2019届一轮复习人教版生命中的基础有机化学物质合成有机高分子学案(1) 15页

第四节 生命中的基础有机化学物质 合成有机高分子 糖类、油脂、蛋白质的组成、结构和性质 ‎1．糖类 ‎(1)分类 定义 元素组成 代表物的名称、分子式、相互关系 单糖 不能再水解生成其他糖的糖 C、H、O 葡萄糖 (C6H12O6)‎ 果糖(C6H12O6)‎ 二糖 ‎1 mol 糖水解生成2 mol 单糖的糖 C、H O 蔗糖麦芽糖(C12H22O11)‎ ‎(C12H22O11)‎ 多糖 ‎1 mol 糖水解生成多摩尔单糖的糖 C、H、O 淀粉 ‎(C6H10O5)n纤维素 ‎(C6H10O5)n ‎(2)性质 ‎①葡萄糖：多羟基醛CH2OH(CHOH)4CHO ‎②二糖 在稀酸催化下发生水解反应，如蔗糖水解生成葡萄糖和果糖。‎ ‎③多糖 在稀酸催化下发生水解反应，水解的最终产物是葡萄糖。‎ ‎2．油脂 ‎(1)组成和结构 油脂是高级脂肪酸与甘油反应所生成的酯，由C、H、O三种元素组成，其结构可表示为。‎ ‎(2)性质 ‎①油脂的水解(以硬脂酸甘油酯为例)‎ a．酸性条件下 ‎ ‎ b．碱性条件下——皂化反应 ‎②油脂的氢化 烃基上含有双键，能与H2发生加成反应。‎ ‎3．蛋白质 ‎(1)组成 蛋白质由C、H、O、N、S(至少五种)等元素组成，蛋白质分子是由氨基酸分子连接成的高分子化合物。‎ ‎(2)性质 ‎1．已知葡萄糖和果糖的分子式为C6H12O6，蔗糖和麦芽糖的分子式为C12H22O11，淀粉和纤维素的分子通式为(C6H10O5)n，都符合通式Cn(H2O)m。‎ ‎(1)糖类的通式都是Cn(H2O)m吗？‎ ‎(2)符合通式Cn(H2O)m的有机物都属于糖类吗？‎ ‎【答案】　(1)不一定。糖类是由C、H、O三种元素组成的，大多数可用通式Cn(H2O)m表示，n与m可以相同，也可以是不同的正整数。但并非所有的糖都符合通式Cn(H2O)m，如鼠李糖(C6H12O5)。‎ ‎(2)不一定。例如甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)的分子式可分别改写为C(H2O)、C2(H2O)2，但它们不是糖，而分别属于醛和羧酸。‎ ‎2．用淀粉为原料酿酒的反应原理是什么？‎ ‎【答案】　食品工业上用淀粉酿酒发生的化学方程式为 ‎(C6H10O5)n(淀粉)＋nH2OnC6H12O6(葡萄糖)，C6H12O62CH3CH2OH＋2CO2。‎ ‎3．油脂皂化后，要使肥皂和甘油从混合物里充分分离，可采用①分液　②蒸馏　③过滤　④盐析　⑤渗析中的____________(填序号)。‎ ‎【答案】　④③②‎ ‎【【解析】】　油脂发生皂化反应后，向混合物中加入食盐细粒，高级脂肪酸钠便会析出，因它的密度比水小，所以浮在上层，可以用过滤的方法得到高级脂肪酸钠，而甘油留在滤液里，可采用蒸馏的方法得到甘油。‎ ‎4．如何区分植物油和矿物油？‎ ‎【答案】　取少量试样加入含有酚酞的NaOH溶液并加热，红色变浅的是植物油，无变化的是矿物油。‎ 一　糖类、油脂、蛋白质的组成、结构与性质 ‎1．下列有关糖类、油脂和蛋白质的说法正确的是(　　)‎ A．油脂水解的共同产物是乙二醇 B．从混合物中分离提纯蛋白质可采用过滤的方法 C．淀粉、油脂和蛋白质都能在NaOH溶液中发生水解 D．糖类、油脂和蛋白质中一定都含有碳、氢、氧三种元素 ‎【答案】　D ‎2．直链型的不饱和油酸(C17H33COOH)与蔗糖反应可以制得非天然油脂，其反应示意图如下所示(注：图的反应式不完整)：‎ 则下列说法不正确的是(　　)‎ A．甘油和蔗糖在一定条件下都可以发生消去反应 B．天然油脂、蔗糖、非天然油脂都能发生水解反应 C．该非天然油脂与氢氧化钠溶液共热，可以发生皂化反应，水解后的产物可与溴的四氯化碳溶液反应 D．植物油、非天然油脂都可以与H2发生加成反应 ‎【答案】　C ‎【【解析】】　甘油和蔗糖的分子结构中都含有醇羟基，且至少有一个连接醇羟基的碳原子相邻的碳原子上都有氢原子，故二者都能发生消去反应，A选项正确；天然油脂、非天然油脂中都含有酯基，都能发生水解反应，蔗糖在稀硫酸作用下也能水解产生葡萄糖和果糖，B选项正确；皂化反应是仅限于油脂与氢氧化钠或氢氧化钾混合，得到高级脂肪酸的钠/钾盐和甘油的反应，非天然油脂水解产物中没有甘油，不属于皂化反应，C选项错误；植物油、非天然油脂中都含有碳碳双键，都可以与H2发生加成反应，D选项正确。‎ ‎3．下列有关蛋白质的说法正确的是 (　　)‎ ‎①氨基酸、淀粉均属于高分子化合物　②蛋白质是结构复杂的高分子化合物，分子中都含有C、H、O、N　③若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物一定不一致 A．② B．②③ C．①② D．②④‎ ‎【答案】　D ‎【【解析】】　①淀粉属于高分子化合物，氨基酸不属于高分子化合物，错误；②蛋白质是由氨基酸缩合而成的高分子化合物，都含有C、H、O、N，有的也含S，正确；③如甘氨酸和丙氨酸缩合形成的两种二肽互为同分异构体，但水解产物相同，错误；④两种氨基酸自身缩合可形成两种二肽，交叉缩合又可形成两种二肽，故最多能形成四种二肽，正确。‎ 能水解的有机物小结 类别 条件 水解通式 卤代烃 NaOH的水溶液，加热 酯 在酸溶液或碱溶液中，加热 二糖 无机酸或酶 多糖 酸或酶 ‎(C6H10O5)n＋nH2O淀粉(或纤维素) nC6H12O6葡萄糖 油脂 酸、碱或酶 蛋白质或多肽 酸、碱或酶 二　糖类、油脂、蛋白质与有机推断 ‎4．高分子材料W的结构简式为，有关W的信息如下，据此回答下列问题：‎ ‎(1)葡萄糖的分子式为________，其所含官能团的名称为________________。‎ ‎(2)反应①的类型为________。‎ ‎(3)反应⑥的化学方程式为________________。‎ ‎(4)B分子有多种同分异构体，其中X的核磁共振氢谱如下图所示：‎ 则X的结构简式可能为_____________。‎ 实验室鉴别X可使用________________试剂。‎ ‎(5)指出W这种高分子材料的一种优点___________。‎ ‎【答案】　(1)C6H12O6　羟基、醛基　(2)消去反应 新制银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)‎ ‎(5)a.高分子材料W可以利用微生物降解生成对环境无害的二氧化碳和水，是一种“绿色材料”；‎ b．原料来源充分而且可以再生产；‎ c．机械性能及物理性能良好；‎ d．生物相容性好(其他合理【答案】均可)‎ ‎【【解析】】　本题主要考查了酯化反应、缩聚反应及同分异构体的书写。‎ ‎(1)葡萄糖的分子式为C6H12O6，是一种多羟基醛。(2)由W的结构简式推知A为，B的分子式为C3H4O2，所以A―→B为消去反应。(3)反应⑥为两个分子间发生酯化反应，生成六元环内酯。(4)B的结构简式为CH2===CH—COOH，其同分异构体X分子中只有两种氢，则X 分子的结构应对称，符合条件的X可以是，若为环状结构还可以是O。(5)W的原料是淀粉，W属于酯类，可降解。‎ ‎5．已知氨基酸可发生如下反应：‎ 且已知：D、E的相对分子质量分别为162和144，可发生如下物质转化关系，如下图所示：‎ ‎(1)写出B、D的结构简式：B_________，D________。‎ ‎(2)写出C→E的化学方程式：_______________。‎ ‎(3)写出C→D的化学方程式：__________________。‎ ‎【答案】　(1)‎ ‎【【解析】】　氨基酸能发生缩聚反应，脱去一个H2O分子，—COOH 脱去—OH，—NH2脱去—H，发生缩聚反应生成蛋白质。由此可推知，两个丙氨酸分子间脱去两个水分子可生成B：。由题目中所给信息可总结出：在HNO2作用下，氨基酸中的—NH2可转变成—OH，可得C：。由于C中含有 —COOH和 —OH，所以分子间可以脱水，脱去一个水分子可得D：，脱去两个水分子可得E：。‎ 氨基酸的成肽规律 ‎1．2种不同氨基酸脱水可形成4种二肽(可以是相同分子之间，也可以是不同分子之间)，如甘氨酸与丙氨酸混合后可形成以下4种二肽：‎ ‎2．分子间或分子内脱水成环 ‎3．氨基酸分子缩聚成高分子化合物 合成有机高分子化合物 ‎1．基本概念 ‎(1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。‎ ‎(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。‎ ‎(3)聚合度：高分子链中含有链节的数目。‎ 如：‎ ‎2．合成高分子化合物的两个基本反应 ‎(1)加聚反应：小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应。如氯乙烯合成聚氯乙烯的化学方程式为____。‎ ‎(2)缩聚反应：单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。如己二酸与乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为______________________________。‎ ‎【答案】　‎ ‎3．高分子化合物的分类及性质特点 ‎4．应用广泛的高分子材料——塑料、合成纤维、合成橡胶 按要求完成下列方程式并指出反应类型 ‎(1)由苯乙烯合成聚苯乙烯。‎ ‎【答案】　‎ ‎(2)由对苯二甲酸与乙二醇合成涤沦。‎ ‎【答案】‎ ‎(3)由2氯1,3丁二烯合成氯丁橡胶。‎ ‎【答案】　‎ 一　合成有机高分子化合物的性质和用途 ‎1．上海教师公寓大火与施工中大量使用的聚氨酯燃烧有关，再次表明 (聚氨酯)泡沫保温材料等易燃装修材料已经成为造成火灾的罪魁祸首。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．聚氨酯保温材料能耐高温 B．聚氨酯属于加聚型高分子材料 C．聚氨酯属于纯净物 D．聚氨酯材料没有固定的熔点 ‎【答案】　D ‎【【解析】】　因聚氨酯易燃烧，A错；由聚氨酯结构简式知其为缩聚产物，B错；聚氨酯属于高分子合成材料，是混合物，C错、D对。‎ ‎2．所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，一律不得免费提供塑料购物袋。在全国范围内禁止生产、销售、使用厚度小于0.025毫米的塑料购物袋(简称超薄塑料购物袋)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，主要目的是控制塑料制品的使用，减少“白色污染”‎ C．聚氯乙烯塑料强度大，抗腐蚀性强，可以用来包装需长时间保存的食品 D．用于食品包装的塑料制品，属于热塑性塑料，可回收再利用 ‎【答案】　C ‎【【解析】】　聚氯乙烯塑料会产生对人体有害的物质，不能用来长时间包装食品，C选项说法不正确。‎ 二　单体的判断 ‎3．(2015·南宁高三质检)下列工业生产过程中，属于应用缩聚反应制取高聚物的是 (　　)‎ A．单体CH2===CH2制高聚物 C．单体CH2===CH—CH3制高聚 ‎【答案】　D ‎【【解析】】　A、B、C中均为加聚反应；D中因有—OH、—COOH，故发生了缩聚反应。‎ ‎4．已知聚乳酸可在乳酸菌作用下分解，下列有关聚乳酸的说法正确的是(　　)‎ A．聚乳酸是一种纯净物 B．聚乳酸的单体是 C．聚乳酸是由单体之间通过加聚而合成的 D．聚乳酸是一种酸性高分子材料 ‎【答案】　B ‎【【解析】】　高分子聚合物为混合物，A错；由聚乳酸的结构可知，该物质是由羟基和羧基脱水而形成的，属于缩聚反应，故B正确，C错误；乳酸显酸性，但聚乳酸并不显酸性，故D错。‎ ‎5．下面是一种线型高分子的一部分：‎ 由此分析，这种高分子化合物的单体至少有______种，它们的结构简式为_________________。‎ ‎【答案】　5　‎ ‎【【解析】】　从本题所示的高分子化合物的长链结构中可以看出多处出现类似酯结构的结构单元，所以这种高分子化合物是由酸与醇缩聚而形成的聚酯。据长链可以得知结合处为 ‎，则断裂处亦为，断裂后部分加羟基，其余部分加氢，从左到右可依次得出它们的结构简式。‎ 找单体时，一定要先判断高聚物是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维反推单体，找准分离处，聚合时的结合点必为分离处。‎ ‎1．加聚反应的特点 ‎(1)单体往往是带有双键或三键的不饱和有机物(如乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸、异戊二烯等)。‎ ‎(2)高分子链节与单体的化学组成相同。‎ ‎(3)生成物只有高分子化合物，一般形成线形结构。‎ ‎2．缩聚反应的特点 ‎(1)单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)。‎ ‎(2)缩聚反应不仅生成高聚物，而且还生成小分子。‎ ‎(3)所得高分子化合物的组成跟单体的化学组成不同。‎ 有机合成的思路与方法 ‎1．有机合成题的解题思路 ‎2．有机合成中碳骨架的构建 ‎(1)碳链增长的反应 ‎①加聚反应；‎ ‎②缩聚反应；‎ ‎③酯化反应；‎ ‎④利用题目信息所给反应，如：醛酮中的羰基与HCN加成。‎ ‎(2)碳链减短的反应 ‎①烷烃的裂化反应；‎ ‎②酯类、糖类、蛋白质等的水解反应；‎ ‎③利用题目信息所给反应，如：烯烃、炔烃的氧化反应，羧酸及其盐的脱羧反应……‎ ‎(3)常见由链成环的方法 ‎①二元醇成环：‎ ‎②羟基酸酯化成环：‎ ‎③氨基酸成环：‎ ‎④二元羧酸成环：‎ ‎⑤利用题目所给信息成环，如常给信息二烯烃与单烯烃的聚合成环：‎ ‎3．有机合成中官能团的转化 ‎(1)官能团的引入 引入官能团 引入方法 引入卤素原子 ‎①烃、酚的取代；②不饱和烃与HX、X2的加成；③醇与氢卤酸(HX)反应 引入羟基 ‎①烯烃与水加成；②醛酮与氢气加成；③卤代烃在碱性条件下水解；④酯的水解；⑤葡萄糖发酵产生乙醇 引入碳碳双键 ‎①某些醇或卤代烃的消去；②炔烃不完全加成；③烷烃裂化 引入碳氧双键 ‎①醇的催化氧化；②连在同一个碳上的两个羟基脱水；③含碳碳三键的物质与水加成 引入羧基 ‎①醛基氧化；②酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解 ‎(2)官能团的消除 ‎①通过加成反应可以消除不饱和键(双键、三键、苯环)；‎ ‎②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基；‎ ‎③通过加成或氧化反应等消除醛基；‎ ‎④通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。‎ ‎(3)官能团的改变 ‎①利用官能团的衍生关系进行衍变，如 ‎②通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如 CH3CH2OHCH2CH2Cl—CH2—CH2ClHO—CH2—CH2—OH；‎ ‎③通过某种手段改变官能团的位置，如 ‎。‎ 一　合成路线的分析与设计 ‎1．由合成水杨酸的路线如下：‎ ‎(1)反应①的化学方程式_____________。‎ ‎(2)反应②的条件________________________________。‎ ‎【答案】　‎ ‎(2)酸性KMnO4溶液 ‎2．请设计以CH2CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。‎ 例：由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为 ‎【答案】　‎ ‎3．香兰素合成多巴胺的路线图如下：‎ ‎　‎ 香兰素　　　　　　　　　　A ‎　　　　‎ B　　　　　　　　　C ‎　　　‎ D ‎　　　多巴胺 分析并模仿上述路线图，设计用苯甲醇、硝基甲烷为原料制备苯乙胺()的合成路线流程图。‎ ‎_____________________________________‎ ‎【答案】　‎ ‎【【解析】】　关键是找到原流程中与新合成路线中的相似点(碳架的变化、官能团的变化；硝基引入及转化为氨基的过程)。‎ 二　有机合成的综合分析 ‎4．观察下列化合物A～H的转换反应的关系图(图中副产物均未写出)，请填写：‎ ‎(1)写出反应类型：‎ 反应①________；反应⑦________。‎ ‎(2)写出结构简式：‎ B______________；H_____________________。‎ ‎(3)写出反应⑥的化学方程式：‎ ‎_______________________________。‎ ‎【答案】　(1)消去反应　氧化反应 ‎(2)‎ CH2COOCH2CH2OOCCH2‎ ‎【【解析】】　(1)由题中反应的转化关系可知，A既能和浓氢氧化钠的醇溶液加热反应又能和稀氢氧化钠加热反应，A为卤代烃。E→F→G连续被氧化，E为醇类，G为羧酸，G和乙二醇发生酯化反应，所以E为，A为。A→B发生消去反应，B为，B→C发生加成反应，C为，D为。‎ ‎5．工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯()，其过程如下：‎ 根据合成路线填写下列空白：‎ ‎(1)有机物A的结构简式：________________，‎ B的结构简式：____________________。‎ ‎(2)反应④属于________反应，反应⑤属于________反应。‎ ‎(3)反应③和⑥的目的是___________________。‎ ‎(4)写出反应⑥的化学方程式：_________________。‎ ‎【答案】　‎ ‎(2)氧化　酯化(或取代)‎ ‎(3)保护酚羟基，防止被氧化 ‎【【解析】】　此题可采用“顺推法”和“逆推法”相结合的方式，反应①是甲苯与Cl2的取代反应，可知A是卤代烃，从反应②的产物可知反应②是一个卤代烃的水解反应，这样就可直接推出有机物A。B、C两种物质的推断应结合起来，反应⑤是B与C2H5OH的反应，而最后生成的是对羟基苯甲酸乙酯()，说明反应⑤是酯化反应；那么反应④是引入—COOH的反应，这样就可推出有机物B和C。从④是氧化反应知，反应③和⑥的目的是保护酚羟基，防止被氧化。‎ ‎6．(2015·陕西第一次质检)PMMA也叫亚克力或者亚加力[其分子式是(C5H8O2)n]，其实就是有机玻璃，化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。某同学从提供的原料库中选择一种原料X，设计合成高分子亚克力的路线如下图所示：‎ 原料库：a.CH2CHCH3　　b．CH2CHCH2CH3‎ 已知：‎ 请回答：‎ ‎(1)原料X是____________(填序号字母)。‎ ‎(2)②的反应条件是____________；⑧的反应类型是____________；D中含有的官能团的名称是________。‎ ‎(3)反应④的化学方程式是___________；反应⑦的化学方程式是_______________________。‎ ‎(4)C有多种同分异构体，其中分子中含有“”结构的共有________种。‎ ‎(5)某同学以丙烯为原料设计了合成中间体D的路线：丙烯……→D，得到D的同时也得到了另一种有机副产物M，请你预测M可能的结构简式是____________。‎ ‎【答案】　(1)c ‎(2)NaOH水溶液，加热　加聚反应　羧基、羟基 ‎(4)6‎ ‎(5)CH3CH2CH(OH)COOH ‎【【解析】】　(1)结合流程和目标产物可知E为甲基丙烯酸()，利用该物质的碳骨架可知原料X为2甲基丙烯。‎ ‎(2)反应①为加成反应得到溴代烃A()，结合反应④的条件可知A→B为溴代烃的水解反应得到醇，故反应②的反应条件是NaOH水溶液、加热；反应③是醇的催化氧化，故C为，C→D发生银镜反应，酸化，故D为，反应⑥为醇的消去反应得到甲基丙烯酸，反应⑦发生酯化反应得到甲基丙烯酸甲酯(F)，其结构简式为，反应⑧是甲基丙烯酸甲酯发生加聚反应，得到PMMA。‎ ‎(3)结合(2)中的分析和有关物质的结构简式，容易写出反应④(银镜反应)、反应⑦(酯化反应)的方程式。‎ ‎(4)物质C的分子式为C4H8O2，分子中含有“”的物质为羧酸或酯类，其中羧酸类有2种；酯类中甲酸酯2种以及乙酸乙酯和丙酸甲酯，共6种同分异构体。‎ ‎(5)以丙烯为原料，与HBr加成，最终制得有机物D()的反应步骤为丙烯与HBr加成得到2溴丙烷，然后依次发生水解、催化氧化得到丙酮，丙酮再与HCN反应、最后在H＋/H2O的作用得到D；但丙烯与HBr加成时还有另一种产物：1溴丙烷，然后在发生水解、催化氧化时得到丙醛，丙醛再与HCN反应、最后在H＋/H2O的作用应可得到另一副产物M，其结构简式应为CH3CH2CH(OH)COOH。‎ 熟记中学常见的有机合成路线 ‎(1)一元合成路线：‎ ‎(2)二元合成路线：‎ ‎(3)芳香化合物合成路线：‎