名师讲练16 有机化学基础-2021年高考化学二轮复习名师精讲练【学科网名师堂】.docx
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1、名师讲练16 有机化学基础(选考)【高考定位】高考试题中选修5有机化学基础赋分为15分或14分(新高考省份),知识点比较系统,思路清晰,但具有做题耗时较长,如果推断的某一个环节出现了问题,将对整道题产生较大影响的特点。高考化学试题中对有机化学基础的考查题型比较固定,通常是以生产、生活的陌生有机物的合成为载体考查有机化学的核心知识,考查内容几乎涵盖了有机化学的所有重点知识,如有机物的命名,名称、分子式、结构简式、同分异构体的书写,重要的有机反应,官能团的性质,利用原料合成有机化合物并设计合成路线等,侧重考查学生整合化学信息的能力、综合思维能力、知识的迁移运用能力等。有机物的考查主要是围绕官能团的
2、性质进行,常见的官能团:醇羟基、酚羟基、醛基、羧基、酯基、卤素原子等。这些官能团的性质以及它们之间的转化要掌握好,这是解决有机化学题的基础。有机合成路线的设计时先要对比原料的结构和最终产物的结构,官能团发生什么改变,碳原子个数是否发生变化,再根据官能团的性质进行设计。同分异构体类型通常有碳链异构、官能团异构、位置异构等,有时还存在空间异构,要充分利用题目提供的信息来书写符合题意的同分异构体。物质的合成路线不同于反应过程,只需写出关键的物质及反应条件、使用的物质原料,然后进行逐步推断,从已知反应物到目标产物。【知识讲解】一、有机物的结构和性质1.烃的结构与性质有机物官能团代表物主要化学性质烷烃甲
3、烷取代(氯气、光照)、裂化烯烃乙烯加成、氧化(使KMnO4酸性溶液褪色)、加聚炔烃CC乙炔加成、氧化(使KMnO4酸性溶液褪色)苯及其同系物甲苯取代(液溴、铁)、硝化、加成、氧化(使KMnO4褪色,除苯外)2.烃的衍生物的结构与性质有机物官能团代表物主要化学性质卤代烃X溴乙烷水解(NaOH/H2O)、消去(NaOH/醇)醇(醇)OH乙醇取代、催化氧化、消去、脱水、酯化酚(酚)OH苯酚弱酸性、取代(浓溴水)、显色、氧化(露置空气中变粉红色)醛CHO乙醛还原、催化氧化、银镜反应、与新制Cu(OH)2悬浊液反应羧酸COOH乙酸弱酸性、酯化酯COO乙酸乙酯水解3.基本营养物质的结构与性质有机物官能团主
4、要化学性质葡萄糖OH、CHO具有醇和醛的性质蔗糖、麦芽糖前者无CHO后者有CHO无还原性、水解(两种产物)有还原性、水解(产物单一)淀粉、纤维素后者有OH水解、水解油脂COO氢化、皂化氨基酸、蛋白质NH2、COOH、CONH两性、酯化、水解例题1 抗癌药托瑞米芬为三苯乙烯衍生物,合成路线如下:已知:;有机物结构可用键线式表示,如(CH3)2NCH2CH3的键线式为。回答下列问题:(1)A的分子式为 ;B的官能团的名称为 。(2)D与SOCl2发生取代反应生成托瑞米芬,D的结构简式为_;反应物LiAlH4和H2O的作用是_。(3)A与反应的化学方程式为_,反应类型是_。(4)E为的同分异构体,分
5、子中含有苯环,1molE最多能和3mol溴水反应,则符合条件的E有_种,写出其中一种同分异构体的结构简式_。(5)参照上述合成路线,以乙苯和丙酮为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线。【解析】由题给有机物的转化关系可知,在浓硫酸和硼酸作用下,与共热发生取代反应生成,则A为;依据信息可知,在氯化铝作用下,发生构型转化生成,则B为;在碳酸钾作用下,与发生取代反应生成,则C为;和与还原剂LiAlH4和H2O反应生成,在浓硫酸作用下,共热发生消去反应生成,则D为;与SOCl2发生取代反应生成。(1)A的结构简式为,分子式为C7H6O2;B的结构简式为,官能团为羰基(或酮基)和羟基;(2)由D与SO
6、Cl2发生取代反应生成托瑞米芬可知,D的结构简式为;由反应物和生成物分子组成来看,生成物比反应物多了两个H原子,因此该反应中LiAlH4和水起还原(或加成)作用由反应物和生成物分子组成来看,生成物比反应物多了两个H原子,因此该反应中LiAlH4和水起还原(或加成)作用;(3)A与的反应为在浓硫酸和硼酸作用下,与共热发生取代反应生成,反应的化学方程式为;(4)由E分子中含有苯环,1molE最多能和3mol溴水反应可知,E分子中含有酚羟基,酚羟基的对位连有含有碳碳双键的烃基,可能的结构为、和,共3种;(5)由题给信息,结合结构简式,运用逆推法可知,在光照条件下,乙苯与氯气发生取代反应生成或,在氢氧
7、化钠醇溶液中或共热发生消去反应生成苯乙烯,苯乙烯和丙酮与还原剂LiAlH4和H2O反应生成,合成路线为。【答案】(1)C7H6O2;羰基(或酮基)和羟基(2);还原(或加成)(3);取代反应(4)3;或或(5)二、同分异构体的判断1.同分异构体的判断方法记忆法:记住已掌握的常见的异构体数。例如凡只含一个碳原子的分子均无同分异构;丁烷、丁炔、丙基、丙醇有2种;戊烷、戊炔有3种;丁基、丁烯(包括顺反异构)、C8H10(芳香烃)有4种;己烷、C7H8O(含苯环)有5种;C8H8O2的芳香酯有6种;戊基、C9H12(芳香烃)有8种。基元法:例如丁基有4种,丁醇、戊醛、戊酸都有4种。替代法:例如二氯苯C
8、6H4Cl2有3种,则四氯苯也有3种(Cl取代H);又如CH4的一氯代物只有一种,则新戊烷C(CH3)4的一氯代物也只有一种。(称互补规律)对称法(又称等效氢法):同一碳原子上的氢原子是等效的;同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的;处于镜面对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面成像时物与像的关系)。一元取代物数目等于H的种类数;二元取代物数目可按“定一移一,定过不移”判断。2限定条件下同分异构体的书写方法:限定范围书写和补写同分异构体,解题时要看清所限范围,分析已知几种同分异构体的结构特点,对比联想找出规律补写,同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。芳香族化合物同分异构体:烷基的类别与个
9、数,即碳链异构;若有2个侧链,则存在邻、间、对三种位置异构。具有官能团的有机物:一般的书写顺序:碳链异构官能团位置异构官能团类别异构。书写要有序进行,如书写酯类物质的同分异构体时,可采用逐一增加碳原子的方法。如C8H8O2含苯环的属于酯类的同分异构体为:甲酸某酯:、 (邻、间、对);乙酸某酯:;苯甲酸某酯:。例题2 (1) B(结构简式:CH2=CHOC2H5)的同分异构体F与B有完全相同的官能团,写出F所有可能的结构:_。(2)分子式为C8H10O且与结构简式为的G物质互为同系物的同分异构体有_种,写出其中一种的结构简式:_。(3)写出满足下列条件的龙胆酸乙酯()的一种同分异构体的结构简式:
10、_或_。.能发生银镜反应,与FeCl3不发生显色反应但其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应。.核磁共振氢谱有四组峰,且峰的面积之比为6211。【解析】(1)B的同分异构体中,含有相同官能团即含有碳碳双键和醚键的,只有碳骨架异构和顺反异构,共4种,结构分别为CH2=CHCH2OCH3、。(2)G为,分子式为C8H10O且与G互为同系物的同分异构体,即有酚羟基的同分异构体,苯环上连有OH、CH2CH3,有邻间对3种,或OH、CH3、CH3,2个甲基处于邻位,OH有2种位置,2个甲基处于间位,OH有3种位置,2个甲基处于对位,OH有1种位置,所以共有9种,其中一种的结构简式为等。(3).能发
11、生银镜反应,与FeCl3不发生显色反应但其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应,说明该有机物分子中不含有酚羟基,但是其水解产物中含有酚羟基,故该有机物为酯类;.核磁共振氢谱有四组峰,且峰的面积之比为6211,说明该有机物分子中含有4种等效氢原子,其中6个H应该为两个甲基,则该有机物具有对称结构,结合结构简式可知,满足条件的有机物的结构简式为或。【答案】(1)CH2=CHCH2OCH3、(2)9 (3) 或三、有机合成与推断1根据有机物的性质推断官能团:(1)能使溴水褪色的物质可能含有“”、“CC”或酚类物质(产生白色沉淀);(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的物质可能含有“”“CC”“CH
12、O”或酚类、苯的同系物等;(3)能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液煮沸后生成砖红色沉淀的物质一定含有CHO;(4)能与Na反应放出H2的物质可能为醇、酚、羧酸等;(5)能与Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中含有COOH;(6)能水解的有机物中可能含有酯基()、肽键(),也可能为卤代烃;(7)能发生消去反应的为醇或卤代烃。2根据性质和有关数据推断官能团的数目:(1)CHO(2)2OH(醇、酚、羧酸) H2;(3)2COOHCO2,COOHCO2;(4) ; (5)RCH2OHCH3COOCH2R。 (Mr)(Mr42)3根据某些产物推知官能团的位置:(1)由醇氧化成
13、醛(或羧酸),含有;由醇氧化成酮,含有;若该醇不能被氧化,则必含有COH(与OH相连的碳原子上无氢原子);(2)由消去反应的产物可确定“OH”或“X”的位置;(3)由取代反应的产物的种数可确定碳链结构;(4)由加氢后碳架结构确定或CC的位置。4官能团引入方法:引入官能团引入方法引入卤素原子烃、酚的取代;不饱和烃与HX、X2的加成;醇与氢卤酸(HX)取代引入羟基烯烃与水加成;醛、酮与氢气加成;卤代烃在碱性条件下水解;酯的水解;葡萄糖发酵产生乙醇引入碳碳双键某些醇或卤代烃的消去;炔烃不完全加成;烷烃裂化引入碳氧双键醇的催化氧化;连在同一个碳上的两个卤素原子水解;含碳碳三键的物质与水加成引入羧基醛基
14、氧化;酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解例题3 我国化学家首次实现了膦催化的环加成反应,并依据该反应,发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。已知环加成反应:(、可以是或)回答下列问题:(1)茅苍术醇的分子式为_,所含官能团名称为_,分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为_。(2)化合物B的核磁共振氢谱中有_个吸收峰;其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为_。分子中含有碳碳三键和乙酯基分子中有连续四个碳原子在一条直线上写出其中碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式_。(3)的反应类型为_。(4)的化学方程式为_,除外该反应另一产物的系统命名为_。(5)下列
15、试剂分别与和反应,可生成相同环状产物的是_(填序号)。abc溶液(6)参考以上合成路线及条件,选择两种链状不饱和酯,通过两步反应合成化合物,在方框中写出路线流程图(其他试剂任选)。【解析】由有机物的转化关系可知,与CH3CCCOOC(CH3)3发生题给信息反应生成,与氢气在催化剂作用下发生加成反应生成,与甲醇在浓硫酸作用下,共热发生酯基交换反应生成,一定条件下脱去羰基氧生成,与氢气在催化剂作用下发生加成反应生成,一定条件下反应生成茅苍术醇。(1)茅苍术醇的结构简式为,分子式为C15H26O,所含官能团为碳碳双键、羟基,含有3个连有4个不同原子或原子团的手性碳原子;(2)化合物B的结构简式为CH
16、3CCCOOC(CH3)3,分子中含有两类氢原子,核磁共振氢谱有2个吸收峰;由分子中含有碳碳叁键和COOCH2CH3,且分子中连续四个碳原子在一条直线上,则符合条件的B的同分异构体有、CH3CH2CH2CCCOOCH2CH3、CH3CH2CCCH2COOCH2CH3、CH3CCCH2CH2COOCH2CH3和等5种结构,碳碳叁键和COOCH2CH3直接相连的为、CH3CH2CH2CCCOOCH2CH3;(3)CD的反应为与氢气在催化剂作用下发生加成反应(或还原反应)生成,故答案为:加成反应(或还原反应);(4)与甲醇与浓硫酸共热发生酯基交换反应生成,反应的化学方程式为,HOC(CH3)3的系统
17、命名法的名称为2甲基2丙醇;(5)和均可与溴化氢反应生成,故答案为:b;(6)由题给信息可知,CH3CCCOOCH2CH3与CH2=COOCH2CH3反应生成,与氢气发生加成反应生成,故答案为:【答案】(1)碳碳双键、羟基3(2)25 和(3)加成反应或还原反应(4)2-甲基-2-丙醇或2-甲基丙-2-醇(5)b(6)(写成等合理催化剂亦可)【真题演练】1(2020年全国卷)有机碱,例如二甲基胺()、苯胺(),吡啶()等,在有机合成中应用很普遍,目前“有机超强碱”的研究越来越受到关注,以下为有机超强碱F的合成路线:已知如下信息:H2C=CH2+RNH2苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体回答下列问
18、题:(1)A的化学名称为_。(2)由B生成C的化学方程式为_。(3)C中所含官能团的名称为_。(4)由C生成D的反应类型为_。(5)D的结构简式为_。(6)E的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应,且核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为6221的有_种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为_。2(2020年全国卷)维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素,现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成,其中-生育酚(化合物E)含量最高,生理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线,其中部分反应略去。已知以下信息:a)b)c)回答下列问题:(1)A的化学名称为_。(2)B的结构简
19、式为_。(3)反应物C含有三个甲基,其结构简式为_。(4)反应的反应类型为_。(5)反应的化学方程式为_。(6)化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有_个(不考虑立体异构体,填标号)。()含有两个甲基;()含有酮羰基(但不含C=C=O);()不含有环状结构。(a)4 (b)6 (c)8 (d)10其中,含有手性碳(注:连有四个不同的原子或基团的碳)的化合物的结构简式为_。3(2020年全国卷)苯基环丁烯酮( PCBO)是一种十分活泼的反应物,可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生4+2环加成反应,合成了具有生物活性的多官能团化合物(E),
20、部分合成路线如下:已知如下信息:回答下列问题:(1)A的化学名称是_。(2)B的结构简式为_。(3)由C生成D所用的试别和反应条件为_;该步反应中,若反应温度过高,C易发生脱羧反应,生成分子式为C8H8O2的副产物,该副产物的结构简式为_。(4)写出化合物E中含氧官能团的名称_;E中手性碳(注:连有四个不同的原子或基团的碳)的个数为_。(5)M为C的一种同分异构体。已知:1 mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳;M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为_。(6)对于,选用不同的取代基R,在催化剂作用下与PCBO发生的4+2反应进行深入研究,R对产率的影响见
21、下表:RCH3C2H5CH2CH2C6H5产率/%918063请找出规律,并解释原因_。4(2020年天津卷)天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。已知:(等)回答下列问题:(1)A的链状同分异构体可发生银镜反应,写出这些同分异构体所有可能的结构:_。(2)在核磁共振氢谱中,化合物B有_组吸收峰。(3)化合物X的结构简式为_。(4)DE的反应类型为_。(5)F的分子式为_,G所含官能团的名称为_。(6)化合物H含有手性碳原子的数目为_,下列物质不能与H发生反应的是_(填序号)。ACHCl3 BNaOH溶液 C酸性KMnO4溶液 D金属Na(7)以和为原料,合成,写出路线流程
22、图(无机试剂和不超过2个碳的有机试剂任选)_。5(2020年山东新高考)化合物F是合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体,其合成路线如下: ()知:. . Ar为芳基;X=Cl,Br;Z或Z=COR, CONHR,COOR等。回答下列问题:(1)实验室制备A的化学方程式为_,提高A产率的方法是_;A的某同分异构体只有一种化学环境的碳原子,其结构简式为_。(2)CD的反应类型为_;E中含氧官能团的名称为_。(3)C的结构简式为_,F的结构简式为_。(4)Br2和的反应与Br2和苯酚的反应类似,以和为原料合成,写出能获得更多目标产物的较优合成路线(其它试剂任选)_。【过关搏杀】1我国科研工作者近期提出
23、肉桂硫胺( )可能对 2019- nCoV有疗效。肉桂硫胺的合成路线如图:已知: R-NO2R-NH2完成下列问题(1)F的结构简式为_。GH 的反应类型是_。(2)E中的所含官能团名称为_。(3)BC反应试剂及条件为_ 。(4)有机物 D 与新制氢氧化铜悬浊液(加热)的反应方程式为_。(5)J为 E的同分异构体,写出符合下列条件的J 的结构简式_(写两种)。能发生银镜反应J 是芳香族化合物,且苯环上的一氯代物只有两种核磁共振氢谱有 5 组峰,且峰面积之比为 2 :2 :2 :1 :1(6)参照上述合成路线及已知信息,写出由甲苯和丙酰氯(CH3CH2COCl) 为原料合成的路线:_。2海南粗榧
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