第四章生命中的基礎(chǔ)有機化合物合成高分第四章生命中的基礎(chǔ)有機化合物合成高分子化合物子化合物 考綱要求)1.了解糖類的組成和性質(zhì)特點，能舉例說明糖類在食品加工和生物能源開發(fā)上的應(yīng)用。2.了解氨基酸的組成、結(jié)構(gòu)特點和主要化學(xué)性質(zhì)。了解氨基酸與人體健康的關(guān)系。3.了解蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。4.了解化學(xué)科學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中所起的重要作用。5.了解合成高分子化合物的反應(yīng)類型，高分子化合物的特征。6.了解高分子化合物的應(yīng)用。 一、糖類 1糖類的概念與分類 (1)概念：從分子結(jié)構(gòu)上看，糖類可定義為、多羥基酮和它們的脫水縮合物?？键c一糖類、油脂、蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)考點一糖類、油脂、蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)多羥基醛多羥基醛 (2)分類(從能否水解及水解后的產(chǎn)物分)：2葡萄糖與果糖葡萄糖與果糖(1)組成和分子結(jié)構(gòu)：組成和分子結(jié)構(gòu)： (2)葡萄糖的化學(xué)性質(zhì)： 3蔗糖與麥芽糖 4.淀粉與纖維素 (1)相似點： 都屬于天然 化合物，屬于多糖，分子式都可表示為 。 都能發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為； 都 發(fā)生銀鏡反應(yīng)。 (2)不同點： 通式中n不同。 遇碘呈現(xiàn)特殊的藍色。高分子高分子(C6H10O5)n水解水解不能不能淀粉淀粉 二、油脂 1油脂 一分子 與三分子 脫水形成的酯。 2結(jié)構(gòu)特點 結(jié)構(gòu)通式：甘油甘油高級脂肪酸高級脂肪酸 4化學(xué)性質(zhì) (1)油脂的氫化(油脂的硬化)： 油酸甘油酯與H2發(fā)生加成反應(yīng)的化學(xué)方程式為： (2)水解反應(yīng)： 酸性條件下： 如硬脂酸甘油酯的水解反應(yīng)方程式為：。 堿性條件下皂化反應(yīng)： 如硬脂酸甘油酯的水解反應(yīng)方程式為：。 三、氨基酸與蛋白質(zhì) 1氨基酸的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (1)氨基酸的組成和結(jié)構(gòu)： 氨基酸是羧酸分子烴基上的氫原子被氨基取代的化合物。官能團為COOH和 。 氨基酸結(jié)構(gòu)簡式可表示為 。NH2 (2)化學(xué)性質(zhì)： 兩性： 氨基酸分子中既含有酸性基團COOH，又含有堿性基團NH2，因此氨基酸是兩性化合物。 甘氨酸與HCl、NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為： 成肽反應(yīng)： 兩分子氨基酸縮小形成二肽： 。 多種氨基酸分子間脫水以肽鍵相互結(jié)合，可形成蛋白質(zhì)。 2蛋白質(zhì) (1)蛋白質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)： 蛋白質(zhì)含有等元素。 蛋白質(zhì)是由 通過 (填“加聚”或“縮聚”)反應(yīng)產(chǎn)生，蛋白質(zhì)屬于功能高分子化合物。 (2)蛋白質(zhì)的性質(zhì)： 水解：在酸、堿或酶的作用下最終水解生成 。 兩性：蛋白質(zhì)中含有氨基和羧基，既有酸性又有堿性。 鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃的無機鹽如 等溶液后，可以使蛋白質(zhì)的溶解度降低而從溶液中析出，為 過程，可用于分離和提純蛋白質(zhì)。 變性：加熱、紫外線、X射線、強酸、強堿、 、一些有機物(甲醛、酒精、苯甲酸等)會使蛋白質(zhì)變性，屬于 過程。C、H、O、N、S氨基酸氨基酸縮聚縮聚氨基酸氨基酸(NH4)2SO4可逆可逆重金屬鹽重金屬鹽不可逆不可逆 顏色反應(yīng)：含有 的蛋白質(zhì)遇濃HNO3變黃色，該性質(zhì)可用于蛋白質(zhì)的檢驗。 蛋白質(zhì)灼燒有燒焦羽毛的氣味。 3酶 (1)酶是一種蛋白質(zhì)，易變性。 (2)酶是一種生物催化劑，催化作用具有以下特點： 條件溫和，不需加熱； 具有高度的專一性； 具有高效催化作用。苯環(huán)苯環(huán) 1油脂皂化后，要使肥皂和甘油從混合物里充分分離，可采用分液、蒸餾、過濾、鹽析、滲析中的_。 2已知葡萄糖和果糖的分子式為C6H12O6，蔗糖和麥芽糖的分子式為C12H22O11，淀粉和纖維素的分子通式為(C6H10O5)n，都符合通式Cn(H2O)m。 (1)糖類的通式都是Cn(H2O)m嗎？ (2)符合通式Cn(H2O)m的有機物都屬于糖類嗎？ 結(jié)論：淀粉部分水解 上述3種方案的實驗設(shè)計與結(jié)論是否正確？簡要說明理由。 提示： 1 2(1)不一定。糖類是由C、H、O三種元素組成的，大多數(shù)可用通式Cn(H2O)m表示，n與m可以相同，也可以是不同的正整數(shù)。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)的分子式可分別改寫為C(H2O)、C2(H2O)2，但它們不是糖，而分別屬于醛和羧酸。 3甲方案實驗設(shè)計和結(jié)論均不正確。加入NaOH溶液后，再檢驗淀粉是否水解是不正確的，因為I2與NaOH反應(yīng)，影響實驗結(jié)果的判斷，同時如果淀粉部分水解，未水解的淀粉與碘反應(yīng)也產(chǎn)生藍色，所以溶液變藍并不能說明淀粉尚未水解。 乙方案實驗設(shè)計不正確。因為在酸性條件下即使水解液中有葡萄糖，也不能與銀氨溶液發(fā)生銀鏡反應(yīng)。 丙方案實驗設(shè)計和結(jié)論均正確。有銀鏡產(chǎn)生，說明淀粉水解生成葡萄糖。水解液中直接加入碘水，溶液變藍，說明有淀粉存在，因此得出結(jié)論為淀粉部分水解。 1(2014年高考廣東卷)生活處處有化學(xué)。下列說法正確的是() A制飯勺、飯盒、高壓鍋等的不銹鋼是合金 B做衣服的棉和麻均與淀粉互為同分異構(gòu)體 C煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的飽和酯類 D磨豆?jié){的大豆富含蛋白質(zhì)，豆?jié){煮沸后蛋白質(zhì)變成了氨基酸糖類、油脂、蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)糖類、油脂、蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 解析：不銹鋼主要是鐵、鉻合金，常用于制飯勺、飯盒、高壓鍋等，A正確；棉和麻的主要成分是纖維素，纖維素和淀粉都是混合物，因此不是同分異構(gòu)體，B錯誤；天然油脂花生油和牛油中都含有碳碳不飽和鍵，只是含量不同而已，C錯誤；豆?jié){煮沸后，蛋白質(zhì)幾乎不水解，D錯誤。 答案：A 2判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“”。 (1)葡萄糖可用于補鈣藥物的合成() (2)將(NH4)2SO4、CuSO4溶液分別加入蛋白質(zhì)溶液，都出現(xiàn)沉淀，表明二者均可使蛋白質(zhì)變性() (3)合成纖維、人造纖維及碳纖維都屬于有機高分子材料() (4)利用糧食釀酒經(jīng)歷了淀粉葡萄糖乙醇的化學(xué)變化過程() (5)糖類、油脂和蛋白質(zhì)均可發(fā)生水解反應(yīng)() 解析：(2)前者使蛋白質(zhì)鹽析，后者使蛋白質(zhì)變性；(3)碳纖維不屬于有機高分子材料；(4)利用糧食釀酒主要經(jīng)歷了淀粉水解為葡萄糖，然后葡萄糖在酒化酶作用下生成乙醇的變化過程；(5)葡萄糖是單糖，不能發(fā)生水解反應(yīng)，錯誤。 答案：(1)(2)(3)(4)(5) 在解與油脂相關(guān)的題目時要注意以下三點：(1)油脂的相對分子質(zhì)量雖然較大，但比高分子化合物的相對分子質(zhì)量小得多，故油脂不屬于高分子化合物，天然油脂是混合物而不是純凈物。(2)根據(jù)油脂在堿性條件下水解時消耗NaOH的物質(zhì)的量，可以計算出油脂的物質(zhì)的量，再利用油脂氫化時消耗H2的物質(zhì)的量可計算出油脂分子中碳碳雙鍵的個數(shù)。(3)皂化反應(yīng)須具備的兩個條件為一是水解產(chǎn)物為油脂；二是水解條件為堿性。氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 解析：根據(jù)信息可以確定B中含有2個羧基，根據(jù)不飽和度確定B中含有一個碳碳雙鍵；B的結(jié)構(gòu)簡式為HOOCCHCHCOOH，C的結(jié)構(gòu)簡式為HOOCCH2CH(Cl)COOH。所以反應(yīng)為加成反應(yīng)，反應(yīng)為取代反應(yīng)。 答案：D 解析：淀粉屬于高分子化合物，氨基酸不屬于高分子化合物，錯誤；蛋白質(zhì)是由氨基酸縮合而成的高分子化合物，都含有C、H、O、N，有的也含S，正確；如甘氨酸和丙氨酸縮合形成的兩種二肽互為同分異構(gòu)體，但水解產(chǎn)物相同，錯誤；兩種物質(zhì)自身縮合可形成兩種二肽，交叉縮合又可形成兩種二肽，故最多能形成四種二肽，正確。 答案：D 且已知：D、E的相對分子質(zhì)量分別為162和144，可發(fā)生如下物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系，如下圖所示：糖類、油脂、氨基酸、蛋白質(zhì)與有機推斷糖類、油脂、氨基酸、蛋白質(zhì)與有機推斷 (1)寫出B、D的結(jié)構(gòu)簡式：B._，D._。 (2)寫出CE的化學(xué)方程式： _。 (3)寫出CD的化學(xué)方程式： _。 答案：(1)C6H12O6羥基、醛基 (2)消去反應(yīng) 1有關(guān)高分子化合物的幾個概念 (1)單體：能夠進行聚合反應(yīng)形成高分子化合物的低分子化合物。 (2)鏈節(jié)：高分子化合物中化學(xué)組成相同，可重復(fù)的最小單位。 (3)聚合度：高分子鏈中含有鏈節(jié)的數(shù)目?？键c二合成有機高分子考點二合成有機高分子 2合成高分子化合物的兩個基本反應(yīng) (1)加聚反應(yīng)：小分子物質(zhì)以加成反應(yīng)形式生成高分子化合物的反應(yīng)，如氯乙烯合成聚氯乙烯的化學(xué)方程式為： 。 (2)縮聚反應(yīng)：單體分子間縮合脫去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反應(yīng)。 如己二酸與乙二醇發(fā)生縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 。 其中， 、又被稱為三大合成材料。塑料塑料合成纖維合成纖維合成橡膠合成橡膠 1做裝飾板的貼畫，常用氨基樹脂，它的結(jié)構(gòu)片段如下圖所示： 它可以看作是兩種單體的縮水產(chǎn)物，這兩種單體的結(jié)構(gòu)簡式是_，_。單體的判斷單體的判斷 3完成下列聚合反應(yīng)的化學(xué)方程式，并注明反應(yīng)類型。聚合反應(yīng)方程式的書寫聚合反應(yīng)方程式的書寫 1有機合成的任務(wù) 2有機合成的原則 (1)起始原料要廉價、易得、低毒性、低污染。 (2)應(yīng)盡量選擇步驟最少的合成路線。 (3)原子經(jīng)濟性高，具有較高的產(chǎn)率。 (4)有機合成反應(yīng)要操作簡單、條件溫和、能耗低、易于實現(xiàn)?？键c三有機合成考點三有機合成 3有機合成的分析方法 (1)正合成法： 即正向思維法，其思維程序是：原料中間體產(chǎn)物。 (2)逆合成法： 即逆向思維法，其思維程序是：產(chǎn)物中間體原料。 (3)正逆結(jié)合法： 采用綜合思維的方法，將正向和逆向推導(dǎo)出的幾種合成途徑結(jié)合起來，從而優(yōu)選得到最佳合成路線。 4有機合成中碳骨架的構(gòu)建 (1)鏈增長的反應(yīng)： 加聚反應(yīng)；縮聚反應(yīng)；酯化反應(yīng)；利用題目信息所給反應(yīng)。如鹵代烴的取代反應(yīng)，醛酮的加成反應(yīng) (2)鏈減短的反應(yīng)： 烷烴的裂化反應(yīng)； 酯類、糖類、蛋白質(zhì)等的水解反應(yīng)； 利用題目信息所給反應(yīng)。如烯烴、炔烴的氧化反應(yīng)，羧酸及其鹽的脫羧反應(yīng) (3)常見由鏈成環(huán)的方法： 二元醇成環(huán)： 5有機合成中官能團的轉(zhuǎn)化 (1)官能團的引入： (2)官能團的消除： 通過加成反應(yīng)消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵、苯環(huán))； 通過消去、氧化或酯化反應(yīng)等消除羥基； 通過加成或氧化反應(yīng)等消除醛基； 通過水解反應(yīng)消除酯基、肽鍵、鹵素原子。 答案：B有機合成有機合成 2(2014年高考廣東卷)不飽和酯類化合物在藥物、涂料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 (1)下列化合物的說法，正確的是_。 A遇FeCl3溶液可能顯紫色 B可發(fā)生酯化反應(yīng)和銀鏡反應(yīng) C能與溴發(fā)生取代和加成反應(yīng) D1 mol化合物最多能與2 mol NaOH反應(yīng) (2)反應(yīng)是一種由烯烴直接制備不飽和酯的新方法： 化合物的分子式為_，1 mol化合物能與_mol H2恰好完全反應(yīng)生成飽和烴類化合物。 (3)化合物可由芳香族化合物或分別通過消去反應(yīng)獲得，但只有能與Na反應(yīng)產(chǎn)生H2，的結(jié)構(gòu)簡式為_(寫1種)；由生成的反應(yīng)條件為_。 3聚酰胺66常用于生產(chǎn)帳篷、漁網(wǎng)、降落傘及彈力絲襪等織物，可利用下列路線合成： (1)能與銀氨溶液反應(yīng)的B的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為_。 (2)D的結(jié)構(gòu)簡式為_；的反應(yīng)類型為_。 (3)為檢驗D中的官能團，所用試劑包括NaOH水溶液及_。 (4)由F和G生成H的反應(yīng)方程式為 _。 解析：根據(jù)題給信息，推出：D為ClCH2CH2CH2CH2Cl； F為HOOCCH2CH2CH2CH2COOH； G為H2NCH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2。 (3)檢驗ClCH2CH2CH2CH2Cl中氯原子的操作是先加NaOH溶液使之水解產(chǎn)生Cl，但此時溶液中還存在過量的NaOH，需加入HNO3酸化后才能檢驗Cl。故還需HNO3和AgNO3。 有機合成與推斷綜合題的突破策略 1利用性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系巧解推斷題 2.“三步”破解新信息推斷類試題 新信息通常指題目中提示的或者已知的有機化學(xué)方程式等。破解有機化學(xué)新信息題通常分三步： (1)讀信息。題目給出教材以外的化學(xué)反應(yīng)原理，需要審題時閱讀新信息，即讀懂新信息。 (2)挖信息。在閱讀的基礎(chǔ)上，分析新信息所給的化學(xué)反應(yīng)方程式中，反應(yīng)條件、反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵類型及產(chǎn)物形成化學(xué)鍵類型、有機反應(yīng)類型等，掌握反應(yīng)的實質(zhì)，并在實際解題中做到靈活運用。 (3)用信息。在上述兩步的基礎(chǔ)上，利用有機反應(yīng)原理解決題目設(shè)置的問題，這一步是關(guān)鍵。一般來說，題目給出的“新信息”都會用到，根據(jù)框圖中的“條件”提示，判斷需要用哪些新信息。 3“四招”突破有機合成題 (1)全面獲取有效信息，題干中、轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中有關(guān)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)化路徑均是解決問題必不可少的信息，在審題階段必須弄清楚。 (2)確定官能團的變化，有機合成題目一般會給出產(chǎn)物、反應(yīng)物或某些中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)等，在解題過程中應(yīng)抓住這些信息，對比物質(zhì)轉(zhuǎn)化中官能團的種類變化、位置變化等，掌握其反應(yīng)實質(zhì)。 (3)熟練掌握經(jīng)典合成線路，在中學(xué)化學(xué)中有兩種基本的轉(zhuǎn)化路徑，如， 一元合成路線：RCHCH2一鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯 二元合成路線：RCHCH2二鹵代烴二元醇二元醛二元羧酸酯(鏈酯、環(huán)酯、聚酯)(R代表烴基或H)。 在合成某一種產(chǎn)物時，可能會存在多種不同的方法和途徑，應(yīng)當(dāng)在節(jié)省原料、產(chǎn)率高的前提下，選擇最合理、最簡單的方法和途徑。 (4)規(guī)范表述，即應(yīng)按照題目要求的方式將分析結(jié)果表達出來，力求避免書寫官能團名稱時出現(xiàn)錯別字、書寫物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡式時出現(xiàn)碳原子成鍵數(shù)目不為4等情況，確保答題正確。 典例(2013年高考新課標(biāo)全國卷)查爾酮類化合物G是黃酮類藥物的主要合成中間體，其中一種合成路線如下：已知以下信息：已知以下信息：芳香烴芳香烴A的相對分子質(zhì)量在的相對分子質(zhì)量在100110之間，之間，1 mol A充分燃燒可充分燃燒可生成生成72 g水。水。C不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。D能發(fā)生銀鏡反應(yīng)、可溶于飽和能發(fā)生銀鏡反應(yīng)、可溶于飽和Na2CO3溶液、核磁共振氫譜顯溶液、核磁共振氫譜顯示其有示其有4種氫。種氫。 回答下列問題： (1)A的化學(xué)名稱為_。 (2)由B生成C的化學(xué)方程式為_。 (3)E的分子式為_，由E生成F的反應(yīng)類型為_。 (4)G的結(jié)構(gòu)簡式為_(不要求立體異構(gòu))。 (5)D的芳香同分異構(gòu)體H既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能發(fā)生水解反應(yīng)，H在酸催化下發(fā)生水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 (6)F的同分異構(gòu)體中，既能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，又能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)的共有_種，其中核磁共振氫譜為5組峰，且峰面積比為2 2 2 1 1的為_(寫結(jié)構(gòu)簡式) 答案(1)苯乙烯