资源简介

第六讲：有机物的推断及合成（2课时）
有机合成问题是高考的热点，也是复习中的难点之一。其实有机合成过程主要包括两个方面，其一是碳原子骨架的变化，例如碳链的增长和缩短、链状和环状的互相转化；其二是官能团的引入和消除、官能团的衍变等变化。考查有机合成实质是根据有机物的性质，进行必要的官能团反应，从而达到考查官能团性质的目的。有机推断与合成题，常常突出化学与社会、生活、环境、医药、新科技等的联系。解题时要求能根据已学的知识（有机物各主要官能团的性质和主要化学反应）和相关信息，对有机物进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。
【目标预设】
1.了解加成、取代、消去、加聚和缩聚等有机反应的特点，能判断典型有机反应的类型。
2.掌握烃（烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃）及其衍生物（卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯）的组成、结构特点和主要性质。能利用不同类型有机化合物之间的转化关系设计合理路线合成简单有机化合物。
3.知道简单合成高分子的单体、链节和聚合度，了解合成高分子化合物的性能及其在高新技术领域中的应用。
【知识呈现】
一、基础知识回顾
1.有机物的类别：（按官能团分类）
决定有机物性质的原子或原子团称官能团。
类别 官能团名称和结构 典型代表物的名称
烷烃 无官能团 甲烷
烯烃 碳碳双键(>C=C<) 乙烯
炔烃 碳碳叁键(—C≡C—) 乙炔
卤代烃 卤基(—X) 溴乙烷
醇 羟基(—OH) 乙醇
酚 羟基(—OH) 苯酚
醚 醚键 (—>COC<—) 乙醚
醛 醛基(—CHO) 乙醛
酮 羰基(>CO) 丙酮
羧酸 羧基(—COOH) 乙酸
酯 酯键 (—COO—) 乙酸乙酯
2.基本有机反应与特征反应
(1)取代反应：饱和烃取代；卤代烃水解；醇分子间脱水；酯化反应；酯的水解等。
①当反应条件为光照且与X2反应时，通常是X2与烷或苯环侧链烃基上的H原子发生的取代反应，而当反应条件为催化剂存在且与X2的反应时，通常为苯环上的H原子直接被取代。
②能与钠反应放出H2的有机物必含有“—OH”、“—COOH”。
③能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯、糖或蛋白质。
④当反应条件为NaOH醇溶液并加热时，必定为卤代烃的消去反应。
⑤当反应条件为NaOH水溶液并加热时，通常为卤代烃或酯的水解反应。
⑥当反应条件为浓H2SO4并加热时，通常为醇脱水生成醚或不饱化合物，或者是醇与酸的酯化反应。
⑦当反应条件为稀酸并加热时，通常为酯或淀粉的水解反应。
(2)加成反应：当反应条件为催化剂存在下的加氢反应时，通常为碳碳双键 、碳碳叁键、苯环或醛基的加成反应。
①能发生加成反应的有机物通常含有“—C＝C—”、“—C≡C—”、“—CHO”或“苯环”，其中“—CHO”和“苯环”只能与H2发生加成反应。
②能使溴水褪色的有机物通常含有“—C＝C—”、“—C≡C—”或“—CHO”；但“—CHO”是被溴水氧化。
(3)消去反应：能够发生消去反应有机物为醇或卤代烃。
(4)氧化反应
①燃烧氧化
②弱氧化剂氧化
能发生银镜反应或能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的有机物必含有“—CHO”。
1mol—CHO完全反应时生成2molAg↓或1molCu2O
③催化氧化
当反应条件为催化剂并有氧气时，通常是醇氧化为醛或醛氧化为酸。能发生连续氧化的有机物A→B→C，则A应是具有“—CH2OH”的醇，B就是醛，C应是酸。
(5)聚合反应
①加聚反应: 单体的结构特点：含有不饱和键，如：C＝C、C≡C、C＝O
②缩聚反应
(6)有机显色反应：遇FeCl3溶液显紫色的有机物必含有酚羟基。
3.确定有机物组成和结构的一般步骤和方法
(1)确定有机物组成和结构的一般步骤和方法：
①分离、提纯（蒸馏、重结晶、升华、色谱分离）；
②元素分析（元素定性分析、元素定量分析）──确定实验式；
③相对分子质量的测定（质谱法）──确定分子式；
④分子结构的鉴定（化学法、物理法）。
(2)有机物分子式的确定
①有机化合物的相对分子质量的测定方法——质谱法
②有机分子式的确定：直接求算法、最简式法、相对分子质量法、分子通式法、方程式法等（最早测定有机化合物中碳氢元素质量分数——李比希）。
(5)有机物结构式的确定
结构鉴定的常用方法：
化学方法：利用特征反应鉴定出官能团。
物理方法：红外光谱、核磁共振谱等。红外光谱确定有机物结构中的官能团，核磁共振氢谱中峰可确定有机物结构中的氢原子的种类、峰的面积之比为不同类氢原子个数比。
【例1】有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤 解释或实验结论
(1)称取A 9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍。 试通过计算填空：(1)A的相对分子质量为 。
(2)将此9.0g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g。 (2)A的分子式为 。
(3)另取A 9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 LH2(标准状况)。 (3)用结构简式表示A中含有的官能团 、 。
(4)A的核磁共振氢谱如下图： (4)A中含有 种氢原子。
(5)综上所述，A的结构简式为 。
二、有机合成
1.定义：有机合成指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的
有机化合物。
2.过程：
3.表达方式：合成路线图
4.合成方法(1)识别有机物的类别，含何官能团，它与何知识信息有关
(2)据现有原料，信息及反应规律，尽可能合理把目标分子分成若干片断,或寻求官能团的引入、转换，保护方法或设法将各片断拼接衍变
(3)正逆推，综合比较选择最佳方案
5.合成原则(1)原料价廉，原理正确
(2)路线简捷，便于操作，条件适宜
(3)易于分离，产率高
6.解题思路：
(1)剖析要合成的物质(目标分子)，选择原料，路线(正向、逆向思维，结合题给信息)
(2)合理的合成路线由什么基本反应完全，目标分子骨架
(3)目标分子中官能团引入
7.有机合成的常规方法
(1)引入官能团：
官能团的引入 -OH -C=C-＋HOH；R-X＋H2O；R-CHO＋H2；R2C=O＋H2；R-COOR’＋HOH；多糖发酵
-X 烷＋X2；烯＋X2/HX；R-OH＋HX(烯、炔的加成，烷、苯及其同系物、醇的取代)
>C=C< R-OH和R-X的消去；炔烃不完全加氢；
-CHO 某些醇氧化；烯氧化；炔水化；糖类水解；R-CH=CH2＋O2；；炔＋HOH；R-CH2OH＋O2
-COOH R-CHO＋O2；苯的同系物被强氧化剂氧化；羧酸盐酸化；R-COOR’＋H2O
-COO- 酯化反应
(2)消除官能团
2．消除官能团：
①消除双键方法：加成反应
②消除羟基方法：消去、氧化、酯化
③消除醛基方法：还原和氧化
(3)增长碳链：酯化，炔、烯加HCN，聚合等
(4)缩短碳链：酯水解、裂化或裂解、烯催化氧化、脱羧
(3)利用官能团的衍生关系进行衍变：(以乙烯、丙烯为例)
【例2】D的碳链中无支链
（1）化合物A含有的官能团 。
（2）1molA与2mol H2反应生成1molE，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 。
【变式2】为扩大现有资源的使用效率，在一些油品中加入降凝剂J，以降低其凝固点，扩大燃料油品的使用范围。J是一种高分子聚合物，它的合成路线可以设计如下，其中A的氧化产物不发生银镜反应：
试写出：
（l）反应类型；a 、b 、p 。
（2）结构简式；F 、H 。
（3）化学方程式：D→E 。
E＋K→J 。
【例3】合成反应流程图表示出由和其他无机物合成最合理的方案（不超过4步）
例：
【变式3】已知：
请设计合理方案，用丙酮酸制取乙二酸(其他无机原料自选，用反应流程图表示，并注明必要的反应条件)。
【例4】(08江苏)布噁布洛芬是一种消炎镇痛的药物。它的工业合成路线如下：
请回答下列问题：
⑴A长期暴露在空气中会变质，其原因是 。
⑵有A到B的反应通常在低温时进行。温度升高时，多硝基取代副产物会增多。下列二硝基取代物中，最可能生成的是 。（填字母）
a． 　　b．　　c．　　d．
⑶在E的下列同分异构体中，含有手性碳原子的分子是 。（填字母）
a． b．
　 c． d．
⑷F的结构简式 。
⑸D的同分异构体H是一种α-氨基酸，H可被酸性KMnO4溶液氧化成对苯二甲酸，则H的结构简式是 。高聚物L由H通过肽键连接而成，L的结构简式是 。
【变式4】(10江苏)阿立哌唑(A)是一种新的抗精神分裂症药物，可由化合物B、C、D在有机溶剂中通过以下两条路线合成得到。
线路一：
线路二：
(1)E的结构简式为 。
(2)由C、D生成化合物F的反应类型是 。
(3)合成F时还可能生成一种相对分子质量为285的副产物G，G的结构简式为 。
(4)H属于α-氨基酸，与B的水解产物互为同分异构体。H能与FeCl3溶液发生显色反应，且苯环上的一氯代物只有2种。写出两种满足上述条件的H的结构简式：
。
(5)已知：，写出由C制备化合物的合成路
线流程图（无机试剂任选）。合成路线流程图示例如下：
【反馈练习】
1.酸牛奶中含有乳酸，结构简式为：
（1）乳酸与钠反应的方程式 ；
（2）乳酸与碳酸钠反应的方程式 ；
（3）乳酸在浓硫酸存在下二分子反应，生成物为环状时，其结构简式为 ；
（4）乳酸在浓硫酸存在下相互反应，生成物为链状高分子化合物，其结构简式为
；
（5）乳酸发生消去反应，生成物为 ，该物质与甲醇反应，生成的有机物结构简式为 ，这一产物又可以发生加聚反应，反应方程式为 。
2.化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，可由马铃薯、玉米淀粉等发酵制得，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某种催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下所示的反应。
试写出：
⑴化合物的结构简式：A ，B ，D 。
⑵化学方程式：A→E ，
A→F 。
⑶反应类型：A→E ，A→F 。
3.乳酸是一种重要的体内代谢产物，分子中既有羟基又有羧基，可发生分子间的酯化反应，生成环状交酯，或链状酯，如，适当大小聚合度（n）的链状酯近年来开始被用作外科手术缝合线和骨科手术固定膜（相当于夹板），术后能在定期内被人体分解吸收，不需要拆线或再行手术。它可以用下列方法合成。（已知：R－CNR－COOH）
请写出；
（1）A、B、C、D、E的结构简式：
A B C D E
（2）由A→B，由C→D的化学反应方程式：
A→B： ，
C→D： 。
（3）若用12个乳酸进行聚合，生成链状酯聚合物F的结构简式为：
（4）F在体内被酶催化水解以后的产物为 。
第六讲：有机物的推断及合成（2课时）
参考答案及评分标准
【知识呈现】
【例1】解析(1)A的密度是相同条件下H2密度的45倍，相对分子质量为45×2＝90。9.0 gA的物质的量为0.1mol。
(2)燃烧产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4 g和13.2 g，说明0.1 molA燃烧生成0.3molH2O和0.3molCO2。1molA中含有6molH、3molC。
(3)0.1mol A跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24LH2(标准状况)，说明分子中含有一个—COOH和一个—OH。
(4)A中含有4种氢原子
(5)综上所述，A的结构简式为。
答案(1)90　(2)C3H6O3　(3)—COOH　—OH
(4)4
(5) 。
【例2】（1）>C=C< —CHO —COOH 。
（2）HOOC-CH=CH-CHO＋H2→HOOC-CH2-CH2-CH2OH。Br
（3）HOOC-C（=CH2）-CHO。
（4）HOOC-CHBr-CHBr-COOH。
（5） 取代（或酯化）。Cl
【变式2】
（l）a：加成反应、b：消去反应、p：取代反应。
（2）F：CH2Cl-CH=CH-CH2Cl、H：HOOC-CH=CH-COOH。
（3） ＋H2O
＋ →
【例3】
【变式3】
【例4】【解析】该题以“消炎镇痛的药布噁布洛芬的工业合成方法”为背景，考查学生对新信息的获取和分析以及应用有效信息，结合所学知识解决有机化学实际问题的综合能力。该题从官能团的性质，手性碳原子的判断，有机物的结构推断，同分异构体、α-氨基酸和肽键的概念，高聚物结构简式的书写等多个角度考查了学生对有机化学基础知识的理解和掌握程度。
【参考答案】
⑴酚类化合物易被空气中的O2氧化
⑵a
⑶ac
⑷
⑸ 或
【掌握理解；中等难度】
【变式4】【解析】该题以“抗精神分裂症药物阿立哌唑”为背景，从有机化合物结构简式的书写、反应类型的判断、同分异构体的推断、有机反应副产物的分析、目标化合物合成路线的设计等方面，考查学生对有机化学基础知识的理解、掌握程度，以及在新情景下运用有机化学知识解决实际问题的能力。
【参考答案】
（1）
（2）取代反应
（3）
（4）
(5)
【掌握理解；中等难度】
【反馈练习】
1.
（4）
（5）
2.⑴A：CH3CH(OH)COOH，B： CH3CH(OH)COOCH2CH3，D： CH3CH(OOCCH3)COOH。
⑵CH3CH(OH)COOH→CH2==CHCOOH＋H2O
2CH3CH(OH)COOH→＋2H2O
⑶消去 取代（或酯化）。
3.（1）A：CH3CH2Br B：CH3CH2CN C：CH3CHBrCOOH D：CH3CH(OH)COONa E：CH3CH(OH)COOH （2）CH3CH2Br＋NaCN→CH3CH2CN＋NaBr
CH3CHBrCOOH＋2NaOH→CH3CH(OH)COONa＋NaBr＋H2O
（3）或 （4）CH3CH(OH)COOH
单聚：一种单体加聚，烯烃、二烯烃、醛（酮）
共聚：2种或2种以上单体加聚，烯烃＋烯烃、烯烃＋二烯烃……
加聚反应
⑷聚醚：
⑴酚醛缩聚：
缩聚反应
＋nHCHO
OH
n
催化剂
Δ
二元醇、酸缩聚：
羟基酸缩聚：
⑵聚酯
氨基酸缩聚：
二元酸、胺缩聚：
⑶聚酰胺
基础原料
辅助原料1
……
中间体1
辅助原料2
辅助原料3
副产物1
中间体2
副产物2
目标产物
A B C
反应物
反应条件
反应物
反应条件
……
D
反应物
反应条件
反应物
反应条件
……
浓硫酸
B
C2H5OH
浓硫酸
A
C3H6O3
CH3COOH
浓硫酸
D
E
能使溴水褪色
浓硫酸
加热
加热
F(六原子环化合物)C6H8O4

展开更多......

收起↑