广东版高考化学总复习专题十五生命活动的基础物质、高分子化合物与有机合成（讲解练）教学讲练

1、专题十五生命活动的基础物质、高分子化合物与有机合成高考化学 广东专用考点清单考点一糖类油脂蛋白质一、糖类1.概念糖类是指多羟基醛或多羟基酮以及能水解生成它们的物质。2.分类 单糖低聚糖多糖特点不能再水解的糖以二糖最常见,一分子二糖能水解成两分子单糖能水解成多分子单糖示例葡萄糖、果糖蔗糖、麦芽糖淀粉、纤维素物质分子式结构简式官能团二者关系葡萄糖C6H12O6CH2OH(CHOH)4CHOOH、CHO互为同分异构体果糖C6H12O6CH2OH(CHOH)3COCH2OH、OH3.葡萄糖与果糖(1)结构的比较(2)葡萄糖的化学性质a.葡萄糖与银氨溶液反应的化学方程式为CH2OH(CHOH)4CHO+

2、2Ag(NH3)2OH CH2OH(CHOH)4COONH4+3NH3+2Ag+H2O。b.葡萄糖被新制Cu(OH)2悬浊液氧化的化学方程式为CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O+3H2O。4.常见的二糖 蔗糖麦芽糖相同点组成分子式均为C12H22O11性质都能发生水解反应不同点是否含醛基否是水解产物葡萄糖和果糖葡萄糖相互关系互为同分异构体5.淀粉和纤维素二、油脂1.概念油脂属于酯类,是高级脂肪酸和甘油(或丙三醇)生成的酯。形成油脂的常见高级脂肪酸有:硬脂酸(C17H35COOH)、软脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H

3、33COOH)等。2.结构:所含官能团为,有的可能还含有;若R、R、R相同,则称为单甘油酯;若R、R、R不同,则称为混合甘油酯。3.物理性质油脂一般不溶于水,密度比水小;天然油脂都是混合物,没有固定的熔、沸点;含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯常温下一般呈液态;含饱和脂肪酸成分较多的甘油酯常温下一般呈固态。4.化学性质(1)油脂的氢化(油脂的硬化)经硬化制得的油脂叫人造脂肪,也称硬化油。如油酸甘油脂与H2发生加成反应,其化学方程式为+3H2。(2)水解反应硬脂酸甘油酯在酸性和碱性条件下水解的化学方程式:+3H2O 3C17H35COOH+,+3NaOH 3C17H35COONa+。5.肥皂的制取三

4、、蛋白质1.蛋白质的组成和结构(1)蛋白质中含有C、H、O、N、S等元素。(2)蛋白质是由氨基酸通过缩聚反应形成的,蛋白质水解的最终产物是氨基酸,所以说氨基酸是组成蛋白质的基石。蛋白质属于有机高分子化合物。(3)常见的几种氨基酸甘氨酸:。丙氨酸:。谷氨酸:。2.蛋白质的性质和用途(1)盐析:向蛋白质溶液中加入某些浓的轻金属盐(如Na2SO4)溶液或浓的铵盐如(NH4)2SO4溶液,可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫作盐析,盐析是一个可逆过程。盐析可用于分离、提纯蛋白质。(2)变性:蛋白质在受热、紫外线、X射线、强酸、强碱、可溶性重金属盐(如铅盐、铜盐、汞盐)或一些有机物(如甲醛、酒精、

5、苯甲酸等)的作用下会凝固,这种凝固是不可逆的,即凝固后不能在水中重新溶解,这种变化叫作变性。蛋白质变性后,不仅丧失了原有的可溶性,同时也失去了生理活性。变性原理可用于消毒,但也能引起中毒。(3)颜色反应:某些蛋白质跟浓HNO3作用会呈黄色。(4)灼烧:蛋白质在灼烧时有烧焦羽毛的特殊气味。(5)水解:蛋白质在酸、碱或酶的作用下水解,最终生成氨基酸。考点二高分子化合物一、高分子化合物基本概念1.链节:高分子化合物中不断重复的基本结构单元。2.聚合度(n):链节的数目称为聚合度,用“n”表示。3.单体:形成高分子化合物的小分子。二、高分子化合物的分类高分子化合物合成高分子化合物按结构还可分为:线型高

6、分子、体型高分子。合成高分子化合物按性质还可分为:热塑性高分子、热固性高分子。热塑性高分子具有受热熔化,冷却后凝固,受热又熔化的性质。热固性高分子一般一经加工成型就不会受热熔化。三、合成高分子化合物的途径1.加聚反应加聚反应的实质是加成反应。(1)单烯烃的加聚a.乙烯的加聚:nCH2CH2 。b.氯乙烯的加聚: 。c.2-丁烯的加聚:。单烯烃加聚的基本规律:。(2)二烯烃的加聚二烯烃的单体自加聚时,单体的两个双键同时打开,单体之间直接连接形成链节而成为高分子化合物。例如:nH2CCHCHCH2(3)共聚由两种或两种以上单体发生的加聚反应。例如:nCH2CHCH3+nCH2CHCHCH2 加聚反

7、应的特点:高分子链节与单体的化学组成相同,生成物为混合物。2.缩聚反应有机化合物分子间脱去小分子获得高分子化合物的反应叫缩聚反应。该类反应的单体一般具有两个或两个以上的官能团。如酚醛树脂(其他合理答案也可)的合成、氨基酸形成蛋白质等。(1)醇羟基和羧基缩聚a.二元羧酸和二元醇的缩聚,如合成聚酯纤维+(2n-1)H2Ob.羟基酸的酯化缩聚+(n-1)H2O(2)氨基与羧基的缩聚a.氨基酸自身的缩聚,如合成聚酰胺:nH2N(CH2)5COOH+(n-1)H2Ob.二元羧酸和二元胺的缩聚nHOOCCOOH+nH2NCH2CH2NH2+(2n-1)H2O(3)酚醛缩聚n+n+(n-1)H2O四、高分子

8、化合物中单体的确定首先判断高分子化合物是加聚产物还是缩聚产物。1.加聚产物单体的判断中学里加聚产物形成的方式有三种:单烯烃的加聚、共轭二烯烃的加聚、单烯烃和共轭二烯烃的混聚。(1)若链节的主链上只有2个碳原子,且以单键相连,则单体必为一种含有碳碳双键的物质,只要将两个半键闭合即可。如:的单体为。(2)若链节中主链上只有碳原子,且碳原子数较多,其推断规律是“有双键,四碳断,单双键互变;无双键,两碳断,单键变双键”。 的单体为CH2 CH2和CH2CHCH3。 的单体是 CH2 CHCHCH2和。2.缩聚产物单体的判断中学里缩聚产物形成的方式只有三种:聚酯式、聚酰胺式(即形成肽键)、酚醛树脂式,从

9、形式上看都是脱水缩合。(1)若高聚物的链节为,则其合成单体为一种。在亚氨基上加氢原子,在羰基上加羟基,即得高聚物的单体。如:的单体为H2NCH2COOH。(2)若链节中间(不在端上)含有肽键,则从肽键中间断开,在亚氨基上加氢原子,在羰基上加羟基,即得高聚物的单体。若肽键两边为不对称结构,则单体为两种。如:的单体为H2NCH2COOH和H2NCH2CH2COOH。(3)若链节中间(不在端上)含有(酯基)结构,其单体为两种,从中虚线处断开,羰基加上羟基,氧上加氢原子即得单体。如:的单体为和HOCH2CH2OH。(4)几种特殊情况a.含OCH2基团的高聚物是HCHO的加聚产物。b.含基团的高聚物是H

10、CHO和苯酚发生缩聚反应的产物。c.高聚物是环氧乙烷型物质开环的产物,故其单体应为。考点三有机合成与有机推断一、有机合成路线的选择有机合成往往要经过多步才能完成,因此在确定有机合成的途径或路线时,就要进行合理选择。选择的基本要求是原料廉价、原理正确、路线简捷、便于操作、条件适宜、易于分离、产率高、成本低。二、有机推断题解题突破口1.根据有机物的性质推断官能团有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质,这些都是有机物结构推断的突破口。(1)能使溴水褪色的物质可能含有“”“”或是酚类物质(产生白色沉淀)等。(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的物质可能含有“”“”“CHO”或是酚类、苯的同系物

11、等。(3)能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成砖红色沉淀的物质一定含有“CHO”。(4)能与Na反应放出H2的物质可能为醇、酚、羧酸等。(5)能与Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中含有“COOH”。(6)能水解的有机物中可能含有酯基()、卤素原子、肽键()等。(7)能发生消去反应的为醇或卤代烃。2.根据性质和有关数据推知官能团的数目(1)CHO(2)2OH(醇、酚、羧酸)H2(3)2COOHCO2COOHCO2(4) 3.根据某些产物推知官能团的位置(1)醇能氧化成醛(或羧酸),则醇分子中的OH一定在链端(即含CH2OH);醇能氧化成酮,则醇分子中的OH一定

12、在链中(即含);若该醇不能被氧化,则必含(与OH相连的碳原子上无氢原子)。(2)由消去反应的产物可确定“OH”或“X”的位置。(3)由取代产物的种类可确定碳链结构。(4)由加氢后碳架结构确定或的位置。知能拓展有机合成题的解题方法解答有机合成题时,首先要正确判断合成的有机物属于哪一类有机物,带有何种官能团,然后结合所学过的知识或题给信息,寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法,尽快找出合成目标有机物的突破点。一、有机合成的分析方法1.正向分析法:此法采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向目标物质,其思维程序是:原料中间产物产品。2.逆向分析法:此法采用

13、逆向思维方法,从目标物质的组成、结构、性质入手,找出合成所需的直接或间接的中间产物,逐步推向已知原料,其思维程序是:产品中间产物原料。3.综合比较法:此法采用综合思维的方法,将正向、逆向推导出的几种合成途径进行比较,得出最佳合成路线。二、有机合成的常用方法1.官能团的引入(1)引入羟基(OH):烯烃与水加成;醛(酮)与氢气加成;卤代烃水解;酯的水解等,其中最重要的是卤代烃水解。(2)引入卤素原子(X):烃与X2取代;不饱和烃与HX或X2加成;醇与HX取代等,其中最重要的是不饱和烃的加成。(3)引入双键:某些醇或卤代烃的消去引入;醇的氧化引入等。2.官能团的消除(1)通过加成消除不饱和键。(2)

14、通过消去或氧化、酯化等消除羟基(OH)。(3)通过加成或氧化等消除醛基(CHO)。3.官能团间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,以使中间物质向产物递进。常见的有三种方式:(1)利用官能团的衍生关系进行衍变,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CH3CH2OHClCH2CH2ClHOCH2CH2OH。(3)通过某种手段,改变官能团的位置。4.碳骨架的增减(1)增长:有机合成题中碳链的增长,一般会以信息形式给出,常见方式为有机物与HCN反应,以及有机物间的加成、聚合等。(2)变短:如烃的裂化、裂解,某些烃(如苯的同系物

15、、烯烃)的氧化,羧酸盐脱羧等。5.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反应,把OH转变为ONa,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。(3)氨基(NH2)的保护:如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,再把NO2还原为NH2。三、有机高分子合成路线分析有机合成题中有时会出现最后一步形成有机高分子化合物。解此类题第一步应先把有机高分子的单体分析出来,再运用一般的解题思路进

16、行分析。常见由有机高分子推导单体的方法如下:1.加聚产物单体的判断方法(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,其单体必为一种,将两个半键闭合即可。如的单体为。(2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物,其单体必为两种,在中央画线断开,然后半键闭合即可。如的单体为CH2CH2和。(3)凡链节主链上只有碳原子,并存在碳碳双键结构的高聚物,按规律“凡双键,四个碳;无双键,两个碳”画线断开。如的单体是和。2.缩聚产物单体的判断方法(1)酯类高聚物中含有“”,它的单体有两种,从中间断开,恢复为,恢复为。如的单体为和。(2)酰胺类高聚物中含有“”,它的单体有两种,将键断

17、开,在亚氨基氮原子上加氢,在羰基碳原子上加羟基,即得高聚物的单体。如 的单体是和。结构为的高聚物,其合成单体必为一种,将括号和聚合度去掉即得高聚物的单体。如的单体为。(3)酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚而成的,链节中有酚羟基的结构。如的单体是和HCHO。例(2019茂名月考,36)甲苯是有机化工生产的基本原料之一。利用乙醇和甲苯为原料,可按下列路线合成分子式均为C9H10O2的有机化工产品E和J。已知:请回答:(1)的反应类型为;J的官能团名称是。(2)D的化学名称是,F的结构简式为。(3)写出下列反应方程式乙醇A: 。CD: 。B+DE: 。GH: 。解题导引根据有机化学所学相关反应条件进行分析

18、,突破口为反应中的Cl2,光照,此处为甲苯上甲基的取代反应。再结合乙醇的两步氧化反应得到的B为乙酸,再结合E的分子式可得D为苯甲醇,倒推知C为一氯甲苯,则G为三氯甲苯。根据已知,可推知F为苯甲醛,再经过氧化得到苯甲酸;I由H经酸化得到,结合GH的反应条件可知H为。解析(1)的反应类型为取代反应;J为,含酯基。(2)D为,为苯甲醇;F为。(3)G为,H为,结合反应条件,并根据原子守恒写出化学方程式。答案(1)取代反应酯基(2)苯甲醇(3)2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O+NaOH+NaClCH3COOH+H2O+4NaOH+3NaCl+2H2实践探究1.通过日常生活中的营养物质

19、以及用品,考查糖类、油脂、蛋白质的多样性及其分类,掌握基本营养物质的组成、结构和性质,以及它们在生产、生活中的实际应用。例1(2019课标,7,6分)“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句。下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是()A.蚕丝的主要成分是蛋白质B.蚕丝属于天然高分子材料C.“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应D.古代的蜡是高级脂肪酸酯,属于高分子聚合物解析蚕丝的主要成分为蛋白质,属于天然高分子材料,故A、B两项正确;蜡炬燃烧成灰,过程中发生了氧化反应,C项正确;古代的蜡的成分为高级脂肪酸酯,不属于高分子聚合物,D项错误。答案D题目价值本题涉及生活中常见的有机物

20、,以唐诗为载体考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力,从元素组成,原子、分子水平认识蚕丝和蜡的组成,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养,弘扬了中华民族优秀的传统文化。2.根据题中前沿科学信息或陌生反应信息,结合已有的有机物的相互转化知识,合成有实际应用价值的物质。考查考生对新知识的接受能力,以及知识的迁移应用能力、使用化学用语、模型表达、分析和解决化学问题的实践能力。体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。例2(2019天津理综,8,18分)我国化学家首次实现了膦催化的(3+2)环加成反应,并依据该反应,发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。已知(3+2)环加成反应:回答下列问题

21、:(1)茅苍术醇的分子式为,所含官能团名称为,分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为。(2)化合物B的核磁共振氢谱中有个吸收峰;其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为。分子中含有碳碳三键和乙酯基(COOCH2CH3)分子中有连续四个碳原子在一条直线上写出其中碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式 。(3)C D的反应类型为。(4)D E的化学方程式为,除E外该反应另一产物的系统命名为。(5)下列试剂分别与F和G反应,可生成相同环状产物的是(填序号)。a.Br2b.HBrc.NaOH溶液(6)参考以上合成路线及条件,选择两种链状不饱和酯,通过两步反应合成化合物

22、M,在方框中写出路线流程图(其他试剂任选)。 解析由(3+2)环加成反应的信息,可推知A与B发生环加成反应生成C,C与H2发生加成反应生成D,D与CH3OH在浓H2SO4,加热条件下发生酯交换反应生成E。(1)由题干中茅苍术醇的结构简式和不饱和度,先查出有15个碳原子,计算出有26个氢原子,所以其分子式是C15H26O,所含官能团是碳碳双键、羟基。因为连有四个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,所以茅苍术醇分子中有3个手性碳原子:。(2)化合物B的结构简式可写成,所以核磁共振氢谱中有两个吸收峰,峰面积比为13;满足题设条件的同分异构体有:、;其中碳碳三键和乙酯基直接相连的是和。(3)因为C中

23、五元环上有碳碳双键,而D中没有碳碳双键,所以CD的反应类型为加成反应或还原反应。(4)DE发生了取代反应(酯交换反应),化学方程式为,则另一产物的系统名称为2-甲基-2-丙醇或2-甲基丙-2-醇。(5)F和G互为同分异构体,与HBr发生加成反应时,H原子加在连氢原子多的碳原子上,所以产物相同,故选b。(6)利用(3+2)环加成反应的信息,对M()进行逆推应该有加H2消除碳碳双键的反应和环加成反应,故两种链状不饱和酯应该是:与或与CH2 CHCOOCH3,依此和题干信息写出路线流程图。答案(1)C15H26O碳碳双键、羟基3(2)25和(3)加成反应或还原反应(4) 2-甲基-2-丙醇或2-甲基

24、丙-2-醇(5)b (6)题目价值本题考查了有机化合物的组成与结构、烃及烃的含氧衍生物等知识,通过(3+2)环加成反应的信息应用及茅苍术醇合成路线的分析,考查了学生运用化学术语及文字、图表、模型进行表达及分析和解决化学问题的能力。通过有机物的结构简式与性质的分析和应用,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。通过中草药活性成分茅苍术醇的合成应用体现了化学的有用性和引导基础教育关注社会发展、科技进步和生产生活的态度。创新思维一、成环反应在有机合成中,常出现成环反应。环系的建立通常分为非环体系的环化和对已有环的修饰。成环的方式有通过加成反应、聚合反应或通过消去反应实现等。高考题中通常直接给出已知反

25、应,要求考生通过观察结构变化,利用已知信息设计合成路线中的成环反应。1.高考中已经出现过的成环反应:(1)六元环衍生物2016年课标第38题4+2环加成反应:2018年江苏单科第17题4+2环加成反应:(2)五元环衍生物2018年课标第36题羟基成环:2019年天津理综第8题3+2环加成反应:(3)四元环衍生物2017年课标第36题2+2环加成反应:2.今后高考中可能出现的成环反应:(1)三元环衍生物1,3-消去反应:卤代酮、卤代酸酯、卤代腈等这些含活泼氢化合物进行消去。如卤代酮:1+2环加成反应:1+2环加成反应:多卤代烷(以CH2Cl2为例)可在碱性条件中形成卡宾(CCl2,带有两个自由电

26、子),易与碳碳双键发生加成反应CH2Cl2 CCl2 )。常见的反应有卤仿(CHX3或CH2X2)/碱(NaOH);二碘甲烷(CH2I2)/锌铜齐(Zn-Cu)。(2)五元环衍生物双官能团化合物缩合:二、有机合成路线设计有机合成路线设计能够考查考生从化学视角分析解决实际问题的能力、利用整体思维理解设计有机合成路线的能力、获取信息、加工信息的能力,是高考有机化学基础的重要考点。有机合成路线设计常用正向合成思路与逆向合成思路,大多数问题可以采用“逆向合成思路”。首先,分析目标分子的结构特征,并与提供的原料进行对比,然后结合所学知识或题干信息初步确定在合成该目标分子时官能团的变化、碳键的变化等,找出合成该有机物的关键和突破口。其次,联系常见官能团的引入或变化方法,逐步逆推接近原料,即:目标分子中间产物1中间产物2原料。然后,将逆向合成分析的思路逆转,并逐步注明反应的条件、必要的无机试剂、有机辅助原料,即可得到合成路线流程。例(2018湖南六校联考,36)环丁基甲酸是有机合成中一种有用的中间体。某研究小组以丙烯醛为原料,设计了如下路线合成环丁基甲酸(