高考化学一轮复习第十二章第三讲基本营养物质合成高分子化合物.ppt

第三讲 基本营养物质 合成高分子化合物,1.了解糖类、油脂、蛋白质的组成、结构和性质。 2了解合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。 3了解加聚反应和缩聚反应。 4了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用。 5了解合成高分子有机化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。 6了解化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。,1糖类、油脂、蛋白质的组成、结构、性质和应用及有 关概念辨析 2合成有机高分子化合物的常见反应类型 3有机物组成和结构的推断方法 4简单有机物合成路线的选择与设计 5有机合成与推断综合题中的信息分析与运用,(1)概念：指分子有两个或两个以上羟基的醛或酮以及水解后可以生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物。 (2)分类(从能否水解及水解后的产物的多少分类),一、基本营养物质 (一)糖类的结构和性质 1糖的概念与分类,(1)组成和分子结构,2葡萄糖与果糖,(2)葡萄糖的化学性质 还原性：能发生银镜反应，能与新制Cu(OH)2反应。 加成反应：与H2发生加成反应生成己六醇。 酯化反应：葡萄糖含有醇羟基，能与羧酸发生酯化反应。 发酵成醇：由葡萄糖发酵制乙醇的化学方程式为： 。 蔗糖与麦芽糖 (1)相似点 组成相同，分子式均为C12H22O11，二者互为同分异构体。 都属于双糖，能发生水解反应。,3,(2)不同点 官能团不同 蔗糖中不含醛基，麦芽糖分子中含有醛基，能发生银镜反应，能还原新制Cu(OH)2。 水解产物不同 蔗糖和麦芽糖发生水解反应的化学方程式分别为： ； 。,淀粉与纤维素 (1)相似点 都属于高分子化合物，属于多糖，分子式都可表示为(C6H10O5)n。 都能发生水解反应，反应的化学方程式分别为 ； 。,4,都不能发生银镜反应。 (2)不同点 通式中n值不同；淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。,已知葡萄糖和果糖的分子式为C6H12O6，蔗糖和麦芽糖的分子式为C12H22O11，淀粉和纤维素的分子通式为(C6H10O5)n，都符合通式Cn(H2O)m。 (1)糖类的通式都是Cn(H2O)m吗？ (2)符合通式Cn(H2O)m的有机物都属于糖类吗？ 提示 (1)不一定。糖类是由C、H、O三种元素组成的，大多数可用通式Cn(H2O)m表示，n与m可以相同，也可以是不同的正整数。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)的分子式可分别改写为C(H2O)、C2(H2O)2，但它们不是糖，而分别属于醛和羧酸。,油脂属于_，是_和_生成的酯。常见的形成油脂的高级脂肪酸有,C17H35COOH,C15H31COOH,C17H33COOH,C17H31COOH,酯类,高级脂肪酸,甘油,(二)油脂的结构和性质 1概念,，官能团：_，有的可能 含有_，若R、R、R相同，称为_；若R、R、R不同，称为_ 。,简单甘油酯,混合甘油酯,2.结构,物理性质 (1)油脂一般_溶于水，密度比水_。 (2)天然油脂都是混合物，没有固定的_。 含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯常温下一般呈_态。 含饱和脂肪酸成分较多的甘油酯常温下一般呈_态。 化学性质 (1)油脂的氢化(油脂的硬化) 经硬化制得的油脂叫_，也称_。如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学方程式为： _ 。,3,4,不,小,熔、沸点,液,固,人造脂肪,硬化油,(2)水解反应 分别写出硬脂酸甘油酯在酸性和碱性条件下水解的化学方程式：,油脂皂化后，要使肥皂和甘油从混合物里充分分离，可采用什么方法来完成？ 提示 可通过盐析、过滤、蒸馏来完成。,(三)氨基酸和蛋白质 1氨基酸的结构与性质 (1)氨基酸的组成和结构 氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。官能团为COOH和NH2。 氨基酸结构简式可表示为： 。 (2)几种重要的氨基酸 甘氨酸：_、 丙氨酸： 、苯丙氨酸：,(3)氨基酸的化学性质 两性 氨基酸分子中既含有酸性基团COOH，又含有碱性基团 NH2，因此，氨基酸是两性化合物。 溶液的pH不同，氨基酸分子可以发生不同的解离。通常以两性离子形式存在。,成肽反应 两分子氨基酸缩水形成二肽 多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。,(1)组成与结构 蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。 蛋白质是由氨基酸组成的，通过缩聚反应产生，蛋白质属于天然有机高分子化合物。 (2)性质 水解：在酸、碱或酶的作用下最终水解生成氨基酸。 两性：具有氨基酸的性质。 盐析：向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐如(NH4)2SO4、Na2SO4等溶液后，可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，为可逆过程，可用于分离和提纯蛋白质。,2蛋白质的结构与性质,变性：加热、紫外线、X射线、强酸、强碱、重金属盐、一些有机物(甲醛、酒精、苯甲酸等)会使蛋白质变性，属于不可逆过程。 颜色反应：含有苯环的蛋白质遇浓HNO3变黄色，该性质可用于蛋白质的检验。 蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。 (1)酶是一种蛋白质，易变性(与蛋白质相似)。 (2)酶是一种生物催化剂，催化作用具有以下特点： 条件温和，不需加热；具有高度的专一性；具有高效的催化作用。,3酶,有一多肽的结构如下 该化合物属于几肽？有几个氨基和几个羧基？构成该化合物的氨基酸有几种？ 提示 该化合物属于四肽，有1个氨基，2个羧基，构成该化合物的氨基酸有3种。,高分子化合物是相对小分子而言的，简称_。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。 链节：_；聚合度：_；单体：_ _。,二、有机高分子化合物及其合成反应类型 1有机高分子化合物,高分子,高分子化合物中重复的结构单元,结构单元数或链节数，符号为n,能够合成高分,子化合物的小分子物质,(1)加聚反应 定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。 产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。 反应类型 a聚乙烯类(塑料纤维),2加聚反应和缩聚反应,b聚二烯类(橡胶),c混聚：两种或两种以上单体加聚：,(2)缩聚反应 定义：单体间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。 产物特征：高聚物和小分子，高聚物与单体有不同组成。 反应类型,天然高分子和合成高分子有什么区别？ 提示 天然高分子和合成高分子的主要区别是：合成高分子是由单体通过聚合反应而生成的，天然高分子是自然界存在的，不需要单体进行反应而来，天然高分子都能水解，而合成高分子一般都不易与水发生反应。,(1)有机成环反应 有机成环：一种是通过加成反应、聚合反应来实现的；另一种是通过至少含有两个相同或不同官能团的有机物脱去小分子物质来实现的。如多元醇、羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子水等而成环。,三、有机合成中碳骨架的构建和官能团的引入和消除 1碳骨架的构建,成环反应生成的五元环或六元环比较稳定。 (2)碳链的增长 有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式如下所示。,与HCN的加成反应,水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。,2官能团的引入,(1)通过有机物加成消除不饱和键， (2)通过消去、氧化或酯化消除羟基， (3)通过加成或氧化消除醛基， (4)通过消去或取代消除卤素原子。,3官能团的消除,有机合成的初始原料一般是石油或绿色植物合成的淀粉，如何由石油制乙二醇？如何由淀粉制乙二醇？,1油和脂肪的比较,三种比较,2.油脂与矿物油的比较判断,3.渗析、盐析和变性的比较,1有机合成中官能团的判定方法,三种方法,2.常见的有机物的提纯方法,淀粉在酸的作用下能够发生水解反应最终生成葡萄糖。反应物淀粉遇碘能变蓝，不能发生银镜反应；产物葡萄糖遇碘不能变蓝，能发生银镜反应。依据这一性质可以判断淀粉在水溶液中是否已发生了水解和水解是否已进行完全。如果淀粉还没有水解，其溶液中没有葡萄糖则不能发生银镜反应；如果淀粉已完全水解，其溶液中没有淀粉，遇碘则不能变蓝；如果淀粉仅部分水解，其溶液中有淀粉还有葡萄糖，则既能发生银镜反应，又能遇碘变蓝。,3.淀粉水解程度的判断方法,能够发生水解反应的物质归纳： (1)强酸弱碱盐水解呈酸性，如CuSO4、NH4NO3、FeCl3、Al2(SO4)3等。 (2)强碱弱酸盐水解呈碱性，如KF、Na2CO3、K2SiO3、NaAl(OH)4等。 (3)弱酸弱碱盐水解可呈中性，也可能呈酸性或碱性。,我的总结,1盐类水解,PCl33H2O=H3PO33HCl PCl54H2O=H3PO45HCl BrClH2O=HClHBrO Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3 Al4C312H2O4Al(OH)33CH4 CaC22H2OCa(OH)2,2卤化物水解生成酸,3金属氮化物水解生成金属氢氧化物和氨,4金属碳化物水解生成金属氢氧化物和烃类物质,5卤代烃的水解(碱性介质中) (1)在酸性介质中生成酸和醇 RCOOHHOCH2R (2)在碱性介质中生成盐和醇 RCOOCH2RNaOH RCOONaHOCH2R,6酯类水解,(1)在酸性介质中低聚糖的水解 (2)在酸性介质中多糖的水解,7糖类的水解,8蛋白质的水解：在酶的作用下生成氨基酸,蛋白质与不同类型的盐溶液作用时受什么因素影响，从而出现不同的变化过程？ 提示 蛋白质溶液与盐溶液作用时，盐溶液的浓稀程度，轻金属盐(或铵盐)溶液和重金属盐溶液对蛋白质的影响是不同的，可总结如下： (1)浓的轻金属盐(或铵盐)溶液能使蛋白质盐析，蛋白质凝聚而从溶液中析出，析出来的蛋白质仍保持原有的性质和生理活性，盐析是物理过程，也是可逆的。 (2)重金属盐溶液，不论是浓溶液还是稀溶液，均能使蛋白质变性，变性后的蛋白质不再具有原有的可溶性和生理活性，变性过程是化学过程，是不可逆的。,问题征解,1油脂,必考点98 生命活动中的基本营养物质,(1)1种氨基酸脱水形成1种二肽 (2)2种不同氨基酸脱水可形成4种二肽(可以是相同分子之间，也可以是不同分子之间)，如甘氨酸与丙氨酸混合后可形成以下4种二肽：,2氨基酸的成肽类型,(3)分子间或分子内脱水成环 (4)氨基酸分子缩聚成高分子化合物,(1)氨基酸能与HNO2反应得到羟基酸。如： 试写出下列变化中A、B、C、D四种有机物的结构简式：,【典例1】,A_、B_、 C_、D_。 (2)下列物质中，既能与NaOH反应，又能与硝酸反应，还能水解的是_(填选项号)。 Al2O3 Al(OH)3 氨基酸 二肽 (NH4)2CO3 NaHCO3 纤维素 蛋白质 NH4I A B C D全部,(3)下列有关蛋白质的叙述中正确的是_(填序号)。 蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液，有沉淀析出，再加入水，也不溶解； 温度越高，酶催化的化学反应越快； 天然蛋白质水解的最终产物均为氨基酸； 重金属盐能使蛋白质变性，所以误食重金属盐会中毒； 氨基酸和蛋白质均是既能与酸反应又能与碱反应的两性物质； 通常用酒精消毒是因为酒精能使细菌中的蛋白质变性而失去生理活性； 鉴别织物是蚕丝还是人造丝，可用灼烧闻气味的方法。,解析 (1)生成A的反应显然是中和反应。生成B的反应是题给信息的应用，只要把NH2改写成OH即可。生成C的反应从题目容易知道是氨基酸的缩合反应。生成D的反应从B的结构容易推得是普通的酯化反应。 (2)Al2O3、Al(OH)3、氨基酸与NaOH、HNO3均能发生反应，但三者均不能发生水解反应；二肽和蛋白质分子结构 中均含有NH2、COOH及 ，因此与NaOH、HNO3均能发生反应，且均能发生水解反应；(NH4)2CO3为弱酸弱碱盐，既能水解，又能与HNO3和NaOH反应；HCO3可水解，蛋白质既能与NaOH反应，又能与HNO3反应，也能水解，NH4与OH反应，I被HNO3氧化，NH4能水解故选B。(3)为蛋白质盐析，是可逆，错误；高温、蛋白酶变性，无催化作用，错误。,(2)B (3),(1)天然蛋白质水解的最终产物都是氨基酸；蛋白质水解时的断键部位即为氨基酸分子形成肽键时的成键部位。(2)盐析是可逆的，变性是不可逆的。盐析只改变蛋白质的溶解度，不改变其化学性质，析出的蛋白质还能溶于水，故盐析是可逆的；可溶性重金属盐(Cu2、Pb2、Hg2等)使蛋白质变性，而Na2SO4、(NH4)2SO4等无机盐使蛋白质盐析；盐析必须是浓的盐溶液，少量盐溶液能促进蛋白质的溶解。(3)蛋白质的颜色反应和灼烧常用于检验蛋白质。(4)凡能杀菌、消毒的物质(或方法)都能使蛋白,有关蛋白质常考点小结,质变性；(5)用BaSO4作钡餐，而不用BaCO3，是因为BaCO3溶于胃酸，产生重金属离子，破坏体内蛋白质，使人中毒；(6)误服重金属盐，应立即饮用大量牛奶，豆浆、鸡蛋清溶液，补充蛋白质，减小对人体的伤害。,(1)阿斯巴甜(Aspartame)具有清爽的甜味，甜度约为蔗糖的200倍，其结构简式如下： ，有关阿斯巴甜的说法不正确的 是 ( )。,【应用1】,A阿斯巴甜的分子式为：C14H17N2O5 B分子结构中含有一个酯基 C水解产物中含有2种氨基酸分子 D阿斯巴甜在一定条件下既能与酸反应，又能与碱反应 解析 选项A，根据有机物的结构简式可得阿斯巴甜的分子式为C14H18N2O5；选项B，分子中COOCH3为酯基；选项C，水解时该有机物中的肽键断裂生成2种不同的氨基酸；选项D，阿斯巴甜含有氨基和羧基具有“两性”，在一定条件下既能与酸反应也能与碱反应。 答案 A,(2)现有两种戊碳糖，其结构简式分别为 HOCH2CHOHCHOHCHOHCHO和 HOCH2CHOHCHOHCH2CHO，它们能发生的化学反应是 ( )。 与氢气在催化剂作用下发生加成反应 与氯化铁溶液发生显色反应 与氧化铜在加热条件下发生氧化反应 与碳酸氢钠溶液反应产生气泡 与钠反应 在浓硫酸、加热条件下发生消去反应 A B C D,解析 题中两种有机物都含有羟基和醛基，因此它们都具有醇类和醛类的性质。因它们均不含酚羟基，故均不能与氯化铁溶液发生显色反应；因它们均不含羧基，故均不能与碳酸氢钠溶液反应产生气泡。 答案 D,(1)一元合成路线： (2)二元合成路线：,必考点99 合成有机高分子化合物,1中学常见的有机合成路线,(3)芳香化合物合成路线：,(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反应，把OH变为ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为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。,2有机合成中常见官能团的保护,以下是某课题组设计的合成聚酯类高分子材料 的路线：,【典例2】,已知： A的相对分子质量小于110，其中碳的质量分数约为0.9； 同一碳原子上连两个羟基时结构不稳定，易脱水生成醛或酮；,(3)C可发生银镜反应。 请根据以上信息回答下列问题： (1)A的分子式为_； (2)由A生成B的化学方程式为_， 反应类型是_； (3)由B生成C的化学方程式为_ _， 该反应过程中生成的不稳定中间体的结构简式应是_ _； (4)D的结构简式为_，D的同分异构体中含有苯环且水解产物之一为乙酸的有_(写结构简式)。,解析 合成题通常用逆推法：,逆推的第三步用到了题中所给的信息。(4)中能水解，且水解产物之一为乙酸，则一定为乙酸酯，所以有邻、间、对三种同分异构体。 答案 (1)C8H10,有机高分子化合物的分析思路,(2012山东青州模拟)有一种脂肪醇，通过一系列反应可变为丙三醇，这种醇也可通过消去、氧化、酯化、加聚反应等变化后可转化为一种高聚物 ，这种醇 的结构简式为 ( )。 ACH2=CHCH2OH BCH3CH(OH)CH2OH CCH3CH2OH DCH2ClCHClCH2OH,【应用2】,答案 B,该类题综合性强，思维容量大，常以框图题或变相框图题的形式出现，解决这类题的关键是以反应类型为突破口，以物质类别判断为核心进行思考。经常在一系列推导关系中有部分物质已知，这些已知物往往成为思维“分散”的联结点。可以由原料结合反应条件正向推导产物，也可以从产物结合条件逆向推导原料，也可以从中间产物出发向两侧推导，审题时要抓住基础知识，结合新信息进行分析、联想、对照、迁移应用、参照反应条件推出结论。,题的解题要领,解题的关键是要熟悉烃的各种衍生物间的转化关系，不仅要注意物质官能团的衍变，还要注意同时伴随的分子中碳、氢、氧、卤素原子数目以及有机物相对分子质量的衍变，这种数量、质量的改变往往成为解题的突破口。由定性走向定量是思维深化的表现，将成为今后高考命题的方向之一。,(14分)(2012安徽理综，26)PBS是一种可降解的聚酯类高分子材料，可由马来酸酐等原料经下列路线合成：,当场指导,(1)AB的反应类型是_；B的结构简式是_ _。 (2)C中含有的官能团名称是_；D的名称(系统命名)是_。 (3)半方酸是马来酸酐的同分异构体，分子中含1个环(四元碳环)和1个羟基，但不含OO键。半方酸的结构简式是_。,(4)由B和D合成PBS的化学方程式是_ _。 (5)下列关于A的说法正确的是_。 a能使酸性KMnO4溶液或溴的CCl4溶液退色 b能与Na2CO3反应，但不与HBr反应 c能与新制Cu(OH)2反应 d1 mol A完全燃烧消耗5 mol O2 命题方向： 考查考生对有机物性质的理解以及信息的接受、整合能力。,易错提示： 对于该题最后一问考生容易受思维定势影响，错误地认为只有含醛基(CHO)才可与新制Cu(OH)2发生氧化还原反应而漏选c项。 答题指导： (1)依据烯烃的性质知AB是碳碳双键与氢气发生的加成反应，故B的结构简式为HOOCCH2CH2COOH。(2)利用已知信息和合成图可知C的结构简式为HOCH2CCCH2OH，其中含有的官能团名称为碳碳叁键、羟基；D的1、4号碳原子上含有羟基，故D的名称为1，4丁二醇。(3)根据马来酸酐的分子式(C4H2O3)和半方酸的结构特点可写出其结构简式。(4)根据B、D的结构简式可知合成PBS为缩聚反应。,(1)加成反应(1分，答还原反应不扣分) HOOCCH2CH2COOH(2分) (2)碳碳三键(或碳碳叁键)、羟基(2分) 1，4丁二醇(1分),评分细则,(5)a c(3分),Hold住考向,2014年高考中，对于糖类、油脂和蛋白质的结构与性质，以及有机高分子化合物的结构特点的考查仍以选择题为主，在简答题中主要是以新药物、新材料等为命题背景的信息给予型的有机合成与推断的综合题，对于有机物组成、结构及其相互转化进行综合考查，对该类题的审题和解题要特别注意，对于给予信息的分析、应用和知识的迁移应用，要更加关注有机高分子化合物合成路线的分析与设计。,名师揭秘,判断正误 (1)油脂和蛋白质都是能发生水解反应的高分子化合物( ) (2010北京理综，8D) (2)乙酸乙酯、油脂与NaOH溶液反应，均有醇生成 ( ) (2010福建理综，6D) (3)1 mol葡萄糖可水解生成2 mol乳糖(C3H6O3) ( ) (2010北京理综，8C) (4)麦芽糖及其水解产物均能发生银镜反应 ( ) (2011北京理综，7A),糖类、油脂、蛋白质,(5)用甘氨酸 和丙氨酸 缩合最多可形成4种二肽 ( ) (2011北京理综，7D) (6)油脂在空气中完全燃烧转化为水和二氧化碳 ( ) (2011福建理综，8A) (7)蔗糖、麦芽糖的分子式都是C12H22O11，二者互为同分异构体 ( ) (2011福建理综，8B) (8)苯、油脂均不能使酸性KMnO4溶液退色 ( ) (2012山东理综，10A),(9)天然植物油常温下一般呈液态，难溶于水，有恒定的 熔点、沸点。 ( ) (2012北京理综，11A) (10)氨基酸、淀粉均属于高分子化合物 ( ) (2012福建理综，7C),1(2012北京理综，28)优良的有机溶剂对孟烷、耐热型特种高分子功能材料PMnMA的合成路线如下：,有机合成及判断,已知芳香化合物苯环上的氢原子可被卤代烷中的烷基取代。如： 基， X为卤原子) (1)B为芳香烃。 由B生成对孟烷的反应类型是_。 (CH3)2CHCl与A生成B的化学方程式是_ _。 A的同系物中相对分子质量最小的物质是_。,(2)1.08 g的C与饱和溴水完全反应生成3.45 g白色沉淀。E不能使Br2的CCl4溶液退色。 F的官能团是_。 C的结构简式是_。 反应的化学方程式是_。 (3)下列说法正确的是(选填字母)_。 aB可使酸性高锰酸钾溶液退色 bC不存在醛类同分异构体 cD的酸性比E弱 dE的沸点高于