高考总复习有机合成与推断 19页

有机合成与推断 ‎ ‎[知识指津] 　　1．有机合成的涵义： 　　有机合成是指以单质、无机化合物及易得到的有机化合物 (一般是四个碳以下的有机物以及从石油化工生产容易得到的烯烃、芳香烃等化合物)为原料，用化学方法人工制备较为复杂的有机化合物。 　　2．有机合成的准备知识： 　　(1)熟悉烃类物质(特别是乙烯、丙烯、1，3—丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔和萘等)，烃的衍生物(特别是卤代烃、乙醇、乙醛、甲醛、苯酚、乙酸、乙酸乙酯、氨基酸、乙二醇、丙三醇等)、淀粉、纤维素等的重要化学性质，如乙烯的加成、加聚反应，乙炔的加成反应，淀粉及纤维素的水解反应等。 　　(2)熟悉烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯等各类烃及烃的衍生物在一定条件下的相互转化规律。 　　　　　　　　　 　　3．有机合成中官能团的引入方法： 　　(1)引入卤原子 　　①加成反应，如 CH2＝CH2＋Cl2CH2ClCH2Cl 　　CH≡CH＋HClCH2＝CHCl 　　②取代反应，如： ＋Br2 ＋HBr 　　(2)引入羟基 　　①加成反应，如： CH2＝CH2＋H－OHCH3CH2OH 　　②水解反应，如C2H5Cl＋H－OHC2H5OH＋HCl 　　CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋CH3CH2‎ OH 　　③分解反应，如： 　　C6H12O6(葡萄糖) 2C2H5OH＋2CO2↑ 　　(3)引入双键 　　①加成反应，如 CH≡CH＋H2 CH2＝CH2 　　②消去反应，如 　　醇的消去　　　 C2H5OHCH2＝CH2↑＋H2O 　　卤代烃的消去　CH3CH2ClCH2＝CH2↑＋HCl 　　(4)引入醛基或酮基，由醇羟基通过氧化反应可得到醛基或酮基，如： 　　　 　　注：以上是引入官能团常见的一步引入法，但在某些情况下，所要合成的化合物却不能通过简单一步反应制备，则必须通过两步或多步反应采用“迂回”法，逐步转化成被合成的化合物。 　　4．有机合成中碳链的增、减方法： 　　(1)增加碳链的反应 　　①加聚反应：含有不饱和键的化合物之间可以进行自聚或互聚，使碳链增加。如： 　　　 　　②缩聚反应*：由单体相互反应生成高分子化合物，从而实现增加碳链的目的。主要反应类型有酚醛类，聚酯类和聚酰胺类。如： 　　　 ‎ ‎ 　　③与HCN加成反应。由于HCN分子中的－CN基中含有一个碳原子，因此它和不饱和键加成时，可增加一个碳原子。如： 　　与含双键的物质发生加成反应： 　　CH2＝CH2＋HCN CH3CH2CN 　　如果HCN是与不对称的烯烃加成时，－CN加在含氢少的碳原子上。如： 　　 　　与含羰基的物质发生加成反应： 　　 　　④酯化反应：在两个有机物间通过RO－基取代了羧酸分子中羟基而使碳链增长，既可生成内环酯，又可生成聚酯类高聚物。如： 　　　　　 　　⑤羟醛缩合反应。两个醛分子在一定条件下可以聚成羟醛。 　　 　　⑥伍尔兹反应。卤代烃在钠存在的条件下可以相互连接起来。如： 　　　 2CH3CH2Br＋2Na CH3CH2CH2CH3‎ ‎＋2NaBr 　　⑦羰基与格林试剂反应。如： 　　　 　　⑧苯和卤代烃的反应也称付克烷基化反应。如： ＋RX －R＋HX 　　(2)减少碳链的反应 　　①脱羧反应。如 　　②氧化反应。包括燃烧、烯、炔的部分氧化、丁烷的直接氧化成乙酸，苯的同系物氧化成苯甲酸等。如： 　　　　　　　 　　③水解反应。主要包括酯的水解，蛋白质的水解和多糖的水解。如： 　　　 　　④裂化反应。长碳链的烷烃在高温或者有催化剂存在的条件下可以裂解成短碳链的烷烃和烯烃。如： 　　　 C4H10 CH4＋C3H6或C4H10　 C2H4＋C2H6 　　⑤甲基酮反应，具有的醛或者酮在一定条件下可以生成CHI3(碘仿)而沉淀出来。如 　　 　　5．有机成环反应方法：‎ ‎ 　　(1)有机成环反应规律： 　　①有机成环方式一种是通过加成反应、聚合反应来实现的，另一种是至少含有两个相同或不同官能团的有机物分子。如多元醇、羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子水或氨等而成环。 　　②成环反应生成的环上含有5个或6个碳原子的比较稳定。 　　(2)有机成环反应类型： 　　①双烯合成。共轭二烯烃与含有 C＝C的化合物能进行1，4加成反应生成六元环状化合物。如：CH2＝CH－CH=CH2＋CH2＝CH2 　　②聚合反应。如：乙炔的聚合：3CH≡CH 　醛的聚合：甲醛、乙醛等容易聚合而成环状化合物。 　　③脱水反应 　　多元醇脱水： 　　A：分子内脱水。如： ＋H2O 　　B：分子间脱水。如： ＋ ＋2H2O 　　多元酸脱水：如 ＋H2O 　　④酯化反应 　　多元醇与多元酸酯化反应生成环状酯。如： 　　　 ＋ ＋2H2O 　‎ ‎　羟基酸酯化反应： 　　 　　⑤缩合反应。氨基酸可以分子内缩合生成内酰胺，也可分子间缩合生成交酰胺。 　　 　　分子间缩合。如： 　　⑥烷烃的环化(石油催化重整) 　　CH3(CH2)5CH3 CH3＋H2 　　⑦烯烃的氧化 　　　 　　⑧双烯的聚合(diels－Alder反应) 　　　 ＋　 ‎ ‎ 　　⑨3HCHO 　　⑩ ＋2Na ＋2NaBr 　　6．有机合成中官能团的掩蔽和保护： 　　官能团的掩蔽和保护，在有机合成中，尤其是含有多个官能团的有机物的合成中，多种官能团之间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，因而造成制备过程的困难甚至失败。因此在制备的过程中要把分子中业已存在的官能团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。 　　7．有机合成常见题型： 　　(1)根据原料和有机产物选择合成路线。这类题目的解答通常是由有机产物到原料的逆向推理过程而确定。 　　(2)根据原料及合成路线等求解其他问题。 　　①根据原料和合成路线及各步变化中产物的分子式，确定它们的结构简式。 　　②根据原料和合成路线及有机产物的结构简式，确定各步变化中产物的结构简式。 　　③根据原料和合成路线及各步变化中产物的名称，完成有关化学方程式。 　　8．有机推断： 　　(1)题型特点：如某有机物的“水溶液显酸性，能跟碳酸钠溶液反应”，可推断它含有羧基。又若它“能使溴水褪色”，说明含不饱和键。 　　(2)有机推断方法 　　①根据官能团特性反应作出推理。 　　②根据反应后的产物逆向推断。 　　③根据有机物间的衍生关系，经分析综合寻找突破口进行推断。 　　④根据试题的信息，灵活运用有机物知识进行推断。 　　[范例点击] 　　1．请认真阅读下列3个反应 ‎ 　　 　　利用以上反应，按以下步骤从某烃A合成一种燃料中间体DSD酸 　　 　　请写出(A)、(B)、(C)、(D)的结构简式。 　　(A)_____________________________； 　　(B)_____________________________； 　　(C)_____________________________； 　　(D)______________________________； 　　解析： 　　从给出的反应流程观察，首先推断出 A为甲苯，结合信息DSD酸中的氨基一定来自于硝基，次乙烯基则来自甲基的氧化缩合，而氨基是一个易被氧化的基团，在合成中应该不能与NaClO接触，可确定氧化在前，硝基的还原在后。 　　 答案:　 　　 　　2.A从环已烷制备1，4－环已二醇的二乙醇酯，下面为有关的8步反应(其中所有无机产物均已略去)： 　　‎ ‎ 　　 　　其中，有三步属取代反应，两步属消去反应，三步属加成反应。反应_____________________属于取代反应。化合物的结构简式是：B_______________________、C_________________________。反应④所用的试剂和条件是______________________。 　　解析:　　　此题由每步反应的前后的结构简式和反应条件可推出结果。①、⑥、⑦； ，NaOH醇溶液，加热。 　　3.　通常羟基与烯键碳原子相连接时，易发生下列转化： 　　 　　现有如下转化关系： 　　 　　已知：E能溶于NaOH溶液中；F转化为G时，产物只有一种结构，且能使溴水褪色 　　(1)写出下列物质的结构简式：A_______________、B_______________。 　　(2)写出下列反应的化学方程式： 　　C D：_______________； 　　F G：_______________。 　　解析:　 　　观察流程图可知， A为(C4H6O2)n的单体，分子式为C4H6O2，A分子中含有碳碳双键，且在稀H2SO4及加热条件下反应生成C，D。C分子含有醛基；与Cu(OH)2反应后生成D，表明C、D含有相等的碳原子数。则A为酯，结合题给信息，推断结构简式为。C 　　根据D的结构、B的分子式和B的化学性质， 　　 ‎ ‎ 　　 　　[专题训练]: 　　1、根据下面的反应路线及所给信息填空。 　　 　　（1）A的名称是____________，化学式是____________。 　　（2）①的反应类型是____________，③的反应类型是____________。 　　（3）反应④的化学方程式是 　　答案：（1）环已烷 C6H12（2）取代反应 加成反应 　　 　　2．四川盛产五倍子。以五倍子为原料可制得化合物A。A的结构简式如右图所示： 　　请解答下列各题： 　　（1）A的分子式是____________。 　　（2）有机化合物B在硫酸催化条件下加热发生酯化反应可得到A。请写出B的结构简式：____________。 　　（3）请写出A与过量NaOH溶液反应的化学方程式：____________。 　　（4）有机化合物C是合成治疗禽流感药物的原料之一。C可以看成是B与氢气按物质的量之比1︰2发生加成反应得到的产物。C分子中无羟基与碳碳双键直接相连的结构，它能与溴水反应使溴水褪色。请写出C与溴水反应的化学方程式：____________。 　　答案： 　　（1）C14H10O9 　　（2） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ 　　（3） 　　　　　　　　　 　　（4） 　　　　　　　　　　　　　 　　或 　　　　　　　　　　　　 　　3．根据图示填空 　　　　　　　　 　　（1）化合物A含有的官能团是____________。 　　（2）1mol A与2mo H2反应生成1moE，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____________。 　　答案： 　　（1）碳碳双键，醛基、羧基 　　（2）OHC－CH＝CH－COOH＋2H2HO－CH2－CH－CH2－COOH 　　（3） 　　（4） 　　（5）或 酯化反应 　　4.‎ ‎ 有机物A为茉莉香型香料。 　　 　　（1）A分子中含氧官能团的名称是__________________________。 　　（2）C的分子结构可表示为（其中R和R'代表不同的烃基）： 　　 　　A的化学式是_____________，A可以发生的反应是_____________（填写序号字母）。 　　a. 还原反应　　　　 b. 消去反应 　　　　c. 酯化反应　　　　 d. 水解反应 　　（3）已知含有烃基R的有机物R—OH与浓溴水反应产生白色沉淀，则含有烃基R'的有机物R'—OH的类别属于_____________。 　　（4）A分子结构中只有一个甲基，A的结构简式是__________________________。 　　（5）在浓硫酸存在下，B与乙醇共热生成化合物的化学方程式是__________________。 　　答案： 　　（1）醛基 　　（2） a 　　（3）醇 　　（4） 　　　　　　　　　　 　　（5） 　　　　　　 　　　　　　　　　　‎ ‎ 　　5．下图中A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物。 　　　　　　　　　　　 　　根据上图回答问题： 　　（1）D的化学名称是____________。 　　（2）反应③的化学方程式是____________。（有机物须用结构简式表示） 　　（3）B的分子式是____________。 　　A的结构简式是____________。反应①的反应类型是____________。 　　（4）符合下列3个条件的B的同分异构体的数目有____________个。 　　i）含有邻二取代苯环结构、ii）与B有相同的官能团、iii）不与FeCl3溶液发生显色反应。 　　写出其中任意一个同分异构体的结构简式____________。 　　（5）G的重要的工业原料，用化学方程式表示G的一种重要的工业用途___________。 　　答案： 　　（1）乙醇 　　（2）CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O 　　（3）C9H10O3 水解反应 　　（4）3 （填写其中一个结构简式即可） 　　（5）nCH2＝CH2CH2－CH2或CH2＝CH2＋H2OCH3CH2OH（写任一个合理的反应式均可） 　　6.工业上用甲苯生产常用的化妆品防霉剂对—羟基苯甲酸乙酯：‎ 其生产过程如下(反应条件没有全部注明)，已知酚羟基易被氧化，根据下图的生产过程，回答下列问题： 　　　　　　　　　　　　 　　(1)有机物A的结构简式：___________________________。 　　(2)反应⑤的化学方程式：__________________________。 　　(3)③④⑤⑥中属于取代反应的是：______________________。 　　(4)写出有机物B的三种同分异构体的结构简式(要求均为苯的二元取代物，其中一个侧链为“—COOC2H5”___________________、_____________________、_______________________。 　　(5)生产过程中设计③和⑥两步反应的目的是__________________________________。 　　答案： 　　　　 　　(5)保护酚羟基 　　7. 　　A、B、C、D、E、F、G、H、I、J均为有机化合物。根据以下框图，回答问题： 　　　　‎ ‎ 　　( l ) B和C均为有支链的有机化合物，B 的结构简式为______________________；C在浓硫酸作用下加热反应只能生成一种烯烃D , D的结构简式为：_____________________________________________； 　　（2） G能发生银镜反应，也能使澳的四氯化碳溶液褪色，则G的结构简式为___________________； 　　（3）⑤的化学方程式是__________________________________________________； 　　⑨的化学方程式是___________________________________________________； 　　（4）①的反应类型是___________________，④的反应类型是______________________， 　　⑦的反应类型是__________________； 　　（5）与H具有相同官能团的H的同分异构体的结构简式为________________________________。 　　答案： 　　　　 　　（4）水解反应　　取代反应　　氧化反应　　　　　　　　　　　　　　（3分） 　　 　　8.‎ ‎ A、B、C、D、E、F和G都是有机化合物，它们的关系如下图所示： 　　　　　　　　　 　　（1）化合物C的分子式是C7H8O，C遇FeCl3溶液显紫色，C与溴水反应生成的一溴代物只有两种，则C的结构简式为________________； 　　（2）D为一直链化合物，其相对分子质量比化合物C的小20，它能跟NaHCO3反应放出CO2，则D分子式为________________，D具有的官能团是_________________； 　　（3）反应①的化学方程式是________________； 　　（4）芳香化合物B是与A具有相同官能团的A的同分异构体，通过反应②化合物B能生成E和F，F可能的结构简式是________________； 　　（5）E可能的结构简式是________________ 　　答案：（1） 　　(2）C4H8O2；－COOH（羧基）。 　　(3）CH3CH2CH2COOH＋HO－－CH3 CH3CH2CH2COO－－CH3＋H2O。 　　 　　 　　9．以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂G。 　　　　‎ ‎ 　　请完成下列各题： 　　(1)写出反应类型：反应①____________反应④____________。 　　(2)写出反应条件：反应③____________反应⑥____________。 　　(3)反应②③的目的是：____________。 　　(4)写出反应⑤的化学方程式：____________。 　　(5)B被氧化成C的过程中会有中间产物生成，该中间产物可能是__________________(写出一种物质的结构简式)，检验该物质存在的试剂是____________。 　　(6)写出G的结构简式____________。 　　答案：(1)加成反应； 取代反应。 (2)NaOH/醇溶液(或KOH醇溶液)； NaOH/水溶液。 (3)防止双键被氧化(合理即给分)。 (4)CH2=CHCH2Br＋HBr → CH2Br—CH2—CH2Br。 　　(5)或或(合理即给分)； 新制Cu(OH)2悬浊液。 　　(6)。 　　10．碳、氢、氧3种元素组成的有机物A，相对分子质量为102，含氢的质量分数为9.8%，分子中氢原子个数为氧的5倍。 　　(1)A的分子式是____________。 　　(2)A有2个不同的含氧官能团，其名称是____________。 　　(3)一定条件下，A与氢气反应生成B，B分子的结构可视为1个碳原子上连接2个甲基和另外2个结构相同的基团。 　　①A的结构简式是____________。 　　②A不能发生的反应是(填写序号字母)____________。 　　a．取代反应 　　　　b．消去反应 　　　　c．酯化反应 　　　　d．还原反应 　　(4)写出两个与A具有相同官能团、并带有支链的同分异构体的结构简式：____________。 　　(5)A还有另一种酯类同分异构体，该异构体在酸性条件下水解，生成两种相对分子质量相同的化合物，其中一种的分子中有2个甲基，此反应的化学方程式是____________。 　　(6)已知环氧氯丙烷可与乙二醇发生如下聚合反应： 　　n＋nHOCH2CH2OH＋nHCl 　　B也能与环氧氯丙烷发生类似反应生成高聚物，该高聚物的结构简式是____________。 　　答案： 　　(1)C5H10O2。 　　(2)羟基、醛基。 　　(3)①。②b。 　　(4)、、、、、、(其中的任意二个)。 　　(5)CH3COOCH(CH3)2＋H2O　CH3COOH＋HOCH(CH3)2‎ ‎。 　　(6) 。 　　11． 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____________。 　　答案： 　　（1）C5H10O 　　（2）HOOC—CH2—COOH + 2C2H5OHC2H5OOC—CH2—COOC2H5 +2H2O 酯化反应（或取代反应） 　　（3）HO—CH2—CH2—CH=CH—CH3 　　（4）2 CH3CH2CH2COOH、CH3CH(CH3)COOH 　　12．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。A难溶于水，但在酸性条件下可发生水解反应，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： 　　‎ ‎ 　　天门冬氨酸的结构简式是____________。 　　答案： 　　(1)① ③ ④ 　　(2)碳碳双键，羧基 　　‎ ‎（3）‎ ‎ 　（4）‎ ‎ 　　（5）‎