2020年高考化学一轮总复习第十三章第44讲高分子化合物有机合成与推断学案（含解析）.docx

第44讲高分子化合物有机合成与推断1.高分子化合物(1)有机高分子化合物及其结构特点定义相对分子质量从几万到十几万甚至更大的化合物，称为高分子化合物，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。有机高分子的组成a单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。b链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。c聚合度：高分子链中含有链节的数目。(2)合成高分子化合物的两个基本反应加聚反应小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应，如合成有机玻璃的方程式为： 缩聚反应单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。如乙二酸与乙二醇发生缩聚反应，其化学方程式为：nHOCH2CH2OHnHOOCCOOH(2n1)H2O 。(3)高分子化合物的分类其中，塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。2有机合成的分析方法和原则(1)有机合成的分析方法正向合成分析法的过程基础原料中间体目标化合物。逆向合成分析法的过程目标化合物中间体基础原料。(2)有机合成遵循的原则起始原料要廉价、易得、无毒或低毒性。应选择步骤最少的合成路线。合成路线要符合“绿色、环保”的要求。有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。3合成路线的选择(1)一元转化关系以乙烯为例，完成上述转化标号反应的化学方程式：CH3CH2ClNaOHCH3CH2OHNaCl，2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O，CH3CH2OHCH3COOHCH3COOC2H5H2O。(2)二元转化关系以乙烯为例，完成上述转化标号反应的化学方程式：，。(3)芳香化合物合成路线4利用性质推断有机物(1)由反应类型推断能发生加成反应的有机物通常含有“”或“CC”或“CHO”“或”或“苯环”，其中“CHO”与“苯环”或“”只能与H2发生加成反应。能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃。能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯、多糖或蛋白质。能发生连续氧化的有机物是含有“CH2OH”的醇。比如有机物A能发生如下氧化反应：ABC，则A应是具有“CH2OH”的醇，B就是醛，C就是羧酸。(2)由反应条件推断“”这是烷烃和烷基中的氢被取代的反应条件，如a.烷烃的取代；b.芳香烃及其他芳香族化合物侧链烷基的取代；c.不饱和烃中烷基的取代。“”或“”为不饱和键加氢反应的条件，包括“、CC、”与H2的加成。“”是a.醇消去H2O生成烯烃；b.酯化反应；c.醇分子间脱水生成醚的反应。“”是卤代烃消去HX生成不饱和有机物的反应条件。“”是a.卤代烃水解生成醇；b.酯类水解反应的条件。“”是a.酯类水解；b.糖类水解；c.油脂的酸性水解。“”为醇被氧化的条件。“”为苯及其同系物苯环上的氢被溴原子取代的反应条件。“溴水”或“Br2的CCl4溶液”是不饱和烃和Br2加成反应的条件。“”是醛被氧化的条件。(3)由反应数据推断1 mol加成时需1 mol H2,1 mol CC 完全加成时需2 mol H2,1 molCHO加成时需1 mol H2，而 1 mol 苯环加成时需3 mol H2。1 mol CHO完全反应时生成2 mol Ag或1 mol Cu2O，1 mol HCHO完全反应时生成4 mol Ag或2 mol Cu2O。2 mol OH或2 mol COOH与活泼金属反应放出1 mol H2。1 mol COOH(足量)与碳酸氢钠溶液反应放出1 mol CO2,2 mol COOH(足量)与碳酸钠溶液反应放出1 mol CO2。一元醇与乙酸反应生成1 mol酯时，其相对分子质量将增加42,1 mol二元醇与乙酸反应生成2 mol 酯基时，其相对分子质量将增加84。1 mol某酯A发生水解反应生成B和乙酸时，若A与B的相对分子质量相差42，则生成1 mol乙酸，若A与B的相对分子质量相差84，则生成2 mol乙酸。由CHO转变为COOH，相对分子质量增加16；若增加32，则含2个CHO。当醇被氧化成醛或酮后，若相对分子质量减小2，则含有1个OH；若相对分子质量减小4，则含有2个OH。(4)由物质结构推断具有4原子共线的可能含碳碳三键。具有6原子共面的可能含碳碳双键。具有12原子共面的可能含有苯环。(5)由物理性质推断在通常状况下为气态的烃，其碳原子数均小于或等于4(新戊烷常温下为气态)，而烃的衍生物中只有甲醛、一氯甲烷在通常状况下是气态。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶都属于天然高分子化合物。()错因：_(2)天然橡胶是高聚物，不能使溴水褪色。()错因：天然橡胶()分子含有多个碳碳双键，能使溴水褪色。(3) 的单体是CH2=CH2和。()错因：的单体是。(4)通过加成反应不能引入碳碳双键官能团。()错因：HCCHCH3COOHCH2=CHOOCCH3引入了碳碳双键官能团。(5)酯基官能团只能通过酯化反应得到。()错因：反应，也能得到酯。2教材改编题(据人教选修五P116 T2)聚碳酸酯的透光率良好，可制作车、船、飞机的挡风玻璃，以及眼镜镜片、光盘、唱片等。原来合成聚碳酸酯的一种原料是用有毒的光气(又称碳酰氯COCl2)，现在改用绿色化学原料碳酸二甲酯()与_缩合聚合而成。()A二醇类 B二酚类C二醛类 D二炔类答案B考点合成高分子化合物典例1(2018沈阳模拟)某高分子化合物R的结构简式为，下列有关R的说法正确的是()AR的单体之一的分子式为C9H10O2BR完全水解后生成物均为小分子有机物C通过加聚反应和缩聚反应可以生成RD碱性条件下，1 mol R完全水解消耗NaOH的物质的量为2 mol解析A项，R的单体为CH2=C(CH3)COOH、HOCH2CH2OH、C6H5CH2CH(OH)COOH，其单体之一分子式为C9H10O3，错误；B项，R完全水解后生成乙二醇和两种高分子化合物，错误；C项，单体中存在、OH、COOH，则通过加聚反应和缩聚反应可以生成R，正确；D项，1 mol R中含有(nm) mol的COOC，因此消耗NaOH的物质的量为(nm) mol，错误。答案C名师精讲(1)正确地认识高分子化合物高分子化合物与低分子化合物最大的不同是相对分子质量的大小。有机高分子的相对分子质量一般高达104106，而低分子有机物的相对分子质量在1000以下。高分子化合物都属于混合物。光导纤维、碳纤维不属于有机高分子材料。天然橡胶含有，易发生加成反应和氧化反应(老化)。强氧化剂、卤素单质、有机溶剂等都易腐蚀橡胶。(2)加聚反应产物单体的判断方法一般来说，若聚合物主链上无双键，则两个碳原子为一单元，使单键变双键，就得到聚合物的单体；若聚合物主链上有双键，且链节为四个碳原子，若双键在中间，则单双键互变后，即可得到单体。凡链节主链上只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物，其单体必为一种，将两个半键闭合即可。如的单体为，CH=CH的单体为CHCH。凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节中无双键的高聚物，其单体必为两种。以两个碳原子为一个单元断开，然后分别将两个半键闭合即可。如的单体是CH2=CH2和CH3CH=CH2。凡链节主链上有多个碳原子且存在碳碳双键的高聚物，判断其单体的规律是“见双键，四个碳，无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合，并将单、双键互换即可。凡链节主链上有多个碳原子，且含有碳碳双键，若采用“见双键，四个碳”的断键方式，链节主链两边分别只剩下1个碳原子，无法构成含双键的单体时，则该有机物可能是含有碳碳三键的化合物参与加聚反应而形成的。如的单体是(3)缩聚产物单体的判断方法名师精讲1近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是以烃A为原料生产人造羊毛的合成路线。下列说法正确的是()A合成人造羊毛的反应属于缩聚反应BA生成C的反应属于加成反应CA生成D的反应属于取代反应D烃A的结构简式为CH2=CH2答案B解析一定条件下，CH2=CHCN、CH3COOCH=CH2发生加聚反应：nCH2=CHCNnCH3COOCH=CH2 (人造羊毛)，无小分子生成，故选项A错误；A是乙炔，A的结构式为HCCH，与HCN发生加成反应得到C(H2C=CHCN)，故B正确；AD反应的化学方程式为HCCHCH3COOHH2C=CHOOCCH3，属于加成反应，故C错误；A是乙炔，A的结构简式为CHCH，故D错误。(3)工程塑料ABS树脂的结构简式为，合成时用了三种单体，这三种单体的结构简式分别是_、_、_。答案(1)CH3CH(OH)COOH(2) 、HCHO(3)CH2=CHCNCH2=CHCH=CH2解析(2)该结构为酚醛树脂，其单体为苯酚和甲醛。(3)据题给信息分析可知，ABS树脂是通过加聚反应合成的，其单体为CH2=CHCN、CH2=CHCH=CH2、。考点有机合成思路与方法典例2(2018唐山市质检一)在碱的作用下，两分子酯缩合形成羰基酯，同时失去一分子醇，该反应称克菜森(RLClaisen)酯缩合反应，其反应机理如下：2RCH2COOC2H5C2H5OH利用Claisen反应制备化合物的一种合成路线如下：回答下列问题：(1)E的名称为_，F的结构简式为_。(2)I中官能团的名称是_，反应的反应类型是_。(3)FG反应的化学方程式为_。(4)满足下列条件的E的同分异构体有_种。含有苯环，能发生水解反应分子结构中含有一个甲基其中分子结构中只有一个侧链的有机物结构简式为_、_。(5)乙酰乙酸乙酯()是一种重要的有机合成原料，写出由乙醇制备乙酰乙酸乙酯的合成路线(无机试剂任选)：_。解析根据E的结构简式可知D是苯乙醛，因此C是苯乙醇，B水解生成C，则B的结构简式为(4)含有苯环，能发生水解反应，含有酯基；分子结构中含有一个甲基，如果苯环上只有一个取代基，应该是OOCCH3 或COOCH3，如果含有2个取代基，应该是甲基和OOCH，其位置有邻、间、对三种，则共计是5种，其中分子结构中只有一个侧链的有机物结构简式为(5)根据已知信息结合逆推法可知由乙醇制备乙酰乙酸乙酯的合成路线。答案(1)苯乙酸(2)碳碳双键、酯基加成反应(或还原反应)有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的引入；碳骨架的构建又包括碳链的增长和减短及环的成与开。1有机合成中碳骨架的构建(1)碳链的增长与HCN的加成反应；加聚或缩聚反应；酯化反应。(2)碳链的减短脱羧反应：RCOONaNaOHRHNa2CO3。氧化反应RCH=CH2RCOOHCO2。酯类、糖类、蛋白质等的水解反应。烃的裂化或裂解反应：C16H34C8H18C8H16。(3)常见碳链成环的方法2有机合成中官能团的引入和转化(1)官能团的引入(2)官能团的消除通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环)；通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基；通过加成或氧化反应等消除醛基；通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。(3)官能团数目的改变(4)官能团位置的改变如CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3。3有机合成中常见官能团的保护(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH(或CH3I)反应，把OH变为ONa(或OCH3)将其保护起来，待氧化后再将其转变为OH。(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。(3)氨基(NH2)的保护：如在利用对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把CH3氧化成COOH之后，再把NO2还原为NH2，防止当KMnO4氧化CH3时，NH2(具有还原性)也被氧化。3对溴苯乙烯与丙烯的共聚物是一种高分子阻燃剂，具有低毒、热稳定性好等优点。完成下列填空：(1)写出该共聚物的结构简式：_。(2)实验室由乙苯制取对溴苯乙烯，需先经两步反应制得中间体。写出该两步反应所需的试剂及条件_。(3)将与足量氢氧化钠溶液共热得到A，A在酸性条件下遇FeCl3溶液不显色。A的结构简式为_。由上述反应可推知_。由A生成对溴苯乙烯的反应条件为_。(4)丙烯催化二聚得到2,3二甲基1丁烯，B与2,3二甲基1丁烯互为同分异构体，且所有碳原子处于同一平面。写出B的结构简式：_。设计一条由2,3二甲基1丁烯制备B的合成路线。答案(1) (2)Br2/Fe、Br2/光照解析(1)对溴苯乙烯形成高分子的链节为(2)苯环上的氢被溴取代的条件是FeBr3作催化剂，烃基上的氢被溴取代的条件是光照。4(2018青岛市一模)蜂胶是蜜蜂从植物芽孢或树干上采集的树脂。在蜂胶众多的功效成分中，咖啡酸苯乙酯(CAPE)已经被鉴定为蜂胶中的主要活性组分之一。已知：A的核磁共振氢谱有三个波峰，红外光谱显示咖啡酸分子中存在碳碳双键。合成咖啡酸苯乙酯的路线设计如下：请回答下列各题：(1)物质A的名称为_。(2)由B生成C和C生成D的反应类型分别是_、_。(3)E的结构简式为_。(4)咖啡酸生成咖啡酸苯乙酯的化学方程式为_。答案(1)4氯甲苯或对氯甲苯(2)氧化反应取代反应解析E催化氧化得到；D在氢氧化钠水溶液中加热发生水解反应后酸化得到E，结合前面合成路线推出D为；C在光照条件下反应生成D，则C为；根据已知可知，B转化为C是引入一个酚羟基，故B为；结合A的分子式及反应条件可推知，A为，根据红外光谱显示咖啡酸分子中存在碳碳双键和已知信息可推知G为(1)物质A的名称为4氯甲苯或对氯甲苯。(3)E的结构简式为。(4)咖啡酸与3溴乙基苯发生取代反应生成咖啡酸苯乙酯和溴化氢，反应的化学方程式为(5)利用逆推法结合题给的合成路线上的信息得出合成路线。考点有机综合推断典例3(2018北京高考)8羟基喹啉被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂，也是重要的医药中间体。下图是8羟基喹啉的合成路线。.同一个碳原子上连有2个羟基的分子不稳定。(1)按官能团分类，A的类别是_。(2)AB的化学方程式是_。(3)C可能的结构简式是_。(4)CD所需的试剂a是_。(5)DE的化学方程式是_。(6)FG的反应类型是_。(7)将下列KL的流程图补充完整：(8)合成8羟基喹啉时，L发生了_(填“氧化”或“还原”)反应，反应时还生成了水，则L与G物质的量之比为_。解析A的分子式为C3H6，A的不饱和度为1，A与Cl2高温反应生成B，B与HOCl发生加成反应生成C，C的分子式为C3H6OCl2，B的分子式为C3H5Cl，B中含碳碳双键，AB为取代反应，则A的结构简式为CH3CH=CH2；根据C、D的分子式，CD为氯原子的取代反应，结合题给已知，C中两个Cl原子应该连接在两个不同的碳原子上，则A与Cl2高温下发生饱和碳上氢原子的取代反应，B的结构简式为CH2=CHCH2Cl、C的结构简式为HOCH2CHClCH2Cl或ClCH2CH(OH)CH2Cl、D的结构简式为HOCH2CH(OH)CH2OH；D在浓硫酸、加热时消去2个“H2O”生成E；根据FGJ和EJK，结合F、G、J的分子式以及K的结构简式，EJK为加成反应，则E的结构简式为CH2=CHCHO，F的结构简式为、G的结构简式为、J的结构简式为；K的分子式为C9H11NO2，L的分子式为C9H9NO，KL的过程中脱去1个“H2O”，结合KL的反应条件和题给已知，KL先发生加成反应、后发生消去反应，L的结构简式为(1)A的结构简式为CH3CH=CH2，A中官能团为碳碳双键，按官能团分类，A的类别是烯烃。(2)AB为CH3CH=CH2与Cl2高温下的取代反应，反应的化学方程式为CH3CH=CH2Cl2CH2=CHCH2ClHCl。(3)B与HOCl发生加成反应生成C，由于B关于碳碳双键不对称，C可能的结构简式为HOCH2CHClCH2Cl或ClCH2CH(OH)CH2Cl。(4)CD为氯原子的水解反应，CD所需的试剂a是NaOH、H2O，即NaOH水溶液。(5)DE为消去反应，反应的化学方程式为HOCH2CH(OH)CH2OHCH2=CHCHO2H2O。答案(1)烯烃(2)CH2=CHCH3Cl2CH2=CHCH2ClHCl(3)HOCH2CHClCH2Cl或ClCH2CH(OH)CH2Cl(4)NaOH，H2O(5)HOCH2CH(OH)CH2OHCH2=CHCHO2H2O(6)取代反应(8)氧化31名师精讲(1)有机推断的思维模式(2)解有机推断题的一般方法找已知条件最多、信息量最大的内容。这些信息可以是化学反应、有机物性质、反应条件、实验现象、官能团的结构特征、变化前后的碳链或官能团间的差异，数据上的变化等。重视利用数据进行推断。数据往往起突破口的作用，常用来确定有机物的分子式，官能团的种类、位置和数目以及碳链结构。既可以从反应物按序推断，也可以从生成物逆推断，还可以正逆结合推断，甚至还可以选择中间易推断出的物质前后关联进行推断。应用新信息帮助推断解决问题体现学以致用能力。寻找转化关系中与新信息相同(似)的反应条件，关键物质，前引后联，注意转化关系与新信息原理相同但结构有“差异”之所在。5有机化合物G常用作香料。合成G的一种路线如下：已知以下信息：A的分子式为C5H8O，核磁共振氢谱显示其有两种不同化学环境的氢。CH3CH2CH=CH2CH3CHBrCH=CH2。回答下列问题：(1)A的结构简式为_，D中官能团的名称为_。(2)BC的反应类型为_。(3)DE反应的化学方程式为_。(4)检验M是否已完全转化为N的实验操作是_。(5)满足下列条件的L的同分异构体有_种(不考虑立体异构)。能发生银镜反应；能发生水解反应；属于芳香族化合物。其中核磁共振氢谱中有5组峰，且峰面积之比为12223的结构简式为_。(6)参照上述合成路线，设计一条以1丁醇和NBS为原料制备顺丁橡胶(CH2CH=CHCH2)的合成路线：_。答案(1) 碳碳双键、溴原子(2)消去反应(4)取少量试样于试管中，滴加稀NaOH溶液至溶液呈碱性，再加入新制Cu(OH)2悬浊液加热至沸腾，若没有砖红色沉淀产生，说明M已完全转化为N，否则M未完全转化为N(或其他合理答案)(6)CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH=CH2CH3CHBrCH=CH2CH2=CHCH=CH2CH2CH=CHCH2(或其他合理答案)解析由G的结构简式可知E、N分别为6(2018株洲市质检)有机物丙(C13H18O2)是一种香料，其合成路线如图所示。其中A的相对分子质量通过质谱法测得为56，它的核磁共振氢谱显示只有两组峰；D可以发生银镜反应，在催化剂存在条件下1 mol D可以与2 mol H2反应生成乙；丙中含有两个CH3。已知：RCH=CH2RCH2CH2OH(1)D所含官能团的名称是_。(2)甲的结构简式为_；C的系统命名为_。(3)写出由B生成