有机合成与推断专题.docx
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有机合成与推断专题
有机合成与推断专题
一、有机推断
1、有机物的官能团和它们的性质:
•官能团是钥匙,它能打开未知有机物对你关闭的大门。
•官能团是地图,它能指引你走进有机物的陌生地带。
官能团
结构
性质
碳碳双键
加成(H2、X2、HX、H2O)
氧化(O2、KMnO4)
加聚
碳碳叁键
-C≡C-
加成(H2、X2、HX、H2O)
氧化(O2、KMnO4)、加聚
苯
取代(X2、HNO3、H2SO4)
加成(H2)、氧化(O2)
卤素原子
-X
水解(NaOH水溶液)
消去(NaOH醇溶液)
醇羟基
R-OH
取代【活泼金属、HX、分子间脱水、酯化反应】
氧化【铜的催化氧化、燃烧】
消去
酚羟基
取代(浓溴水)、弱酸性、加成(H2)
显色反应(Fe3+)
缩聚反应(制酚醛树脂)
醛基
-CHO
加成或还原(H2)
氧化【O2、银氨溶液、新制Cu(OH)2】
羰基
加成或还原(H2)
羧基
-COOH
酸性、酯化
酯基
水解(稀H2SO4、NaOH溶液)
2.由反应条件确定官能团:
反应条件
可能官能团
浓硫酸
①醇的消去(醇羟基)②酯化反应(含有羟基、羧基)
稀硫酸
①酯的水解(含有酯基)②二糖、多糖的水解
NaOH水溶液
①卤代烃的水解②酯的水解
NaOH醇溶液
卤代烃消去(-X)
H2、催化剂
加成(碳碳双键、碳碳叁键、醛基、羰基、苯环)
O2/Cu、加热
醇羟基(-CH2OH、-CHOH)
Cl2(Br2)/Fe
苯环
Cl2(Br2)/光照
烷烃或苯环上烷烃基
水浴加热
苯的硝化、银镜反应、*制酚醛树脂、酯类和二糖的水解
3.根据反应物性质确定官能团:
反应条件
可能官能团
能与NaHCO3反应的
羧基
能与Na2CO3反应的
羧基、酚羟基
能与Na反应的
羧基、酚羟基、醇羟基
与银氨溶液反应产生银镜
醛基
与新制氢氧化铜产生砖红色沉淀(溶解)
醛基(羧基)
使溴水(或溴的CCl4)褪色
C=C、C≡C
加溴水产生白色沉淀、遇Fe3+显紫色
酚
A是醇(-CH2OH)或乙烯
4.反应现象
反应的试剂
有机物
现象
与溴水反应
(1)烯烃、二烯烃
(2)炔烃
溴水褪色,且产物分层
(3)醛
澳水褪色,且产物不分层
(4)苯酚
有白色沉淀生成
与酸性高
锰酸钾反应
(1)烯烃、二烯烃
(2)炔烃(3)苯的同系物(4)醇(5)醛
高锰酸钾溶液均褪色
与金属钠反应
(1)醇
放出气体,反应缓和
(2)苯酚
放出气体,反应速度较快
(3)羧酸
放出气体,反应速度更快
与氢氧化钠
反应
(1)卤代烃
分层消失,生成一种有机物
(2)苯酚
浑浊变澄清
(3)羧酸
无明显现象
(4)酯
分层消失,生成两种有机物
与碳酸氢钠反应
羧酸
放出气体且能使石灰水变浑浊
银氨溶液或
新制氢氧化铜
(1)醛
有银镜或红色沉淀产生
(2)甲酸或甲酸钠
加碱中和后有银镜或红色沉淀产生
(3)甲酸酯
有银镜或红色沉淀生成
5.根据反应类型来推断官能团:
反应类型
可能官能团
加成反应
C=C、C≡C、-CHO、羰基、苯环
加聚反应
C=C、C≡C
酯化反应
羟基或羧基
水解反应
-X、酯基、肽键、多糖等
单一物质能发生缩聚反应
分子中同时含有羟基和羧基或羧基和胺基
6.【有机反应·数据】①根据与H2加成时所消耗H2的物质的量进行突破:
1mol—C=C—加成时需1molH2,1mol—C≡C—完全加成时需2molH2,1mol—CHO加成时需1molH2,而1mol苯环加成时需3molH2。
②1mol—CHO完全反应时生成2molAg↓或1molCu2O↓。
③2mol—OH或2mol—COOH与活泼金属反应放出1molH2。
④1mol—COOH与碳酸钠或碳酸氢钠溶液反应放出1molCO2↑。
⑤1mol一元醇与足量乙酸反应生成1mol酯时,其相对分子质量将增加42,1mol二元醇与足量乙酸反应生成酯时,其相对分子质量将增加84。
⑥1mol某酯A发生水解反应生成B和乙酸时,若A与B的相对分子质量相差42,则生成1mol乙酸,若A与B的相对分子质量相差84时,则生成2mol乙酸。
7.【物质·简式·通式】
(1)C︰H=1︰1,可能为乙炔、苯、苯乙烯、苯酚。
(2)C︰H=l︰2,可能分为单烯烃、甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖等。
(3)C︰H=1︰4,可能为甲烷、甲醇、尿素[CO(NH2)2](4)符合CnH2n+2一定为烷烃,符合CnH2n可能为烯烃,符合CnH2n-2可能为炔烃,符合CnH2n-6可能为苯的同系物,符合CnH2n+2O可为醇或醚,符合CnH2nO可为醛或酮,符合CnH2nO2可为一元饱和脂肪酸或其与一元饱和醇生成的酯。
8.【物质·结构】①具有4原子共线的可能含碳碳叁键。
②具有4原子共面的可能含醛基。
③具有6原子共面的可能含碳碳双键。
④具有12原子共面的应含有苯环。
9.【物质·物理性质】在通常状况下为气态的烃,其碳原子数均小于或等于4,而烃的衍生物中只有CH3Cl、CH2=CHCl、HCHO在通常情况下是气态。
10.质量(元素/原子)守恒规律的巧用(可推未知物的分子式)
例:
醇+酸---酯+水(若知其中三者可正推酯式或逆推醇式,酸式)
11.由高分子有机物结构确定单体
首先确定高分子化合物是加聚产物还是缩聚产物,若链节结构中.主链上是碳与碳原子形成碳键,则一般为加聚产物;若链节结构中主链上有-
-O-或-
-NH-,则一般为缩聚产物。
若为加聚产物,将加聚物的链节取出,单键改双键,双键改单,再断开错误的双键(以C为4价键判),得出加聚物单体;若为缩聚产物,只要将主链中的
或
断开,分别补上(左)-OH和(右)-H即可得出相反应单体。
二、有机合成
1、官能团的引入:
引入官能团
有关反应
羟基-OH
烯烃与水加成,醛/酮加氢,卤代烃水解,酯的水解
卤素原子(-X)
烃与X2取代,不饱和烃与HX或X2加成,(醇与HX取代)
碳碳双键C=C
某些醇或卤代烃的消去,炔烃加氢
醛基-CHO
某些醇(-CH2OH)氧化,烯氧化,糖类水解,(炔水化)
羧基-COOH
醛氧化,酯酸性水解,羧酸盐酸化,(苯的同系物被强氧化剂氧化)
酯基-COO-
酯化反应
2、有机合成中的成环反应:
①加成成环:
不饱和烃小分子加成(信息题);②二元醇分子间或分子内脱水成环;
1
2
3
③二元醇和二元酸酯化成环;羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子的成环。
3、有机合成中的增减碳链的反应:
⑴增加碳链的反应:
①酯化反应②加聚反应③缩聚反应
⑵减少碳链的反应:
①水解反应:
酯的水解,糖类、蛋白质的水解;
②裂化和裂解反应;
③氧化反应:
燃烧,烯催化氧化(信息题),脱羧反应(信息题)。
4、有机合成路线
(1)一元合成路线:
卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
(2)二元合成路线:
卤代烃→烯烃→二卤代物→二元醇→二元醛→二元羧酸→酯
v审题做好三审:
1)文字、框图及问题信息[反应(条件、性质.现象)信息]
2)找出隐含信息、信息规律及模仿规律3)先看结构简式,再看化学式
v找突破口有三法:
1)数字2)化学键3)衍变关系
v答题有三要:
1)要找关键字点词2)要规范答题3)要找得分
例
根据图示填空
(1)化合物A含有的官能。
(2)1molA与2molH2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。
〖分析〗:
v题中给出的已知条件中已含着以下四类信息:
v1)反应(条件、性质)信息:
A能与银氨溶液反应,表明A分子内含有(),A能与NaHCO3反应断定A分子中有()。
v2)结构信息:
从D物质的碳链不含支链,可知A分子也不含()。
v3)数据信息:
从F分子中C原子数可推出A是含()个碳原子的物质。
v4)隐含信息:
从第
(2)问题中提示“1molA与2molH2反应生成1molE”,可知A分子内除了含1个醛基外还可能含1个()。
题型专练
一、利用结构性质推断
有机物性质是与其所具有的官能团相对应的,可根据有机物的某些性质(如反应对象、反应条件、反应数据、反应特征、反应现象、反应前后分子式的差异等等)。
首先确定其中的官能团及位置,然后再结合分子式价键规律、取代产物的种类、不饱和度等确定有机物的结构简式,再根据题设要求进行解答。
例1 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,且难溶于水,但在酸性条件可发生水解反应,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)
①加成反应 ②酯化反应 ③加聚反应 ④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(C4H7NO4)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。
天门冬氨酸的结构简式是____________________。
例2 化合物A(C8H8O3)为无色液体、难溶于水、有特殊香味的物质,从A出发可发生如图所示的一系列反应,化合物A硝化时可生成4种-硝基取代物,化合物H分子式为C6H6O,
G能发生银镜反应。
(已知RCOONa+NaOH
RH+Na2CO3)
请回答:
(1)下列化合物可能的简式:
A____________________,E____________________。
(2)反应类型:
(I)____________________,(II)____________________,(III)____________________。
(3)写出下列反应的化学方程式:
①H→K:
__________________________________;
②C→E:
__________________________________;
③C+F→G:
__________________________________。
二、利用数据、实验推断数据往往起突破口的作用,常用来确定某种有机物分子式或官能团的数目或推测发生的反应类型。
利用实验推断实际是利用实验现象、实验条件、实验对象、实验中相关物质的个数比、同分异构体的个数等等来推测有机物的结构简式。
对相关实验知识必须要熟悉。
需要注意的是这尖题经常同时考查“实验现象描述”或“实验结论的判断”等方面的书写。
例3 下列图示表示A、B、C、D之间的相互转化关系,其中A能跟NaOH溶液反应,B能使溴水褪色。
请回答下列问题:
(1)写出A可能的各种结构简式:
____________________。
(2)反应①和②的反应类型分别为:
反应①____________________;反应②____________________。
(3)若将A催化氧化可得另一种化合物E,E可发生银镜反应,则E的结构简式为____________________。
写出A转化为B的化学方程式:
____________________。
例4 有机物A的相对分子质量不超过150,经测定,A具有下列性质:
A的性质
推断A的组成、结构
①A的燃烧产物只有CO2和H2O
②A与醇或羧酸在浓H2SO4共热条件下均能生成有香味的物质
③一定条件下,A可发生分子内的脱水反应,生成物与溴水混合,溴水褪色
④0.1molA与足量NaHCO3溶液反应放出标准状况下4.48L气体
(1)填写表中空白部分的内容。
(2)已知A中含氧元索的质量分数为59.7%,写出A所有可能的结构简式:
____________________。
(3)若A分子内无含碳支链,写出反应③的化学方程式:
____________________。
(4)A不可能发生的反应类型有(填序号)____________________。
a.水解反应 b.取代反应 c.加成反应 d.消去反应 e.加聚反应 f.缩聚反应
(5)下列物质与A互为同分异构体的是(填序号)__________,互为同系物的是(填序号)___________。
三、利用信息推断
解答此类题时,对试题给予的信息进行分析,区分哪些是有用的信息,哪些是与解题无关的信息,一定要围绕如何利用信息这个角度来思考,对于信息方程式要观察旧化学键的断裂(位置)方式和新化学键的生成(位置)方式,反应物和产物结构上的差异。
找出新信息与题目要求及旧知识之间的联系,同时解题过程中要不断地进行验证或校正。
例5 设R为烃基,已知RX+Mg
RMgX(格林试剂)
分析下列合成线路,回答有关问题。
(1)以上①~⑦步反应中属于加成反应的是____________________。
(2)写出A、D、E的结构简式:
A__________________,D__________________,E__________________。
(3)分别写出第④和⑥步反应的化学方程式:
④____________________,⑥____________________。
v有机合成:
1.有机合成中官能团掩蔽和保护和定位定位合成,在有机合成中,尤其是含有多个官能团的有机物的合成中属于难点,多种官能团之间会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,因而造成在制备的过程中要把分子中已存在的某种官能团先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。
常见需保护的情况。
如“氧化时先保护
”,“对
加成时先保护-CHO”,“对苯环邻位(或对位)取代时先保护对位(或邻位)”,“氧化其他基团时先保护醛基”等等。
2.信息类有机合成仍以“围绕如何运用信息”这点来寻求突破点。
例:
由乙烯和其它无机原料合成环状化合物E,请在下列方框内填入合适的化合物的结构简式。
请写出A和E的水解反应的化学方程式
A水解
E水解
分析:
合成有机物要以反应物、生成物的官能团为核心,在知识网中找到官能团与其它有机物的转化关系,从而尽快找到合成目标与反应物之间的中间产物作为解决问题的突破点,主要思维方法:
vA.顺向思维法:
思维程序为反应物→中间产物→最终产物
vB.逆向思维法:
思维程序为最终产物→中间产物→反应物
v实际解题过程中往往正向思维和逆向思维都需要应用。
例1.聚甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为—[CH2—C(CH3)]n—,它是制作软质隐形眼镜的材料。
请写出下列有关反应的化学方程式:
COOCH2CH2OH
(1)由甲基丙烯酸羟乙酯制备聚甲基丙烯酸羟乙酯
(2)由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯
(3)由乙烯制备乙二醇
例2.在有机分析中,常用臭氧氧化水解来确定有机物中碳碳双键的位置与数目。
如:
(CH3)2C=CH-CH3
(CH3)2C=O+CH3CHO
已知某有机物A经臭氧氧化水解后发生下列一系列的变化:
试回答下列问题:
(1)写出有机物A、F的结构简式:
A____________________,F____________________。
(2)从B合成E通常要经过几步有机反应,其中最佳的次序应是____________________。
A.水解、酸化、氧化 B.氧化、水解、酸化 C.水解、酸化、还原 D.氧化、水解、酯化
(3)写出下列变化的化学方程式:
①I水解生成E和H:
____________________,②F制取G:
____________________。
课后练习
1.(山东)苯丙酸诺龙是一种兴奋剂,结构简式为:
⑴由苯丙酸诺龙的结构推测,它能(填代号)。
a.使溴的四氯化碳溶液褪色b.使酸性KMnO4溶液褪色
c.与银氨溶液发生银镜反应d.与Na2CO3溶液作用生成CO2
苯丙酸诺龙的一种同分异构体A,在一定条件下可发生下列反应:
据以上信息回答⑵~⑷题:
⑵B→D的反应类型是。
⑶C的结构简式为。
⑷F→G的化学方程式是。
2.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__________________。
3、(2010全国卷1)30.(15分)有机化合物A~H的转换关系如下所示:
请回答下列问题:
(1)链烃A有南链且只有一个官能团,其相对分子质量在65~75之间,1molA完全燃烧消耗7mol氧气,则A的结构简式是,名称是;
(2)在特定催化剂作用下,A与等物质的量的H2反应生成E。
由E转化为F的化学方程式是;
(3)G与金属钠反应能放出气体,由G转化为H的化学方程式是;
(4)①的反应类型是;③的反应类型是;
(5)链烃B是A的同分异构体,分子中的所有碳原子共平面,其催化氢化产物为正戊为烷,写出B所有可能的结构简式
(6)C也是A的一种同分异构体,它的一氯代物只有一种(不考虑立体异构,则C的结构简式为。
(烃基烯基醚)
4、(2010天津卷)8.(18分)
Ⅰ.已知:
R-CH=CH-O-R′
R-CH2CHO+R′OH
烃基烯基醚A的相对分子质量(Mr)为176,分子中碳氢原子数目比为3∶4。
与A相关的反应如下:
请回答下列问题:
⑴A的分子式为_________________。
⑵B的名称是___________________;A的结构简式为________________________。
⑶写出C→D反应的化学方程式:
_______________________________________。
⑷写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式:
_________________________、________________________。
①属于芳香醛;②苯环上有两种不同环境的氢原子。
Ⅱ.由E转化为对甲基苯乙炔(
)的一条路线如下:
⑸写出G的结构简式:
____________________________________。
⑹写出①~④步反应所加试剂、反应条件和①~③步反应类型:
序号
所加试剂及反应条件
反应类型
①
②
③
④
——
(2010山东卷)33.(8分)【化学——有机化学基础】^
利用从冬青中提取出的有机物A合成抗结肠炎药物Y及其他化学品,合成路线如下图:
根据上述信息回答:
(1)D不与NaHC
溶液反应,D中官能团的名称是______,B
C的反应类型是____。
(2)写出A生成B和E的化学反应方程式______。
(3)A的同分异构体I和J是重要的医药中间体,在浓硫酸的作用下I和J分别生产
,鉴别I和J的试剂为_____。
(4)A的另一种同分异构体K用于合成高分子材料,K可由
制得,写出K在浓硫酸作用下生成的聚合物的结构简式_______________
(2010安徽卷)26.(17分)
F是新型降压药替米沙坦的中间体,可由下列路线合成:
(1)A
B的反应类型是,D
E的反应类型是,E
F的反应类型是。
(2)写出满足下列条件的B的所有同分异构体(写结构式)。
①含有苯环②含有酯基③能与新制Cu(OH)2反应
(3)C中含有的它能团名称是。
已知固体C在加热条件下可深于甲醇,下列C
D的有关说法正确的是。
a.使用过量的甲醇,是为了提高B的产b.浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑
c.甲醇即是反物,又是溶剂d.D的化学式为C2H2NO4
(4)E的同分异构苯丙氨酸经合反应形成的高聚物是(写结构简式)。
(5)已知
;在一定条件下可水解为
和R2-NH2,F在强酸和长时间加热条件下发生水解反应的化学方程式是。
(2010福建卷)31从樟科植物枝叶提取的精油中含有下列甲、乙、丙三种成分:
(1)甲中含氧官能团的名称为。
(2)由甲转化为乙需经下列过程(已略去各步反应的无关产物,下同):
其中反应Ⅰ的反应类型为,反应Ⅱ的化学方程式为
(注明反应条件)。
(3)已知:
由
乙制丙的一种合成路线图如下(A~F均为有机物,图中Mr表示相对分子质量):
①下列物质不能与C反应的是(选填序号)
a.金属钠b.
c.
溶液d.乙酸
②写出F的结构简式。
③D有多种同分异构体,任写其中一种能同时满足下列条件的异构体结构简式。
a.苯环上连接着三种不同官能团b.
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