2024届新高考化学热点冲刺复习：有机推断与合成

2024届新高考化学热点冲刺复习有机推断与合成一、有机综合推断的突破口有机综合推断题常以框图或变相框图的形式呈现一系列物质的衍变关系,经常是在一系列衍变关系中有部分产物已知或衍变条件已知,因而解答此类问题的关键是熟悉烃及各种衍生物之间的转化关系及转化条件。1.根据转化关系推断有机物的类别醇、醛、羧酸、酯之间的相互衍变关系是有机物结构推断的重要突破口,它们之间的相互转化关系如图所示:上图中,A能连续氧化生成C,且A、C在浓硫酸存在下加热生成D,则:(1)A为

,B为醛,C为

,D为

。

(2)A、B、C三种物质中碳原子数

,碳骨架结构

。

(3)A分子中含

结构。

醇羧酸酯相同相同—CH2OH2.根据反应条件推断反应类型或可能含有的官能团反应条件反应类型及可能含有的官能团或基团浓硫酸,加热醇的消去(醇羟基);成醚反应(羟基);酯化反应(含有羟基、羧基)稀硫酸,加热酯的水解(酯基);二糖、多糖的水解NaOH水溶液,加热卤代烃的水解(碳卤键);酯的水解(酯基)NaOH醇溶液,加热卤代烃的消去(碳卤键)O2/Cu、加热醇羟基的催化氧化

(—CH2OH、

)Cl2(Br2)/Fe或FeX3苯环的卤代反应反应条件反应类型及可能含有的官能团或基团Cl2(Br2),

光照烷烃或苯环上烷基的卤代反应Br2的CCl4溶液加成(

、—C≡C—)H2/催化剂加成(

、—C≡C—、—CHO、酮羰基、苯环)A氧化生成B,B氧化生成C

A→B:氧化反应(A含—CH2OH或

);B→C:氧化反应(B含醛基)3.根据有机反应中定量关系推断官能团的数目(1)烃和卤素单质的取代:取代1mol氢原子,消耗1mol卤素单质(X2)。(2)

的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1加成。(3)含—OH的有机物与Na反应时:2mol—OH生成1molH2。(4)1mol—CHO对应2molAg或1mol—CHO对应1molCu2O(注意:HCHO中相当于有2个—CHO)。二、有机综合推断思维模型1.有机物F( )为一种高分子树脂,其合成路线如下:已知:①A为苯甲醛的同系物,分子中无甲基,其相对分子质量为134;②—CHO+—CH2—CHO请回答下列问题:(1)X的化学名称是

。

题组一

根据转化中的反应条件推断有机物结构及反应类型甲醛[解析]根据信息:A为苯甲醛的同系物,分子中无甲基,其相对分子质量为134;A为苯丙醛,根据F的结构简式可知,E为含有羟基的芳香羧酸,根据C的分子式和生成D和E条件可知,C→D为羟基或醛基的氧化,D→E为卤素原子的水解反应,结合E的结构可知,D为含有溴原子的芳香羧酸,则C为含有溴原子的芳香醛,B为含有碳碳双键的芳香醛,根据信息②可知X为甲醛。(2)E生成F的反应类型为

。

(3)D的结构简式为

。

缩聚反应[解析](2)根据F的结构可知,该物质是由羟基和羧基发生缩聚反应生成的,因此该反应类型为缩聚反应。(3)根据C的分子式和生成D和E条件可知,C→D为醛基的氧化,D→E为卤素原子的水解反应,结合E的结构可知,D为含有溴原子的芳香羧酸,D的结构简式为

。(4)由B生成C的化学方程式为

。+Br2

[解析]由题分析可知B为含有碳碳双键的芳香醛,可以与溴发生加成反应

。2.二甲双酮是一种抗惊厥药,以丙烯为起始原料的合成路线如下:回答问题:(1)A与金属钠反应的产物为

和

。

异丙醇钠(或2-丙醇钠或

)氢气(或H2)[解析]根据流程图,A发生催化氧化反应生成B,结合B的分子式和C的结构可知,B为丙酮();结合二甲双酮的结构可知,D与乙醇在酸性条件下发生酯化反应生成E,E为

,结合官能团的性质和转化关系分析解答。(1)A与金属钠反应为羟基和钠的反应,故产物为异丙醇钠(或2-丙醇钠或

)和氢气(或H2)。[解析](2)B为丙酮(),具有对称结构,核磁共振氢谱有1组峰。(3)根据流程图,A→B为醇的催化氧化,反应类型为氧化反应,B→C为碳氧双键的加成反应。(2)B的核磁共振氢谱有

组峰。

(3)A→B、B→C的反应类型分别为

、

。

1氧化反应加成反应[解析](4)通过D的结构简式可知,其中所含官能团有羟基和羧基;根据题目的要求可知,符合要求的应该是丙烷上两个氢原子一个被羟基取代,一个被羧基取代,根据先确定一个羟基的位置,再移动羧基的位置,可知一共有5种结构,除去D本身,还有4种。(4)D中所含官能团名称为

、

;H是D的同分异构体,其与D含有相同官能团,则H可能的结构有

种(不考虑立体异构)。

(5)D→E的反应方程式为

。羟基羧基4+CH3CH2OH +H2O1.化合物H的分子中含有醛基和酯基。H可以用C和F在一定条件下合成(如图):已知以下信息:①A的核磁共振氢谱中有三组峰,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2。②RCH2COOH 。③化合物D苯环上的一氯代物只有两种。④通常同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成酮羰基。题组二

根据分子式(或结构简式)推断有机结构及反应类型(1)A的名称为

。

(2)D的官能团名称为

。

2-甲基丙酸[解析]

(1)根据题中信息,A的核磁共振氢谱中有三组峰,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,说明A中含有羧基,为一元羧酸,其结构简式为(CH3)2CHCOOH,则A的名称为2-甲基丙酸。(2)D的分子式为C7H8O,且其苯环上的一氯代物只有两种,则D为

,官能团为羟基。羟基(酚羟基)(3)反应②的化学方程式为

。

(4)F的结构简式为

。+2NaOH +NaBr+2H2O[解析]

(3)由已知信息②可知B为

,B在NaOH的醇溶液中发生消去反应再酸化得到的C为CH2

=C(CH3)COOH,则可得反应②的化学方程式。(4)由E的分子式结合D的结构简式及反应④的条件可知其结构简式为 ,结合已知信息④,E在NaOH的水溶液中水解并酸化得到的F为

。2.茉莉酸甲酯的一种合成路线如下:(1)C中含氧官能团名称为

。

(2)D→E的反应类型为

。

(3)已知A、B的分子式依次为C6H10O4、C12H18O4,A中不含甲基,写出B的结构简式:

。酮羰基和酯基消去反应[解析](1)由C的结构简式可知C中含氧官能团为酯基、酮羰基。(2)对比D、E的结构,可知D分子中脱去1分子HCOOCH2CH=CH2形成碳碳双键得到E,故D生成E的反应属于消去反应。(3)依据A→B→C的转化关系,A、B的分子式依次为C6H10O4、C12H18O4,A中不含甲基,结合C的结构可知,A为HOOC(CH2)4COOH、B为

。[归纳总结]

分析反应物、产物的分子式,根据其差异,联想已知有机化学知识,猜想可能的有机反应类型,由此确定反应物、产物的结构特点,结合框图中的其他物质,确定具体的结构。举例如下:(1)F(C6H6O)→G(C6H5NO3):对比F与G的分子式,G比F的分子少1个H,多1个N和2个O,可判断反应类型可能为取代反应,F若为苯酚,则G可能为硝基苯酚。(2)C(C3H6OCl2)→D(C3H8O3):对比C与D的分子式,D比C的分子少2个Cl,多2个O和2个H,根据分子式可判断反应类型可能为取代反应,是卤代烃在碱性条件下的水解反应。(3)

C(C6H8N2)

D(C6H6O2):对比C与D的分子式,D比C的分子少了2个N和2个H,多2个O,根据分子式可判断反应类型可能为取代反应,为苯环上的2个—NH2被2个—OH取代。(4) :对比C、D、F的分子式,C、D中碳原子数之和与F相等,氢原子少2个,则C+D→E先发生加成反应(醛与醛的加成),再发生消去反应生成碳碳双键,E→F可能为醛基的氧化。(5) :C、D的分子式恰好相差1个C2H4,故C→D为加成反应,可能是H3COOCCH=CH—CH=CHCOOCH3与CH2=CH2发生的1,4-加成反应。一、有机合成的整体思路二、有机合成中常见结构变化1.有机合成中碳骨架的构建(1)链增长的反应加聚反应;缩聚反应;酯化反应;利用题目信息所给反应(如卤代烃的取代反应,醛、酮的加成反应等)。①醛、酮与HCN加成

+H—CN→②醛、酮与RMgX加成

+RMgX→③醛、酮的羟醛缩合(其中至少一种有α-H) +④卤代烃与活泼金属作用2R—Cl+2NaR—R+2NaCl(2)链缩短的反应①烷烃的裂化反应;②利用题目信息所给的反应,如烯烃、炔烃、苯的某些同系物的氧化反应,羧酸及其盐的脱羧反应等。(3)成环的方法①二元醇脱水成环醚;②二元醇与二元羧酸成环酯;③羟基酸分子间成环酯;④氨基酸分子间成环等。2.常见官能团转化(1)官能团的引入引入官能团引入方法碳卤键

①烃、酚的取代;

②不饱和烃与HX、X2的加成;

③醇与氢卤酸(HX)反应羟基

①烯烃与水加成;

②醛或酮与氢气加成;

③卤代烃在碱性条件下水解;

④酯的水解;

⑤葡萄糖发酵产生乙醇;

⑥酚钠盐中滴加酸或通入CO2引入官能团引入方法碳碳双键

①某些醇或卤代烃的消去;

②炔烃不完全加成;

③烷烃裂化醛基或酮羰基

①醇的催化氧化;

②连在同一个碳上的两个羟基脱水;

③含碳碳三键的物质与水加成羧基

①醛基氧化;

②酯、酰胺、肽、蛋白质、羧酸盐的水解(2)官能团的改变①通过某些化学途径使一个官能团变成两个a.CH3CH2OH→CH2

=CH2→CH2XCH2X→CH2OHCH2OH;b.CH2

=CHCH2CH3→CH3CHXCH2CH3→CH3CH=CHCH3→CH3CHXCHXCH3→CH2=CHCH=CH2。②通过某些手段改变官能团的位置CH3CHXCHXCH3→H2C=CHCH=CH2→CH2XCH2CH2CH2X。③利用官能团的衍生关系进行衍变R—CH2OHR—CHOR—COOH。(3)官能团的消除①通过加成反应可消除

或—C≡C—。②通过消去、氧化或酯化反应可消除—OH。③通过加成或氧化反应可消除—CHO。④通过水解反应可消除

、酰胺基。⑤通过消去反应或水解反应消除碳卤键。三、有机合成中常用方法1.正合成分析法从基础原料入手,找出合成所需的直接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机物,其合成示意图为基础原料→中间体1→中间体2→……→目标有机物。2.逆合成分析法设计复杂有机物的合成路线时常用的方法。它是由目标有机物倒推寻找上一步反应的中间体n,而中间体n又可以由中间体(n-1)得到,依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。常用“”表示逆推过程。1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物分子的碳骨架,并引入或转化成所需的官能团(

)(2)逆合成分析法可以简单表示为目标化合物

中间体Ⅱ

中间体Ⅰ基础原料(

)(3)为减少污染,有机合成设计不能使用辅助原料,不能有副产物

(

)√√×[解析]有机合成中需要一些必要的辅助原料,但使用辅助原料应是低毒、低污染、易得和廉价的。(4)通过加成反应不能引入碳碳双键官能团(

)×[解析]碳碳三键通过加成反应能引入碳碳双键。(5)酯基官能团只能通过酯化反应得到(

)×[解析]酯基官能团还可用酰卤或酸酐与醇反应,或由羧酸盐与卤代烃反应制得。(6)由CH3CH3→CH3CH2Cl→CH2

=CH2→CH3CH2OH的转化过程中,经过的反应类型是取代反应→消去反应→加成反应(

)√2.以CH2

=CHCH2OH为主要原料(无机试剂任用),设计CH2

=CHCOOH的合成路线流程图(已知CH2

=CH2可被氧气催化氧化为

),通过此题的解答,总结设计有机合成路线需注意的情况(至少写2条):

。

CH2

=CHCH2OH CH3CHClCH2OH

CH3CHClCOOHCH2=CHCOONa

CH2=CHCOOH;选择合适的反应条件、要注意官能团的保护[解析]以CH2

=CHCH2OH为主要原料合成CH2

=CHCOOH,CH2=CHCH2OH可先和HCl发生加成反应,保护碳碳双键,再利用强氧化剂将醇羟基氧化为羧基,最后结合卤代烃的消去引入碳碳双键;在选择合成路线时,需要选择合适的反应条件,同时注意官能团的保护,上述流程中用强氧化剂氧化羟基生成羧基时需要防止碳碳双键被氧化,故需要先保护碳碳双键。1.有机分析中,常利用臭氧氧化分解来确定有机物分子中碳碳双键的位置与数目。如:

(CH3)2C=CH—CH3 (CH3)2C=O+CH3CHO已知某有机物A经臭氧氧化分解后发生以下一系列的变化:

从B合成E通常经过多步反应,其中最佳次序是 (

)A.水解、酸化、氧化

B.氧化、水解、酸化C.水解、酸化、还原

D.氧化、水解、酯化题组一有机合成路线分析B[解析]由I的结构简式结合G的分子式可知,E为

,H为

;再结合A的分子式及已知信息,逆推可知:A为

,B→C→D→E为

,故B正确。2.四氢呋喃是常用的有机溶剂,可由有机物A(分子式为C4H8O)通过下列路线制得。已知:R1X+R2OH R1OR2+HX下列说法不正确的是(

)A.A的结构简式是CH3CH=CHCH2OHB.C中含有的官能团为醚键和碳溴键C.D、E均能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.①③的反应类型分别为加成反应、消去反应A[解析]由合成路线和已知信息可知—OH与—Br在直链碳原子的2个端位,则A中碳碳双键在端位,羟基在另一端,A的结构简式为CH2

=CHCH2CH2OH,故A错误;物质C为

,含有的官能团有醚键、碳溴键,故B正确;D和E分别为

或

中的一种,含有碳碳双键,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C正确;反应①是CH2

=CHCH2CH2OH与溴发生加成反应生成CH2BrCHBrCH2CH2OH,反应③是

转化为

或,发生消去反应,故D正确。[归纳总结]

常见有机合成路线(1)一元合成路线R—CH=CH2

卤代烃

一元醇→一元醛→一元羧酸→酯(2)二元合成路线CH2

=CH2X CH2—CH2X 二元醇→二元醛→二元羧酸→链酯、环酯、高聚酯(3)芳香族化合物