O—4 N—1 Ω—2―→—NH2 α位,—COOH 2个,苯环上两个取代基―→位置异构①、—COOH(邻、间、对)3种 ②、—C(邻、间、对)3种、—COOH(邻、间、对)3种 ④、—C—COOH(邻、间、对)3种 共12种,核磁共振氢谱为五组峰且峰面积比为3∶2∶2∶2∶2的结构简式为。(6)比较、(CH3CO)2O与可知需要1个,1个(CH3CO)2O,官能团的变化为—CH3―→—COOH,引入—NHCOCH3,故合成路线可设计为
答案 (1)对硝基甲苯(或4-硝基甲苯)
(2)取代反应 (3)NaOH/醇△
题后悟道
合成路线设计题的解题策略
1.原则
原料价廉、原理正确、路线简捷、便于操作、条件适宜、易于分离、产率高。
2.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和苯甲醇,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)正逆双向结合法
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
【考纲点击】
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1 化石能源、三大基本营养物质、有机合成高分子化合物
1.能源分类
能源:包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、潮汐以及柴草等。
(1)新能源:利用先进技术所获得的能源,如核聚变能、风能、太阳能、海洋能等。
(2)可再生能源:在短时间内可连续再生利用的一次能源。例如,水能、风能。
(3)不可再生能源:经过亿万年形成的,短期内无法恢复的能源。例如,煤、石油、天然气等。
2.化石燃料的开发利用
(1)石油的分馏(常压、减压):物理变化,得到石油气、汽油、煤油、柴油、重油等。
(2)石油的裂化:化学变化,获得更多的轻质油,特别是汽油。
(3)石油的裂解:化学变化,获得主要有机化工原料,如乙烯、丙烯、甲烷等。
(4)煤的干馏:化学变化,隔绝空气加强热,得到焦炉气、煤焦油、焦炭等。
(5)煤的气化:将煤转化为可燃性气体的过程主要是C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
(6)煤的液化:把煤转化为液体燃料的过程。
3.常见材料的成分
材料
成分或性质
有机高分子材料
天然纤维
棉麻
富含纤维素,纤维素为多糖,只含有C、H、O三种元素
蚕丝、毛发
主要成分为蛋白质,蛋白质在蛋白酶的作用下可以水解
人造纤维
由天然高分子化合物经过化学加工处理后而制得的纤维
合成纤维
以石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体,单体经聚合反应制成的高分子化合物,如六大纶等
无机非金属材料
硅材料
晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅,Si3N4是一种重要的高温陶瓷,陶瓷、水泥、玻璃属于传统硅酸盐工业
金属材料
合金
合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质
4.蛋白质变性两大因素
(1)物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等。
(2)化学因素:强酸、强碱、重金属盐、乙醇、三氯乙酸、丙酮、甲醛、苯酚以及能够杀菌消毒的强氧化性物质。
1.(2017·课标全国Ⅰ,7)下列生活用品中主要由合成纤维制造的是( )
A.尼龙绳 B.宣纸
C.羊绒衫 D.棉衬衣
解析 A项,尼龙的主要成分是聚酰胺纤维(锦纶),属于合成纤维,正确;B项,宣纸的主要成分是纤维素,错误;C项,羊绒衫的主要成分是蛋白质,错误;棉衬衣的主要成分是纤维素,错误。
答案 A
2.(2019·课标全国Ⅱ,7)“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句,下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是( )
A.蚕丝的主要成分是蛋白质
B.蚕丝属于天然高分子材料
C.“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应
D.古代的蜡是高级脂肪酸酯,属于高分子聚合物
解析 蚕丝的主要成分是蛋白质,A项正确;蚕丝属于天然高分子化合物,B项正确;“蜡炬成灰”是指蜡烛燃烧,这属于氧化反应,C项正确。在古代蜡烛通常由动物油脂制成,动物油脂的主要成分为高级脂肪酸酯,其不属于高分子聚合物,D项错误。
答案 D
3.(2016·课标全国Ⅰ)化学与生活密切相关,下列有关说法错误的是( )
A.用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维
B.食用油反复加热会产生稠环芳烃等有害物质
C.加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性
D.医用消毒酒精中乙醇的浓度为95%
解析 A项,蚕丝属于蛋白质,灼烧时具有烧焦羽毛的气味,人造纤维是以天然纤维为原料经过溶解、纺丝加工制得的化学纤维,灼烧时没有烧焦羽毛的气味,正确;B项,食用油经过反复加热,可发生一系列复杂的化学变化,这些变化不仅使食用油的营养价值降低,还会产生对人们身体有毒害作用的不饱和脂肪酸聚合物、杂环胺和稠环芳烃等物质,正确;C项,病毒由遗传物质核酸和蛋白质外壳组成,加热可使蛋白质变性杀死病毒,正确;D项,医用消毒酒精中乙醇的体积分数为75%,错误。
答案 D
4.(2018·浙江自选)下列说法正确的是( )
A.油脂、糖类和蛋白质都能发生水解反应
B.油脂皂化反应可用酸作催化剂
C.淀粉溶液中加入硫酸,加热4~5 min,再加入少量银氨溶液,加热,有光亮银镜生成
D.福尔马林能使蛋白质发生变性,可用于浸制动物标本
解析 糖类有单糖、双糖和多糖,单糖无法水解,故A项错误;油脂的皂化是发生在碱性条件下的水解反应,不是酸性条件,故B项错误;在淀粉的水解中,硫酸作为催化剂,银镜反应必须在碱性条件下才能发生,所以必须要有中和酸的过程,故C项错误;福尔马林能使蛋白质变性,所以可以起到杀菌消毒的作用,用以浸泡动物标本可以防腐烂,故D项正确。
答案 D
1.(2017·浙江自选)下列说法正确的是( )
A.向鸡蛋清的溶液中加入浓的硫酸钠溶液或福尔马林,蛋白质的性质发生改变并凝聚
B.将牛油和烧碱溶液混合加热,充分反应后加入热的饱和食盐水,上层析出甘油
C.氨基酸为高分子化合物,种类较多,分子中都含有—COOH和—NH2
D.淀粉、纤维素、麦芽糖在一定条件下可和水作用转化为葡萄糖
解析 分析蛋白质的盐析和变性的不同:蛋白质溶液遇到无机轻金属盐溶解度降低发生凝聚,称盐析,蛋白质性质没有改变;福尔马林、酒精、紫外线、加热、强氧化剂、强酸、强碱、重金属盐会改变蛋白质的性质并凝聚,称变性,故A错误。制取肥皂加入饱和食盐水降低肥皂的溶解度,上层析出的是肥皂,而甘油溶解在水溶液中,B错误。氨基酸是小分子物质,C错误。
答案 D
2.(2019·山东日照一模)“可吸收缝合线”是一种手术后能被人体降解吸收,而免除拆线痛苦的一类新型材料。下列能用作“可吸收缝合线”材料的是( )
A.棉线 B.PLA(聚乳酸)
C.PP(聚丙烯) D.PVC(聚氯乙烯)
解析 “可吸收缝合线”可以降解转化为被人体吸收的物质,只有聚乳酸符合这一特点。
答案 B
3.(2019·大联盟调研)港珠澳大桥建设中使用了大量的抗压、耐高温、耐腐蚀、耐拉伸材料。下列有关材料的说法正确的是( )
A.氢氧化铝可用作塑料、涂料等的阻燃剂
B.铺设桥面的沥青属于有机高分子材料
C.有机玻璃和钢化玻璃的成分相同
D.不锈钢、铝合金、塑钢都属于新型金属材料
解析 B项,沥青为小分子混合物,不是有机高分子材料,错误;C项,有机玻璃的成分为有机物,钢化玻璃的成分为硅酸盐,错误;D项,塑钢的成分为有机物,错误。
答案 A
4.(2019·山东济宁一模)下列说法正确的是( )
A.高级脂肪酸乙酯是生物柴油中的一种成分,它属于油脂
B.天然纤维、聚酯纤维、光导纤维都属于有机高分子材料
C.离子交换膜在工业上应用广泛,如在氯碱工业中使用的阴离子交换膜
D.国产大客机C919大规模使用先进的材料铝锂合金,该合金密度小,强度高
解析 A项,油脂为高级脂肪酸的甘油酯,错误;B项,光导纤维的成分为SiO2,错误;C项,氯碱工业中使用的是阳离子交换膜,错误。
答案 D
5.(2019·山东潍坊一模)下列说法正确的是( )
A.石油裂解的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量
B.用NaHCO3溶液可以鉴别乙醇、乙酸和苯
C.棉花和合成纤维的主要成分均为纤维素
D.淀粉、油脂、甘氨酸在一定条件下都能发生水解反应
解析 A项,石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量,而裂解得到的裂解气主要成分为CH4,CH2===CH2,CH2===CHCH3,丁二烯等,错误;B项,加入NaHCO3溶液后,乙醇不分层,苯分层,乙酸有气泡,正确;C项,合成纤维的主要成分不是纤维素,错误;D项,甘氨酸不水解,错误。
答案 B
题后悟道
有机化学与STSE题型中的易错点
(1)石油分馏的馏分仍为混合物。
(2)萃取溴水中的溴时,直馏汽油可作萃取剂,裂化汽油不能用作萃取剂。
(3)不可再生能源为化石能源:煤、石油、天然气或以化石能源为基础获得的二次能源。
(4)油脂为高级脂肪酸的甘油酯。
(5)植物油中含有碳碳双键容易氧化酸败。
(6)葡萄糖、果糖互为同分异构体,麦芽糖、蔗糖互为同分异构体,而淀粉、纤维素不是同分异构体。
(7)油脂、双糖、多糖、蛋白质、多肽可发生水解反应,而单糖、氨基酸不能水解。
(8)蛋白质溶液中加入重金属盐发生变性,而加入钾盐、钠盐、铵盐等则为盐析。
(9)检验淀粉水解产物时应先加NaOH溶液中和H2SO4,再加新制Cu(OH)2悬浊液加热。
考点2 官能团的判断与性质
1.官能团的结构与性质
官能团
结构
性质
检验试剂
碳碳双键
加成反应、氧化反应、聚合反应
溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液
碳碳三键
—C≡C—
加成反应、氧化反应
溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液
卤素
—X(X表示Cl、Br等)
取代反应(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、消去反应(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)
加入NaOH溶液后加热,冷却后加HNO3酸化,再加AgNO3溶液
醇羟基
—OH
取代反应、消去反应(如乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下生成乙烯)、催化氧化、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)
金属钠
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)、氧化反应(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)
FeCl3溶液、浓溴水
醛基
氧化反应(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、还原反应
新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液
羰基
还原反应(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)、取代反应(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)
NaHCO3溶液
酯基
水解反应(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:
氨基酸
RCH(NH2)COOH
氨基——NH2
羧基—COOH
两性化合物,能形成肽键
蛋白质
结构复杂无通式
(1)具有两性
(2)能发生水解反应
(3)在一定条件下变性
(4)含苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄发生颜色反应
(5)灼烧有特殊气味
灼烧:有烧焦羽毛的气味
浓HNO3:变黄
糖
大多数符合Cn(H2O)m
(1)氧化反应,含醛基的糖能发生银镜反应(或与新制氢氧化铜反应)
(2)加氢还原
(3)酯化反应
(4)多糖水解
(5)葡萄糖发酵分解生成乙醇
葡萄糖、新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液、淀粉、碘水
油脂
(1)水解反应(在碱性溶液中的水解为称皂化反应)
(2)硬化反应
2.官能团与反应现象的关系
反应现象
思考方向
溴水褪色
有机物中可能含有碳碳双键、碳碳三键或酚羟基、醛基等
酸性高锰酸钾溶液褪色
有机物中可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基、羟基或有机物为苯的同系物等
遇氯化铁溶液显紫色
有机物中含有酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀
有机物中含有醛基或甲酸酯基
与钠反应产生H2
有机物中可能含有羟基或羧基
加入碳酸氢钠溶液产生CO2
有机物中含有羧基
加入浓溴水产生白色沉淀
有机物中含有酚羟基
角度一 官能团的识别
1.(1)[2019·课标全国Ⅰ,36(1)] 中官能团的名称是________。
(2)[2019·课标全国Ⅱ,36(1)]CH2ClCH2OHCH2Cl中官能团的名称为________。
(3)[2018·全国Ⅰ,36(5)]中含氧官能团的名称是________。
(4)[2018·全国Ⅱ,36(5)] 中含氧官能团的名称为________。
(5)[2016·全国卷Ⅱ,38(5)改编] 中官能团名称________。
答案 (1)羟基 (2)氯原子、羟基 (3)羟基、醚键
(4)羟基、酯基 (5)碳碳双键、酯基、氰基
角度二 结构与性质
2.(2019·课标全国Ⅰ,8)关于化合物2苯基丙烯(),下列说法正确的是( )
A.不能使稀高锰酸钾溶液褪色
B.可以发生加成聚合反应
C.分子中所有原子共平面
D.易溶于水及甲苯
解析 2苯基丙烯分子中苯环的侧链上含有碳碳双键,它能与稀高锰酸钾溶液发生氧化反应而使其褪色,A项错误;类比乙烯,2苯基丙烯能发生加成聚合反应,B项正确;2苯基丙烯分子中含有甲基,故该分子中不可能所有原子共平面,C项错误;2苯基丙烯属于烃,不易溶于水,D项错误。
答案 B
3.(2018·江苏卷改编)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.Y与Br2的加成产物分子中不含有手性碳原子
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
解析 羟基上的O原子一定与苯环共平面,但是羟基上的H原子不一定与苯环共平面,A项错误;Y与Br2加成后的产物中,与甲基相连的碳原子为手性碳原子,B项错误;X中的酚羟基、Y中的碳碳双键均可以被酸性KMnO4溶液氧化,从而使KMnO4溶液颜色褪去,C项错误;X生成Y的另一产物为HCl,该反应可以理解成取代了X中酚羟基上的H原子,D项正确。
答案 D
4.(2018·北京理综,10)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是( )
A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境
B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH或—NH2
C.氢键对该高分子的性能没有影响
D.结构简式为:
解析 根据题述芳纶纤维的结构片段可知其单体有两种:,无论是哪种单体,其苯环上的氢原子都是等效的,A项错误;对苯二甲酸和对苯二胺的官能团分别是—COOH、—NH2,B项正确;分子内氢键对物质的物理性质(如熔、沸点、溶解度等)都有影响,C项错误;该高分子化合物的结构简式为,D项错误。
答案 B
5.(2019·江苏化学,12改编)化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由X制得。
下列有关化合物X、Y的说法正确的是( )
A.1 mol X最多能与2 mol NaOH反应
B.Y与乙醇发生酯化反应可得到X
C.X、Y均能与酸性KMnO4溶液反应
D.室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目不相等
解析 A项,1个X分子中含有1个羧基和1个酚酯基,所以1 mol X最多能消耗3 mol NaOH,错误;B项,Y中的羧基与乙醇发生酯化反应,产物不是X,错误;C项,X、Y中均含有碳碳双键,均可以被酸性KMnO4溶液氧化,正确;D项,X与足量Br2加成后,生成含有3个手性碳原子的有机物,Y与足量Br2加成后,也生成含有3个手性碳原子的有机物,错误。
答案 C
题组一 官能团的识别
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)硝基、氨基、肽键(或酰胺键)、羧基
题组二 结构与性质
2.对甲氧基肉桂酸乙酯主要用于食品添加剂、香料、医药中间体,其结构简式如图所示,则下列有关说法中正确的是( )
A.对甲氧基肉桂酸乙酯的分子式为C12H16O3
B.对甲氧基肉桂酸乙酯在一定条件下能发生加成、加聚、取代、消去等反应
C.在一定条件下,1 mol对甲氧基肉桂酸乙酯最多能与1 mol H2加成
D.可用酸性高锰酸钾溶液区分苯和对甲氧基肉桂酸乙酯
解析 A项,该有机物的分子式为C12H14O3,错误;B项,该有机物不能发生消去反应,错误;C项,1 mol该有机物最多可与4 mol H2发生加成反应,错误;D项,苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,而对甲氧基肉桂酸乙酯能使酸性KMnO4溶液褪色,正确。
答案 D
3.(2019·山东潍坊二模)有机化合物甲与乙在一定条件下可反应生成丙:
。
下列说法正确的是( )
A.甲与乙生成丙的反应属于取代反应
B.甲分子中所有原子共平面
C.乙的一氯代物有2种
D.丙在酸性条件下水解生成和CHOH
解析 A项,甲与乙反应生成丙,两种物质生成一种物质,不饱和度降低为加成反应,错误;B项,甲分子中,*C为饱和碳原子,所连4个原子不可能共平面,错误;C项,乙的一氯代物有三种。分别为、,错误。
答案 D
4.(2019·山东济宁一模)1,1-二环丙基乙烯()是重要医药中间体,下列关于该化合物的说法错误的是( )
A.所有碳原子可能在同一平面
B.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.二氯代物有9种
D.生成1 mol C8H18需要3 mol H2
解析 A项,1,1-二环丙基乙烯含有碳碳双键和两个三元环,碳原子有两种杂化方式:sp3、sp2,前者是四面体构型,与其相连的原子不可能共平面,所以所有碳原子不可能共平面。错误;B项,1,1-二环丙基乙烯中含碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,正确;C项,该物质二氯代物有9种,正确;D项,1,1-二环丙基乙烯分子为C8H12,生成1 mol C8H18需3 mol H2,正确。
答案 A
题后悟道
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
—C≡C—
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 Ag 1 mol醛基最多生成1 mol Cu2O 1 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 CO2 2 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以消耗NaOH的物质的量示例
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
④1 mol卤素原子消耗1 mol NaOH
②以消耗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3 有机反应方程式与反应类型
常规有机反应方程式与反应类型
反应
类型
重要的有机反应
取代
反应
烷烃的卤代:CH4+Cl2CH3Cl+HCl
卤代烃的水解:
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
皂化反应:
+3NaOH3C17H35COONa+
酯化反应:+C2H5OH+H2O
糖类的水解:
+H2O+
(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)
苯环上的卤代:+Cl2+HCl
苯环上的硝化:+HO—NO2+H2O
加成
反应
烯烃的加成:CH3—CH===CH2+HCl
苯环加氢:
消去
反应
醇分子内脱水生成烯烃:C2H5OH
CH2===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===CH2CH2—CH2
共轭二烯烃的加聚:
缩聚
反应
二元醇与二元酸之间的缩聚:+nHOCH2CH2OH
+(2n-1)H2O
羟基酸之间的缩聚: +(n-1)H2O
氨基酸之间的缩聚:
nH2NCH2COOH+―→
+(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:
角度 有机反应方程式的书写与反应类型判断
1.(2019·课标全国Ⅰ,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。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)。
解析 A为醇,高锰酸钾氧化A生成酮(B);B与甲醛在碱溶液中发生加成反应生成C,C与酸性高锰酸钾反应生成D(),将—CH2OH氧化成—COOH,观察E的结构简式知,D与乙醇在浓硫酸加热条件下反应生成E,E在一定条件下引入丙基生成F,F水解并酸化生成G。结合E、G的结构简式可知F为。
(1)A中的官能团为羟基。(2)根据手性碳原子定义,B中—CH2—上没有手性碳,上没有手性碳,故B分子中只有2个手性碳原子。(3)B的同分异构体能发生银镜反应,说明含有醛基,所以可以看成环己烷分子中2个氢原子分别被甲基、醛基取代,或一个氢原子被—CH2CHO取代。(4)反应④所需的试剂和条件是乙醇/浓硫酸、加热。(5)反应⑤中,CH3CH2CH2Br与E发生取代反应。(6)F在碱溶液中水解生成羧酸盐,再酸化得到G。
答案 (1)羟基
(4)C2H5OH/浓H2SO4、加热 (5)取代反应
2.(2017·课标全国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)。
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,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。
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)
3.(2017·课标全国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________________、________________。
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;(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2和发生反应生成E的化学方程式为:HOCH2CH2OCH(CH3)2+HOCH2OCH2CH2OCH(CH3)2+H2O;
(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、。
答案 (1) (2)2-丙醇
(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2+
+H2O
(4)取代反应
(5)C18H31NO4
(6)6
题组一 有机反应方程式的书写与反应类型判断
1.有机物F()是合成某种药物的中间体它的一种合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)反应①的化学方程式为______________________________,
反应类型为________。
(2)反应②的化学方程式为____________________________,
反应类型为________。
(3)反应③的化学方程式为_______________________________,
反应类型为________。
(4)反应⑤的化学方程式为_______________________________。
解析 (1)反应①的产物A只给出了分子式,如果不能前后对照确定反应机理,将无法写出有关反应的化学方程式,苯与乙炔反应时,苯分子中的一个H原子和苯环分别加到乙炔分子中的两个碳原子上,生成苯乙烯。(2)反应②是的加成反应,可根据C的结构简式判断出HBr中氢原子加成到A分子中的支链末端,其加成产物B是。(3)B与NaCN发生取代反应生成和NaBr。(4)E与和HBr发生反应生成、HOCH2CH2OH(乙二醇)。若是中断键位置判断错误,则易写错另一种生成物。
答案 (1) 加成反应
2.Ⅰ.(2018·课标全国Ⅱ,36节选)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)由B到C的反应类型为________________。
(2)由D到E的反应方程式为___________________________________
_________________________________________________。
Ⅱ.(2017·课标全国Ⅲ,36节选)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)③的反应试剂和反应条件分别是_________________________________________________,
该反应的类型是________。
(2)⑤的反应方程式为_________________________________________________。
吡啶是一种有机碱,其作用是_________________________________________________。
解析 Ⅰ.(1)由B和C的结构简式可知该反应为酯化反应或取代反应。(2)在NaOH溶液作用下发生水解反应生成和CH3COONa,其化学方程式为。
Ⅱ.(1)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;
(2)对比E、G的结构,由G可倒推F的结构,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。
答案 Ⅰ.(1)取代反应或酯化反应
(2)+NaOH+CH3COONa
Ⅱ.(1)浓HNO3/浓H2SO4,加热 取代反应
吸收反应产生的HCl,提高反应转化率
题后悟道
1.由反应条件可推断有机反应类型
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
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
醇取代反应
2.陌生反应反应类型的快速判断
反应类型
判断方法
取代反应
两种反应物生成两种生成物 Ω不变
加成反应
两种反应物生成一种生成物 Ω减少
消去反应
一种反应物生成两种生成物 Ω增加
氧化反应
加氧去氢
还原反应
加氢去氧
加聚反应
只生成高分子有机物
缩聚反应
生成高分子有机物还生成小分子
题组二 常考易错有机方程式的书写
3.(1)CH3—CH2—CH2—Br
①强碱的水溶液,加热
_________________________________________________;
②强碱的醇溶液,加热
_________________________________________________。
(2)向溶液中通入CO2气体
_________________________________________________。
(3)
①Cl2、光_________________________________________________
②Cl2、FeCl3_________________________________________________
(4)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
_________________________________________________。
(5) 与足量NaOH溶液反应
_________________________________________________。
(6)Br—CH2COOH与足量NaOH溶液混合加热
_________________________________________________。
(7) 与足量H2反应
_________________________________________________。
(8)HOCH2CH2CH2COOH
_________________________________________________。
答案 (1)①CH3—CH2—CH2—Br+NaOH
CH3—CH2—CH2—OH+NaBr
②CH3—CH2—CH2—Br+NaOHCH3—CH===CH2↑+NaBr+H2O
(6)Br—CH2COOH+2NaOHHO—CH2—COONa+NaBr+H2O
(8)a.HOCH2CH2CH2COOH
CH2===CHCH2COOH+H2O
题后悟道
有机反应方程式书写的易错点
(1)反应物、产物之间用“→”连接,酯化反应可用“”连接。
(2)注明反应条件,同一有机物反应条件不同,产物不同。如。
(3)酯化反应、缩聚反应漏写生成的小分子物质,如CH3COOH+C2H5OH。
(4)多官能团反应漏写部分反应。如
(5)取代基位置书写错误+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O。
考点4 同分异构体
1.同分异构体的种类
(1)碳链异构
C4H10 2种 CH3CH2CH2CH3
C5H12 3种 CH3CH2CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH3 (CH3)4C
—C3H7 2种 —CH2CH2CH3 —CH(CH3)2
—C4H9 4种 —CH2CH2CH2CH3 —CH(CH3)CH2CH3
—CH2CH(CH3)2 —C(CH3)3
(2)位置异构
①—CHO、—COOH、—CH2OH为链端官能团
②一元取代物——等效氢法(对称法)
找出对称点或对称轴判断氢原子的种类即为一元取代物的种类,如为中心对称,氢原子只有一种,C6H5Cl只有一种。
③多元取代物——固定移位法
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。
④常见位置异构体种数
C6H4X2 3种 C6H4XY 3种
C6H3X3 3种 C6H3X2Y 6种 C6H3XYZ 10种
苯环上的一取代物只有一种 苯环上的一取代物有两种
(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、环烯烃
CH≡C—CH2CH3、CH2===CHCH===CH2与
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、
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
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(C12O22O11)
2.限定条件与结构的关系
(1)不饱和度(Ω)与结构关系
不饱和度
思考方向
Ω=1
1个双键或1个环
Ω=2
1个三键或2个双键
Ω=3
3个双键或1个双键和1个三键(或考虑环结构)
Ω>4
考虑可能含有苯环
(2)化学性质与结构关系
化学性质
思考方向
能与金属钠反应
羟基、羧基
能与碳酸钠溶液反应
酚羟基、羧基
与氯化铁溶液发生显色反应
酚羟基
发生银镜反应
醛基、甲酸酯基
发生水解反应
卤素原子、酯基
(3)核磁共振氢谱与结构关系
①确定有多少种不同化学环境的氢。
②判断分子的对称性。
角度 同分异构体的种类
1.(2019·课标全国Ⅱ,36)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:
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________。
解析 (1)因A的分子式是C3H6,且为烯烃,故其结构简式为CH3CH===CH2,名称是丙烯。结合B的分子式、C的分子式和D的结构简式可知B为CH2===CHCH2Cl,C为,故C中所含官能团为氯原子和羟基。(2)由B生成C的反应是CH2===CHCH2Cl与HOCl发生的加成反应。(4)由已知信息①可知E为。(5)能发生银镜反应说明含醛基;核磁共振氢谱中三组峰的峰面积之比为3∶2∶1,说明含1个甲基,故符合条件的同分异构体为。(6)D与F生成G的化学方程式为(2+n)+(1+n) +(2+n)NaOH―→
+(2+n)NaCl+(2+n)H2O,生成1 mol G时存在(2+n) mol=765 g/(58.5 g·mol-1+18 g·mol-1),解得n=8。
答案 (1)丙烯 氯原子 羟基 (2)加成反应
(6)8
2.根据要求回答下列问题:
(1)(2018·全国卷Ⅰ节选)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)_________________________________________________
_________________________________________________。
(2)(2018·全国卷Ⅱ节选)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________。
(3)(2017·全国卷Ⅲ节选)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。
(4)(2016·全国卷Ⅲ节选)芳香化合物F是的同分异构体,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
_________________________________________________。
(5)(2015·全国卷Ⅱ节选)HOOC(CH2)3COOH的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种(不含立体异构)。
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
②既能发生银镜反应,又能发生皂化反应
其中核磁共振氢谱显示为3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是________(写结构简式)。
(6)(2014·全国卷Ⅰ节选) 的同分异构体中含有苯环的还有________种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱为4组峰,且面积比为6∶2∶2∶1的是________(写出其中一种的结构简式)。
解析 (1)根据题意知,满足条件的E的酯类同分异构体具有高度对称结构,则满足条件的同分异构体为。
(2)结合图示可知B的分子式为C6H10O4,即F的分子式也为C6H10O4,其摩尔质量为146 g·mol-1,7.30 g F的物质的量为=0.05 mol,结合0.05 mol F与饱和NaHCO3溶液反应生成标况下2.24 L(0.1 mol)CO2可知1 mol F中含2 mol —COOH,则F的结构中,主链上含有4个碳原子时有6种情况,即 (数字表示另一个—COOH的位置,下同)和;主链含3个碳原子时有3种情况,即,则符合条件的F有9种可能结构。其中核磁共振氢谱中吸收峰的峰面积之比为3∶1∶1的结构简式为。
(3)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:
(4)芳香化合物F是的同分异构体,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。
(5)HOOC(CH2)3COOH的同分异构体能与饱和NaHCO3溶液反应生成气体,说明分子中含有—COOH;既能发生银镜反应,又能发生水解反应,说明它是甲酸酯类,符合条件的同分异构体有如下5种:
其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是。
(6) 的同分异构体中,若苯环上只有1个取代基,则这个取代基可能为—CH2CH2NH2、—CH(NH2)CH3、—CH2NHCH3、—NHCH2CH3、—N(CH3)2,共有5种;若苯环上有2个取代基,分别为—C2H5、—NH2时有2种;分别为—CH3、—CH2NH2时有3种;分别为—CH3、—NHCH3时有3种;若苯环上有3个取代基(2个—CH3、1个—NH2)时有6种,故共有19种。其中符合题中核磁共振氢谱要求的是或或。
答案
题组 同分异构体的种类
1.根据要求回答下列问题
(1)—C3H7有________种,C3H6O属于醛的同分异构体有________种。
(2)—C4H9有________种,C5H12O属于醇且催化氧化生成醛的同分异构体有________种。
(3)C5H12的同分异构体有________种,其中一氯代物只有1种的结构简式为________。
(4)分子式为C5H12O的醇与分子式为C5H10O2的羧酸形成的酯共有________种(不考虑立体异构)。
答案 (1)2 1 (2)4 4 (3)3 C(CH3)4 (4)32
2.(1)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。
(2)符合下列3个条件的的同分异构体有________种。①与FeCl3溶液显色;②苯环上只有两个取代基;③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH,其中氢原子共有五种不同环境的是________(写结构简式)。
(3)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)。
(4)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________。
(5)邻甲基苯甲酸()的同分异构体中,满足下列条件的同分异构体共有________种。
①属于芳香族化合物
②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜
③能与NaOH溶液反应
(6)同时满足下列条件的的所有同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色;
②1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3反应产生88 g气体。
解析 (1)由条件知同分异构体中含有酚羟基、甲酸酯基,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:。
(2)同分异构体符合下列条件:①与FeCl3溶液显色,说明含有酚羟基;②苯环上只有两个取代基;③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH,说明另一个取代基为RCOO—,该取代基为CH3CH2CH2COO—、(CH3)2CHCOO—,这两种取代基都与酚羟基有邻、间、对3种位置关系,所以符合条件的同分异构体有6种,其中氢原子共有5种不同环境的是。
(3)H为二元取代芳香化合物,说明苯环上只有两个取代基;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,说明有两个酯基;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。
(4)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。
(5)能与银氨溶液反应说明含—CHO,能与NaOH溶液反应说明含—OH、—CHO或,将已知基团或官能团在苯环上排布
①若为(酚)—OH、—CHO,还剩余一个碳原子(“—CH2—”),最后分别将“—CH2—”插入其中,图示如下:(数字表示“—CH2—”插入的位置)
②若为—OOCH,插入“—CH2—”图示如下:
合计17种。
(6)能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明含“”,1 mol该同分异构体与足量饱和NaHCO3反应产生88 g CO2,说明含两个“—COOH”
①含有“”的四个碳原子的碳架有下列三种情况C===C—C—C,C—C===C—C,。
②运用“定一移二”的方法,将两个羧基分别在以上三种碳架上排布,图示如下(数字表示另一个“—COOH”可能的位置)、、、,共有9种情况;、共5种情况;、共4种情况。合计18种。
答案 (1)6
(5)17 (6)18
题后悟道
限定条件下同分异构体的书写流程
(1)思维流程
①明确研究对象的分子式或结构简式
②分析C:原子个数 O:原子个数 Cl:原子个数 N:原子个数 Ω:数值(芳香族化合物苯环除外)
③根据限定条件确定同分异构体中所含官能团
④结合所给有机物:碳链异构→官能团类别异构→官能团位置异构
⑤确定同分异构体种类或根据性质书写结构简式
(2)注意事项
①碳原子的价键数为4:碳原子上是否有氢原子、氢原子个数有1个还是2个是否允许出现CC、CO
②芳香族化合物同分异构体
a.苯环上取代基的个数
b.碳链是否需要拆分
c.书写要有序进行
③位置异构应先考虑—CHO、—COOH、—CH2OH等链端官能团,再考虑等官能团,然后考虑其它官能团。
如芳香酯C8H8O2的同分异构体的种类
思维流程:分子式C8H8O2→C—2 O—2 Ω—1→官能团→碳链异构—C—C或—C、—C→位置异构①②(邻、间、对)→共6种。
考点5 有机合成与推断
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,说明该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该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;
5.根据新信息类推
高考常见的新信息反应总结
(1)丙烯α-H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:
(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)苯环上的硝基被还原:
(6)醛、酮的加成反应(加长碳链,—CN水解得—COOH):
(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α-H被取代的反应:
(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。
1.(2019·北京理综,25)抗癌药托瑞米芬的前体K的合成路线如下。
已知:
ⅱ.有机物结构可用键线式表示,如(CH3)2NCH2CH3的键线式为
(1)有机物A能与Na2CO3溶液反应产生CO2,其钠盐可用于食品防腐。有机物B能与Na2CO3溶液反应,但不产生CO2;B加氢可得环己醇。A和B反应生成C的化学方程式是_________________________________________________,
反应类型是________。
(2)D中含有的官能团:________。
(3)E的结构简式为________。
(4)F是一种天然香料,经碱性水解、酸化,得G和J。J经还原可转化为G。J的结构简式为________。
(5)M是J的同分异构体,符合下列条件的M的结构简式是________。
①包含2个六元环
②M可水解,与NaOH溶液共热时,1 mol M最多消耗2 mol NaOH
(6)推测E和G反应得到K的过程中,反应物LiAlH4和H2O的作用是________。
(7)由K合成托瑞米芬的过程:
托瑞米芬具有反式结构,其结构简式是_________________________________________________。
解析 (1)由A与B反应生成C的反应条件及C的分子式可知该反应为取代反应(或酯化反应),结合题干信息可知A为羧酸,B与Na2CO3溶液反应但不生成CO2,故B为酚,又B加氢可得环己醇,则B为苯酚,故A为苯甲酸,A和B反应生成C的化学方程式为++H2O。(2)结合已知ⅰ可知,由C生成的D为,其中含有的官能团为羰基和羟基。(3)根据已知ⅰ,结合D的结构简式、生成E的条件及E的分子式可知E为。(4)结合E为,由合成路线中的K逆推可知,G为,J经还原可转化为G,结合J的分子式可知J为。(5)M是J的同分异构体,由M可水解,可知M中含1个酯基,又1 mol M最多消耗2 mol NaOH,可知该酯为酚酯,又M中包含2个六元环,故满足条件的M的结构简式为。(6)对比反应物E、G与生成物K的结构可知,LiAlH4和H2O的作用是还原E、G。(7)K为,由“托瑞米芬具有反式结构”可知,K脱去1分子水后生成的N为,结合托瑞米芬的分子式可知Cl取代中的羟基,生成(托瑞米芬)。
答案
取代反应(或酯化反应)
(2)羟基、羰基
(6)还原(加成)
2.(2018·课标全国Ⅲ,36)近来有报道,碘代化合物E与化合物H在Cr-Ni催化下可以发生偶联反应,合成一种多官能团的化合物Y,其合成路线如下:
已知:RCHO+CH3CHOR—CH===CH—CHO+H2O
回答下列问题:
(1)A的化学名称是________。
(2)B为单氯代烃,由B生成C的化学方程式为_________________________________________________
_________________________________________________。
(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是________、________。
(4)D的结构简式为_________________________________________________。
(5)Y中含氧官能团的名称为________。
(6)E与F在Cr-Ni催化下也可以发生偶联反应,产物的结构简式为_________________________________________________。
(7)X与D互为同分异构体,且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢,其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式
_________________________________________________。
解析 (1)CH3—C≡CH的名称为丙炔。
(2)CH3—C≡CH与Cl2在光照条件下发生取代反应生成ClCH2—C≡CH(B),ClCH2—C≡CH与NaCN在加热条件下发生取代反应生成HC≡C—CH2CN(C),即B→C的化学方程式为ClCH2—C≡CH+NaCNHC≡C—CH2CN+NaCl。
(3)A生成B的反应为取代反应,结合已知信息可推出G生成H的反应为加成反应。
(4)HC≡C—CH2CN水解后生成HC≡C—CH2COOH,HC≡C—CH2COOH与CH3CH2OH发生酯化反应生成HC≡C—CH2COOC2H5(D)。
(5)根据Y的结构简式可知,Y中含有酯基和羟基两种含氧官能团。
(6)F为,其与在Cr-Ni催化下发生偶联反应生成。
(7)根据题设条件可知,X中含有2个—CH3、1个碳碳三键、1个酯基、1个—CH2—,则符合条件的X的结构简式如下:
答案 (1)丙炔
(2) +NaCl
(3)取代反应 加成反应
(4)
(5)羟基、酯基
(6)
(7) (任意写三种,合理即可)
1.(2019·山东济宁二模)福莫特罗是一种治疗哮喘病的药物,它的关键中间体(G)的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)F的分子式为________,反应①的反应类型为________。
(2)反应④的化学方程式为____________________________。
(3)C能与FeCl3溶液发生显色反应,C的结构简式为________,D中的含氧官能团为________。
(4)B的同分异构体(不含立体异构)中能同时满足下列条件的共有________种。
a.能发生银镜反应
b.能与NaOH溶液发生反应
c.含有苯环结构
其中核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1的是________(填结构简式)。
(5)参照G的合成路线,设计一种以为起始原料(无机试剂任选)制备的合成路线_________________________________________________。
解析 由E的结构简式可推知D。
(1) 为取代反应。(2) +HCl。(4)由能发生银镜反应、能与NaOH溶液反应可知其中含、—OH,故C8H8O2―→、C—2 O—2 Ω—1→官能团→碳链异构—C—C、2个—C→位置异构①3种,②1种,③ (邻、间、对)3种,④10种,共17种,其中核磁共振氢谱有4组峰且峰的面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为。(5)比较原料,产物可知:碳原子数不变,引入了—NO2、―→,结合合成路线可知合成路线可设计为答案 (1)C15H12NO4Br 取代反应
2.(2019·山东潍坊二模)高分子化合物G是一种聚酯材料,其一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的名称是________,B含有的官能团名称是________。
(2)反应④的反应类型是________。
(3)反应⑥的化学方程式为___________________________________
_________________________________________________。
(4)反应③~⑤中引入—SO3H的作用是___________________________
_________________________________________________。
(5)满足下列条件的C的同分异构体共有________种(不含立体异构)。
①能使FeCl3溶液显紫色;能发生水解反应。②苯环上有两个取代基。
其中核磁共振氢谱显示为5组峰,峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1,且含有—CH2CH3,该有机物的结构简式是________(任写一种)。
(6)以CH3CH2CH2OH为原料,设计制备的合成路线。
解析 (1)由B知A的结构简式为,A的名称为苯乙醛,(2)③~⑤中;③引入—SO3H占据对位,④引入—NO2进入邻位⑤去掉—SO3H,释放对位。(5)C的结构简式为,由能使FeCl3溶液显紫色,说明有酚羟基,由能发生水解反应说明含,苯环上有两个取代基。故→C—3 O—3 Ω—1→官能团—OH、→碳链异构—C—C—C、→位置异构(邻、间、对)15种② (邻、间、对)3种,共18种。(6)比较CH3CH2CH2OH、可知还需1分子HCN。官能团由—OH→—OH、—COOH合成路线可设计如下:CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO
答案 (1)苯乙醛 氰基,羟基 (2)取代反应
(3)
(4)占据取代基的对位,将—NO2引入取代基的邻位
3.(2019·山东青岛一模)有机物J属于大位阻醚系列中的一种物质,在有机化工领域具有十分重要的价值。2018年我国首次使用α-溴代羰基化合物合成大位阻醚J,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的名称________。
(2)C―→D的化学方程式____________________________________。
E―→F的反应类型________。
(3)H中含有的官能团________。J的分子式________。
(4)化合物X是D的同分异构体,其中能与氢氧化钠溶液反应的X有________种(不考虑立体异构),写出其中核磁共振氢谱有3组峰,峰面积之比为1∶1∶6的结构简式为________。
(5)参照题中合成路线图。设计以甲苯和为原料来合成另一种大位阻醚的合成路线。
解析 由C可知A为,D为,E为,由J可知H为。(4)由能与NaOH溶液反应可知官能团可能为—COOH或—COO—,故C4H8O2同分异构体有①羧基C—C—C—COOH 1种 1种;
答案 (1)2-甲基丙烯
(2) +2H2O 取代反应
(3)酚羟基和硝基 C10H11NO5
(4)6
(5)
题后悟道
根据题给框图转化关系推断有机物的结构
在有机推断题中,经常遇到框图转化步骤中出现“有机物结构简式→字母代替有机物→分子式(或者有机物结构简式)”,要求写出“字母所代替的有机物(或者有机试剂)”的结构简式。对于此类有机物结构的推断,需要考虑如下几点:
①在限定的转化步骤中,反应的条件是什么,其目的是什么。
②转化前后发生了什么反应,有机物发生了什么结构变化。
由①②可判断反应物、产物中的官能团
③核磁共振氢谱信息
④转化前后(有时要分析、比较几步转化)有机物的分子式、结构简式比较
由③④可判断碳架结构、官能团的位置
然后采用正推法、逆推法、正逆结合法即可推出“字母对应有机物”的结构简式。
考点6 合成路线的分析与设计
(一)有机合成中官能团的转变
1.官能团的引入(或转化)
(1)引入碳碳双键
卤代烃的消去反应
CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O
醇的消去反应
CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
炔烃的加成反应
HC≡CH+HClCH2===CHCl
(2)引入卤素原子
①烃的取代反应:
CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
②烯烃、炔烃与卤素单质的加成反应:
CH3CH===CH2+Br2―→CH3CHBrCH2Br
③烯烃、炔烃与卤化氢的加成反应:
CH3CH===CH2+HBrCH3CHBrCH3
④烯烃先与氢气进行加成反应,然后与卤素单质发生取代反应:
CH3CH===CH2CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl
⑤醇与氢卤酸的取代反应:
CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
(3)引入羟基
烯烃与水的加成反应
CH3CH===CH2+H2OCH3CHOHCH3
卤代烃的水解反应
CH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH2CH2OH+NaCl
醛(酮)的还原反应
CH3CHO+H2CH3CH2OH
羧酸的还原反应
CH3COOHCH3CH2OH
酯的水解反应
CH3COOCH2CH3+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH
(4)引入羰基
①醇(羟基碳原子上有2个H)的催化氧化引入醛羰基:
2CH3CH2CH2OH+O22CH3CH2CHO+2H2O
②醇(羟基碳原子上有1个H)的催化氧化引入酮羰基:
③某些烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化:
(CH3)2C===C(CH3)22(CH3)2C===O
④某些烯烃被O3氧化
(CH3)2C===C(CH3)22(CH3)2===O
(5)引入羧基
①醛的氧化:2CH3CHO+O22CH3COOH
②醇的氧化:
CH3CH2CH2OHCH3CH2COOH
③某些烯烃、苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化:
CH3CH===CHCH32CH3COOH,
2.官能团的消除
(1)通过加成反应可以消除不饱和键(双键、三键)和苯环。
(2)通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。
(3)通过加成或氧化反应等消除醛基。
(4)通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。
3.官能团的改变
(1)利用官能团的衍生关系进行衍变,如
R—CH2OHR—CHOR—COOH
(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个,如
CH3CH2OHCH2===CH2ClCH2—CH2ClHOCH2—CH2OH
(3)通过某种手段改变官能团的位置,如
4.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
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
先通过与HCl加成转化为氯代物,后用NaOH醇溶液通过消去反应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:
对位
易取代导致产品不纯
浓H2SO4取代保护:
(二)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—CH2
nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2
2CH3CHO
+(n-1)H2O
缩短碳链
+NaOHRH+Na2CO3
R1—CH===CH—R2R1CHO+R2CHO
(三)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题
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.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)
角度 合成路线设计
1.(2019·课标全国Ⅲ,36)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/%
1
KOH
DMF
Pd(OAc)2
22.3
2
K2CO3
DMF
Pd(OAc)2
10.5
3
Et3N
DMF
Pd(OAc)2
12.4
4
六氢吡啶
DMF
Pd(OAc)2
31.2
5
六氢吡啶
DMA
Pd(OAc)2
38.6
6
六氢吡啶
NMP
Pd(OAc)2
24.5
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)
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。
答案 (1)间苯二酚(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)
(6)
2.[2016·课标全国Ⅲ,38(6)改编]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:
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。
3.(2018·天津理综,8)化合物N具有镇痛、消炎等药理作用,其合成路线如下:
参照上述合成路线,以为原料,采用如下方法制备医药中间体。
该路线中试剂与条件1为_____________________________,
X的结构简式为________________;试剂与条件2为________________,Y的结构简式为________________。
解析 结合题给合成路线,运用逆合成分析法,可知合成的物质为,结合图示转化关系,可知X为,生成X的反应为与HBr发生的取代反应,试剂与条件1为HBr,△;Y为,生成Y的反应为的氧化反应,试剂与条件2为O2/Cu或Ag,△。
题组 合成路线设计
1.从猫薄荷植物中分离出来的荆芥内酯可用作安眠药、抗痉挛药、退热药等。通过荆芥内酯的氢化反应可以得到二氢荆芥内酯,后者是有效的驱虫剂。为研究二氢荆芥内酯的合成和性质,进行如下反应:
A()BC()D()E()
参照题干中的反应流程写出由合成的合成路线图(无机试剂任选)。
解析 题目中提供的原料中含有碳碳双键和醛基,与题中给出的合成路线中的物质对比,发现与含有相同的官能团;目标产物中含有酯基和环状结构,与题中给出的合成路线中的物质对比,发现与物质D()结构相似;因此设计合成路线可模仿题中给出的合成路线。
2.(2018·北京理综,25)8-羟基喹啉被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂,也是重要的医药中间体。如图是8-羟基喹啉的合成路线。
ii.同一个碳原子上连有2个羟基的分子不稳定。
(1)按官能团分类,A的类别是_________________________________。
(2)A→B的化学方程式是______________________________________。
(3)C可能的结构简式是_______________________________________。
(4)C→D所需的试剂a是_____________________________________。
(5)D→E的化学方程式是_____________________________________。
(6)F→G的反应类型是_______________________________________。
(7)将下列K→L的流程图补充完整:
(8)合成8-羟基喹啉时,L发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。反应时还生成了水,则L与G物质的量之比为________。
解析 (1)按照官能团分类,CH2===CHCH3属于烯烃。(2)A→B属于取代反应,注意勿漏掉生成的HCl。(3)CH2===CHCH2Cl的结构不对称,它与HOCl发生加成反应时,可能生成ClCH2CHOHCH2Cl或HOCH2CHClCH2Cl。(4)C→D过程中,氯原子发生了水解,所以所用的试剂是NaOH水溶液。(5)D→E是醇类物质发生的消去反应。(6)F是苯酚,G是苯酚分子中苯环上的氢原子被硝基取代的产物,故F→G属于取代反应。(7)K的分子式为C9H11NO2,L的分子式为C9H9NO,二者分子组成上相差一个“H2O”,显然从K到L的过程中发生了消去反应。观察K的结构,它不能发生消去反应。但根据“已知i”,可知K分子中醛基能与苯环上氢原子发生加成反应得到醇羟基,然后发生消去反应,即可消去一个H2O分子。所以从K到L的流程为:K分子中的醛基与苯环上的氢原子发生加成反应生成,再由发生消去反应生成(即L)。(8)合成8-羟基喹啉的过程中,L发生的是去氢氧化,一个L分子脱去了2个氢原子,而一个G分子中—NO2变为—NH2需要6个氢原子,则L与G的物质的量之比应为3∶1。
答案 (1)烯烃
(2)CH2===CHCH3+Cl2CH2===CHCH2Cl+HCl
(3)HOCH2CHClCH2Cl或ClCH2CH(OH)CH2Cl
(4)NaOH,H2O
(5)HOCH2CH(OH)CH2OH
CH2===CHCHO+2H2O
(6)取代反应
(7)
(8)氧化 3∶1
3.(2019·山东潍坊一模)有机物H是合成某种药物的中间体,一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)有机物B的化学名称为________。
(2)反应②的反应类型为________。
(3)反应④所需试剂、条件分别为________。
(4)写出反应③的化学方程式________________________________
_________________________________________________。
(5)1 mol E与1 mol H2完全加成生成1 mol W,W有多种同分异构体,其中属于α-氨基酸、分子中含两个羧基、且苯环上有两个取代基的W的可能结构共有________种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱为五组峰,峰面积比为3∶2∶2∶2∶2的结构简式为________。
(6)设计以甲苯和(CH3CO)2O为原料制备的合成路线_________________________________________________
_________________________________________________(无机试剂任选)。
解析 (2)由A、B的结构简式可知反应②除生成C外还生成HCl,反应②为取代反应。(4)由C、E的结构简式知D的结构简式为,反应④为卤代烃的消去反应,反应条件为NaOH/醇、△。
(5)由E可知W的结构简式为,由限制条件为α-氨基酸,两个—COOH,苯环上有两个取代基。W―→C—4 O—4 N—1 Ω—2―→—NH2 α位,—COOH 2个,苯环上两个取代基―→位置异构①、—COOH(邻、间、对)3种 ②、—C(邻、间、对)3种、—COOH(邻、间、对)3种 ④、—C—COOH(邻、间、对)3种 共12种,核磁共振氢谱为五组峰且峰面积比为3∶2∶2∶2∶2的结构简式为。(6)比较、(CH3CO)2O与可知需要1个,1个(CH3CO)2O,官能团的变化为—CH3―→—COOH,引入—NHCOCH3,故合成路线可设计为
答案 (1)对硝基甲苯(或4-硝基甲苯)
(2)取代反应 (3)NaOH/醇△
题后悟道
合成路线设计题的解题策略
1.原则
原料价廉、原理正确、路线简捷、便于操作、条件适宜、易于分离、产率高。
2.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和苯甲醇,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)正逆双向结合法
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
相关资料
更多