高三一輪化學(xué)復(fù)習(xí)-有機(jī)合成與推斷課件

宏觀辨識(shí)與微觀探析:有機(jī)合成與推斷從有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、反應(yīng)類型判斷、特定結(jié)構(gòu)同分異構(gòu)體數(shù)目判斷、聚合度計(jì)算等,通過(guò)有機(jī)合成信息,考查考生接收、整合化學(xué)信息的能力;從分子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化,體現(xiàn)宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。證據(jù)推理與模型認(rèn)知:有機(jī)合成與推斷涉及官能團(tuán)的判斷、同分異構(gòu)體的書寫、有機(jī)反應(yīng)類型的判斷、常見有機(jī)反應(yīng)的完善及書寫、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì),考查考生對(duì)中學(xué)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度和運(yùn)用化學(xué)原理與科學(xué)方法設(shè)計(jì)合理方案的能力;通過(guò)對(duì)流程圖和表格的分析,考查考生接收、整合化學(xué)信息的能力。以有機(jī)物的合成為載體,體現(xiàn)了證據(jù)推理與模型認(rèn)知這一學(xué)科核心素養(yǎng),同時(shí)體現(xiàn)化學(xué)在社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步、生產(chǎn)生活中的價(jià)值。微專題10有機(jī)合成與推斷以常見有機(jī)物為原料合成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的新型有機(jī)物的工藝路線是有機(jī)化學(xué)推斷題的永恒載體,試題將教材知識(shí)置于新的背景材料下進(jìn)行考查,且?？汲Ｐ隆＝陙?lái),有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為?？伎键c(diǎn),而且設(shè)計(jì)過(guò)程需要的信息逐漸由顯性變?yōu)殡[性,即所需信息由直接給出變?yōu)殡[藏在框圖中,需要考生去發(fā)現(xiàn)、去挖掘,難度較大。

1.有機(jī)合成的解題思路2.有機(jī)合成中碳骨架的構(gòu)建

(1)碳鏈增長(zhǎng)的反應(yīng)

①加聚反應(yīng);

②縮聚反應(yīng);

③酯化反應(yīng);

④利用題目信息所給反應(yīng),如醛酮中的羰基與HCN加成,CH3CHO+HCN

；

⑤醛、酮的羥醛縮合(其中至少一種有α-H);

⑥苯環(huán)上的烷基化反應(yīng):+R—Cl+HCl;

⑦鹵代烴與活潑金屬作用:2CH3Cl+2NaCH3CH3+2NaCl。

(2)碳鏈減短的反應(yīng)

①烷烴的裂化反應(yīng);

②酯類、糖類、蛋白質(zhì)等的水解反應(yīng);

③利用題目信息所給反應(yīng),如烯烴、炔烴的氧化反應(yīng),羧酸及其鹽的脫羧反應(yīng)

(3)常見由鏈成環(huán)的反應(yīng)

①二元醇成環(huán):HOCH2CH2OH+H2O;

②羥基酸酯化成環(huán):

如+H2O;

③氨基酸成環(huán):

如H2NCH2CH2COOH+H2O;

④二元羧酸成環(huán):

如HOOCCH2CH2COOH+H2O;

⑤利用題目所給信息成環(huán),如常給信息二烯烴與單烯烴的成環(huán):

+。

3.有機(jī)合成中官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化

(1)官能團(tuán)的引入

引入羥基(—OH)烯烴與水的加成;醛(酮)與氫氣的加成;鹵代烴的水解;酯的水解等。其中最重要的是鹵代烴的水解引入鹵原子(—X)烴與X2取代;不飽和烴與HX或X2加成;醇與HX取代等。其中最主要的是不飽和烴的加成引入雙鍵某些醇或鹵代烴的消去引入碳碳雙鍵;醇的氧化引入碳氧雙鍵等(2)官能團(tuán)的消除①通過(guò)加成反應(yīng)可以消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵、苯環(huán));②通過(guò)消去、氧化或酯化反應(yīng)等消除羥基;③通過(guò)加成或氧化反應(yīng)等消除醛基;

④通過(guò)水解反應(yīng)消除酯基、肽鍵、鹵素原子。

(3)官能團(tuán)的改變

①利用官能團(tuán)的衍生關(guān)系進(jìn)行衍變,如R—CH2OHR—CHOR—COOH;

②通過(guò)某種化學(xué)途徑使一個(gè)官能團(tuán)變?yōu)閮蓚€(gè),如:

CH3CH2OHCH2CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH;

③通過(guò)某種手段改變官能團(tuán)的位置,如:

4.官能團(tuán)的保護(hù)

(1)酚羥基的保護(hù):因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團(tuán)前可以先使其與NaOH反應(yīng),把—OH變?yōu)椤狾Na將其保護(hù)起來(lái),待氧化后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。

(2)碳碳雙鍵的保護(hù):碳碳雙鍵也容易被氧化,在氧化其他基團(tuán)前可以利用其與HCl等的加成反應(yīng)將其保護(hù)起來(lái),待氧化后再利用消去反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。

(3)氨基(—NH2)的保護(hù):如在對(duì)硝基甲苯合成對(duì)氨基苯甲酸的過(guò)程中應(yīng)先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2還原為—NH2。防止當(dāng)酸性KMnO4溶液氧化—CH3時(shí),—NH2(具有還原性)也被氧化。

5.熟記中學(xué)常見的有機(jī)合成路線

(1)一元合成路線

R—CHCH2

鹵代烴

一元醇→一元醛→一元羧酸→酯

(2)二元合成路線

CH2CH2

二元醇→二元醛→二元羧酸→

(3)芳香化合物合成路線

①

②

→芳香酯

策略一依據(jù)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行推斷

1.根據(jù)試劑或特征現(xiàn)象推知官能團(tuán)的種類

(1)使溴水褪色,則表示該物質(zhì)中可能含有“”或“—C≡C—”等結(jié)構(gòu)。

(2)使KMnO4(H+)溶液褪色,則該物質(zhì)中可能含有“”“—C≡C—”或“—CHO”等結(jié)構(gòu),或?yàn)楸降耐滴铩?/p>

(3)遇FeCl3溶液顯紫色或加入溴水出現(xiàn)白色沉淀,則該物質(zhì)中含有酚羥基。

(4)遇濃硝酸變黃,則表明該物質(zhì)是含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。

(5)加入新制Cu(OH)2懸濁液,加熱煮沸有紅色沉淀生成或加入銀氨溶液,加熱有銀鏡生成,表示含有—CHO。

(6)加入Na放出H2,表示含有—OH或—COOH。

(7)加入NaHCO3溶液產(chǎn)生氣體,表示含有—COOH。

2.根據(jù)反應(yīng)條件推斷反應(yīng)的類型

反應(yīng)條件有機(jī)反應(yīng)氯氣、光照烷烴取代、苯的同系物側(cè)鏈上的取代液溴、催化劑苯及其同系物發(fā)生苯環(huán)上的取代濃溴水碳碳雙鍵和三鍵加成、酚取代、醛氧化氫氣、催化劑、加熱苯、醛、酮加成氧氣、催化劑、加熱某些醇氧化、醛氧化酸性高錳酸鉀溶液或酸性重鉻酸鉀溶液烯、炔、苯的同系物、醛、醇等氧化銀氨溶液或新制氫氧化銅懸濁液醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化氫氧化鈉水溶液、加熱鹵代烴水解、酯水解等氫氧化鈉醇溶液、加熱鹵代烴消去濃硫酸、加熱醇消去、醇酯化濃硝酸、濃硫酸、加熱苯環(huán)上取代稀硫酸、加熱酯、二糖和多糖等水解氫鹵酸(HX)、加熱醇取代反應(yīng)3.根據(jù)某些產(chǎn)物推知官能團(tuán)的位置

(1)由醇催化氧化成醛(或羧酸),可確定—OH在鏈端;由醇催化氧化成酮,可確定—OH在鏈中;若該醇不能被催化氧化,可確定與—OH相連的碳原子上無(wú)氫原子。

(2)由取代產(chǎn)物的種類可確定碳鏈結(jié)構(gòu)。

(3)由加氫后碳架結(jié)構(gòu)確定

或—C≡C—的位置。

(4)由有機(jī)物發(fā)生酯化反應(yīng)能生成環(huán)酯或聚酯,可確定有機(jī)物是羥基酸,并根據(jù)環(huán)的結(jié)構(gòu),可確定—OH與—COOH的相對(duì)位置。

4.根據(jù)數(shù)據(jù)確定官能團(tuán)的數(shù)目

(1)

(2)2—OH(醇、酚)或2—COOHH2

(3)2—COOHCO2;—COOHCO2

(4);—C≡C—(或二烯、烯醛)—CH2CH2—

(5)某有機(jī)物與足量的醋酸反應(yīng)后相對(duì)分子質(zhì)量增加42,則該有機(jī)物中含有1個(gè)—OH;增加84,則含有2個(gè)—OH。

(6)由—CHO轉(zhuǎn)變?yōu)椤狢OOH,相對(duì)分子質(zhì)量增加16;若增加32,則含2個(gè)—CHO。

(7)當(dāng)醇被氧化成醛或酮后,若相對(duì)分子質(zhì)量減小2,則含有1個(gè)—OH;若相對(duì)分子質(zhì)量減小4,則含有2個(gè)—OH。

例1化合物F是合成一種天然茋類化合物的重要中間體,其合成路線如下:

ABCDEF(1)A中含氧官能團(tuán)的名稱為

和

。

(2)AB的反應(yīng)類型為

。

(3)CD的反應(yīng)中有副產(chǎn)物X(分子式為C12H15O6Br)生成,

寫出X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

。

(4)C的一種同分異構(gòu)體同時(shí)滿足下列條件,

寫出該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:

。

①能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng);

②堿性水解后酸化,含苯環(huán)的產(chǎn)物分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目比為1∶1。

(酚)羥基羧基取代反應(yīng)(5)已知:R—ClRMgCl(R表示烴基,R‘和R″表示烴基或氫),寫出以

和CH3CH2CH2OH為原料制備

的合成路線流程圖(無(wú)機(jī)試劑和有機(jī)溶劑任用,合成路線流程圖示例見本題題干)。

CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO；【解析】(2)根據(jù)產(chǎn)物B的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可得生成B的化學(xué)方程式為+SOCl2.+SO2↑+HCl↑,由此可判斷上述反應(yīng)為取代反應(yīng)。

(3)已知C生成D時(shí)有副產(chǎn)物X(C12H15O6Br)生成,根據(jù)X的分子式比反應(yīng)物C多了4個(gè)碳原子和2個(gè)氧原子,可得出CH3OCH2Cl與反應(yīng)物C中的兩個(gè)酚羥基均發(fā)生了取代反應(yīng),其化學(xué)方程式為+2CH3OCH2Cl+2HCl,即副產(chǎn)物X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

(4)因?yàn)镃()的同分異構(gòu)體與三氯化鐵溶液能發(fā)生顯色反應(yīng),因此其應(yīng)含有酚羥基;又因?yàn)閴A性水解后酸化,含苯環(huán)的產(chǎn)物分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目比為1∶1,則可判斷該同分異構(gòu)體中含有酯基;同時(shí)根據(jù)氧原子數(shù)目可知水解后的產(chǎn)物必須含三個(gè)酚羥基,且三個(gè)酚羥基處于間位。由此可得其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

(5)分析所合成的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

可知,生成它的反應(yīng)物為

和CH3CH2CHO。CH3CH2CHO可由CH3CH2CH2OH催化氧化得到。采用逆推法可判斷出制備

的反應(yīng)物為,然后依次逆推確定出相應(yīng)的反應(yīng)物為

、

、

?！军c(diǎn)睛】本題以化合物F的合成路線為載體,考查官能團(tuán)的識(shí)別、反應(yīng)類型的判斷、副產(chǎn)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的推導(dǎo)、限定條件下同分異構(gòu)體的書寫、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)。難點(diǎn)是有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì),先對(duì)比原料和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),采用“切割化學(xué)鍵”的分析方法,分析官能團(tuán)發(fā)生了什么改變,碳骨架發(fā)生了什么變化,再根據(jù)有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化和題給信息進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.是一種重要的化工原料,可用于合成可降解的高聚物C及抗腫瘤藥物G。

已知:R1OH+。

(1)A中含有的官能團(tuán)名稱是

。

(2)DE的反應(yīng)類型是

。

(3)E的分子式是

;F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是

。

(4)BC的化學(xué)方程式為

__

_。

(5)W是B的同分異構(gòu)體,0.5molW與足量碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成44gCO2,W共有

種(不考慮立體異構(gòu)),其中核磁共振氫譜為3組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

碳碳雙鍵、酯基酯化反應(yīng)(取代反應(yīng))C11H10O3nCH3OOCCH2CH2COOCH3+nHOCH2CH2OHCH3O+(2n-1)CH3OH9(6)設(shè)計(jì)以甲苯和

為原料制備化合物

的合成路線:

(無(wú)機(jī)試劑任選)?！窘馕觥?1)A為,含有的官能團(tuán)名稱是酯基和碳碳雙鍵。

(2)D與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成,則DE的反應(yīng)類型是酯化反應(yīng)或取代反應(yīng)。

(3)E為,其分子式是C11H10O3;由G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及F的分子式可推知F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是

。

(4)HOCH2CH2OH與B發(fā)生縮聚反應(yīng)生成C,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為nCH3OOCCH2CH2COOCH3+nHOCH2CH2OH

+(2n-1)CH3OH。CH3O(5)B為,0.5mol其同分異構(gòu)體W與足量碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成44gCO2,CO2的物質(zhì)的量為1mol,說(shuō)明W分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)羧基,除去2個(gè)

—COOH,還有4個(gè)C,這四個(gè)碳若為直鏈狀,即C—C—C—C,連接2個(gè)—COOH,共有6種結(jié)構(gòu),四個(gè)碳若為,連接2個(gè)—COOH,共有3種結(jié)構(gòu),即符合條件的W共有9種,其中核磁共振氫譜為3組峰的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。策略二依據(jù)題目中的新信息進(jìn)行推斷

1.利用新信息,找準(zhǔn)對(duì)應(yīng)物質(zhì)

在解有機(jī)合成與推斷的題目時(shí),充分利用題干中的新信息,是解題的一個(gè)關(guān)鍵要素。利用新信息解題時(shí),不必記住新信息,只要看清新信息反應(yīng)的實(shí)質(zhì),如物質(zhì)含有什么官能團(tuán),發(fā)生什么反應(yīng),然后對(duì)應(yīng)找到題目中的物質(zhì),代入即可。

2.近年?？嫉挠袡C(jī)新信息

(1)苯環(huán)側(cè)鏈引羧基

如(R代表烴基)被酸性KMnO4溶液氧化生成,此反應(yīng)可縮短碳鏈。

(2)鹵代烴與氰化鈉溶液反應(yīng)再水解可得到羧酸

如CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH;鹵代烴與氰化物發(fā)生取代反應(yīng)后,再水解得到羧酸,這是增加一個(gè)碳原子的常用方法。

(3)烯烴通過(guò)臭氧氧化,再經(jīng)過(guò)鋅與水處理得到醛或酮

如CH3CH2CHO+。

RCHCHR'(R、R'代表H或烴基)與堿性KMnO4溶液共熱后酸化,雙鍵斷裂,生成羧酸,通過(guò)該反應(yīng)可確定碳碳雙鍵的位置。

(4)雙烯合成

如1,3-丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)化加成反應(yīng)得到環(huán)己烯,+

這是著名的雙烯合成,是合成六元環(huán)的首選方法。

(5)羥醛縮合

含α-H的醛在稀堿(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用,生成β-羥基醛,稱為羥醛縮合反應(yīng)。

例2

2-氧代環(huán)戊羧酸乙酯(K)是常見醫(yī)藥中間體,聚酯G是常見高分子材料,它們的合成路線如圖所示:

已知:①氣態(tài)鏈烴A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.875g·L-1

②++R2OH

R3—

(1)B的名稱為

;E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。

(2)下列有關(guān)K的說(shuō)法正確的是

。

A.易溶于水,難溶于CCl4

B.分子中五元環(huán)上碳原子均處于同一平面

C.能發(fā)生水解反應(yīng)和加成反應(yīng)

D.1molK完全燃燒消耗9.5molO2

(3)⑥的反應(yīng)類型為

;⑦的化學(xué)方程式為

__

_。

1,2-二氯丙烷CD取代反應(yīng)++(2n-1)H2O(4)與F官能團(tuán)的種類和數(shù)目完全相同的F的同分異構(gòu)體有

種(不含立體結(jié)構(gòu)),其中核磁共振氫譜為4組峰,且峰面積之比為1∶2∶3∶4的是

(寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。

(5)利用以上合成路線中的相關(guān)信息,請(qǐng)寫出以乙醇為原料(其他無(wú)機(jī)試劑任選)制備.的合成路線:

8C2H5OHCH3COOHCH3COOC2H5【解析】M(A)=1.875g·L-1×22.4L·mol-1=42g·mol-1,A屬于鏈烴,用“商余法”,42÷12=3…6,A的分子式為C3H6,A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2CHCH3;A與Cl2反應(yīng)生成B,B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CHClCH2Cl,B的名稱為1,2-二氯丙烷;根據(jù)B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和C的分子式(C3H8O2)可知,BC為氯代烴的水解反應(yīng),C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH(OH)CH2OH;D在NaOH/乙醇并加熱的條件下發(fā)生消去反應(yīng)生成E,E發(fā)生氧化反應(yīng)生成F,根據(jù)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和D的分子式逆推,D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為;聚酯G是常見高分子材料,反應(yīng)⑦為縮聚反應(yīng),G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為.;根據(jù)反應(yīng)⑥的反應(yīng)條件,反應(yīng)⑥發(fā)生題給已知②的反應(yīng)

,F+IH為酯化反應(yīng),結(jié)合HK+I和K的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式推出,I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2OH,H的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH2OOC(CH2)4COOCH2CH3。(4)F中含有2個(gè)羧基,與F官能團(tuán)種類和數(shù)目完全相同的同分異構(gòu)體有

、

、

、

、

、

、

、,

共有8種。其中核磁共振氫譜為4組峰,且峰面積之比為1∶2∶3∶4的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為.。2.環(huán)丁基甲酸()是有機(jī)合成中一種重要的中間體。實(shí)驗(yàn)室以鏈狀分子A為原料合成環(huán)丁基甲酸的路線如下:

已知:+2RBr+2HBr;

.。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)化合物A的化學(xué)名稱是

,由A生成B的反應(yīng)類型是

。

(2)化合物B中所含官能團(tuán)的名稱為

。

(3)化合物C和D反應(yīng)所形成高聚物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是

。

(4)寫出E+FG的化學(xué)方程式: