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文檔簡介

1、策略20有機合成與推斷的分析技巧金點子: 有機合成題要求考生在題設條件下,根據(jù)所給信息和中學階段的有機反應,從合成產(chǎn)物出發(fā)。采用逆推的方法解題。有機推斷題,要求考生區(qū)分題中的各類信息,找出與解題有關的有效信息和隱含信息,從反應過程及特征反應出發(fā),運用遷移、重組、比較等手段推出物質(zhì)。經(jīng)典題:例題1 :(2001年全國高考)某有機物X能發(fā)生水解反應,水解產(chǎn)物為Y和Z。同溫同壓下,相同質(zhì)量的Y和Z的蒸氣所占體積相同,化合物X可能是 ( )A乙酸丙酯 B甲酸乙酯 C乙酸甲酯 D乙酸乙酯方法:根據(jù)水解的式量分析其結構。捷徑: 因有機物X水解產(chǎn)物為Y和Z,同溫同壓下,相同質(zhì)量的蒸氣所占體積相同,說明Y和Z

2、的分子量相等。而分子量相等的羧酸和醇相差一個碳原子,以此化合物X可能是乙酸丙酯或甲酸乙酯,得答案為AB??偨Y:確定Y和Z的分子量相等,是解答該題的關鍵。例題2 :(2002年全國高考)乙酸苯甲酯對花香和果香的香韻具有提升作用,故常用于化妝品工業(yè)和食品工業(yè),乙酸苯甲酯可以用下面的設計方案合成。 (1)寫出A、C的結構簡式:A:_, C:_。 (2)D有很多同分異構體,含有酯基和一取代苯結構的同分異構體有五個,其中三個的結構簡式是: 請寫出另外兩個同分異構體的結構簡式:_和_。方法:根據(jù)合成后所得物質(zhì)的結構簡式逆向分析。捷徑:(1)從乙酸苯甲酯,根據(jù)反應過程中的條件推得AC的結構簡式分別為:A:

3、C: 。(2)D的含有酯基和一取代苯結構的同分異構體的判斷,可通過酯鍵官能團分析。分析時,先寫出酯鍵,即COO,然后將基團的剩余部分分別接在酯鍵的兩邊,以此有:左邊:H,右邊:CH2CH2C6H5;左邊:H,右邊:CH(CH3)C6H5;左邊:CH3CH2,右邊:C6H5;左邊:C6H5CH2,右邊:CH3;左邊:C6H5,右邊:CH2CH3;其中三個巳寫出,另外兩個的結構簡式是:總結:在確定酯的結構時,酯鍵COO的右邊不能連氫原子,而左邊則可以連氫原子。例題3 :(1996年全國高考)在有機反應中,反應物相同而條件不同,可得到不同的主產(chǎn)物。下式中R代表烴基, 副產(chǎn)物均已略去。請寫出實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)

4、變的各步反應的化學方程式,特別注意要寫明反應條件.(1)由CH3CH2CH2CH2Br分兩步轉(zhuǎn)變?yōu)镃H3CH2CHBrCH3(2)由(CH3)2CHCH=CH2分兩步轉(zhuǎn)變?yōu)?CH3)2CHCH2CH2OH方法:根據(jù)題示反應條件,按照最終產(chǎn)物要求書寫化學方程式。捷徑:(1)中采取先消去后加成的方法;(2)中采取先加成后水解的方法。其化學方程式如下:+ HBr總結:(1)這是Br原子從1號碳位在移到2號碳位上物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。由于兩者都是飽和的有機物,又不能發(fā)生取代直接完成其轉(zhuǎn)化。所以,必須先進行消去反應,使鹵代烴變成烯烴。然后烯烴再和HBr加成,只要找到適當?shù)臈l件,Br可以加成到2號碳位上。這也是

5、這類問題的解題規(guī)律。(2)如果烯烴與水直接發(fā)生加成,可以生成醇,但羥基的位置不能確定,因而無法一步完成這一變化。同時也不符合題目要用兩步反應完成這一轉(zhuǎn)化的要求。所以只能先與HBr加成,使Br原子加成在1號碳位上,再與NaOH水溶液發(fā)生水解反應,使羥基取代溴原子。例題4 :(2001年全國高考)某種甜味劑A的甜度是蔗糖的200倍,由于它熱值低、口感好、副作用小,已在90多個國家廣泛使用。A的結構簡式為:已知:在一定條件下,羧酸酯或羧酸與含NH2的化合物反應可以生成酰胺,如: 酰胺酯比酰胺容易水解。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝海╨)在稀酸條件下加熱,化合物A首先生成的水解產(chǎn)物是: 和 。(2)在較濃酸和長時間

6、加熱條件下,化合物A可以水解生成: 、 和 。(3)化合物A分子內(nèi)的官能團之間也可以發(fā)生反應,再生成一個酰胺鍵,產(chǎn)物是甲醇和 。(填寫結構簡式,該分子中除苯環(huán)以外,還含有一個6原子組成的環(huán))方法:將題示信息遷移到水解反應,并比較分析酯與酰胺水解的難易。捷徑: (1)根據(jù)信息,酯比酰胺容易分解,所以在稀酸條件下加熱,可理解為酯發(fā)生水解反應,酯的結構特點是含有 。其產(chǎn)物是: 和CH3OH。(2)在較濃的酸和長時間加熱條件下,可認為酰胺和酯都發(fā)生了水解反應。在題中提供三個空格,也明確提示酰胺和酯都發(fā)生水解反應。酰胺的結構特點是 ,水解反應時可把化合物A分為三個部分,即(結構式中的虛線是水解反應時化學

7、鍵的斷裂處),在 處連接OH,在或OCH3處連接H原子即可的到答案:,CH3OH 。應該指出,由于NH2顯堿性,而在酸性條件下水解時,NH2應與H+發(fā)生反應生成NH3+,由于現(xiàn)行中學教材中,只提供NH2可以與酸反應,未要求寫出反應式,所以仍可寫成NH2也能得分。(3) A分子中存在COOH與NH2兩個官能團,它們之間可以發(fā)生反應生成酰胺,信息中提供的第一種反應,也可生成酰胺。因而生成物中含一個6原子組成的環(huán)(除 苯環(huán)外)成了解題中一個重要條件了。若按 反應,新形成的環(huán)只有5個原子 ,(右側(cè)部分略去),如果按反應,則新形成的環(huán)的結構如: 。所以后者符合題意。另外,題中又指出產(chǎn)物還有甲醇,則也證實

8、反應按信息中提供的第一種反應進行,其中R為CH3。除甲醇外,另一產(chǎn)物的結構簡式為: ??偨Y:不論在理科綜合試題還是3+2的化學試題中,有關有機化學的試題大多以主觀題的形式出現(xiàn),且難度要大一些。設問大多以確定同分異構體,反應類型,反應方程書寫,反應產(chǎn)物的推斷等,并且以信息遷移題型出現(xiàn)。例題5 :(1995年全國高考)右圖中-都是含有苯環(huán)的化合物。在化合物中,由于氯原子在硝基的鄰位上, 因而反應性增強, 容易和反應試劑中跟氧原子相連的氫原子相結合,從而消去HCl。請寫出圖中由化合物變成化合物、由化合物變成化合物、由化合物變成化合物的化學方程式(不必注明反應條件,但是要配平)。方法:官能團與轉(zhuǎn)化圖示

9、相結合分析。捷徑:(1)根據(jù)化合物,可知物質(zhì)是 ,因為的反應是NO2被還原式NH2,而另一個側(cè)鏈則沒有變化。的反應式是信息的逆向思維,的另一反應物是CH3OH。反應直接應用信息,的反應式為可類似于以此得反應的化學方程式為:總結: 該題是以提供新的信息為前提,根據(jù)信息,結合學過的基礎知識重新加工整理成新的知識網(wǎng)絡。這種題型既考查自學能力,閱讀能力,分析理解能力,也考查應用知識的能力。例題6 :(1998年全國高考)請認真閱讀下列3個反應:利用這些反應,按以下步驟可以從某烴A合成一種染料中間體DSD酸。請寫出A、B、C、D的結構簡式。方法:根據(jù)信息類方程式,從合成的最終產(chǎn)物逆推。捷徑:根據(jù)信息和D

10、SD酸的結構,該烴結構特點是含有苯環(huán),又通過信息分析知,該烴在苯環(huán)上有一個側(cè)鏈甲基,所以A是甲苯。前二步反應式其中CH3與NO2處于對位是由DSD酸結構推測而來,以此得A、B、C、D的結構簡式分別為:總結:本題的難點是(D)的結構簡式推斷。根據(jù)信息,苯胺容易被氧化,而NaClO又具有強氧化性,所以只有先按信息反應,再按信息反應,避免NH2被氧化。其物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化為: 金鑰匙:例題1 :已知有機物A的分子量為128,當分別為下列情況時,寫出A的分子式:(1)若A中只含碳、氫元素,且分子結構中含有苯環(huán),則A的分子式為 ;(2)若A中只含碳、氫、氧元素,且分子結構中含有一個酯鍵,則A的分子式為 ;(3

11、)若A中只含碳、氫、氮元素,且A分子中氮原子最少,則A的分子式為 。方法: 從分子量和官能團兩方面綜合分析。捷徑:(1) 苯基(C6H5-)的式量=77,余128-77=51,其可能組合只能是C4H3-,把兩兩“相加”,就可得其分子式為:C10H8 (實為萘)。(2) 因分子中含有酯鍵,可設A為R¢COOR,就是R¢COO+R=128,R¢R=84,R¢R=C6H12,“COO”+“C6H12”=C7H12O2 。(3) 由于氮在分子中可看作以氨基“-NH2”存在,A也可看作是烴分子中的氫原子被-NH2所取代而得到的產(chǎn)物,如果把“-NH2”看作一個氫原子

12、,則烴分子的構成應符合烷、烯、炔的組成;設A分子中的氮原子數(shù)為一個,可求出A的分子式為C8H18N,它經(jīng)改寫后得到的表達式為C8H16NH2, 但CnH2n+1,又不符合烷、烯、炔的通式,故舍去;而當分子中的氮原子數(shù)為2時,可得到它的分子式為C7H16N2,經(jīng)改寫后成為C7H12(NH2)2,符合烯烴CnH2n的通式。以此其分子式應為:C7H16N2??偨Y: 在該題的第(3)問中,因未給出氮原子數(shù)的多少,故為了確定其具體數(shù)值,可采用嘗試法求得結果。例題2 :已知羥基(OH)不能與雙鍵直接相連,若0.5 mol有機物恰好與1 mol 氫氣加成生成3甲基2丁醇,則該有機物的結構簡式為 。 方法:逆

13、向分析法。捷徑:因為有機物加成前后碳鏈結構不變,因此該題可通過先確定加成后產(chǎn)物的結構,然后再由題目中的限制條件,來確定碳碳雙鍵的位置。由題意知加成產(chǎn)物結構為: ,又因為OH不能與雙鍵直接相連,且加成時有機物與氫氣的物質(zhì)的量之比為12,可知有機分子中含有兩個雙鍵,其結構為:總結: 此題雖為一常規(guī)題,但若不能利用逆向分析,即從要求合成的物質(zhì)出發(fā),會費工費時,且不易作答。例題3 :A、B都是芳香族化合物,1 mol A水解得到1 mol B和1 mol 醋酸。A、B的相對分子質(zhì)量都不超過200,完全燃燒都只生成CO2和H2O。且B分子中碳和氫元素總的質(zhì)量部分含量為65.2%(即質(zhì)量分數(shù)為0.652)

14、。A溶液具有酸性,不能使FeCl3溶液顯色。(1)A、B相對分子質(zhì)量之差為 。(2)1個B分子中應該有 個氧原子。(3)A的分子式是 。(4)B可能的三種結構簡式是 、 、 。方法:定性判斷與定量分析相結合。捷徑:定性判斷可知A有酯的結構(A能發(fā)生水解反應),且A有羧基(A溶液具有酸性,但不能使FeCl3顯色),從而可知B具有芳香醇的結構或酚的結構(酚的羥基在一定條件下也能與酸形成酯)。由上分析,B的分子中至少含有3個氧原子,若按含有3個氧原子計算,其相對分子質(zhì)量為 =138,其分子式為C7H6O3,則由A+H2OB+CH3COOH可知:A為C9H8O4,且A,B相對分子質(zhì)量相差42。從而可知

15、B有一個COOH和一個OH,其結構可能有三種: 總結:本題考查有機物組成、結構和性質(zhì)的基本知識。例題4 :寫出由乙醇制取乙二醇的有關化學方程式。 方法:此題為增加官能團數(shù)目的合成,可考慮先消去再加成。濃H2SO4捷徑:依據(jù)方法分析求解。170CH3CH2OH CH2=CH2+H2O CH2=CH2+Br2 NaOH +2H2O + 2HBr 總結:此題為一易題,但作為增加官能團的一種反應類型,也不失為一好題。例題5 :寫出以CH2ClCH2CH2CH2OH為原料制備。寫出各步反應的方程式。(必要的無機試劑自選) 。 方法:分析比較給出的原料與所要制備的產(chǎn)品的結構特點可知:原料為鹵代醇,產(chǎn)品為同

16、碳原子數(shù)的環(huán)內(nèi)酯,因此可以應用醇羥基氧化成羧基,鹵原子再水解成OH,最后再酯化。捷徑:根據(jù)方法中的分析,可寫出其化學反應方程式為:催化劑2CH2ClCH2CH2CH2OH+O2 2CH2ClCH2CH2CHO+2H2O催化劑2CH2ClCH2CH2CHO+O2 2CH2ClCH2CH2COOHNaOHCH2ClCH2CH2COOH+H2O CH2CH2CH2COOH+HClOH濃H2SO4CH2CH2CH2COOH OH總結:氧化和水解順序不能顛倒,因為先水解,后無法控制只氧化一個OH。例題6 :鹵代烴在氫氧化鈉存在的條件下水解,這是一個典型的取代反應,其反應的最終結果是帶負電的原子團(例如O

17、H等陰離子)取代了鹵代烴中的鹵原子。例如:CH3CH2CH2Br+OH(或NaOH)CH3CH2CH2OH+Br(或NaBr)寫出下列反應的化學方程式:(1)溴乙烷跟NaHS反應 。(2)碘甲烷跟CH3COONa反應 。(3)由碘甲烷、無水乙醇和金屬鈉合成甲乙醚(CH3OCH2CH3)。 方法:將給予的新信息,通過遷移類比書寫反應的化學方程式。 捷徑:根據(jù)反應實質(zhì)為帶負電的原子團取代了鹵代烴中的鹵原子這一信息,得其相應的化學方程式為:(1)CH3CH2Br+NaHSCH3CH2SH+NaBr(2)CH3I+CH3COONaCH3COOCH3+NaI(3)2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2

18、ONa+H2CH3CH2ONa+CH3ICH3CH2OCH3+NaI總結:解此題關鍵是理解給出的反應的實質(zhì)。例題7 :已知烯烴中C=C雙鍵在某些強氧化劑作用下易發(fā)生斷裂,因而在有機合成中有時需要對其保護。保護的過程可簡單表示如下:NaOH又知鹵代烴在堿性條件下易發(fā)生水解,例如:CH3CH2Cl+H2OCH3CH2OH+HCl,但烯烴中 雙鍵在酸性條件下才能與水發(fā)生加成反應。現(xiàn)用石油產(chǎn)品丙烯及必要的無機試劑合成丙烯酸,設計的合成流程如下:EACl2(300)DCBCH3CH=CH2 丙烯酸請寫出、三步反應的化學方程式。方法:通過認真審題,獲取有用信息,挖掘隱含信息(反應),結合舊知識(有機物的相

19、互轉(zhuǎn)變),逐步解題。捷徑:由CH3CH=CH2CH2=CHCOOH可知合成的關鍵在于雙鍵如何保護,CH3中有一個H原子逐步轉(zhuǎn)化成COOH,結合題中信息可知本題的知識主線為不飽和烴不飽和鹵代烴不飽和醇飽和鹵代醇飽和鹵代醛飽和鹵代羧酸不飽和鹵代羧酸。由此可知、三步反應的化學方程式為。NaOHCH2=CHCH2Cl+H2OCH2=CHCH2OH+HClCH2=CHCH2OH+Br2總結:本題涉及到合成路線如何選擇,如反應,是取代還是加成,必須根據(jù)合成和題設條件(限定6步反應等)推知。本題注重研究官能團的引入途徑及引入的先后順序,介紹官能團的保護,是有機合成的重要環(huán)節(jié),值得研究。聚寶盆:1有機物合成步

20、驟的選擇要充分考慮官能團間的相互影響。如涉及合成過程中物質(zhì)的氧化,還要考慮部分官能團(如碳碳雙鍵、酚羥基)的保護。2官能團特征反應的分析與判斷在有機物的推斷中,要充分依靠其特征反應的特殊現(xiàn)象(如與FeCl3溶液顯紫色的物質(zhì)含有酚羥基等)。3題示信息的準確把握有機合成與有機推斷題中,大多是以信息給予題的形式出現(xiàn),因此要求考生在分析試題時,要找出題中的兩類信息,即有效信息和隱含信息,剔除無效信息和干擾信息。熱身賽:1某酯的分子式為C5H10O2,把它和強堿溶液共熱,可蒸餾出一種氣態(tài)物質(zhì),該蒸汽在相同條件下對氫氣的相對密度為23,冷凝至常溫時為液體,這種酯是 ( )2已知在同一個碳原子上連有兩個羥基

21、的化合物是極不穩(wěn)定的,它要自動脫去一個水分子而生成含有_(填寫官能團)的化合物。今在無其他氧化劑存在的各步的反應條件及產(chǎn)物結構簡式:_。苯甲醛在濃堿條件下可發(fā)生自身氧化還原反應,即部分作還原劑被氧化,部分作氧化劑被還原。請寫出反應產(chǎn)物的結構簡式_和_。上述產(chǎn)物經(jīng)酸化后,在一定條件下進一步反應,可生成一種新的化合物,其式量恰為苯甲醛的兩倍,該化合物的結構簡式為_。3A和B是兩種烴,A與氯氣反應生成C,B與氯化氫反應生成D,C和D的分子式都是C2H4Cl2。在加熱條件下C和D都能和氫氧化鉀溶液反應。在C的反應產(chǎn)物E中加入所制氫氧化銅呈絳藍色,在D的反應產(chǎn)物F中加入新制氫氧化銅(加熱)生成紅色沉淀。

22、(已知相鄰碳原子上均連有羥基的物質(zhì)與新制氫氧化銅反應生成呈絳藍色的新物質(zhì))(1)A的結構簡式是_;B的結構簡式是_。(2)C®E反應的化學方程式是_。(3)D®F反應的化學方程式是_。4閱讀下列敘述,回答問題:一鹵代烷(RX)與金屬鎂在室溫下及無水乙醚中作用生成有機鎂化物鹵代烷基鎂格氏試劑很活潑,能與具有多種活性氫的化合物作用,例如: RMgXH2O®RHMg(OH)X 而醛酮的官能團容易與格氏試劑發(fā)生加成反應得到不同的醇,如 (a)_(b)_(c)_(d)_(e)_5羧酸酯RCOOR在催化劑存在時可跟醇ROH發(fā)生如下反應(R、R是兩種不同的烴基):RCOORROH RCOORROH此反應稱為酯交換反應,常用于有機合成中。在合成維綸的過程中,有一個步驟是把聚乙酸乙烯酯轉(zhuǎn)化成聚乙烯醇

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