高考化学二轮复习专题突破讲练有机合成.docx
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高考化学二轮复习专题突破讲练有机合成
2018年高考化学二轮复习专题突破讲练:
有机合成
一、考点突破
考纲解读
考点展示
1.掌握常见官能团的引入、消除和衍变
2.掌握有机物合成路线的选择和有机合成的常规方法
3.能根据有机物的化学反应及衍变关系,合成具有指定结构简式的产物
4.掌握重要有机物之间的转化关系,能以官能团为核心,设计合成路线
1.掌握有机反应类型的判断
2.理解以卤代烃作为桥梁的有机合成方法
3.醇、酚、醛、羧酸和酯的组成,结构特点和性质,认识不同类型化合物之间的转化关系,能设计合理路线合成简单的有机化合物
4.根据合成路线分析中间产物,反应条件的判断
二、重难点提示
重点:
1.常见官能团的引入、消除和衍变
2.有机反应类型的判断、反应条件的选择
难点:
1.醇、酚、醛、羧酸和酯的组成。
结构特点和性质,认识不同类型化合物之间的转化关系,能设计合理路线合成简单的有机化合物
2.有机物合成路线的选择和合成路线的设计
一、有机合成路线设计的一般步骤
二、有机合成路线设计的基本思路
1.分析碳链的变化:
有无碳链的增长或缩短?
有无成环或开环?
2.分析官能团的改变:
引入了什么官能团?
是否要注意官能团的保护?
3.读通读懂信息:
题中的信息可能是物质转化中的重要一环,因而要认真分析信息中牵涉到的官能团(或碳链的结构)与原料、产品或中间产物之间的关系。
4.可以由原料正向推导产物,也可以从产物逆向推导出原料,也可从中间产物出发向两侧推导。
三、有机物的一般合成路线
1.一元合成路线
2.二元合成路线
3.芳香族化合物的合成路线
四、有机合成中官能团的引入和消除
1.在分子中引入官能团的方法
引入官能团
有关反应
羟基(-OH)
烯烃与水加成,醛/酮加氢,卤代烃水解,酯的水解,葡萄糖分解
卤素原子(-X)
烃与X2取代,不饱和烃与HX或X2加成,醇与HX取代
碳碳双键(C=C)
某些醇或卤代烃的消去,炔烃加氢
醛基(-CHO)
某些醇(-CH2OH)氧化,烯氧化,糖类水解,炔水化
羧基(-COOH)
醛氧化,酯酸性水解,羧酸盐酸化,苯的同系物被强氧化剂氧化
酯基(-COO-)
酯化反应
其中苯环上引入基团的方法:
2.有机合成中的成环反应
类型
方式
酯成环(—COO—)
二元酸和二元醇分子间的酯化成环
分子内酸醇的酯化成环
醚键成环(—O—)
二元醇分子内脱水成环
二元醇分子间脱水成环
肽键成环
二元酸和二氨基化合物成环
氨基酸分子内或分子间脱水成环
不饱和烃
单烯和二烯加成乙炔低度聚合
一元醛分子间
如乙醛聚合为六元环
3.从分子中消除官能团的方法
(1)通过加成消除不饱和键;
如CH2=CH2+H2
CH3CH3
(2)通过消去或氧化或酯化消除羟基(—OH);
如CH3CH2OH
CH2=CH2↑+H2O
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O
(3)通过加成或氧化等消除醛基(—CHO);
如2CH3CHO+O2
2CH3COOH
CH3CHO+H2
CH3CH2OH
(4)通过水解反应消除—COO—。
如CH3COOC2H5+H2O→CH3COOH+C2H5OH
4.官能团的衍变
根据合成需要(有时题目信息中会明示某些衍变途径),可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向产物递进。
常见的有三种方式:
(1)利用官能团的衍变关系进行衍变,如RCH2OH→醛→羧酸。
(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个。
如CH3CH2OH→HOCH2CH2OH。
(3)通过某种手段,改变官能团的位置。
5.官能团的保护:
有机合成中多种官能团之间会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,因而造成在制备的过程中要把分子中已存在的某种官能团先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。
如“氧化其他官能团时先保护
”,“对
加成时先保护-CHO”,“对苯环邻位(或对位)取代时先保护对位(或邻位)”,“氧化其他基团时先保护醛基”等等。
高考导向
有机合成主要是利用一些基本原料(如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯、苯等),限定合成路线或设计合成路线来合成有机物,并与有机物结构简式、同分异构体、有机反应类型、有机方程式的书写等基础知识相结合。
命题多以非选择题为主,常利用有机物的衍变关系,以新药、新的染料中间体、新型材料的合成为情景,通过引入一些新信息,设计成框图的形式来设问,组成多个化合物的反应,合成具有指定结构的产物仍将是今后高考命题的方向。
能力提升类
例1(全国课标卷)下列各组中的反应,属于同一反应类型的是
A.由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与水反应制丙醇
B.由甲苯硝化制对硝基甲苯;由甲苯氧化制苯甲酸
C.由氯代环己烷消去制环己烯;由丙烯加溴制1,2-二溴丙烷
D.由乙酸和乙醇制乙酸乙酯;由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇
一点通:
A项,溴丙烷水解制丙醇属于水解反应或取代反应,丙烯水化制丙醇为加成反应;B项,甲苯硝化制对硝基甲苯为取代反应或硝化反应,甲苯制苯甲酸为氧化反应;C项,氯代环己烷制环己烯为消去反应,丙烯加溴制1,2—二溴丙烷为加成反应;D项,乙酸和乙醇制乙酸乙酯为取代反应或酯化反应,苯甲酸乙酯制苯甲酸和乙醇为取代反应或水解反应,D项符合题意。
答案:
D
例2(江苏高考)β—紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料,它经多步反应可合成维生素A1。
下列说法正确的是
A.β—紫罗兰酮可使酸性KMnO4溶液褪色
B.1mol中间体X最多能与2molH2发生加成反应
C.维生素A1易溶于NaOH溶液
D.β—紫罗兰酮与中间体X互为同分异构体
一点通:
该题以“β—紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料,它经多步反应可合成维生素A1”为载体,考查学生对有机化合物的分子结构、官能团的性质、同分异构体等基础有机化学知识的理解和掌握程度。
A.β—紫罗兰酮中含有还原性基团碳碳双键,可使酸性KMnO4溶液褪色。
B.1mol中间体X含2mol碳碳双键和1mol醛基,最多能与3molH2发生加成反应。
C.维生素A1以烃基为主体,水溶性羟基所占的比例比较小,故难溶解于水或水溶性的溶液,如NaOH溶液。
D.β—紫罗兰酮比中间体X少一个碳原子,两者不可能互为同分异构体。
答案:
A
例3(全国高考课标卷)香豆素是一种天然香料,存在于黑香豆、兰花等植物中。
工业上常用水杨醛与乙酸酐在催化剂存在下加热反应制得:
以下是由甲苯为原料生产香豆素的一种合成路线(部分反应条件及副产物已略去)
已知以下信息:
①A中有五种不同化学环境的氢
②B可与FeCl3溶液发生显色反应
③同一个碳原子上连有两个羟基通常不稳定,易脱水形成羰基。
请回答下列问题:
(1)香豆素的分子式为_______;
(2)由甲苯生成A的反应类型为___________;A的化学名称为__________
(3)由B生成C的化学反应方程式为___________;
(4)B的同分异构体中含有苯环的还有______种,其中在核磁共振氢谱中只出现四组峰的有_______种;
(5)按下列要求作答,其中①写出D的同分异构体的结构简式,②写出D的同分异构体参与的化学反应方程式:
①既能发生银镜反应,又能发生水解反应的是________(写结构简式)
②能够与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,该反应的化学反应方程式为_________
一点通:
本题结合有机物的推断考查反应类型、化学方程式的书写、分子式的书写及同分异构体等。
(1)根据香豆素的结构简式,可知其分子式为:
C9H6O2
(2)甲苯与氯气在三氯化铁作用下反应,氯原子取代苯环上的氢,该反应为取代反应,由香豆素的结构简式知A为邻氯甲苯;
(3)由A的结构简式可知B为邻甲基苯酚,其与氯气在光照条件下反应,氯原子取代甲基上的氢原子,其方程式为:
(4)B的含有苯环的同分异构体还有苯甲醚;苯甲醇、间甲基苯酚与对甲基苯酚,故共4种;在核磁共振氢谱中只出现四组峰的即有四种不同位置的氢原子,有苯甲醚、对甲基苯酚共2种。
(5)在D的同分异构体中满足条件①的是甲酸酚酯,其结构简式为:
,满足条件②的是苯甲酸,其与饱和碳酸氢钠溶液反应的方程式为:
答案:
(1)C9H6O2
(2)取代反应2-氯甲苯(或邻氯甲苯)
(3)
(4)4;2
(5)①
②
综合运用类
例1曾有人说“有机合成实际就是有机物中官能团的引入、转变”。
已知有机反应:
a.酯化反应,b.取代反应,c.消去反应,d.加成反应,e.水解反应。
其中能在有机物分子中引入羟基官能团的反应的正确组合是()
A.abcB.deC.bdeD.bcde
一点通:
引入羟基的方法主要有:
卤代烃、酯的水解获得醇,即取代反应;还可以是通过醛基与H2的加成反应而得到醇。
答案:
C
例2(黑龙江调研)化合物甲、乙、丙有如下反应转化关系:
C4H10O
C4H8
C4H8Br2
(甲)(乙)(丙)
丙的结构简式不可能是
A.CH3CH2CHBrCH2BrB.CH3CH(CH2Br)2
C.CH3CHBrCHBrCH3D.(CH3)2CBrCH2Br
一点通:
由题意可知,甲到乙发生的是醇的消去反应,乙为烯烃,丙是烯烃与溴的加成产物,故应为邻位二溴代烃,所以B不正确.
答案:
B
例3(山东高考)利用从冬青中提取的有机物A合成抗结肠炎药物Y及其他化学品,合成路线如下:
根据上述信息回答:
(1)D不与NaHCO3溶液反应,D中官能团的名称是_____,B→C的反应类型是______。
(2)写出A生成B和E的化学反应方程式_______________________________。
(3)A的同分异构体I和J是重要的医药中间体,在浓硫酸的作用下I和J分别生成
和
,鉴别I和J的试剂为________。
(4)A的另一种同分异构体K用于合成高分子材料,K可由
制得,写出K在浓硫酸作用下生成的聚合物的结构简式________________。
一点通:
(1)有机物B可以合成C(甲醚),可知B是甲醇,该反应属于取代反应。
由于D不能与NaHCO3反应,故D只能是甲醛。
(2)由Y的结构简式逆推知H→Y属于硝基的还原,G→H属于硝化反应,F是
,E是
,A是
。
(3)根据生成物可先判断I和J的结构简式,分别是
和
因此可用溴水或FeCl3溶液鉴别其中是否含有酚羟基。
(4)K是一种羟基酸,结构简式为
,能发生缩聚反应。
答案:
(1)醛基取代反应
(2)
思维拓展类
例1由乙醇制取乙二酸乙二酯,最简便的流程途径顺序正确的是()
①取代反应②加成反应③氧化反应④还原反应
⑤消去反应⑥酯化反应⑦中和反应
A.①②③⑤⑦B.⑤②①③⑥
C.①②⑤③⑥D.⑤②④①③
一点通:
由题意可知该合成路线为:
乙醇―→CH2===CH2―→CH2BrCH2Br―→
。
答案:
B
例2(北京高考)常用作风信子等香精的定香剂D以及可用作安全玻璃夹层的高分子化合物PVB的合成路线如下:
已知:
(1)A的核磁共振氢谱有两种峰,A的名称是
(2)A与
合成B的化学方程式是
(3)C为反式结构,由B还原得到。
C的结构式是
(4)E能使Br2的CCl4溶液褪色,N由A经反应①~③合成。
a.①的化学试剂和条件是。
b.②的反应类型是。
c.③的化学方程式是。
(5)PVAc由一种单体经加聚反应得到,该单体的结构简式是。
(6)碱性条件下,PVAc完全水解的化学方程式是。
一点通:
(1)A的分子式是C2H4O,且A的核磁共振氢谱有两种峰,因此A只能是乙醛;
(2)根据题中的信息Ⅰ可写出该反应的方程式
(3)C为反式结构,说明C中含有碳碳双键。
又因为C由B还原得到,B中含有醛基,因此C中含有羟基,故C的结构简式是
;
(4)根据PVB的结构简式并结合信息Ⅱ可推出N的结构简式是CH3CH2CH2CHO,又因为E能使Br2的CCl4溶液褪色,所以E是2分子乙醛在氢氧化钠溶液中并加热的条件下生成的,即E的结构简式是CH3CH=CHCHO,然后E通过氢气加成得到F,所以F的结构简式是CH3CH2CH2CH2OH。
F经过催化氧化得到N,方程式为:
(5)(6)由C和D的结构简式可知M是乙酸,由PVB和N的结构简式可知PVA的结构简式是聚乙烯醇,因此PVAc的单体是乙酸乙烯酯,结构简式是CH3COOCH=CH2,所以碱性条件下,PVAc完全水解的化学方程式是:
答案:
(1)乙醛
(2)
(3)
(4)a.稀氢氧化钠加热
b.加成(还原)反应
c.
(5)CH3COOCH=CH2
(6)
一、各类有机物之间的衍变关系
二、有机合成路线的推导方法
1.正向合成法:
采用正向思维,从已知的原料入手,找出合成所需的中间产物,逐步推向最终产物。
思维顺序为:
原料→中间产物→最终产物
2.逆向合成法:
采用逆向思维,从需要合成的目标分子出发,按一定的逻辑推导原则,由目标分子逐步逆推出前一步的分子,直至推导出简单的起始原料。
在逆推过程中经常将产物分子中的某些键切断。
思维顺序为:
最终产物→中间产物→原料
3.综合比较法:
实际解题过程中往往是正向思维和逆向思维综合运用,对比原料和最终产物分子结构的内在联系,确定中间产物。
思维顺序为:
最终产物→中间产物←原料
反应物条件不同,产物不同
1.
2.
3.
4.
(答题时间:
60分钟)
一、选择题
1.(扬州期中)有机物A与NaOH的醇溶液混合加热,得产物C和溶液D、C与乙烯混合在催化剂作用下可反应生成
的高聚物,而在溶液D中先加入稀HNO3酸化,后加入AgNO3溶液生成白色沉淀,则A的结构简式为()
2.1,4二氧六环是一种常见的有机溶剂,它可以通过下列合成路线制得:
其中的A可能是()
A.乙烯B.乙醇C.乙二醇D.乙醛
3.以氯乙烷制1,2二氯乙烷,下列转化方案中,最好的是()
A.CH3CH2Cl
CH3CH2OH
CH===CH2
CH2ClCH2Cl
B.CH3CH2Cl
CH2ClCH2Cl
C.CH3CH2Cl
CH2===CH2
CH3CH2Cl
CH2ClCH2Cl
D.CH3CH2Cl
CH2===CH2
CH2ClCH2Cl
4.由乙炔为原料制聚氯乙烯的成本比用石油裂解气制聚氯乙烯高得多。
若采用石油裂解气(含CH2=CH2)为主要原料(其他原料任选)制取聚氯乙烯,按反应流程的前后顺序应该经历的反应为()
①取代②消去③加成④氧化⑤加聚
A.①②③⑤B.③②③⑤C.①②④⑤D.④②③⑤
5.(山西大学附中第二学期高三模拟)乙酸香兰酯是用于调配奶油、冰淇淋的食用香精,其合成反应的化学方程式如下:
下列叙述正确的是()
A.该反应不属于取代反应
B.乙酸香兰酯的分子式为C10H8O4
C.FeCl3溶液可用于区别香兰素与乙酸香兰酯
D.乙酸香兰酯在足量NaOH溶液中水解得到乙酸和香兰素
6.(温州适应性训练)2010年10月6日,美国科学家理查德·赫克等三人因“钯催化交叉偶联反应”共同获得2010年的诺贝尔化学奖。
如下式:
有机物甲通过“钯催化交叉偶联反应”生成有机物乙。
已知Z的结构简式为
下列有关有机物乙的说法不正确的是
A.分子式为C16H12O4
B.能发生取代反应、加聚反应和氧化反应
C.酸性条件下水解后的产物遇FeCl3溶液显紫色
D.lmol乙最多能与9molH2发生加成反应
7.苯甲酸(C6H5COOH)和化工生产中合成的山梨酸(CH3—CH==CH—CH==CH—COOH)都是常用的食品防腐剂。
下列物质中只能与其中一种酸发生反应的是()
A.金属钠B.氢氧化钠C.溴水D.乙醇
8.某中性有机物C8H16O2在稀硫酸作用下加热得到M和N两种物质,N经氧化最终可得M,则该中性有机物的结构可能有()
A.1种B.2种C.3种D.4种
9.下列有关反应类型的说法中正确的是()
A.
是通过加聚反应得到的产物
B.乙醇在浓硫酸作催化剂,并且在加热的条件下一定发生消去反应
C.卤代烃一般来说在NaOH的水溶液中能发生取代反应,而在NaOH的醇溶液中不一定能发生消去反应
D.酯类物质在一定条件下水解一定得到相应的羧酸和醇
10.(银川一中高三第三次模拟考试)下列反应所得到的有机产物不是纯净物的是()
A.新戊烷与氯气在光照条件下的取代反应
B.乙烯与水在一定条件下的加成反应
C.CH3CH2OH在空气中加热(以铜作为催化剂)的氧化反应
D.苯与足量的氢气在一定条件下的加成反应
11.阿昔洛韦是抗菌药之一,它的结构式为
,下列关于阿昔洛韦的说法不正确的是()
A.该药物的分子式为C8H10N2O5
B.该物质在一定条件下可发生消去反应
C.该物质在一定条件下可发生取代反应
D.五个氮原子不一定在同一平面内
12.从苯酚的乙醇溶液中回收苯酚,有下列操作:
①蒸馏;②过滤;③静置分液;④加入足量金属钠;⑤通入过量CO2;⑥加入足量NaOH溶液;⑦加入足量FeCl3溶液;⑧加入乙酸与浓H2SO4混合加热,合理的步骤是()
A.④⑤③B.⑥①⑤③C.⑧①D.⑧②⑤③
二、非选择题
13.苯酚是重要的化工原料,通过下列流程可合成阿司匹林、香料和一些高分子化合物。
已知:
(1)写出C的结构简式:
____________________。
(2)写出反应②的化学方程式:
____________________。
(3)写出反应⑧的化学方程式:
____________________。
(4)写出反应类型:
④____________________,⑦____________________。
(5)下列可检验阿司匹林样品中混有水杨酸的试剂是____________________。
a.三氯化铁溶液
b.碳酸氢钠溶液
c.石蕊试液
14.设R为烃基,已知RX+Mg
RMgX(格林试剂)
分析下列合成线路,回答有关问题。
(1)以上①~⑦步反应中属于加成反应的是____________________。
(2)写出A、D、E的结构简式:
A____________,D___________,E____________。
(3)分别写出第④和第⑥步反应的化学方程式:
④___________,⑥___________。
15.(四川高考)四川汶川盛产品质优良的甜樱桃.甜樱桃中含有一种羟基酸(用A表示),A的碳链结构无支链,化学式为C4H6O5;1.34gA与足量的碳酸氢钠溶液反应,生成标准状况下的气体0.448L。
A在一定条件下可发生如下转化:
A
B
C
D
E
其中B、C、D、E分别代表一种直链有机物,它们的碳原子数相等。
E的化学式为C4H6O6(转化过程中生成的其他产物略去)。
已知:
(X代表卤原子,R代表烃基)
A的合成方法如下:
②G+2H2O
A+2M
其中,F、G、M分别代表一种有机物。
请回答下列问题:
(1)A的结构简式是___________________________。
(2)C生成D的化学方程式是_____________________________________________。
(3)A与乙醇之间发生分子间脱水反应,可能生成的有机物共有________种。
(4)F的结构简式是_________________________________________。
(5)写出G与水反应生成A和M的化学方程式:
_________________________。
1.C
2.A
3.D
4.B
5.C解析:
本题考查有机物的官能团和性质。
结合反应知,CH3COOCOCH3中-COCH3取代香兰素分子中酚羟基中的H,属于取代反应,A项错误;乙酸香兰酯的分子式为C10H10O4,B项错误;香兰素分子中含有酚羟基而乙酸香兰酯没有,可用FeCl3溶液的显色反应鉴别,C项正确;乙酸香兰酯水解生成的乙酸和香兰素均能继续与NaOH溶液反应,D项错误。
6.C
7.C
8.C
9.C
10.A
11.A解析:
分子式应为C8H10N5O3,故A不正确。
五个氮原子不一定在一个平面内,D正确。
有醇羟基官能团,在一定条件下,可发生消去和取代反应,B、C正确。
12.B
13.
(1)
(2)
+(CH3CO)2O
+CH3COOH
(3)n
(4)加成反应;消去反应
(5)a
14.
(1)①④⑦
15.
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