湖南省永州市2019年高考化學二輪復習 課時29、30 有機合成與推斷學案.docx
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有機合成與推斷【明確考綱】1有機化合物的組成與結構(1)能根據(jù)有機化合物的元素含量、相對分子質量確定有機化合物的分子式。(2)了解常見有機化合物的結構。了解有機化合物分子中的官能團,能正確地表示它們的結構。(3)了解確定有機化合物結構的化學方法和物理方法(如質譜、紅外光譜、核磁共振氫譜等)。(4)能正確書寫有機化合物的同分異構體(不包括手性異構體)。(5)能夠正確命名簡單的有機化合物。(6)了解有機分子中官能團之間的相互影響。2烴及其衍生物的性質與應用(1)掌握烷、烯、炔和芳香烴的結構與性質。(2)掌握鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、酯的結構與性質,以及它們之間的相互轉化。(3)了解烴類及衍生物的重要應用以及烴的衍生物合成方法。(4)根據(jù)信息能設計有機化合物的合成路線。3糖類、氨基酸和蛋白質(1)了解糖類、氨基酸和蛋白質的組成、結構特點、主要化學性質及應用。(2)了解糖類、氨基酸和蛋白質在生命過程中的作用。4合成高分子(1)了解合成高分子的組成與結構特點,能依據(jù)簡單合成高分子的結構分析其鏈節(jié)和單體。(2)了解加聚反應和縮聚反應的含義。(3)了解合成高分子在高新技術領域的應用以及在發(fā)展經濟、提高生活質量方面中的貢獻?!菊n前真題】1、(2018全國卷)化合物W可用作高分子膨脹劑,一種合成路線如下:回答下列問題:(1)A的化學名稱為 。(2)的反應類型是 。(3)反應所需試劑,條件分別為 。(4)G的分子式為 。(5)W中含氧官能團的名稱是 。(6)寫出與E互為同分異構體的酯類化合物的結構簡式(核磁共振氫譜為兩組峰,峰面積比為11) 。(7)苯乙酸芐酯()是花香型香料,設計由苯甲醇為起始原料制備苯乙酸芐酯的合成路線 (無機試劑任選)。1、【答案】 (1). 氯乙酸 (2). 取代反應 (3). 乙醇/濃硫酸、加熱 (4). C12H18O3 (5). 羥基、醚鍵 (6). 、 (7). 【解析】A是氯乙酸與碳酸鈉反應生成氯乙酸鈉,氯乙酸鈉與NaCN發(fā)生取代反應生成C,C水解又引入1個羧基。D與乙醇發(fā)生酯化反應生成E,E發(fā)生取代反應生成F,在催化劑作用下F與氫氣發(fā)生加成反應將酯基均轉化為醇羥基,2分子G發(fā)生羥基的脫水反應成環(huán),據(jù)此解答。2、(2017全國卷)化合物H是一種有機光電材料中間體。實驗室由芳香化合物A制備H的一種合成路線如下:已知:回答下列問題:(1)A的化學名稱是_。(2)由C生成D和E生成F的反應類型分別是_、_。(3)E的結構簡式為_。(4)G為甲苯的同分異構體,由F生成H的化學方程式為_。(5)芳香化合物X是F的同分異構體,X能與飽和碳酸氫鈉溶液反應放出CO2,其核磁共振氫譜顯示有4種不同化學環(huán)境的氫,峰面積比為6211,寫出2種符合要求的X的結構簡式_。(6)寫出用環(huán)戊烷和2丁炔為原料制備化合物的合成路線_(其他試劑任選)?!敬鸢浮浚?)苯甲醛 (2)加成反應 取代反應 (3)(4)(5)、(任寫兩種)(6)(5)F為,根據(jù)題意,其同分異構體中含有苯環(huán)、COOH,先考慮對稱結構,一種情況是其余部分寫成兩個CH=CH2,則連接在苯環(huán)上不符合要求,其次是寫成兩個CH3和一個CCH,則其核磁共振氫譜顯示有4種不同化學環(huán)境的氫,峰面積比為6211的有機物結構簡式為、。(6)根據(jù)已知,環(huán)己烷需要先轉變成環(huán)己烯,再與2-丁炔進行加成就可以連接兩個碳鏈,再用Br2與碳鏈上雙鍵加成即可,即路線圖為:1、(2016全國卷)秸稈(含多糖類物質)的綜合應用具有重要的意義。下面是以秸稈為原料合成聚酯類高分子化合物的路線:回答下列問題:(1)下列關于糖類的說法正確的是_。(填標號)a.糖類都有甜味,具有CnH2mOm的通式b.麥芽糖水解生成互為同分異構體的葡萄糖和果糖c.用銀鏡反應不能判斷淀粉水解是否完全d.淀粉和纖維素都屬于多糖類天然高分子化合物(2)B生成C的反應類型為_。(3)D中官能團名稱為_,D生成E的反應類型為_。(4)F 的化學名稱是_,由F生成G的化學方程式為_。(5)具有一種官能團的二取代芳香化合物W是E的同分異構體,0.5 mol W與足量碳酸氫鈉溶液反應生成44 gCO2,W共有_種(不含立體結構),其中核磁共振氫譜為三組峰的結構簡式為_。(6)參照上述合成路線,以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4為原料(無機試劑任選),設計制備對二苯二甲酸的合成路線_?!敬鸢浮浚?)cd;(2)取代反應(酯化反應);(3)酯基、碳碳雙鍵;消去反應;(4)己二酸;(5)12 ;(6)。二酸,由F生成G的化學方程式為nHOOC(CH2)4COOH + nHOCH2CH2CH2CH2OH+(2n-1)H2O;(5)具有一種官能團的二取代芳香化合物W是E的同分異構體,0.5 mol W與足量碳酸氫鈉溶液反應生成44 gCO2,說明W分子中含有2個COOH,則其可能的支鏈情況是:COOH、CH2CH2COOH;COOH、CH(CH3)COOH;2個CH2COOH;CH3、CH(COOH)2四種情況,它們在苯環(huán)的位置可能是鄰位、間位、對位,故W可能的同分異構體種類共有43=12種(不含立體結構),其中核磁共振氫譜為三組峰的結構簡式為。(6)以(反,反)-2,4-己二烯和C2H4為原料制備對苯二甲酸的合成路線為。考點:考查有機物的結構、性質、轉化、化學方程式和同分異構體的書寫的知識。課堂精講【考情解讀】有機合成與推斷型綜合題是高考有機化學選做題的重要考查形式,該題型多以新型有機物的合成路線為載體,并結合題目所給物質結構、性質反應信息,綜合性考查有機化合物的推斷、官能團的結構與性質、有機反應類型的判斷、有機化學方程式的書寫、同分異構體的書寫等知識點,通常有45個設問,題目綜合性強,情境新,考查全面,難度稍大,大多以框圖轉化關系形式呈現(xiàn),能夠很好地考查學生綜合分析問題和解決問題的能力,獲取信息、整合信息和對知識的遷移應用能力,在復習備考中應予以重視。【考點歸類】一、有機物的命名1、習慣命名法例如C5H12的三種同分異構體分別叫正戊烷、異戊烷、新戊烷 2、系統(tǒng)命名法 選最長碳鏈 為主鏈從靠近支鏈最近 的一端開始先簡后繁,相同基合并注:如果有官能團,必須從選主鏈、編序號等方面照顧官能團?!揪殹坑孟到y(tǒng)命名法命名下列物質 (CH3CH2)2CHCH3 二、常用的同分異構體的推斷方法同分異構體的書寫包括:官能團異構、碳鏈位置、位置異構1、由等效氫原子推斷碳鏈上有幾種不同的氫原子,其一元取代物就有幾種同分異構體。一般判斷原則:同一碳原子上的氫原子是等效的;同一碳原子所連甲基上的氫原子是等效的;處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的。2、用替換法推斷對稱性高的不同原子間也可以等效替換,如因苯分子中6個氫原子等效,則二氯苯C6H4Cl2有3種同分異構體,四氯苯C6H2Cl4也有3種同分異構體。3、用定一移一法(“一定一動法”)推斷對于二元取代物同分異構體的判斷,可固定一個取代基的位置,再改變另一個取代基的位置以確定同分異構體的數(shù)目?!揪殹糠肿邮綖镃4H8Cl2的有機物共有(不含立體異構)A7種 B8種 C9種 D10種【答案】C三常見的有機合成路線(1)一元合成路線RCH=CH2鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯。(2)二元合成路線CH2=CH2 二元醇二元醛二元羧酸。(3)芳香化合物合成路線:2有機合成中官能團的引入、消去和轉化(1)官能團的引入引入鹵素原子引入羥基引入羧基(2)官能團的消去通過加成反應消除不飽和鍵。通過消去反應、氧化反應或酯化反應消除羥基(OH)。通過加成(還原)反應或氧化反應消除醛基(CHO)。通過消去反應或水解(取代)反應消除鹵素原子。(3)官能團的轉化利用衍變關系引入官能團,如 鹵代烴伯醇(RCH2OH)醛羧酸。通過不同的反應途徑增加官能團的個數(shù),如通過不同的反應,改變官能團的位置,如3有機合成中常見官能團的保護(1)酚羥基的保護:因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應,把OH變?yōu)镺Na(或OCH3)將其保護起來,待氧化后再酸化將其轉變?yōu)镺H。(2)碳碳雙鍵的保護:碳碳雙鍵也容易被氧化,在氧化其他基團前可以利用其與HCl等的加成反應將其保護起來,待氧化后再利用消去反應轉變?yōu)樘继茧p鍵。(3)氨基(NH2)的保護:如對硝基甲苯對氨基苯甲酸的過程中應先把CH3氧化成COOH之后,再把NO2還原為NH2。防止當KMnO4氧化CH3時,NH2(具有還原性)也被氧化?!绢}組精練】1【2017年天津卷】2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的醫(yī)藥中間體,其制備流程圖如下:回答下列問題:(1)分子中不同化學環(huán)境的氫原子共有_種,共面原子數(shù)目最多為_。(2)B的名稱為_。寫出符合下列條件B的所有同分異構體的結構簡式_。a苯環(huán)上只有兩個取代基且互為鄰位 b既能發(fā)生銀鏡反應又能發(fā)生水解反應(3)該流程未采用甲苯直接硝化的方法制備B,而是經由三步反應制取B,其目的是_。(4)寫出的化學反應方程式:_,該步反應的主要目的是_。(5)寫出的反應試劑和條件:_;F中含氧官能團的名稱為_。(6)在方框中寫出以為主要原料,經最少步驟制備含肽鍵聚合物的流程。目標化合物【答案】(1)4 13(2)2-硝基甲苯(或鄰硝基甲苯) (3)避免苯環(huán)上甲基對位的氫原子被硝基取代(或減少副產物,或占位)(4)保護氨基(5)Cl2/FeCl3(或Cl2/Fe)羧基(6)【解析】甲苯在濃硫酸作用下生成對甲基苯磺酸,再與混酸發(fā)生硝化反應,反應將SO3H水解去掉得B,B再與酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化反應得鄰硝基苯甲酸;再與Fe/HCl發(fā)生還原反應將B中的硝基轉化為氨基,即C為鄰氨基苯甲酸;再發(fā)生反應保護氨基,反應引入SO3H,將羧基的一個間位位置占??;反應發(fā)生取代反應引入Cl原子;反應再將SO3H水解去掉,并將氨基轉化回來即可。(1)甲苯分子中不同化學環(huán)境的氫原子共有4種,共面原子數(shù)目最多為13個。(2)B的名稱為鄰硝基甲苯(或2-硝基甲苯);B的同分異構體中能發(fā)生銀鏡反應的有醛基或者甲酸酯結構,又能發(fā)生水解反應,說明含有酯基結構或者肽鍵結構。再根據(jù)苯環(huán)上只有兩個取代基且互為鄰位,由此可得B的同分異構體:(3)若甲苯直接硝化,所得副產物較多,即可能在甲基的對位發(fā)生硝化反應,或者生成三硝基甲苯等。(4)反應為鄰氨基苯甲酸與乙酰氯發(fā)生取代反應,方程式為:結合F的結構可知,該步驟的目的是保護氨基,防止氨基被氧化。(5)結合D、F的結構可知,反應引入Cl原子,苯環(huán)上引入Cl原子的方法是在Fe或者FeCl3作催化劑的條件下與Cl2發(fā)生取代反應;F中的含氧官能團為羧基。(6)根據(jù)步驟及縮聚反應可得流程。2【2017江蘇卷】化合物H是一種用于合成-分泌調節(jié)劑的藥物中間體,其合成路線流程圖如下:(1)C中的含氧官能團名稱為_和_。(2)DE的反應類型為_。(3)寫出同時滿足下列條件的C的一種同分異構體的結構簡式:_。含有苯環(huán)二元取代物;能發(fā)生水解反應,水解產物之一是-氨基酸,另一水解產物分子中只有2種不同化學環(huán)境的氫。(4)G 的分子式為C12H14N2O2,經氧化得到H,寫出G的結構簡式:_。(5)已知:(R代表烴基,R代表烴基或H)請寫出以、和(CH3)2SO4為原料制備的合成路線流程圖(無機試劑任用,合成路線流程圖示例見本題題干)。【答案】(1)醚鍵酯基(2)取代反應(3)(4)(5)【解析】(1)C中的含氧官能團名稱為醚鍵和酸基。(2)由DE的反應中,D分子中的亞氨基上的氫原子被溴丙酮中的丙酮基取代,所以反應類型為取代反應。(3)分析C的結構特點,C分子中除苯環(huán)外,還有3個C、3個O、1個N和1個不飽和度。C的同分異構體能發(fā)生水解,由于其中一種水解產物分子中只有2種不同的H原子,所以該水解產物一定是對苯二酚;另一種水解產物是-氨基酸,則該氨基酸一定是-氨基丙酸,結合兩種水解產物可以寫出C的同分異構體為-(4)由F到H發(fā)生了兩步反應,分析兩者的結構,發(fā)現(xiàn)F中的酯基到G中變成了醛基,由于已知G到H發(fā)生的是氧化反應,推測GF-CH2OH氧化成CHO,結合G 的分子式C12H14N2O2得到驗證,則G的結構簡式為。(5)以和(CH3)2SO4為原料制備,首先分析合成對象與原料間的關系。結合上述合成路線中D到E的變化,可以逆推出合成該有機物所需要的兩種反應物分別為和;結合B到C的反應,可以由逆推到,再結合A到B的反應,推到原料;結合學過的醇與氫鹵酸反應,可以發(fā)現(xiàn)原料與氫溴酸反應即可得到。1有機物w用作調香劑、高分子材料合成的中間體等,制備W的一種合成路線如下: 請回答下列問題(1)F的名稱是_的反應類型是_。(2)E中的含氧官能團的名稱為_,W的結構簡式為_。(3)反應的化學方程式是_。(4)D自身還能發(fā)生聚合反應,其聚合產物的結構簡式為_。(5)參照有機物W的上述合成路線,設計以M為起始原料制備F的合成路線(其他試劑任選) _?!敬鸢浮勘郊状?消去反應 羧基 【分析】由流程可知,為加成反應,由B的結構可知A為【詳解】(1)F為,名稱是苯甲醇,的反應類型是消去反應,故答案為:苯甲醇;消去反應。(2)E為其中的含氧官能團的名稱為羧基,W的結構簡式為:故答案為:羧基;(3)反應是鹵代烴的水解反應,化學方程式為:,故答案為:。(4)D自身能發(fā)生聚合反應,聚合產物的結構簡式為。(5)由已知,所以先根據(jù)信息合成,再通過取代反應引入-X,最后水解生成,故答案為:。2有機物F()為一種高分子樹脂,其合成路線如下:已知:A為苯甲醛的同系物,分子中無甲基,其相對分子質量為134;請回答下列問題:(1)X的化學名稱是_。(2)E生成F的反應類型為_。(3)D的結構簡式為_。(4)由B生成C的化學方程式為_。(5)芳香族化合物Y是D的同系物,Y的同分異構體能與飽和Na2CO3溶液反應放出氣體,分子中只有1個側鏈,核磁共振氫普顯示有5種不同化學環(huán)境的氫,峰值面積比為6:2:2:1:1。寫出兩種符合要求的Y的結構簡式_、_。(6)寫出以甲醛、丙醛和乙二醇為主要原料合成軟質隱形眼鏡高分子材料聚甲基丙烯酸羥乙酯()的合成路線(無機試劑自選):_。【答案】 甲醛 縮聚反應 【解析】根據(jù)信息:A為苯甲醛的同系物,分子中無甲基,其相對分子質量為134;A苯丙醛,根據(jù)F(的結構簡式可知,E為含有羥基的芳香羧酸,根據(jù)C的分子式和生成D和E條件可知,CD為羥基或醛基的氧化,DE為鹵素原子的水解反應,結合E的結構可知,D為含有溴原子的芳香羧酸,則C為含有溴原子的芳香醛,B為含有碳碳雙鍵的芳香醛,根據(jù)信息可知X為甲醛。(1)由上述分析, X為甲醛,正確答案:甲醛。(2)根據(jù)F()結構可知,該物質是由羥基和羧基發(fā)生縮聚反應生成的,因此該反應類型為縮聚反應;正確答案:縮聚反應。(3)根據(jù)C的分子式和生成D和E條件可知,CD為羥基或醛基的氧化,DE為鹵素原子的水解反應,結合E的結構可知,D為含有溴原子的芳香羧酸,D的結構簡式為;正確答案:。(4)由題分析可知B為含有碳碳雙鍵的芳香醛,可以與溴發(fā)生加成反應,化學方程式為:。(5)D的結構簡式為,芳香族化合物Y是D的同系物,說明均含有羧基和溴原子,能夠與飽和Na2CO3溶液反應放出氣體,說明含有羧基,分子中只有1個側鏈,結構的變化只是碳鏈異構和溴原子位置異構,核磁共振氫普顯示有5種不同化學環(huán)境的氫,峰值面積比為6:2:2:1:1,說明苯環(huán)上有3種氫原子,個數(shù)比為2:2:1,側鏈含有2種氫原子,個數(shù)比為6:1,符合要求的Y的結構簡式為、;正確答案:、。(6)要合成有機物,就得先合成CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH,若要合成CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH,就得用甲基丙烯酸與乙二醇發(fā)生酯化反應,而甲基丙烯酸就得由甲基丙烯醛氧化得來,而丙醛和甲醛在堿性環(huán)境下反應生成甲基丙烯醛。因此制備該物質的流程如下:3羥甲香豆素是一種治療膽結石的藥物,合成路線如下圖所示:已知:RCOOR+ROH RCOOR+ ROH(R、R、R代表烴基)(1)A屬于芳香烴,其結構簡式是_。B中所含的官能團是_。(2)CD的反應類型是_。(3)E屬于酯類。僅以乙醇為有機原料,選用必要的無機試劑合成E,寫出有關化學方程式:_。(4)已知:2E F+C2H5OH。F所含官能團有和_。(5)以D和F為原料合成羥甲香豆素分為三步反應,寫出有關化合物的結構簡式:D:_、F:_、中間產物1:_、中間產物2:_【答案】 硝基 取代反應 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O、2CH3CHO+O22CH3COOH、CH3CH2OHCH3COOHCH3COOCH2CH3H2O CH3CH2OOCCH2COCH3 【解析】(1)A是芳香烴,根據(jù)C的結構簡式以及A到B的反應條件,可知A到B是苯的硝化反應,可知A為苯,結構簡式為:;是苯的硝化反應,是取代反應,引入了硝基,所以B中所含的官能團是硝基;正確答案: ; 硝基。 (2)B中的硝基被還原為氨基,在濃硫酸加熱的條件下,水中的羥基取代氨基,發(fā)生的反應是取代反應;正確答案:取代反應。(3)E是酯類,原料僅為乙醇,所以E是乙酸乙酯,合成該物質要經過乙醇氧化成乙醛,乙醛氧化為乙酸,乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O、2CH3CHO+O22CH3COOH、CH3CH2OHCH3COOHCH3COOCH2CH3H2O;正確答案:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O、2CH3CHO+O22CH3COOH、CH3CH2OHCH3COOHCH3COOCH2CH3H2O。(4)根據(jù)原子守恒,推出F的分子式為,根據(jù)信息,以及羥甲香豆素的結構簡式,推出F的結構簡式為,除了含有,還含有;正確答案:。(5)根據(jù)羥甲香豆素的結構簡式,以及已知信息,推出D的結構簡式為,根據(jù)上述分析,F(xiàn)的結構簡式為;F與D發(fā)生類似“已知信息1”中反應生成中間產物1:,中間產物1再發(fā)生類似“已知信息2”中的反應生成中間產物2:,最后中間產物2中的醇羥基發(fā)生消去反應生成羥甲香豆素;正確答案: ;CH3CH2OOCCH2COCH3 ; ; 。點睛:苯與濃硝酸、濃硫酸加熱反應生成1,3-二硝基苯,在鐵/鹽酸的作用下,發(fā)生還原反應,硝基還原為氨基,然后再濃硫酸作用下與水發(fā)生取代反應,生成間苯二酚,間苯二酚與含羰基的有機物發(fā)生反應生成新的有機物。此題在推斷過程中注意,苯在發(fā)生硝化反應時,要在苯環(huán)間位進行二取代,而不是一取代,否則無法實現(xiàn)最終要合成的有機物。- 配套講稿:
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