2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练 专题14 有机化学基础

14 有机化学基础

【难点突破】

一、分析近几年高考卷可知，该题型考查的主要命题点如下：

1.有机物的命名及官能团的名称；

2.有机反应类型的判断；

3.有机反应条件及反应方程式的书写；

4.有机物结构简式的书写；

5.限定条件下同分异构体的书写；

6.有机物的合成路线设计。

二、必备知识技巧

1．常见官能团的结构与性质

2．官能团与反应用量的关系

(1)不同官能团反应用量的关系

(2)常考官能团(1 mol)消耗NaOH、H2的物质的量

①消耗NaOH的物质的量示例

②消耗H2的物质的量示例

3．由反应条件推断有机反应类型

4.限定条件下同分异构体的书写与判断

（1）常见限制条件与结构关系总结

（2）解题思路

①根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。

②结合所给有机物有序思维：碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。

③确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。

(3)判断多元取代物同分异构体的方法

①定一移一法

对于二元取代物同分异构体的判断，可固定一个取代基的位置，再改变另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目。如分析C3H6Cl2的同分异构体，先固定其中一个Cl的位置，移动另一个Cl。

②定二移一法

对于芳香化合物中若有3个取代基，可以固定其中2个取代基为邻、间、对的位置，然后移动第三个取代基的位置以确定同分异构体的数目。

（4）示例(以C9H10O2不同条件下同分异构体的书写为例)

5.有机合成路线的设计

（1）有机合成路线的表达方式

ABC……  →D

示例：由乙醇合成乙酸乙酯的合成路线为：

CH3CH2OHCH3CHOCH3COOHCH3COOC2H5

（2）有机合成路线设计的几种常见类型

根据目标分子与原料分子在碳骨架和官能团两方面变化的特点，可将合成路线的设计分为：

①以熟悉官能团的转化为主型

如请设计以CH2===CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。

②以分子骨架变化为主型

如请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯()的合成路线流程图(注明反应条件)。

提示：R—Br＋NaCN  → R—CN＋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)

（3）有机合成路线的设计方法

①正推法

即从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路线，其思维程序为

⇨……⇨⇨

如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯，可采用正推法：

②逆推法

即从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计，其思维程序为

⇨……⇨⇨

如采用逆推法，通过对苯甲酸苯甲酯()的结构分析可知，合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇，继续逆推可得出原料分子为甲苯，如图所示：

设计合成路线时，要选择反应步骤少，试剂成本低，操作简单，毒性小，污染小，副产物少的路线，即

③正逆双向结合推

采用正推和逆推相结合的方法，是解决合成路线题的最实用的方法，其思维程序为

⇨……⇦。

【典例1】(2019·全国Ⅰ卷)化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：

回答下列问题：

(1)A中的官能团名称是________。

(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。写出B的结构简式，用星号(*)标出B中的手性碳____________________________。

(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式________________________________________________________________________。

(不考虑立体异构，只需写出3个)

(4)反应④所需的试剂和条件是________。

(5)⑤的反应类型是________。

(6)写出F到G的反应方程式__________________________________________________________________________________________。

(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线________________________________________________________________________

________________________________________________________________________(无机试剂任选)。

【答案】  (1)羟基　(2)　(3)、、、、 　(4)C2H5OH/浓H2SO4、加热　

(5)取代反应

(6)、

(7)

【解析】  (1)由A的结构简式知，A中所含官能团为—OH，其名称为羟基。

(2)由手性碳的结构特点可知，B中手性碳原子(用*表示)为。

(3)由同分异构体的限定条件可知，分子中除含有六元环外，还含有1个饱和碳原子和—CHO。若六元环上只有一个侧链，则取代基为—CH2CHO；若六元环上有两个取代基，可能是—CH3和—CHO，它们可以集中在六元环的同一个碳原子上(1种)，也可以位于六元环的不同碳原子上，分别有邻、间、对3种位置。

(4)由C、E的结构简式和C转化为D的反应条件可推断D的结构简式为，反应④是D与C2H5OH在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应生成E。

(5)由E、G的结构简式及F转化为G的反应条件可推知F为，反应⑤是与—COOC2H5相连的碳原子上的H原子被—CH2CH2CH3取代的反应。

(6)反应⑥是酯基在碱性条件下水解再酸化的反应，化学方程式为，

。

(7)结合反应⑤的反应条件，甲苯先转化为，再与乙酰乙酸乙酯()发生取代反应生成，在碱性条件下发生水解反应后再酸化即可得产物。

【典例2】 (2019·全国Ⅱ卷)环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能，已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型环氧树脂G的合成路线：

已知以下信息：

①

②

回答下列问题：

(1)A是一种烯烃，化学名称为________，C中官能团的名称为________、________。

(2)由B生成C的反应类型为__________________。

(3)由C生成D的反应方程式为________________________________________________________________________。

(4)E的结构简式为________________________________________________________________________。

(5)E的二氯代物有多种同分异构体，请写出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式________________________________________________________________________、__________________。

①能发生银镜反应；

②核磁共振氢谱有三组峰，且峰面积比为3∶2∶1。

(6)假设化合物D、F和NaOH恰好完全反应生成1 mol单一聚合度的G，若生成的NaCl和H2O的总质量为765 g，则G的n值理论上应等于________。

【答案】 (1)丙烯　氯原子　羟基　(2)加成反应

(3)

(或)

(4)

(5)　　(6)8

【解析】  (1)A分子中有三个碳原子，且为烯烃，因此A的名称为丙烯；B为CH2===CH—CH2Cl，由B和HOCl生成的C为或，因此C中的官能团为氯原子和羟基。

(2)由B和C的结构简式以及反应试剂可知，该反应为加成反应。

(3)C的结构简式为或，在NaOH作用下生成，该反应方程式为

(或)。

(4)由生成物F以及信息①可知，E的结构简式为。

(5)E的同分异构体是芳香族化合物，说明含有苯环；能发生银镜反应，说明含有醛基；有三组峰，说明有三种等效氢，有一定的对称性，三组峰的面积比为3∶2∶1，由此可写出满足条件的结构简式为、。

(6)由题给信息②、③可知，要生成1 mol G，同时生成(n＋2)mol NaCl和(n＋2)mol水，即得(n＋2)mol×(58.5＋18)g·mol－1＝765 g，解得n＝8。

【典例3】 (2019·全国Ⅲ卷)氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法：

回答下列问题：

(1)A的化学名称为________。

(2)中的官能团名称是______________________________________________。

(3)反应③的类型为________，W的分子式为______________________________。

(4)不同条件对反应④产率的影响如表：

上述实验探究了________和________对反应产率的影响。此外，还可以进一步探究________________等对反应产率的影响。

(5)X为D的同分异构体，写出满足如下条件的X的结构简式：__________________________。

①含有苯环；②有三种不同化学环境的氢，个数比为6∶2∶1；③1 mol的X与足量金属Na反应可生成2 g H2。

(6)利用Heck反应，由苯和溴乙烷为原料制备，写出合成路线： ________________________________________________________________。(无机试剂任选)

【答案】　(1)间苯二酚(或1,3­苯二酚)　(2)羧基、碳碳双键　(3)取代反应　C14H12O4　(4)不同碱　不同溶剂　不同催化剂(或温度等)

(5)

(6)

【解析】　(1)A的结构简式为，其名称为间苯二酚或1,3­苯二酚。(2)中的官能团是碳碳双键和羧基。(3)由合成路线可知，反应③为取代反应。W中含两个苯环，1个碳碳双键，故C原子数为2×6＋2＝14，含4个羟基，故含4个O原子，由苯环及碳碳双键可知W分子的不饱和度为4×2＋1＝9，故W分子中H原子数为2×14＋2－2×9＝12，W的分子式为C14H12O4。(4)由表格中的信息可知，实验1、2、3、4中的溶剂和催化剂相同，碱不同，产率不同；实验4、5、6中碱和催化剂相同，溶剂不同，产率不同，故该实验探究了不同碱和不同溶剂对反应产率的影响；因6个实验的催化剂相同，故还可以设计实验探究不同的催化剂对反应产率的影响。(5)D为，其同分异构体X为1 mol时，与足量Na反应生成2 g H2，则X中含2个羟基，由X中不同化学环境的氢原子的个数比可知2个羟基在苯环上处于对称位置，且X中含有2个甲基，故符合条件的X的结构简式为、。

【典例4】(2018·全国Ⅰ卷)化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路线如下：

回答下列问题：

(1)A的化学名称为________。

(2)②的反应类型是________。

(3)反应④所需试剂、条件分别为______________________________________。

(4)G的分子式为________。

(5)W中含氧官能团的名称是___________________________________________。

(6)写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比为1∶1)：______________________________。

(7)苯乙酸苄酯()是花香型香料，设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线(无机试剂任选)。

【答案】　(1)氯乙酸　(2)取代反应　(3)乙醇/浓硫酸、加热　(4)C12H18O3　(5)羟基、醚键

(6)、

(7)

【解析】　(1)物质A可以看作是乙酸中甲基上的一个氢原子被一个氯原子取代后的产物，其化学名称为氯乙酸。

(2)反应②为—CN取代氯原子的反应，因此属于取代反应。

(3)反应④为羧基与羟基生成酯基的反应，因此反应试剂为乙醇/浓硫酸，条件为加热。

(5)根据题给W的结构简式可判断W分子中含氧官能团的名称为羟基和醚键。

(6)该酯的核磁共振氢谱只有两组峰，且峰面积比为1∶1，说明该物质的分子是一种对称结构，由此可写出符合要求的结构简式为、。

(7)采用逆推法。要合成苯乙酸苄酯，需要；要生成，根据题给反应可知，需要；要生成，需要；苯甲醇和HCl反应即可生成。由此可写出该合成路线。

【典例5】(2018·全国Ⅱ卷)以葡萄糖为原料制得的山梨醇(A)和异山梨醇(B)都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物。由葡萄糖为原料合成E的路线如下：

回答下列问题：

(1)葡萄糖的分子式为________。

(2)A中含有的官能团的名称为________。

(3)由B到C的反应类型为________。

(4)C的结构简式为________。

(5)由D到E的反应方程式为_______________________________________________。

(6)F是B的同分异构体。7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳(标准状况)，F的可能结构共有__________种(不考虑立体异构)；其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3∶1∶1的结构简式为____________________。

【答案】　(1)C6H12O6　(2)羟基　(3)取代反应(或酯化反应)

(4)

(5)

(6)9　

【解析】　(2)葡萄糖中含有羟基和醛基，醛基与氢气发生加成反应生成羟基，因此A中的官能团只有羟基。

(3)B分子中含有羟基，能与乙酸发生酯化反应，因此B到C的反应类型为取代反应(或酯化反应)。

(4)由C的分子式可知，B中只有一个羟基发生了取代反应，因此C的结构简式为。

(5)D生成E的反应为酯在氢氧化钠作用下的水解反应，该反应的化学方程式为

。

(6)B的分子式为C6H10O4，其相对分子质量为146，F是B的同分异构体，则7.30 g F的物质的量为0.05 mol，生成的二氧化碳的物质的量为0.1 mol，因此F分子中含有两个羧基，剩余基团为—C4H8，根据同分异构体的书写方法可判断符合要求的F的可能结构有9种，其中满足题意要求的结构简式为。