2019-2020年高中化學(xué) 同分異構(gòu)、有機(jī)合成線路的簡單教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版知識(shí)結(jié)構(gòu)：一、同分異構(gòu)體1常見的類別異構(gòu)組成通式可能的類別典型實(shí)例CnH2n烯烴、環(huán)烷烴CH2=CHCH3與CnH2n -2炔烴、二烯烴等CHCCH2CH3與CH2=CHCH=CH2CnH2n +2O醇、醚C2H5OH與CH3OCH3CnH2n O醛、酮、烯醇、環(huán)醚、環(huán)醇等CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2=CHCH2OH、CnH2n O2羧酸、酯CH3COOH與HCOOCH3CnH2n -6O酚、芳香醇、芳香醚、與CnH2n +1NO2硝基烷、氨基酸CH3CH2NO2與H2N CH2COOHCn(H2O)m單糖或二糖葡萄糖與果糖、蔗糖與麥芽糖 2同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法記憶法。記住已掌握的常見的異構(gòu)體數(shù)。例如：凡只含一個(gè)碳原子的分子均無異構(gòu)體；甲烷、乙烷、新戊烷(看作CH4的四甲基取代物)、2，2，3，3-四甲基丁烷(看作乙烷的六甲基取代物)、苯、環(huán)己烷、C2H2、C2H4等分子的一鹵代物只有一種。丙基、丁烷有兩種；戊烷、二甲苯有三種。基元法。例如：丁基(C4H9)有4種，則丁醇(C4H9OH)、一氯丁烷(C4H9Cl)或C4H10的一氯代物、戊醛(C4H9CHO)、戊酸(C4H9COOH)等都有4種(均指同類有機(jī)物)。替代法。例如：二氯苯C6H4Cl2有3種，四氯苯也有3種；又如CH4一鹵代物只有一種，新戊烷C(CH3)4的一鹵代物也只有一種。等效氫原子法。判斷有機(jī)物發(fā)生取代反應(yīng)后，能形成幾種同分異構(gòu)體的規(guī)律，可通過分析有幾種等效氫原子法(又稱對(duì)稱法)來得出結(jié)論。同一碳原子上的氫原子是等效的。同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。處于鏡面對(duì)稱位置上的氫原子是等效的(相當(dāng)于平面鏡成像時(shí)，物與像的關(guān)系)二、有機(jī)物的合成1 官能團(tuán)的引入引入CC：CC或CC與H2加成；引入CC或CC：鹵代烴或醇的消去；苯環(huán)上引入引入X：在飽和碳原子上與X2（光照）取代；不飽和碳原子上與X2或HX加成；醇羥基與HX取代。引入OH：鹵代烴水解；醛或酮加氫還原；CC與H2O加成。引入CHO或酮：醇的催化氧化；CC與H2O加成。引入COOH：醛基氧化；CN水化；羧酸酯水解。引入COOR：醇酯由醇與羧酸酯化；酚酯由酚與羧酸酐取代。引入高分子：含CC的單體加聚；酚與醛縮聚、二元羧酸與二元醇（或羥基酸）酯化縮聚、二元羧酸與二元胺（或氨基酸）酰胺化縮聚。2 官能團(tuán)的消除通過加成反應(yīng)可以消除CC或CC。如CH2CH2 H2 CH3CH3通過消去、氧化可消除OH。如CH3CH2OHCH2CH2 H2O 2CH3CH2OH O2 2CH3CHO 2H2O通過加成或氧化可消除CHO。如2CH3CHO O2 2CH3COOH CH3CHO H2 CH3CH2OH 通過水解反應(yīng)消除COO。如CH3COOC2H5 H2O CH3COOH C2H5OH3官能團(tuán)數(shù)目的改變?nèi)鏑H3CH2OHCH2CH2 XCH2CH2XHOCH2CH2OH 。4官能團(tuán)位置的改變?nèi)鏑H3CH2CH2ClCH3CHCH2CH3CHClCH3CH3CH2CH2OH CH3CHCH2 CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3?！舅枷敕椒ā俊纠?】人們歷經(jīng)30年多時(shí)間弄清了棉子象鼻蟲的四種信息素的組成，它們的結(jié)構(gòu)可表示如下，其中互為同系物的是_，互為同分異構(gòu)體的是_（填代號(hào)）。CHOOHCHCH2OHOH 【分析】本題主要考查有機(jī)物同系物和同分異構(gòu)體的識(shí)別，是一種基本能力要求，必須熟練掌握。這類問題分析時(shí)首先看分子式是否相同，然后看結(jié)構(gòu)是否相同。根據(jù)題目給出的結(jié)構(gòu)簡式分析，和兩者分子中相差一個(gè)碳原子，屬于同系物。和以及和兩者分子中相差兩個(gè)氫原子，不是同分異構(gòu)體，只有和分子式相同而結(jié)構(gòu)不同，屬于同分異構(gòu)體。答案為和，和。若用不飽和度（缺氫指數(shù)）來判斷，就會(huì)減少判斷分子式的麻煩。和的3（1個(gè)CC、1個(gè)CO、1個(gè)環(huán)），和的2，和的分子中相差一個(gè)碳原子，只能是和互為同分異構(gòu)體?？煽闯鲈趥淇紡?fù)習(xí)中作適當(dāng)延申來拓展自己的知識(shí)面是很有必要的?！纠?】xx年，國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布通告暫停使用和銷售含苯丙醇胺的藥品制劑。苯丙醇胺(英文縮寫為PPA)結(jié)構(gòu)簡式為，其中代表苯基。苯丙醇胺是一種一取代苯，取代基是。PPA的分子式是：_。它的取代基中有兩個(gè)官能團(tuán)，名稱是_基和_基(請(qǐng)?zhí)顚憹h字)。將、H2N、HO在碳鏈上的位置作變換，可以寫出多種同分異構(gòu)體，其中5種的結(jié)構(gòu)簡式是： 請(qǐng)寫出另外4種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式(不要寫出OH和NH2連在同一個(gè)碳原子上的異構(gòu)體；寫出多于4種的要扣分)：_、_、_、_。【分析】本題主要考查鏈狀同分異構(gòu)體的書寫。要討論碳鏈上有3個(gè)取代基的問題，解決的方法是先連上2個(gè)取代基，分析一下有幾種同分異構(gòu)體，再連上第3個(gè)取代基，再分析有幾種同分異構(gòu)體。本題中，可先將NH2和OH連在不同碳原子上(因?yàn)橐蟛荒苓B在同一個(gè)碳原子上)，有3種異構(gòu)體：、，每一種異構(gòu)體上再連1個(gè)苯基時(shí)，又各有3種異構(gòu)體，總共可以得到9種異構(gòu)體。答案為：C9H13NO 羥 氨 【例3】蒽與苯炔反應(yīng)生成化合物A：，如果兩個(gè)甲基分別取代A中上的兩個(gè)氫，可得 種異構(gòu)體?！痉治觥勘绢}主要考查環(huán)狀物同分異構(gòu)體的書寫?！袄?”中書寫同分異構(gòu)體的方法稱為“先定后動(dòng)法”，一般適用于鏈狀物的書寫，如果對(duì)于環(huán)狀物，則用該種方法容易導(dǎo)致重復(fù)。通過觀察首先標(biāo)出A分子中有3種不同類型的氫原子，兩個(gè)甲基取代兩個(gè)氫原子后在環(huán)上的位置是(1，1)、(1，2)、(1，3)、(2，2)、(2，3)、(3，3)，都在1號(hào)位上有一種，在(1，2)上有2種同分異構(gòu)體，在(1，3)上也有2種同分異構(gòu)體，都在2號(hào)位上3種同分異體，(2，3)上有4種同分異構(gòu)體，都在3號(hào)位上有3種同分異構(gòu)體，因此共有15種同分異構(gòu)體?！纠?】從石油裂解中得到的1，3丁二烯可進(jìn)行以下多步反應(yīng)，得到重要的氯丁橡膠和甲基環(huán)己烷。試回答下列問題：資料支持：已知在極性溶劑中，溴與1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）主要發(fā)生1,4加成生成CH2BrCH=CHCH2Br，在非極性溶劑中，如正己烷中，主要是1,2加成生成CH2BrCHBrCH=CH2。CH2CHCHCH2CH2CH2實(shí)驗(yàn)證明，下列反應(yīng)中反應(yīng)物分子的環(huán)外雙鍵比環(huán)內(nèi)雙鍵更容易被氧化：氧化甲基環(huán)己烷中碳原子是否共平面_（填“是”或“否”），甲基環(huán)己烷的一氯代物有_種（不考慮環(huán)己基的立體異構(gòu)）。上述反應(yīng)中屬于加成反應(yīng)的有_（用序號(hào)回答），反應(yīng)的條件是_。有機(jī)物A、B、C、D中含有手性碳原子的有_。以請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理方案，用1,3丁二烯為主要原料制取氯丁橡膠(用反應(yīng)流程圖表示，并注明必要的反應(yīng)條件)。例如：?！痉治觥勘绢}綜合考查有機(jī)合與推斷。甲基環(huán)己烷分子中每個(gè)碳原子都成4個(gè)共價(jià)單鍵，呈四面體結(jié)構(gòu)，因此甲基環(huán)己烷分子中碳原子不可能共平面。甲基環(huán)己烷分子的一氯代物可以取代在環(huán)己基上，也可以取代在側(cè)鏈甲基上，因此一氯代物共5種。合成甲基環(huán)己烷的過程中，反應(yīng)通過自身加成生成A（標(biāo)號(hào)的為手性碳原子，下同），反應(yīng)通過氧化反應(yīng)生成B（），反應(yīng)通過加氫還原得C（），C通過消去反應(yīng)生成D（），D再通過加成反應(yīng)生成目標(biāo)分子甲基環(huán)己烷。由此可知上述轉(zhuǎn)化中屬于加成反應(yīng)的是，反應(yīng)的條件應(yīng)該是濃硫酸、加熱。在有機(jī)物A、B、C、D中含有手性碳原子的有A和B。合成過程可用逆合成分析法，過程如下： 答案為：否 5種 濃硫酸、加熱 AB 【專題演練】1 下列各組有機(jī)物中，既不互為同系物，又不互為同分異構(gòu)體的是ACH3CH2CH2SCH2CH3與CH3CH2CH2CH2CH2SHB與CHSCH2CH3與CH2SH D與2 下列各組有機(jī)物的結(jié)構(gòu)表達(dá)式中，互為同分異構(gòu)體的是 A和 B和C和 D和3香蘭素是重要的香料之一，它可由丁香酚經(jīng)多步反應(yīng)合成。 有關(guān)上述兩種化合物的說法正確的是A常溫下，1 mol丁香酚只能與1 mol Br2反應(yīng)B丁香酚不能FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)C1 mol香蘭素最多能與3 mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)D香蘭素分子中至少有12個(gè)原子共平面4 熒光黃既可用作顏料，也用作指示劑，其合成路線如下圖：有關(guān)說法不正確的是AX分子中所有原子可以處于同一平面BY可命名為鄰苯二甲酸二乙酯C1 mol熒光黃可最多可與含3 molNaOH的溶液完全反應(yīng)D熒光黃中只含有兩種官能團(tuán)乙丙5 甲、乙、丙、丁四種烴的含氧衍生物，其分子中都含有一個(gè)或一個(gè)以上的官能團(tuán)，通過下列轉(zhuǎn)化關(guān)系可由甲制取?。杭锥∪舳〉南鄬?duì)分子質(zhì)量總為甲的兩倍，乙的相對(duì)分子質(zhì)量總大于丙?；卮鹣铝袉栴}：乙的分子結(jié)構(gòu)中一定含有的官能團(tuán)是 （填名稱）；丙的分子結(jié)構(gòu)中一定含有的官能團(tuán)的電子式為 。乙、丙的相對(duì)分子質(zhì)量之差為 (填一個(gè)數(shù)字)的整數(shù)倍。滿足上述轉(zhuǎn)化關(guān)系的甲、乙、丙、丁中，相對(duì)分子質(zhì)量最小的甲的結(jié)構(gòu)簡式為 ，此時(shí)，生成丁的化學(xué)方程式為。6 多沙唑嗪鹽酸是一種用于治療高血壓的藥物。多沙唑嗪的合成路線如下：寫出D中兩種含氧官能團(tuán)的名稱： 和 。寫出滿足下列條件的D的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式 。苯的衍生物，且苯環(huán)上的一取代產(chǎn)物只有兩種；與Na2CO3溶液反應(yīng)放出CO2氣體；水解后的產(chǎn)物才能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)。EF的反應(yīng)中還可能生成一種有機(jī)副產(chǎn)物，該副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為 。由F制備多沙唑嗪的反應(yīng)中要加入試劑X(C10H10N3O2Cl)，X的結(jié)構(gòu)簡式為 。苯乙酸乙酯是一種常見的合成香料。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的方案以苯甲醛和乙醇為原料合成苯乙酸乙酯(用合成路線流程圖表示，并注明反應(yīng)條件)。提示：RBrNaCNRCNNaBr； 合成過程中無機(jī)試劑任選；合成路線流程圖示例如下：C2H6OHCH2=CH2CH2BrCH2Br 7 氯普魯卡因鹽酸鹽是一種局部麻醉劑，麻醉作用較快、較強(qiáng)，毒性較低，以甲苯為初始原料的合成氯普魯卡因鹽酸鹽的路線如下：回答下列問題： 當(dāng)原料的核磁共振氫譜有 個(gè)峰時(shí)，可以判斷原料是純凈的。 B的結(jié)構(gòu)簡式是 ，反應(yīng)的類型是 。OCO A的同分異構(gòu)體中，含有NO2、Cl、酯基（ ），且為1，3，5三取代苯結(jié)構(gòu)的有6種，其中4種結(jié)構(gòu)如下： 請(qǐng)寫出另外兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式： 。 已知： 當(dāng)苯環(huán)上已有一個(gè)“CH3”或“Cl”時(shí)，新引入的取代基一般在原有取代基的鄰位或?qū)ξ?；?dāng)苯環(huán)上已有一個(gè)“NO2”或“COOH”時(shí)，新引入的取代基一般在原有取代基的間位。請(qǐng)用合成反應(yīng)流程圖表示出由甲苯和其他物質(zhì)合成A的最佳方案，請(qǐng)?jiān)诖痤}紙的方框中表示。合成反應(yīng)流程圖表示方法示例如下： 【參考答案】1 CD 解析：選項(xiàng)A中兩種分子的分子式相同，均為C5H12S，前者屬于硫醚，后者屬于硫醇，兩者互為同分異構(gòu)體。選項(xiàng)B中兩種分子的分子式相同，均為C6H13O2P，但兩種官能團(tuán)PH2和COOH在碳鏈上的連接順序不同，兩者互為同分異構(gòu)體。C中前者屬于硫酚后者屬于硫醇，由于兩者不屬于同一類別，因此不能互稱為同系物。D中兩稠環(huán)芳香烴也既不是同系物（不相差若干個(gè)CH2原子團(tuán)），也不能互稱為同分異構(gòu)體（化學(xué)式不同）。2 B解析：本題極易誤選A和D，選項(xiàng)A中苯環(huán)用凱庫勒式表示，易誤認(rèn)為是一種單雙鍵交替的結(jié)構(gòu)。但我們應(yīng)明確苯分子中不存在單雙鍵交替的結(jié)構(gòu)，而是一種特殊的化學(xué)鍵大鍵，因此A中兩化學(xué)式表示的是同一物質(zhì)。同樣對(duì)于選項(xiàng)D中由于甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu)，因此兩化學(xué)式同樣表示的是一種物質(zhì)。對(duì)于選項(xiàng)C易判斷是同一物質(zhì)，或用系統(tǒng)命名法進(jìn)行命名，可知均為2-甲基丁烷。應(yīng)選B。3 D解析：本題以“丁香酚和香蘭素的結(jié)構(gòu)”為載體，考查學(xué)生對(duì)有機(jī)化合物的分子構(gòu)型以及官能團(tuán)性質(zhì)的理解和掌握程度。由丁香酚結(jié)構(gòu)可知，1 mol丁香酚可以和2 mol溴反應(yīng)(1 mol在酚羥基的鄰位取代；1 mol在側(cè)鏈的碳碳雙鍵上加成)，選項(xiàng)A錯(cuò)。由于酚羥基的存在，故丁香酚能與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，B不正確。香蘭素中苯環(huán)能與H2加成，醛基也能與H2加成，因此1 mol香蘭素最多能與4 mol H2加成，C錯(cuò)誤。D項(xiàng)中，苯環(huán)上的6個(gè)碳及與苯環(huán)相連的6個(gè)原子必在一個(gè)平面上，計(jì)12個(gè)原子，而與苯環(huán)相連的原子都是單鍵結(jié)合，可以旋轉(zhuǎn)，所以羥基上的H原子、OCH3中的C和H原子、CHO中的H和O原子，可能與苯環(huán)處于一個(gè)平面，但不一定，所以香蘭素分子中至少有12個(gè)原子共平面，D項(xiàng)正確。4D解析：由X的化學(xué)式結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知X的結(jié)構(gòu)簡式為(鄰苯二甲酸酐)，分子中所有原子可以處于同一平面，A正確。根據(jù)酯的命名可知選項(xiàng)B正確。熒光黃分子中能與NaOH反應(yīng)的官能團(tuán)有酚羥基和酯基，1 mol熒光黃最多可與含3 molNaOH的溶液完全反應(yīng)，C正確。熒光黃分子中含有醚鍵、酚羥基、酯基等官能團(tuán)，選項(xiàng)D錯(cuò)。5 羧基 14 HCHO HCOOH + CH3OH HCOOCH3 + H2O解析：由于甲、乙、丙、丁四種均為烴的含氧衍生物，可設(shè)甲的化學(xué)式為CxHyOz，又由于丁的相對(duì)分子質(zhì)量總為甲的兩倍，可考慮丁的化學(xué)式為C2xH2yO2z，則由甲合成丁的過程中是碳鏈增長的反應(yīng)，中學(xué)階段中涉及碳鏈增長的反應(yīng)有醇合成醚，醇和酸合成酯，結(jié)合題中框圖可明確甲是醛，又已知乙的相對(duì)分子質(zhì)量總大于丙，所以乙是醛氧化的產(chǎn)物羧酸，丙是醛的加成產(chǎn)物醇，丁是乙和丙酯化反應(yīng)的產(chǎn)物酯。很顯然，滿足上述關(guān)系，相對(duì)分子質(zhì)量最小的甲應(yīng)為甲醛。6 羧基、醚鍵。(或或)。解析：苯環(huán)上一取代物只有兩種，說明可能是二取代對(duì)位結(jié)構(gòu)；能與Na2CO3溶液反應(yīng)放出CO2氣體，說明含有羧基結(jié)構(gòu)；水解后的產(chǎn)物才含有酚羥基，說明是酚酯結(jié)構(gòu)；根據(jù)以上要求結(jié)合不飽和度寫出同分異構(gòu)體。對(duì)比E、F結(jié)構(gòu)可知，是取代了E中的氯，由于中含有對(duì)稱的兩個(gè)H原子，所以這二個(gè)H原子可以同時(shí)被取代。多沙唑嗪比F多出的基團(tuán)的分子式為C10H10N3O2，而X的分子式為C10H10N3O2Cl，所以上面的基團(tuán)必與Cl相連。由苯甲醛和乙醇制備苯乙酸乙酯，關(guān)鍵是由苯甲醛制苯乙酸多引入一個(gè)C原子，可利用提示，再利用本題中CD的條件。由醛到鹵代烴，可以先還原為醇，再與HBr反應(yīng)。7 4 還原反應(yīng) 、 解析：不同的物質(zhì)不可能有相同的核磁共振氫譜，甲苯分子中有4中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，只有核磁共振氫譜出現(xiàn)4個(gè)峰時(shí)才能說明甲苯是純凈的。反應(yīng)是酯交換反應(yīng)，考試說明雖未作為考點(diǎn)，題中也未給出相關(guān)信息，但由合成路線“逆推”可知，反應(yīng)顯然是與鹽酸成鹽，反應(yīng)顯然是將硝基還原為氨基，不難推出B的結(jié)構(gòu)。同分異構(gòu)體的書寫可采用“插入法”，即向的CC鍵或CH鍵中插入酯基。設(shè)計(jì)合成路線時(shí)，應(yīng)根據(jù)題設(shè)信息，充分考慮苯環(huán)上的定位規(guī)則，設(shè)計(jì)最佳合成線路。