2014届高三化学名师点拨金榜专题课件全案：有机物的合成与推断.ppt

1、有机物的合成与推断一、有机物的推断1.有机反应中的反应条件:把下列条件的序号填在表格中的相应位置:X2,光照 水浴加热溴的四氯化碳溶液 H2,催化剂O2,Cu或Ag,加热Br2,铁粉(或FeBr3)浓溴水或饱和溴水 银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液 铁、盐酸 稀硫酸,加热浓硫酸,加热浓硫酸,170浓硫酸,140NaOH水溶液,加热NaOH醇溶液,加热反应条件反应类型_烷烃、不饱和烃(或芳香烃)烷基上的卤代_苯环上的取代反应_含碳碳双键或碳碳三键的不饱和有机物的加成反应_苯酚的取代反应_不饱和有机物的加成反应(含碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基、羰基的物质,注意羧基和酯基不能与H2加成)_酯化反应或苯

2、环上硝化、磺化反应反应条件反应类型_醇的消去反应_醇生成醚的取代反应_酯的可逆水解或蔗糖、淀粉的水解反应_卤代烃或酯类的水解反应_卤代烃的消去反应_硝基还原为氨基_醇的催化氧化反应_醛的氧化反应、葡萄糖的氧化反应_苯的硝化、银镜反应、制酚醛树脂2.有机反应中的特征产物:(1)醇的氧化产物与结构的关系:有下列三种结构:CH2OH、若某醇能被氧化成醛或羧酸,则该醇分子中含有_。若某醇能被氧化成酮,则该醇分子中含有。若某醇不能被催化氧化,则该醇分子中含有。CH2OH(2)由消去反应的产物确定OH、X的位置:如某醇(或一卤代烃)发生消去反应仅生成唯一的一种产物CH2CHCH2CH3,则醇为_(或一卤代

3、烃为_)。(3)由取代产物确定碳链结构:如C5H12的一取代物仅一种,则其结构为_。CH2OHCH2CH2CH3CH2XCH2CH2CH3C(CH3)4(4)由加H2后的碳的骨架确定碳碳双键或碳碳三键的位置。如(CH3)3CCH2CH3对应的烯烃为_,炔烃为_。(5)由有机物发生酯化反应生成酯的结构,可以推断反应物中羧基和羟基的位置;由有机物发生成肽反应生成肽的结构,可以推断反应物中羧基和氨基的位置。(CH3)3CCHCH2(CH3)3CCCH二、有机物的合成以下是常见的合成路线,根据相关提示完成下列内容。1.一元合成路线:RCHCH2_一元醇一元醛一元羧酸酯2.二元合成路线:卤代烃3.芳香化

4、合物合成路线:4.改变官能团位置的方法:CH3CH2CH2Br _消去-HBr加成+HBrCH3CHCH2热点考向 1以结构官能团性质为主线的推断【典例1】(2013成都月考)已知:A是一种药品,AK均是芳香族化合物,F不与溴水反应。根据下图所示的转化关系。回答问题:(1)化合物A中无氧官能团的结构式是。(2)上图所示的转化关系中,有机物发生氧化反应的是。(3)物质C的结构简式是。物质K的结构简式是。(4)写出下列反应的化学方程式(注明条件、配平):【解题探究】(1)无氧官能团有哪些?提示:碳碳双键、碳碳三键、卤原子、氨基、氰基等。(2)加水的反应是氧化、还原反应吗?提示:从化合价的角度看,在

5、与水的加成反应中氢与氧元素的化合价均未变化,故既不是氧化反应又不是还原反应。【解析】(1)由GACE的转化关系可知,G为一元醇,A为一元醛,E为一元酸,H为酯,G的分子式为C9H10O,A的结构简式为其无氧官能团为(2)的转化反应中,由醇到醛,由醛到羧酸铵的反应为氧化反应。答案:(1)(2)【方法归纳】有机推断的方法(1)顺推法:抓住有机物的结构、性质和实验现象这条主线,顺着题意正向思维,由已知逐步推向未知,最后得出正确的推断。(2)逆推法:抓住有机物的结构、性质和实验现象这条主线,逆向思维,从未知逐步推向已知,抓住突破口,把整个题中各物质联系起来进行反推,从而得出正确的推断。(3)剥离法:先

6、根据已知条件把明显的未知首先剥离出来,然后根据已知将已剥离出来的未知当作已知逐个求解那些潜在的未知。(4)分层推理法:先根据题意进行分层推理得出每一层的结构,然后再将每一层结构进行综合推理,最后得出正确的推断结论。【变式训练】某芳香烃X(相对分子质量为92)是一种重要的有机化工原料,研究部门以它为初始原料设计出如下转化关系图(部分产物、合成路线、反应条件略去)。其中A是一氯代物,H是一种功能高分子,链节组成为(C7H5NO)。已知(苯胺,易被氧化)(1)X的结构简式是,反应的类型是。(2)反应两步能否互换(填“能”或“不能”)。理由是。(3)反应的化学方程式是。(4)有多种同分异构体,其中含有

7、1个醛基和2个羟基的芳香族化合物有种。【解析】(1)芳香烃含有苯环,苯基相对分子质量为77,因X相对分子质量为92,还剩余15,则X中剩余基团为CH3,则X为甲苯。C与银氨溶液发生氧化反应。(2)反应为CH3氧化为COOH,反应为NO2还原为NH2,不能互换,因为若先还原NO2,得到的NH2易被氧化。(3)H为高分子,则反应为COOH与NH2的缩聚反应。(4)将2个羟基分别放在苯环的邻位、间位和对位,利用醛基取代苯环上的氢,分别有2种、3种、1种结构,共6种同分异构体。答案:(1)氧化反应(2)不能 若互换,还原得到的氨基会被氧化(3)+(n-1)H2O(4)6热点考向 2依据新信息合成陌生有

8、机物【典例2】(2013四川高考)有机化合物G是合成维生素类药物的中间体,其结构简式为G的合成路线如下:其中AF分别代表一种有机化合物,合成路线中部分产物及反应条件已略去。已知:请回答下列问题:(1)G的分子式是;G中官能团的名称是。(2)第步反应的化学方程式是。(3)B的名称(系统命名)是。(4)第步反应中属于取代反应的有(填步骤编号)。(5)第步反应的化学方程式是。(6)写出同时满足下列条件的E的所有同分异构体的结构简式。只含一种官能团;链状结构且无OO;核磁共振氢谱只有2种峰。【解题探究】(1)与氢氧化钠反应的有机物有哪些?提示:羧酸、酚类物质、酯类物质、卤代烃等。(2)核磁共振是用来检

9、验什么元素的,特征是什么?提示:核磁共振是用来检验氢元素的,不同化学环境的氢原子有不同位置的核磁共振谱线,同种化学环境的氢原子的多少影响谱线的强度(即峰值)高低。【解析】从B与O2反应生成可逆推得B为继而推得A为由G的结构简式逆推得F为则E为由反应逆推可知D为酯,水解得到乙醇和E,则D为由已知信息得C为其转化流程如图所示:(1)G的分子式为C6H10O3,官能团为羟基、酯基。(2)的化学方程式为(3)B为其系统命名为2-甲基-1-丙醇。(4)由取代反应的定义可知,为取代反应。(5)由已知信息可得的化学方程式为(6)E为满足条件的E的同分异构体有CH3COOCH2CH2OOCCH3、CH3CH2

10、OOCCOOCH2CH3、CH3OOCCH2CH2COOCH3。答案:(1)C6H10O3羟基、酯基(2)(3)2-甲基-1-丙醇(4)(6)CH3COOCH2CH2OOCCH3、CH3CH2OOCCOOCH2CH3、CH3OOCCH2CH2COOCH3【易错警示】有机合成与推断题中的易错点(1)解答有机推断题欠规范:写有机化学方程式未用“”,而用了“”,漏写反应条件。酯化反应的生成物漏写“水”,缩聚反应的生成物漏写“小分子”、反应条件和“n”。醛基、酯基、羧基的书写不规范:如醛基写成“COH”。有机分子结构式中有几个苯环看不清楚,常认为六边形是苯环。(2)不理解有机合成路线设计,忽视官能团保

11、护原理:易忽视叔醇()不能被氧化,而碳碳双键在醇催化氧化过程中,也能被氧化。因此在氧化过程中必要时需要保护某些官能团。在有机合成中,官能团保护就是设计路线使指定官能团反应,避免某官能团反应。例如,利用烯醇制烯醛,先利用烯醇与HX反应,后催化氧化制醛,最后消去得烯醛,与HX加成、消去的目的是保护碳碳双键。【变式训练】(2013广安二诊)已知:在稀碱溶液中,溴苯难发生水解现有分子式为C10H10O2Br2的芳香族化合物X,其苯环上的一溴代物只有一种,其核磁共振氢谱图中有四个吸收峰,吸收峰的面积比为1261,在一定条件下可发生下述一系列反应,其中C能发生银镜反应,E遇FeCl3溶液显色且能与浓溴水反

12、应。已知G的结构简式为请回答下列问题:(1)X中官能团的名称是。(2)FH的反应类型是反应。(3)I的结构简式为。(4)E不具有的化学性质有(选填序号)a.取代反应b.消去反应c.氧化反应d.1 mol E最多能与2 mol NaHCO3反应(5)写出下列反应的化学方程式:X与足量稀NaOH溶液共热的化学方程式:;FG的化学方程式:;(6)同时符合下列条件的E的同分异构体共有种,其中一种的结构简式为。a.苯环上核磁共振氢谱有两种吸收峰b.不能发生水解反应c.遇FeCl3溶液不显色d.1 mol E最多能分别与1 mol NaOH和2 mol Na反应【解析】(1)由G逆推知,F是E是D是结合有

13、关信息得X是并以此推知,A、B、C分别是甲醇、甲醛、甲酸。(2)能使溴水褪色,H应该为F的脱水产物发生加聚反应产物是(3)I的结构简式为(4)不能发生消去反应。(5)X与足量稀NaOH溶液共热的反应,既有酯基的水解又有溴原子的水解,化学方程式为FG的反应为缩聚反应,化学方程式为(6)的分子式为C9H10O3,符合条件的E的同分异构体有:答案:(1)酯基、溴原子(2)消去(3)(4)b、d合成有机物中官能团的保护【典例】化合物F(匹伐他汀)用于高胆固醇血症的治疗,其合成路线如下:(1)化合物D中官能团的名称为、和酯基。(2)AB的反应类型是。(3)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简

14、式:。.分子中含有两个苯环;.分子中有3种不同化学环境的氢;.不含OO。(4)实现DE的转化中,化合物X的分子式为C19H15NFBr,写出其结构简式:。(5)已知:化合物E在CF3COOH催化作用下先转化为再转化为F。你认为合成路线中设计步骤的目的是。【解析】(2)从结构分析,可知反应使羰基转化成OH,属于还原反应。(3)说明分子结构高度对称;结合和分子结构与组成,可知是两个独立的苯环。再考虑剩余部分的组成,可知应是饱和基团;再结合高度对称,可知应是2个CH3和4个OH位于苯环的对称位置上。(4)比较D和E的结构,可知X含有片段。再结合X的分子式可知另外还有2个H和1个Br,所以X为(5)由

15、合成路线流程图可知,反应中OH重新出现,说明步骤的目的是保护羟基;结合反应的条件中出现“O3”,可知是为了防止OH被氧化。答案:(1)醚键 醛基(2)还原反应(3)(4)(5)保护羟基,防止被氧化【方法归纳】有机合成中官能团的保护(1)在保护官能团时一般要符合三方面的要求:所选保护物质要易于同被保护基团反应。保护基团必须经受得起在保护阶段的各种反应条件。保护基团易于除去。(2)目前高考考查官能团保护这个知识点的主要模式为给出某一有机物的合成路线,要求分析路线中某步反应的目的。对于这类角度的考查,解题的要点是弄清合成路线中各主要有机物的结构,然后分析每步反应中有机物结构的变化(主要是官能团的变化

16、),被保护官能团的重要特征是在合成路线中参与了反应,但最终又被“复原”。以信息的形式将官能团保护知识融入有机合成路线的设计中,是高考考查的重要发展方向。例如,设计合理路线由制取学生在设计合成路线时需要考虑,若直接催化氧化羟基,则碳碳双键也容易被氧化断裂,所以需要先让碳碳双键与HCl发生加成反应以保护碳碳双键,再催化氧化,将羟基转变为羧基,然后再在NaOH醇溶液中发生消去反应生成碳碳双键,最后酸化即可得到目标产物。【变式训练】(2013凉山州一模)某研究小组制备偶氮染料F的合成路线图如下:(1)D中官能团的名称为。(2)写出反应类型:;。(3)写出DE反应的化学方程式。(4)写出B的结构简式;设

17、计反应和的目的是。(5)写出满足下列条件的C的所有同分异构体的结构简式。a.是苯的对位二取代产物;b.能发生银镜反应;c.分子中无甲基。【解析】苯到E的转化关系为(1)NHCO为肽键,NO2为硝基。(2)反应为硝基还原为氨基,反应为成肽反应,即取代反应。(3)DE的反应为肽的水解。(4)由转化关系可知,B没有直接硝化,而是设计反应,这是为了保护氨基,原因是硝化过程中用到浓硝酸和浓硫酸,能氧化氨基。(5)除去苯环外,C中还有2个C、1个N、1个O。同分异构体能发生银镜反应,说明有CHO,还剩下1个C、1个N,没有甲基,说明是NH2、CH2结构。答案:(1)酰胺键(或肽键)、硝基(2)还原反应 取

18、代反应1.(2013新课标全国卷)香叶醇是合成玫瑰香油的主要原料,其结构简式如图:下列有关香叶醇的叙述正确的是()A.香叶醇的分子式为C10H18OB.不能使溴的四氯化碳溶液褪色C.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.能发生加成反应不能发生取代反应【解析】选A。通过分析该有机物分子中含有10个碳原子,18个氢原子和1个氧原子,A项正确。该有机物中含有碳碳双键,可以使溴的四氯化碳溶液褪色,B项错误。该有机物中含有碳碳双键,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,C项错误。该有机物含有碳碳双键和羟基,可以发生加成反应和取代反应,D项错误。2.甲酸香叶酯是一种食品香料,可以由香叶醇与甲酸发生酯化反应制得:下列说法中正

19、确的是()A.香叶醇的分子式为C11H18OB.香叶醇在浓硫酸、加热条件下可发生消去反应C.1 mol甲酸香叶酯可以与2 mol H2发生加成反应D.甲酸香叶酯分子中所有碳原子均可能共平面【解析】选C。A项,分子式应为C11H20O,错误;B项,连接羟基的碳原子邻位的碳上没有氢,不能发生消去反应,错误;C项,甲酸香叶酯分子中2个CC键均能发生加成反应,而酯基不能发生加成反应,正确;D项,甲酸香叶酯中手性碳原子与其连接的3个碳原子类似甲烷的结构,不可能处于同一平面,错误。3.(2013成都三诊)香精(Z)可用下列反应制取。下列说法正确的是()A.该反应发生时X、Y均是CO键断裂B.X、Z均可作为

20、合成聚合物的单体C.X和Y均可与氨基酸发生成肽反应D.若Z中含有X、Y,可添加NaOH溶液通过分液除去【解析】选B。香精(Z)的制取发生的是酯化反应,由酯化反应原理可知A错;X、Z的结构简式中都含有碳碳双键,故均可作为合成聚合物的单体,B正确;羧基可与氨基生成肽键,而羟基不可以,故C错;加入NaOH溶液后Z发生水解反应,故D错。4.(2013广安二模)托卡朋是基于2012年诺贝尔化学奖的研究成果开发的治疗帕金森氏病药物,瑞士化学学报公布的一种合成路线如下:(1)CD的反应类型是。(2)化合物F中的含氧官能团有羟基、和(填官能团名称)。(3)写出同时满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式。能

21、与Br2发生加成反应;是萘()的衍生物,且取代基都在同一个苯环上;在酸性条件下水解生成的两种产物都只有4种不同化学环境的氢。(4)实现AB的转化中,叔丁基锂(CH3)3CLi转化为(CH3)2CCH2,同时有LiBr生成,则X(分子式为C15H14O3)的结构简式为。【解析】流程分析:对比每一种物质前后的结构可知,B到C为羟基被氧化成羰基,C到D为H取代了苯甲基,D至E为硝化反应,E到F为H取代了甲基。(1)属于取代反应;(2)OH为羟基,为羰基,NO2为硝基;(3)D中含有两个苯环,当两个苯环变成萘环时,则多出两个碳原子和一个不饱和键,水解后生成物中的H有四种不同化学环境,则萘环上的H要对称

22、。(4)对比A和B的结构和X的化学式,可以写出X的结构简式。答案:(1)取代反应(2)硝基 羰基5.在设计合成农药1,3,4-噻二唑类衍生物时,发现其具有荧光特性,其中某蓝色荧光材料B的合成路线如下。已知:(1)写出CH3NCS的结构式。(2)、的反应类型分别为、。(3)反应的另一产物为甲醇,其化学方程式为。(4)写出物质B的结构简式。(5)与具有相同的含氮六元杂环和官能团的同分异构体共有种(包含本身。已知含氮六元杂环与苯环结构相似)。【解析】反应为苯酚根离子取代了Cl,产物与甲醇发生酯化反应。对比反应、前后物质的变化,分析知,A中NHNH2取代了前一物质中OCH3,肼中的另一个氢原子与CH3NCS发生加成反应,由此得其结构式。(4)由转变条件知,与已知相同,由此推出B的结构简式。(5)当Cl与N处于邻位时,移动COOH的位置,可得4种同分异构体;当Cl与N处于间位时,移动COOH的位置,可得4种同分异构体;当Cl与N处于对位时,移动COOH,得2种同分异构体,所以共有10种同分异构体。答案:(1)(2)取代反应 加成反应