2024年高考化学二轮复习专题28有机合成教案

PAGEPAGE1专题28有机合成通过分析近几年的高考试题，多以新药、新材料的合成为背景，联系生产实际和科技成果应用，串联多个重要的有机反应而组合成综合题。有机信息赐予题起点高、新奇性强，又与中学学问联系亲密，能较好的考查学生的自学实力、迁移实力。预料2024年的高考会持续题目的结构和特点，以框图推断的形式，围绕主要的学问点设置问题，有些考点会轮番出现(如：有机物的鉴别)，适当的创新。一、理清有机合成的任务、原则1．有机合成的任务2．有机合成的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。(2)应尽量选择步骤最少的合成路途。(3)原子经济性高，具有较高的产率。(4)有机合成反应要操作简洁、条件温柔、能耗低、易于实现。二、熟记有机合成中官能团的转化1．官能团的引入引入官能团引入方法卤素原子①烃、酚的取代；②不饱和烃与HX、X2的加成；③醇与氢卤酸(HX)的取代羟基①烯烃与水的加成；②醛酮与氢气的加成；③卤代烃在碱性条件下的水解；④酯的水解⑤葡萄糖发酵产生乙醇碳碳双键①某些醇或卤代烃的消去；②炔烃不完全加成；③烷烃裂化碳氧双键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醛基的氧化；②酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解2．官能团的消退①通过加成反应可以消退不饱和键(双键、三键)和苯环；②通过消去、氧化或酯化反应等消退羟基；③通过加成或氧化反应等消退醛基；④通过水解反应消退酯基、肽键、卤素原子。3．官能团的变更①利用官能团的衍生关系进行衍变，如R—CH2OHeq\o(,\s\up7(O2),\s\do5(H2))R—CHOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5())R—COOH。②通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(消去),\s\do5(－H2O))CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(加成),\s\do5(＋Cl2))ClCH2—CH2Cleq\o(→,\s\up7(水解),\s\do5())HOCH2—CH2OH。③通过某种手段变更官能团的位置，如三、有机合成中碳骨架的构建1．链增长的反应①加聚反应；②缩聚反应；③酯化反应；④利用题目信息所给的反应，如卤代烃的取代反应，醛酮的加成反应……2．链减短的反应①烷烃的裂化反应；②酯类、糖类、蛋白质等的水解反应；③利用题目信息所给的反应，如烯烃、炔烃的氧化反应，羧酸及其盐的脱羧反应……3．常见由链成环的方法①二元醇成环：②羟基酸酯化成环：④二元羧酸成环：四、明晰有机合成题的解题思路有机合成与推断题的突破策略有机推断与有机合成综合题是考查有机化学学问的主流题型，为高考必考题，常以框图题形式出现，解题的关键是找出解题的突破口，一般采纳“由特征反应推知官能团的种类，由反应机理推知官能团的位置，由转化关系和产物结构推知碳架结构，再综合分析验证，最终确定有机物结构”的思路求解。从有机物的特别结构、性质进行解题1．依据有机物的特别反应确定分子中的官能团官能团种类试剂与条件推断依据碳碳双键或碳碳三键溴水红棕色褪去酸性KMnO4溶液紫红色褪去卤素原子NaOH溶液，加热，AgNO3溶液和稀硝酸有沉淀产生醇羟基钠有H2放出酚羟基FeCl3溶液显紫色浓溴水有白色沉淀产生羧基NaHCO3溶液有CO2气体放出醛基银氨溶液，水浴加热有银镜生成新制Cu(OH)2悬浊液，煮沸有砖红色沉淀生成酯基NaOH与酚酞的混合液，加热红色褪去2．由官能团的特别结构确定有机物的类别(1)羟基连在脂肪烃基或苯环侧链上的物质为醇，而干脆连在苯环上的物质为酚。(2)与连接醇羟基(或卤素原子)碳原子相邻的碳原子上没有氢原子，则不能发生消去反应。(3)—CH2OH氧化生成醛，进一步氧化生成羧酸；氧化生成酮。(4)1mol—COOH与NaHCO3反应时生成1molCO2。3．依据特定的反应条件推断(1)“光照,”是烷烃和烷基中的氢原子被卤素原子取代的反应条件，如①烷烃的取代；②芳香烃及其他芳香族化合物侧链烷基的取代；③不饱和烃中烷基的取代。(2)“eq\o(→,\s\up7(Ni),\s\do5(△))”为不饱和键加氢反应的条件，包括、与H2的加成。(3)“eq\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))”是①醇消去H2O生成烯烃或炔烃；②酯化反应；③醇分子间脱水生成醚的反应；④纤维素的水解反应。(4)“eq\o(→,\s\up7(NaOH醇溶液),\s\do5(△))”或“eq\o(→,\s\up7(浓NaOH醇溶液),\s\do5(△))”是卤代烃消去HX生成不饱和有机物的反应条件。(5)“eq\o(→,\s\up7(NaOH水溶液),\s\do5(△))”是①卤代烃水解生成醇；②酯类水解反应的条件。(6)“eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(△))”是①酯类水解；②糖类水解；③油脂的酸性水解；④淀粉水解的反应条件。(7)“eq\o(→,\s\up7(Cu或Ag),\s\do5(△))”“eq\o(→,\s\up7([O]),\s\do5())”为醇氧化的条件。(8)“eq\o(→,\s\up7(Fe),\s\do5())”为苯及其同系物苯环上的氢原子被卤素原子取代的反应条件。(9)溴水或Br2的CCl4溶液是不饱和烃加成反应的条件。(10)“eq\o(→,\s\up7(O2或CuOH2),\s\do5(或AgNH32OH))”“eq\o(→,\s\up7([O]),\s\do5())”是醛氧化的条件。4．依据有机反应中定量关系推断(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比1∶1加成。(3)含—OH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。(5)物质转化过程中相对分子质量的变更：(关系式中M代表第一种有机物的相对分子质量)例1.氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为，从而具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)的合成路途如下：已知：①A的相对分子质量为58，氧元素养量分数为0.276，核磁共振氢谱显示为单峰回答下列问题：(1)A的化学名称为________。(2)B的结构简式为________，其核磁共振氢谱显示为________组峰，峰面积比为________。(3)由C生成D的反应类型为________。(4)由D生成E的化学方程式为____________________________________________。(5)G中的官能团有________、________、________。(填官能团名称)(6)G的同分异构体中，与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________种。(不含立体异构)【解析】(1)A的相对分子质量为58，氧元素养量分数为0.276，经计算知A中只含一个氧原子，结合信息②知A是一种酮或醛，因A的核磁共振氢谱显示为单峰，即分子中只有1种氢原子，则A为，名称为丙酮。[答案](1)丙酮(2)26∶1(3)取代反应(5)碳碳双键酯基氰基(6)8从有机物的转化关系进行解题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，常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识烃及各种衍生物之间的转化关系及转化条件。(1)甲苯的一系列常见的衍变关系(2)二甲苯的一系列常见的衍变关系例2.秸秆(含多糖类物质)的综合利用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化合物的路途：回答下列问题：(1)下列关于糖类的说法正确的是________。(填标号)a．糖类都有甜味，具有CnH2mOm的通式b．麦芽糖水解生成互为同分异构体的葡萄糖和果糖c．用银镜反应不能推断淀粉水解是否完全d．淀粉和纤维素都属于多糖类自然高分子化合物(2)B生成C的反应类型为________。(3)D中的官能团名称为________，D生成E的反应类型为________。(4)F的化学名称是________，由F生成G的化学方程式为________________________________________________________________________。(5)具有一种官能团的二取代芳香化合物W是E的同分异构体，0.5molW与足量碳酸氢钠溶液反应生成44gCO2，W共有________种(不含立体结构)，其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为____________________________________________________________。(6)参照上述合成路途，以(反，反)­2,4­己二烯和C2H4为原料(无机试剂任选)，设计制备对苯二甲酸的合成路途___________________________________________________。【答案】(1)cd(2)取代反应(酯化反应)(3)酯基、碳碳双键消去反应(4)己二酸【解析】(1)a选项，不是全部的糖都有甜味，如纤维素等多糖没有甜味，也不是全部的糖都具有CnH2mOm的通式，如脱氧核糖的分子式为C5H10O4，所以说法错误；b选项，麦芽糖水解只生成葡萄糖，所以说法错奇妙利用题给新信息进行解题有机信息题常以新材料、高科技为背景，考查有机化学的基础学问。这类题目新奇、新学问以信息的形式在题目中出现，要求通过阅读理解、分析整理赐予信息，找出关键。这类试题通常要求解答的问题并不难，特点是“起点高、落点低。”常见的有机信息有：1．苯环侧链引进羧基如(R代表烃基)被酸性KMnO4溶液氧化生成，此反应可缩短碳链。2．溴乙烷跟氰化钠溶液反应再水解可以得到丙酸如CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaCN))CH3CH2CNeq\o(→,\s\up7(H2O))CH3CH2COOH；卤代烃与氰化物发生取代反应后，再水解得到羧酸，这是增加一个碳原子的常用方法。3．烯烃通过臭氧氧化，再经过锌与水处理得到醛或酮RCHCHR′(R、R′代表H或烃基)与碱性KMnO4溶液共热后酸化，发生双键断裂生成羧酸，通过该反应可确定碳碳双键的位置。4．双烯合成如1,3­丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯，，这是闻名的双烯合成，是合成六元环的首选方法。5.羟醛缩合有α­H的醛在稀碱(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用，生成β­羟基醛，称为羟醛缩合反应。例3.功能高分子P的合成路途如下：(1)A的分子式是C7H8，其结构简式是________。(2)试剂a是________。(3)反应③的化学方程式：_____________________________________________。(4)E的分子式是C6H10O2。E中含有的官能团：________。(5)反应④的反应类型是________。(6)反应⑤的化学方程式：____________________________________________________。以乙烯为起始原料，选用必要的无机试剂合成E，写出合成路途(用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件)。【答案】(4)碳碳双键、酯基(5)加聚反应【解析】依据高分子P的结构和A的分子式为C7H8，可以推出，D为对硝基苯甲醇，那么A应当为甲例4．化合物H是一种昆虫信息素，可通过如下路途合成。已知：①核磁共振氢谱显示C、E有6种不同化学环境的氢原子，G有5种不同化学环境的氢原子。回答下列问题：(1)D中含氧官能团的名称为________________________________________，B的结构简式为____________________________________________________。(2)由D生成E的化学方程式为__________________________________________，其反应类型为____________。(3)H的结构简式为________________________。(4)D的同分异构体中，不能发生水解反应，且1mol该物质与足量银氨溶液反应会生成4molAg单质的芳香族化合物共有________种，其中核磁共振氢谱中有4组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1的结构简式是________________(任写一种)。(5)参照上述合成路途，设计一条以B为原料制备新型导电高分子材料PPA()的合成路途。【答案】【解析】本题可通过框图和题给条件，先由A和D推出B、C的结构简式，再由D推出E、F、G、H的结构简式。A与乙烯反应生成B(C8H8)，则B的结构简式为(4)依据题目要求，符合条件的同分异构体有10种，分别为熟记中学常见的有机合成路途1．一元合成路途R—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(HX),\s\do5(肯定条件))卤代烃eq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))一元醇→一元醛→一元羧酸→酯2．二元合成路途CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(X2),\s\do5())XCH2—CH2Xeq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))二元醇→二元醛→二元羧酸→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(链酯,环酯,高聚酯))3．芳香化合物合成路途例5．已知一个碳原子上连有两个羟基时，易发生下列转化：请依据下图回答：(1)A中所含官能团的名称为______________________________________________。(2)质谱分析发觉B的最大质荷比为208；红外光谱显示B分子中含有苯环结构和两个酯基；核磁共振氢谱中有五个汲取峰，峰面积之比为2∶2∶2∶3∶3，其中苯环上的一氯代物只有两种。则B的结构简式为________________________________________。(3)写出下列反应的方程式：①________________________________________________________________________；④________________________________________________________________________。(4)符合下列条件的B的同分异构体共有________种。①属于芳香族化合物；②含有三个取代基，其中只有一个烃基，另两个取代基相同且处于相间的位置；③能发生水解反应和银镜反应。(5)已知：2RCH2COOC2H5eq\o(→,\s\up7(Na))请以G为唯一有机试剂合成乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)，设计合成路途(其他试剂任选)。合成路途流程图示例：CH3CH2Cleq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(△))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(CH3COOH),\s\do5(浓硫酸/△))CH3COOC2H5。【答案】(1)酯基、溴原子(4)9(5)CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(Cu/△))CH3CHOeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(催化剂/△))CH3COOHeq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH),\s\do5(浓硫酸/△))CH3COOC2H5eq\o(→,\s\up7(Na),\s\do5())CH3COCH2COOC2H5例6．某科研机构用有机物A(分子式C3H7OCl)合成棉织物免烫抗皱整理剂，设计合成路途如图(部分反应试剂和条件未注明)：已知下列信息：①用质谱法测得D的相对分子质量在90至110之间，且氧元素的质量分数为61.5%,E比D的相对分子质量大28，核磁共振氢谱显示E分子内有2种不同环境的氢原子，其个数比为3∶1。②ROOCCH2COOR′＋CH2CHCOOR″eq\o(→,\s\up7(乙醇钠))(R、R′、R″表示相同或不相同的烃基)回答下列问题：(1)A分子中含氧官能团的名称是________，G→H的反应类型是________。(2)D的分子式为________；E的结构简式为__________________________________。(3)H→J反应的化学方程式是_________________________________________。(4)J在肯定条件下可以合成高分子化合物。该高分子化合物的结构简式是___________________。(5)已知1molE与2molJ反应生成1molM，则M的结构简式是_______________________________。(6)写出与A具有相同官能团的A的全部同分异构体的结构简式：_______________。【答案】(1)羟基消去反应(2)C3H4O4CH3OOCCH2COOCH3(3)CH2=CHCOOH＋CH3OHeq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))(6)A具有的官能团是—Cl和—OH，可以依据官能团的位置异构来书写其同分异构体，全部同分异构体的结构简式如下：ClCH3CHCH2OH、ClCH3CH2CHOH、ClCH2CHCH3、OH例7．PC是一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料，由于其具有优良的耐冲击性和韧性，因而得到了广泛的应用。以下是某探讨小组开发的生产PC的合成路途：已知以下信息：①A可使溴的CCl4溶液退色；②B中有五种不同化学环境的氢；③C可与FeCl3溶液发生显色反应；④D不能使溴的CCl4退色，其核磁共振氢谱为单峰。请回答下列问题：(1)A的化学名称是__________________。(2)B的结构简式为____________________。(3)C与D反应生成E的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________