高考总复习--有机合成与推断

有机合成与推断 知识指津 1 有机合成的涵义 有机合成是指以单质 无机化合物及易得到的有机化合物 一般是四个碳以下的有机 物以及从石油化工生产容易得到的烯烃 芳香烃等化合物 为原料 用化学方法人工制备较 为复杂的有机化合物 2 有机合成的准备知识 1 熟悉烃类物质 特别是乙烯 丙烯 1 3 丁二烯 苯 甲苯 二甲苯 乙炔和萘等 烃的衍生物 特别是卤代烃 乙醇 乙醛 甲醛 苯酚 乙酸 乙酸乙酯 氨基酸 乙二醇 丙三醇等 淀粉 纤维素等的重要化学性质 如乙烯的加成 加聚反应 乙炔的加成反应 淀粉及纤维素的水解反应等 2 熟悉烃 卤代烃 醇 醛 羧酸 酯等各类烃及烃的衍生物在一定条件下的相互转 化规律 3 有机合成中官能团的引入方法 1 引入卤原子 加成反应 如 CH2 CH2 Cl 2 CH2ClCH2Cl CH CH HCl CH2 CHCl 取代反应 如 Br 2 HBr 2 引入羟基 加成反应 如 CH2 CH 2 H OH CH3CH2OH 水解反应 如 C2H5Cl H OH C2H5OH HCl CH 3COOC2H5 H 2O CH3COOH CH 3CH2OH 分解反应 如 C 6H12O6 葡萄糖 2C2H5OH 2CO 2 3 引入双键 加成反应 如 CH CH H 2 CH2 CH 2 消去反应 如 醇的消去 C 2H5OH CH2 CH 2 H 2O 卤代烃的消去 CH 3CH2Cl CH2 CH 2 HCl 4 引入醛基或酮基 由醇羟基通过氧化反应可得到醛基或酮基 如 注 以上是引入官能团常见的一步引入法 但在某些情况下 所要合成的化合物却不 能通过简单一步反应制备 则必须通过两步或多步反应采用 迂回 法 逐步转化成被合成 的化合物 4 有机合成中碳链的增 减方法 1 增加碳链的反应 加聚反应 含有不饱和键的化合物之间可以进行自聚或互聚 使碳链增加 如 缩聚反应 由单体相互反应生成高分子化合物 从而实现增加碳链的目的 主要反 应类型有酚醛类 聚酯类和聚酰胺类 如 与 HCN 加成反应 由于 HCN 分子中的 CN 基中含有一个碳原子 因此它和不饱 和键加成时 可增加一个碳原子 如 与含双键的物质发生加成反应 CH 2 CH 2 HCN CH3CH2CN 如果 HCN 是与不对称的烯烃加成时 CN 加在含氢少的碳原子上 如 与含羰基的物质发生加成反应 酯化反应 在两个有机物间通过 RO 基取代了羧酸分子中羟基而使碳链增长 既 可生成内环酯 又可生成聚酯类高聚物 如 羟醛缩合反应 两个醛分子在一定条件下可以聚成羟醛 伍尔兹反应 卤代烃在钠存在的条件下可以相互连接起来 如 2CH 3CH2Br 2Na CH3CH2CH2CH3 2NaBr 羰基与格林试剂反应 如 苯和卤代烃的反应也称付克烷基化反应 如 RX R HX 2 减少碳链的反应 脱羧反应 如 氧化反应 包括燃烧 烯 炔的部分氧化 丁烷的直接氧化成乙酸 苯的同系物氧 化成苯甲酸等 如 水解反应 主要包括酯的水解 蛋白质的水解和多糖的水解 如 裂化反应 长碳链的烷烃在高温或者有催化剂存在的条件下可以裂解成短碳链的烷 烃和烯烃 如 C 4H10 CH4 C 3H6或 C4H10 C2H4 C 2H6 甲基酮反应 具有 的醛或者酮在一定条件下可以生成 CHI3 碘仿 而沉淀出 来 如 5 有机成环反应方法 1 有机成环反应规律 有机成环方式一种是通过加成反应 聚合反应来实现的 另一种是至少含有两个相 同或不同官能团的有机物分子 如多元醇 羟基酸 氨基酸通过分子内或分子间脱去小分 子水或氨等而成环 成环反应生成的环上含有 5 个或 6 个碳原子的比较稳定 2 有机成环反应类型 双烯合成 共轭二烯烃与含有 C C 的化合物能进行 1 4 加成反应生成六元环状 化合物 如 CH 2 CH CH CH 2 CH 2 CH 2 聚合反应 如 乙炔的聚合 3CH CH 醛的聚合 甲醛 乙醛等容易聚 合而成环状化合物 脱水反应 多元醇脱水 A 分子内脱水 如 H 2O B 分子间脱水 如 2H 2O 多元酸脱水 如 H 2O 酯化反应 多元醇与多元酸酯化反应生成环状酯 如 2H 2O 羟基酸酯化反应 缩合反应 氨基酸可以分子内缩合生成内酰胺 也可分子间缩合生成交酰胺 分子间缩合 如 烷烃的环化 石油催化重整 CH 3 CH2 5CH3 CH3 H 2 烯烃的氧化 双烯的聚合 diels Alder 反应 3HCHO 2Na 2NaBr 6 有机合成中官能团的掩蔽和保护 官能团的掩蔽和保护 在有机合成中 尤其是含有多个官能团的有机物的合成中 多 种官能团之间相互影响和相互制约 即当制备某一官能团或拼接碳链时 分子中已有的官 能团或者被破坏 或者首先发生反应 因而造成制备过程的困难甚至失败 因此在制备的 过程中要把分子中业已存在的官能团用恰当的方法掩蔽而保护起来 在适当的时候再把它 转变过来 从而达到合成的目的 7 有机合成常见题型 1 根据原料和有机产物选择合成路线 这类题目的解答通常是由有机产物到原料的逆 向推理过程而确定 2 根据原料及合成路线等求解其他问题 根据原料和合成路线及各步变化中产物的分子式 确定它们的结构简式 根据原料和合成路线及有机产物的结构简式 确定各步变化中产物的结构简式 根据原料和合成路线及各步变化中产物的名称 完成有关化学方程式 8 有机推断 1 题型特点 如某有机物的 水溶液显酸性 能跟碳酸钠溶液反应 可推断它含有羧 基 又若它 能使溴水褪色 说明含不饱和键 2 有机推断方法 根据官能团特性反应作出推理 根据反应后的产物逆向推断 根据有机物间的衍生关系 经分析综合寻找突破口进行推断 根据试题的信息 灵活运用有机物知识进行推断 范例点击 1 请认真阅读下列 3 个反应 利用以上反应 按以下步骤从某烃 A 合成一种燃料中间体 DSD 酸 请写出 A B C D 的结构简式 A B C D 解析 从给出的反应流程观察 首先推断出 A 为甲苯 结合信息 DSD 酸中的氨基一定来自 于硝基 次乙烯基则来自甲基的氧化缩合 而氨基是一个易被氧化的基团 在合成中应该 不能与 NaClO 接触 可确定氧化在前 硝基的还原在后 答案 2 A 从环已烷制备 1 4 环已二醇的二乙醇酯 下面为有关的 8 步反应 其中所 有无机产物均已略去 其中 有三步属取代反应 两步属消去反应 三步属加成反应 反应 属于取代反应 化合物的结构简式是 B C 反应 所用的试剂和条件是 解析 此题由每步反应的前后的结构简式和反应条件可推出结果 NaOH 醇溶液 加热 3 通常羟基与烯键碳原子相连接时 易发生下列转化 现有如下转化关系 已知 E 能溶于 NaOH 溶液中 F 转化为 G 时 产物只有一种结构 且能使溴水褪色 1 写出下列物质的结构简式 A B 2 写出下列反应的化学方程式 C D F G 解析 观察流程图可知 A 为 C4H6O2 n的单体 分子式为 C4H6O2 A 分子中含有碳碳双键 且在稀 H2SO4及加热条件下反应生成 C D C 分子含有醛基 与 Cu OH 2反应后生成 D 表明 C D 含有相等的碳原子数 则 A 为酯 结合题给信息 推断结构简式为 C 根据 D 的结构 B 的分子式和 B 的化学性质 专题训练 1 根据下面的反应路线及所给信息填空 1 A 的名称是 化学式是 2 的反应类型是 的反应类型是 3 反应 的化学方程式是 答案 1 环已烷 C6H12 2 取代反应 加成反应 2 四川盛产五倍子 以五倍子为原料可制得化合物 A A 的结构简式如右图所示 请解答下列各题 1 A 的分子式是 2 有机化合物 B 在硫酸催化条件下加热发生酯化反应可得到 A 请写出 B 的结构 简式 3 请写出 A 与过量 NaOH 溶液反应的化学方程式 4 有机化合物 C 是合成治疗禽流感药物的原料之一 C 可以看成是 B 与氢气按物 质的量之比 1 2 发生加成反应得到的产物 C 分子中无羟基与碳碳双键直接相连的结构 它能与溴水反应使溴水褪色 请写出 C 与溴水反应的化学方程式 答案 1 C 14H10O9 2 3 4 或 3 根据图示填空 1 化合物 A 含有的官能团是 2 1mol A 与 2mo H2 反应生成 1moE 其反应方程式是 3 与 A 具有相同官能团的 A 的同分异构体的结构简式是 4 B 在酸性条件下与 Br2反应得到 D D 的结构简式是 5 F 的结构简式是 由 E 生成 F 的反应类型是 答案 1 碳碳双键 醛基 羧基 2 OHC CH CH COOH 2H 2 HO CH2 CH CH 2 COOH 3 4 5 或 酯化反应 4 有机物 A 为茉莉香型香料 1 A 分子中含氧官能团的名称是 2 C 的分子结构可表示为 其中 R 和 R 代表不同的烃基 A 的化学式是 A 可以发生的反应是 填写序号字母 a 还原反应 b 消去反应 c 酯化反应 d 水解反应 3 已知含有烃基 R 的有机物 R OH 与浓溴水反应产生白色沉淀 则含有烃基 R 的 有机物 R OH 的类别属于 4 A 分子结构中只有一个甲基 A 的结构简式是 5 在浓硫酸存在下 B 与乙醇共热生成化合物 的化学方程式是 答案 1 醛基 2 a 3 醇 4 5 5 下图中 A B C D E F G 均为有机化合物 根据上图回答问题 1 D 的化学名称是 2 反应 的化学方程式是 有机物须用结构简式表示 3 B 的分子式是 A 的结构简式是 反应 的反应类型是 4 符合下列 3 个条件的 B 的同分异构体的数目有 个 i 含有邻二取代苯环结构 ii 与 B 有相同的官能团 iii 不与 FeCl3溶液发生显色反 应 写出其中任意一个同分异构体的结构简式 5 G 的重要的工业原料 用化学方程式表示 G 的一种重要的工业用途 答案 1 乙醇 2 CH 3COOH CH 3CH2OH CH3COOCH2CH3 H 2O 3 C 9H10O3 水解反应 4 3 填写其中一个结构简 式即可 5 nCH 2 CH 2 CH2 CH 2 或 CH2 CH 2 H 2O CH3CH2OH 写任一个合理的反应式均可 6 工业上用甲苯生产常用的化妆品防霉剂对 羟基苯甲酸乙酯 其生产过程如下 反应条件没有全部注明 已知酚羟基易被氧化 根 据下图的生产过程 回答下列问题 1 有机物 A 的结构简式 2 反应 的化学方程式 3 中属于取代反应的是 4 写出有机物 B 的三种同分异构体的结构简式 要求均为苯的二元取代物 其中一个 侧链为 COOC 2H5 5 生产过程中设计 和 两步反应的目的是 答案 5 保护酚羟基 7 A B C D E F G H I J 均为有机化合物 根据以下框图 回答问题 l B 和 C 均为有支链的有机化合物 B 的结构简式为 C 在浓硫酸作用下加热反应只能生成一种烯烃 D D 的结构简式为 2 G 能发生银镜反应 也能使澳的四氯化碳溶液褪色 则 G 的结构简式为 3 的化学方程式是 的化学方程式是 4 的反应类型是 的反应类型是 的反应类型是 5 与 H 具有相同官能团的 H 的同分异构体的结构简式为 答案 4 水解反应 取代反应 氧化反应 3 分 8 A B C D E F 和 G 都是有机化合物 它们的关系如下图所示 1 化合物 C 的分子式是 C7H8O C 遇 FeCl3溶液显紫色 C 与溴水反应生成的一溴 代物只有两种 则 C 的结构简式为 2 D 为一直链化合物 其相对分子质量比化合物 C 的小 20 它能跟 NaHCO3反应 放出 CO2 则 D 分子式为 D 具有的官能团是 3 反应 的化学方程式是 4 芳香化合物 B 是与 A 具有相同官能团的 A 的同分异构体 通过反应 化合物 B 能生成 E 和 F F 可能的结构简式是 5 E 可能的结构简式是 答案 1 2 C 4H8O2 COOH 羧基 3 CH 3CH2CH2COOH HO CH 3 CH3CH2CH2COO CH 3 H 2O 9 以石油裂解气为原料 通过一系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂 G 请完成下列各题 1 写出反应类型 反应 反应 2 写出反应条件 反应 反应 3 反应 的目的是 4 写出反应 的化学方程式 5 B 被氧化成 C 的过程中会有中间产物生成 该中间产物可能是 写出一种物质的结构简式 检验该物质存在的试剂是 6 写出 G 的结构简式 答案 1 加成反应 取代反应 2 NaOH 醇溶液 或 KOH 醇溶液 NaOH 水溶液 3 防止双键被氧化 合理即给分 4 CH2 CHCH2Br HBr CH 2Br CH2 CH2Br 5 或 或 合理即给分 新制 Cu OH 2悬浊液 6 10 碳 氢 氧 3 种元素组成的有机物 A 相对分子质量为 102 含氢的质量分数为 9 8 分子中氢原子个数为氧的 5 倍 1 A 的分子式是 2 A 有 2 个不同的含氧官能团 其名称是 3 一定条件下 A 与氢气反应生成 B B 分子的结构可视为 1 个碳原子上连接 2 个甲 基和另外 2 个结构相同的基团 A 的结构简式是 A 不能发生的反应是 填写序号字母 a 取代反应 b 消去反应 c 酯化反应 d 还原反应 4 写出两个与 A 具有相同官能团 并带有支链的同分异构体的结构简式 5 A 还有另一种酯类同分异构体 该异构体在酸性条件下水解 生成两种相对分子质 量相同的化合物 其中一种的分子中有 2 个甲基 此反应的化学方程式是 6 已知环氧氯丙烷可与乙二醇发生如下聚合反应 n nHOCH2CH2OH nHCl B 也能与环氧氯丙烷发生类似反应生成高聚物 该高聚物的结构简式是 答案 1 C 5H10O2 2 羟基 醛基 3 b 4 其中的任意二个 5 CH 3COOCH CH3 2 H 2O CH 3COOH HOCH CH 3 2 6 11 A B C D E 均为有机化合物 它们之间的关系如图所示 提示 RCH CHR 在酸性高锰酸钾溶液中反应生成 RCOOH 和 R COOH 其中 R 和 R 为烷基 回答下列问题 1 直链化合物 A 的相对分子质量小于 90 A 分子中碳 氢元素的总质量分数为 0 814 其余为氧元素 则 A 的分子式为 2 已知 B 与 NaHCO3溶液完全反应 其物质的量之比为 1 2 则在浓硫酸的催化 下 B 与足量的 C2H5OH 发生反应的化学方程式是 反应类型为 3 A 可以与金属钠作用放出氢气 能使溴的四氯化碳溶液褪色 则 A 的结构简式 是 4 D 的同分异构体中 能与 NaHCO3溶液反应放出 CO2的有 种 其 相应的结构简式是 答案 1 C 5H10O 2 HOOC CH 2 COOH 2C2H5OH C2H5OOC CH2 COOC2H5 2H2O 酯化反应 或取代反应 3 HO CH 2 CH2 CH CH CH3 4 2 CH 3CH2CH2COOH CH 3CH CH3 COOH 12 有机物 A C6H8O4 为食品包装纸的常用防腐剂 A 可以使溴水褪色 A 难溶于水 但在酸性条件下可发生水解反应 得到 B C4H4O4 和甲醇 通常状况下 B 为无色晶体 能 与氢氧化钠溶液发生反应 1 A 可以发生的反应有 选填序号 加成反应 酯化反应 加聚反应 氧化反应 2 B 分子所含官能团的名称是 3 B 分子中没有支链 其结构简式是 B 的具有相同官能团的同分异构体的结 构简式是 4 由 B 制取 A 的化学方程式是 5 天门冬氨酸 C 4H7NO4 是组成人体蛋白质的氨基酸之一 可由 B 通过以下反应制取 天门冬氨酸的结构简式是 答案 1 2 碳碳双键 羧基 3 4 5