新高考化学复习专题十五生命活动的物质基础有机合成教学课件

专题十五生命活动的物质基础有机合成考点1生命活动的物质基础一、糖类1.糖类:从分子结构上看,糖类是多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。糖类可分

为单糖、寡糖(二糖最为重要)和多糖。2.单糖(1)葡萄糖与果糖二者分子式都为C6H12O6,互为同分异构体;葡萄糖的结构简式为CH2OH(CHOH)4CHO,

果糖的结构简式为CH2OH(CHOH)3COCH2OH(酮糖)。(2)葡萄糖的化学性质①还原性:能与新制Cu(OH)2和银氨溶液反应。②加成反应:与H2发生加成反应生成己六醇。③酯化反应:葡萄糖分子中含有醇羟基,能与羧酸发生酯化反应。④发酵生成乙醇:C6H12O6

2C2H5OH+2CO2↑。(3)核糖与脱氧核糖——戊糖核糖和脱氧核糖分别是生物体的遗传物质RNA和DNA的重要组成部分,核糖的结构

简式为CH2OH(CHOH)3CHO,脱氧核糖的结构简式为CH2OH(CHOH)2CH2CHO。3.二糖——蔗糖与麦芽糖二者分子式均为C12H22O11,互为同分异构体;都能水解;蔗糖不含醛基,麦芽糖含有醛基(属于还原性糖)。

+H2O

+

+H2O

注意乳糖也是一种常见的二糖。4.多糖——淀粉与纤维素(1)比较:二者都属于天然有机高分子,分子式可表示为(C6H10O5)n,因n值不确定,故二者

都属于混合物,且不互为同分异构体。淀粉和纤维素均可发生酯化反应,不能被银氨

溶液、氢氧化铜等弱氧化剂氧化;淀粉遇碘(I2)变蓝。(2)水解反应

+nH2O

+nH2O

注意纤维素在人体中不能水解,无法吸收和利用。但食物中的纤维素可刺激肠道蠕

动,有助于消化。(3)淀粉水解程度的判断①实验流程

②实验现象及结论情况现象A现象B结论Ⅰ溶液呈蓝色未产生银镜淀粉未水解Ⅱ溶液呈蓝色出现银镜淀粉部分水解Ⅲ溶液不呈蓝色出现银镜淀粉完全水解提示

①检验淀粉时,取水解液加入碘水,不能取中和液,因为碘能与NaOH溶液反应。

②淀粉、蔗糖的水解需用稀硫酸作催化剂,而银镜反应或葡萄糖与新制Cu(OH)2的反

应必须在碱性条件下进行,所以检验淀粉或蔗糖的水解产物前应先加入NaOH溶液至

溶液呈碱性。二、油脂(1)油脂的概念油脂属于酯类,是高级脂肪酸和甘油(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(C17H33COOH)等。油脂的结构

可表示如下:

(2)油脂的化学性质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。如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学

方程式为

+3H2

。②水解反应(油脂在碱性条件下的水解反应又称皂化反应)

+3NaOH

+3C17H35COONa三、蛋白质1.氨基酸(1)α-氨基酸通式:

。官能团:氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。①两性:如甘氨酸与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为

+HCl

、

+NaOH

+H2O。②成肽反应:两个氨基酸分子(可以相同,也可以不同)脱水缩合形成含有肽键的化合

物。如:

+

(2)氨基酸的化学性质+H2O。多种氨基酸通过肽键连接最终可形成蛋白质。2.蛋白质(1)组成与结构:蛋白质含有C、H、O、N、S等元素,是由氨基酸通过缩聚反应形成的,

是天然有机高分子。(2)化学性质①水解:在酸、碱或酶的作用下,最终水解生成氨基酸。②两性:与氨基酸类似。③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使其从溶液中析出。盐析是可逆过程,可用于分离和提纯蛋白

质。④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、乙醇、

苯甲酸等)会使蛋白质变性,属于不可逆过程。⑤显色反应:含有苯环的蛋白质遇浓HNO3加热变黄色,该性质可用于含苯环的蛋白质

的检验。⑥灼烧蛋白质有烧焦羽毛的气味。3.酶:酶是一类由细胞产生的、对生物体内的化学反应具有催化作用的有机化合物,其

中绝大多数是蛋白质。酶的催化反应条件温和,具有高效性、专一性。四、核酸考点2合成高分子一、高分子基本概念1.链节:高分子中不断重复的基本结构单元。2.聚合度:链节的数目称为聚合度,用“n”表示。3.单体:合成高分子的小分子化合物。二、有机高分子材料1.塑料:主要成分是合成树脂。如聚乙烯塑料:无臭、无毒,具有优良的耐低温性能,化学稳定性好,常温下不溶于一般

溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良。2.橡胶:具有高弹性,可分为天然橡胶和合成橡胶。3.纤维(1)天然纤维:棉花、羊毛、蚕丝和麻等。(2)合成纤维:聚酯纤维和聚酰胺纤维等。三、合成高分子的两个基本反应1.加聚反应:由不饱和单体加成聚合生成高分子化合物的反应。

;nH2C

CH—CH

CH2

CH2—CH

CH—CH2

;nCH2

CHCH3+nCH2

CH—CH

CH2

。2.缩聚反应:单体分子间通过缩合反应生成高分子化合物,同时还生成小分子化合物的

反应。nHOCH2CH2OH+nHOOCCOOH

+(2n-1)H2O;nH2N(CH2)5COOH

+(n-1)H2O;n

+n

+(n-1)H2O(酚醛树脂的合成);nH2N(CH2)6NH2+

+(2n-1)H2O注意一般的缩聚反应,多为可逆反应,为提高产率,要及时移除反应产生的小分子。四、根据高分子的结构推断单体的方法要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(1)凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,去掉[

]和n,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,且链节无双键的聚合物,其单体有两种,以两个碳原子为

单元断开,然后去掉[

]和n,分别将两个半键闭合即可。如

的单体为CH2

CF2和CF2

CF—CF3。(3)凡链节主链上有多个碳原子,且存在碳碳双键的聚合物,判断单体按“无双键,两个

碳;有双键,四个碳,双键在中间”的规律画线断键,然后去掉[

]和n,半键闭合、单双键

互换即可。如

的单体为CH2

CH—CH

CH2和

。注意当链节主链上有多个碳原子且含有碳碳双键,若采用“有双键,四个碳,双键在

中间”的断键方式,链节主链两边各剩下一个碳原子,无法构成含双键的单体时,则可能是含有碳碳三键的化合物参与了加聚反应。如

的单体为CH2

CH2、

和

。2.缩聚反应单体的判断方法中学里缩聚产物形成的方式有三种:聚酯式、聚酰胺式、酚醛树脂式,从形式上看都

是脱水缩合。(1)若高聚物的链节为

或

,则其合成单体为一种。若有端基,去掉两端方括号,即得高聚物的单体。如:

的单体为H2NCH2COOH。(2)若链节中间(不在端上)含有酰胺基,则从酰胺基中间断开,在亚氨基上加氢原子,在

羰基上加羟基,即得高聚物的单体。若酰胺基两边为不对称结构,则单体为两种。如:

的单体为H2N—CH2—COOH和H2N—CH2—CH2—COOH。(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,羰基上加羟基,氧原子上加氢原子即得单体。如:

的单体为

和HOCH2CH2OH。(4)特殊情况①含

基团的高聚物是HCHO和苯酚发生缩聚反应生成的。②高聚物

是环氧乙烷型物质开环的产物,其单体应为

。考点3有机合成一、有机合成常用方法1.构建碳骨架(1)碳链增长:加聚反应、缩聚反应、酯化反应,醛或酮与HCN的加成等。如:CH3CHO+HCN

。(2)碳链缩短:烷烃的裂化、裂解,酯类、糖类、蛋白质等的水解反应,羧酸盐脱羧反应,

烯烃、炔烃的氧化反应及芳香烃侧链被酸性KMnO4溶液氧化等。(3)成环反应①脱水缩合反应:多元酸与多元醇经酯化反应生成环状酯,羟基酸、氨基酸、多元醇

或多元酸分子内缩合和分子间缩合等。②聚合反应:乙炔聚合成苯,甲醛、乙醛等聚合成环状化合物等。③有机信息题中常见的双烯合成、烯烃氧化为环氧化合物、烷烃的环化(石油的催化

重整)等。2.官能团的引入(1)引入羟基的反应①卤代烃的水解;②醛(酮)还原(与H2加成);③烯烃与水加成;④酯的水解。(2)引入卤素原子的反应①烯烃、炔烃与X2或HX加成;②烷烃、苯及其同系物的卤代反应;③醇与HX反应。(3)引入碳碳双键的反应①卤代烃的消去(碱性条件);②醇的消去(酸性条件);③炔烃不完全加成;④烷烃裂化、

裂解。(4)引入碳氧双键的反应:醇的氧化。(5)引入羧基的反应①醛氧化;②苯的同系物(与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子)被酸性高锰酸钾溶

液氧化;③酯、酰胺等物质的水解。3.官能团的消除(1)消除双键、三键、苯环:加成反应。(2)消除卤素原子:消去或水解反应。(3)消除羟基:消去、氧化、酯化、与HX发生取代反应。(4)消除醛基:加成或氧化反应。(5)消除羧基:酯化或脱羧反应。(6)消除酯基、酰胺基:水解反应。4.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,待氧化后再酸化变回—OH。(2)碳碳双键的保护:碳碳双键易被氧化,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变回碳碳双键。(3)氨基的保护:氨基易被氧化,因此用

合成

的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。5.官能团间的衍变(1)官能团种类改变,如烃

卤代烃

醇

醛

酸

酯。(2)官能团数目改变:一个官能团变多个官能团,如CH3CH2Cl

CH2

CH2

ClCH2CH2Cl

HOCH2CH2OH

OHCCHO

HOOCCOOH。(3)官能团位置改变,如CH3CH2CH2CH2Br

CH3CH2CH

CH2

CH3CH2CHBrCH3。二、有机合成路线设计方法1.正合成分析法: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

的中间体,逐步推向待合成的有机物。其思维程序是:原料→中间体→产品。2.逆合成分析法:采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需

要的直接或间接的中间体,逐步推向原料。其思维程序是:产品→中间体→原料。如由乙烯合成草酸二乙酯,其思维过程概括如下:

(3)类比合成分析法:比较题目所给有机合成路线及已知信息反应,找出原料与合成物

质的内在联系,确定中间产物,最后得到目标产物——产品。具体路线:名师点拨有机合成路线设计思维模板1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶、酚醛树脂都属于天然高分子。

(

)(2)聚异戊二烯属于纯净物。

(

)(3)

的单体是和。

(

)(4)高聚物的链节和单体的组成相同、结构不同。

(

)(5)缩聚反应生成的小分子的化学计量数为(2n-1)。

(

)(6)通过加成反应不能引入官能团碳碳双键。(

)××××××(7)由环己醇制取己二酸己二酯,可行的途径是消去反应、氧化反应、还原反应和酯化

反应。(

)√2.下列说法不正确的是

(

)A.淀粉、纤维素水解的最终产物均为葡萄糖B.麦芽糖既可以与银氨溶液反应,又可以与新制氢氧化铜反应C.糖类、油脂、蛋白质都是高分子,都能发生水解反应D.核酸分为DNA和RNA,属于高分子C3.下列关于有机物的说法错误的是

(

)A.食用油中可加入微量叔丁基对苯二酚等抗氧化剂,以防止食用油氧化变质B.核苷酸可以看作磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的生物大分子C.很多单糖,以及寡糖和多糖中的单糖单元多以环状结构的形式存在D.胰岛素是最先被确定氨基酸序列的蛋白质,胰岛素结构中含有二硫键BA.结构片段为

的高聚物,由苯酚和甲醛经加聚反应制备B.聚乙烯醇(

)由聚乙酸乙烯酯(

)经水解反应制备C.聚合物

由异戊二烯经加聚反应制备D.聚合物

由1,1-二氟乙烯和全氟丙烯经加聚反应制备4.下列高分子材料制备方法错误的是

(

)A5.高分子N可用于制备聚合物离子导体,其合成路线如下:下列说法正确的是

(

)CA.苯乙烯存在顺反异构体B.试剂a为

C.试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3D.反应1为加聚反应,反应2为缩聚反应反应条件反应类型NaOH水溶液,加热卤代烃、酯的水解反应NaOH醇溶液,加热卤代烃的消去反应浓硫酸,加热醇的消去、酯化,醇变成醚,苯环的硝化、磺化溴水或溴的CCl4溶液烯烃、炔烃的加成反应O2、Cu,加热醇的催化氧化反应微专题有机合成与推断题解题策略一、有机推断题解题突破口1.根据反应条件推断反应类型新制Cu(OH)2(或银氨溶液),加热醛氧化成羧酸盐稀硫酸,加热酯的水解等反应H2,催化剂烯烃、炔烃、芳香烃的加成,醛、酮还原成醇H+酸化光照烷基上的氢原子被卤素原子取代Fe或FeX3(X为Cl、Br)苯环上的氢原子被Cl、Br取代2.根据有机物的性质推断官能团有机物性质官能团(或物质)能使溴的CCl4溶液褪色碳碳双键、碳碳三键能使酸性KMnO4溶液褪色碳碳双键、碳碳三键、醇/酚羟基、醛基、苯的同系物(与苯环直接相连的C上有H原子)能发生银镜反应或能与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀醛基(醛、甲酸、甲酸酯、还原糖)能与Na反应放出H2醇/酚羟基、羧基能与NaHCO3溶液反应放出CO2或使石蕊溶液变红羧基、磺酸基能水解酯基、酰胺基、碳卤键能发生消去反应醇羟基、碳卤键遇浓溴水产生白色沉淀或遇FeCl3溶液显紫色酚羟基3.根据性质和有关数据推知官能团的数目(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)碳碳双键的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等按物质的量之比1∶1加成。(3)含—OH的有机物与Na反应:2mol—OH对应1molH2。(4)发生银镜反应时,1mol—CHO对应2molAg,与新制Cu(OH)2反应时,1mol—CHO

对应1molCu2O(注意:1个HCHO分子中相当于有2个—CHO)。(5)2—COOH

CO2,—COOH

CO2。4.根据产物特点推断反应物结构(1)由醇氧化成醛(或羧酸),—OH一定在链端;由醇氧化成酮,—OH一定在链中;若该醇不能被催化氧化,则与—OH相连的碳原子上无氢原子。(2)由消去反应的产物中碳碳双键或碳碳三键的位置可确定—OH或—X的位置。(3)由加氢后的碳链结构确定碳碳双键或碳碳三键的位置。(4)由取代产物的数目可确定碳链结构。如C5H12的一氯代物若有3种,则其碳链结构为

C—C—C—C—C;若其一氯代物只有1种,则其碳链结构为

。二、有机合成解题策略1.“三先三后”策略(1)“先消后加”策略:当官能团数量增加、位置变化、不饱和度大幅提升,一般由卤

代烃或醇先消去,再与X2或HX加成,再水解或消去,实现合成目的。(2)“先占后除”策略:苯环上的基团有定位的功能,为防止引入的基团误入其他位置,

先用某些基团占据特定位置,待引入基团进入后,再去除占位基团。(3)“先保后复”策略:官能团转化时所加试剂可能会连累不需要变化的其他基团,可

先对其采取保护措施然后再将其复原。如碳碳双键易被酸性KMnO4溶液氧化,先用

HBr加成保护,然后再用NaOH醇溶液加热发生消去反应复原。2.巧用陌生反应设计合成路线在历年的高考试题中,合成路线的设计中会含有陌生反应。可利用陌生反应作为设计合成路线的突破口。具体步骤如下:第一步:寻找框图、已知信息中的陌生反应,分析陌生反应中键的断裂和形成,以及由

此引起的官能团变化。第二步:对比所给原料与目标产物的官能团,寻找其与陌生反应的关系。第三步:若原料或目标产物的官能团与陌生反应不一致,可通过已学知识进行官能团

的转化。在设计过程中一般会用到“逆推法”和“顺推法”,这两种方法常混合使用。若陌生

反应处在最后一步,则直接采取逆推法,对比原料与逆推出的中间产物的官能团后,再进行顺推;若陌生反应处在第一步,则可直接顺推;若陌生反应处在合成路线中间,则可同时使用顺推法和逆推法并进行检验;若原料的官能团较为简单,比如烷烃或环烷烃

作为原料时,一般只有光照取代反应,则可直接顺推一步;若目标产物含有酯基,可尝试

直接逆推一步拆分为羧酸和醇。3.常见新型有机反应(1)卤代烃与氰化钠溶液反应后再水解可得到羧酸。如CH3CH2Br

CH3CH2CN

CH3CH2COOH,这是增加一个碳原子的常用方法。(2)烯烃的氧化:烯烃先通过臭氧氧化,再经过锌与水处理得到醛或酮;烯烃被酸性KM-

nO4溶液氧化得到羧酸或酮。如CH3CH2CH

C(CH3)2

CH3CH2CHO+

。注意根据烯烃被O3氧化后的产物可以推断原烯烃的结构。(3)双烯合成:如1,3-丁二烯与乙烯发生环加成反应得到环己烯,

+

,这是著名的双烯合成反应,也是合成六元环的首选方法。(4)羟醛缩合:有α-H的醛在稀碱溶液中能和另一分子醛发生加成反应,生成β-羟基醛,称

为羟醛缩合反应。如

CH3CH

CHCHO。(5)苯环上的硝基被还原:

。(6)醛或酮与格氏试剂(R'MgX)发生加成反应,所得产物经水解可得醇:

+R'MgX

。(7)酯交换反应(酯的醇解):R1COOR2+R3OH

R1COOR3+R2OH。(8)羧酸的还原反应和取代反应:羧酸很难通过催化加氢的方法被还原,用氢化铝锂

(LiAlH4)能将羧酸还原为相应的醇。羧酸分子中的α-H较活泼,易被取代。RCOOH

RCH2OHRCH2COOH+Cl2

+HCl例(2023辽宁,19,14分)加兰他敏是一种天然生物碱,可作为阿尔茨海默症的药物,其中

间体的合成路线如下。已知:①Bn为

②

+R3NH2

(R1为烃基,R2、R3为烃基或H)回答下列问题:(1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的

位(填“间”或“对”)。