專題十五生命活動的物質基礎有機合成考情分析本專題內容在浙江選考中的考查形式分基礎性選擇題與綜合性非選擇題,選擇題

主要考查一些概念、性質、應用等,涉及的面比較細;浙江卷最后一道非選擇題是有

機合成與推斷綜合題,試題情境新穎,更加側重有機合成路線的推斷與設計,對知識掌

握程度要求更高?？键c1生命活動的物質基礎一、糖類1.糖類:從分子結構上看,糖類是多羥基醛、多羥基酮和它們的脫水縮合物。糖類可分

為單糖、低聚糖(包括二糖)和多糖。2.單糖(1)葡萄糖與果糖二者分子式都為C6H12O6,互為同分異構體;葡萄糖的結構簡式為CH2OH(CHOH)4CHO,

果糖的結構簡式為CH2OH(CHOH)3COCH2OH。(2)葡萄糖的化學性質①還原性:能與新制Cu(OH)2和銀氨溶液反應。②加成反應:與H2發(fā)生加成反應生成己六醇。③酯化反應:葡萄糖分子含有醇羥基,能與羧酸發(fā)生酯化反應。④發(fā)酵生成乙醇:C6H12O6

2C2H5OH+2CO2↑。(3)戊糖——核糖與脫氧核糖核糖和脫氧核糖分別是生物體的遺傳物質RNA和DNA的重要組成部分,核糖的結構

簡式為CH2OH(CHOH)3CHO,脫氧核糖的結構簡式為CH2OH(CHOH)2CH2CHO。3.二糖——蔗糖與麥芽糖二者分子式均為C12H22O11,互為同分異構體;都能水解;蔗糖不含醛基,麥芽糖含有醛基(屬于還原性糖)。

+H2O

+

+H2O

注意

乳糖也是一種常見的二糖。4.多糖——淀粉與纖維素(1)比較:二者都屬于高分子,分子式可表示為(C6H10O5)n,因n值不確定,故二者都屬于混

合物,且不互為同分異構體。淀粉和纖維素均可發(fā)生酯化反應,不能被銀氨溶液、新

制氫氧化銅等弱氧化劑氧化;淀粉遇碘(I2)變藍。(2)水解反應

+nH2O

+nH2O

注意

纖維素在人體中不能水解,無法吸收和利用。但食物中的纖維素可刺激腸道蠕

動,有助于消化。(3)淀粉水解程度的判斷①實驗流程②實驗現(xiàn)象及結論情況現(xiàn)象A現(xiàn)象B結論Ⅰ溶液呈藍色未產生銀鏡淀粉未水解Ⅱ溶液呈藍色出現(xiàn)銀鏡淀粉部分水解Ⅲ溶液不呈藍色出現(xiàn)銀鏡淀粉完全水解提示

①檢驗淀粉時,取水解液加入碘水,不能取中和液,因為碘能與NaOH溶液反應。

②淀粉、蔗糖的水解需用稀硫酸作催化劑,而銀鏡反應或葡萄糖與新制Cu(OH)2的反

應必須在堿性條件下進行,所以檢驗淀粉或蔗糖的水解產物前應先加入NaOH溶液至

溶液呈堿性。二、油脂1.油脂的概念油脂屬于酯類,是高級脂肪酸和甘油(丙三醇)形成的酯。形成油脂的常見高級脂肪酸

有硬脂酸(C17H35COOH)、軟脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H33COOH)等。油脂的結構

可表示為:2.油脂的化學性質(1)油脂的氫化(油脂的硬化)經硬化制得的油脂叫人造脂肪,也稱硬化油。如油酸甘油酯與H2發(fā)生加成反應的化學

方程式如下:

+3H2

(2)水解反應(油脂在堿性條件下的水解反應又稱皂化反應)

+3NaOH

+3C17H35COONa三、蛋白質1.氨基酸(1)α-氨基酸通式:

。官能團:氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。(2)氨基酸的化學性質①兩性:如甘氨酸與HCl、NaOH反應的化學方程式分別為

+HCl

、

+NaOH

+H2O。②成肽反應:兩個氨基酸分子(可以相同,也可以不同)脫水縮合形成含有肽鍵的化合

物。如:

+

+H2O。多種氨基酸通過肽鍵連接最終可形成蛋白質。2.蛋白質(1)蛋白質含有C、H、O、N、S等元素,是由氨基酸通過縮聚反應形成的,是天然有機

高分子。(2)化學性質①水解:在酸、堿或酶的作用下,最終水解生成氨基酸。②兩性:與氨基酸類似。③鹽析:向蛋白質溶液中加入某些濃的無機鹽[如(NH4)2SO4、Na2SO4等]溶液后,可以使

蛋白質的溶解度降低而使其從溶液中析出。鹽析是可逆過程,可用于分離和提純蛋白

質。④變性:加熱、紫外線、X射線、強酸、強堿、重金屬鹽、一些有機物(甲醛、乙醇、

苯甲酸等)會使蛋白質變性,屬于不可逆過程。⑤顯色反應:含有苯環(huán)的蛋白質遇濃HNO3加熱變黃色,該性質可用于含苯環(huán)的蛋白質

的檢驗。⑥蛋白質灼燒有燒焦羽毛的氣味。3.酶:酶是一類由細胞產生的、對生物體內的化學反應具有催化作用的有機化合物,其中絕大多數(shù)是蛋白質。酶的催化反應條件溫和,具有高效性、專一性。四、核酸

考點2合成高分子一、高分子基本概念1.鏈節(jié):高分子中不斷重復的基本結構單元。2.聚合度:鏈節(jié)的數(shù)目稱為聚合度,用“n”表示。3.單體:合成高分子的小分子化合物。二、有機高分子材料1.塑料:主要成分是合成樹脂。如聚乙烯塑料:無臭、無毒,具有優(yōu)良的耐低溫性能,化學穩(wěn)定性好,常溫下不溶于一般

溶劑,吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良。2.橡膠:具有高彈性,可分為天然橡膠和合成橡膠。3.纖維:(1)天然纖維:棉花、羊毛、蠶絲和麻等。(2)合成纖維:聚酯纖維和聚酰胺纖維等。三、合成高分子的兩個基本反應1.加聚反應:由不飽和單體加成聚合生成高分子的反應。

;nH2C

CH—CH

CH2

nCH2

CHCH3+nCH2

CH—CH

CH2

2.縮聚反應:單體分子間通過縮合反應生成高分子,同時還生成小分子化合物的反應。nHOCH2CH2OH+nHOOCCOOH

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

(n-1)H2O+

;n

+n

(n-1)H2O+H

(酚醛樹脂的合成)。注意

一般的縮聚反應,多為可逆反應,為提高產率,要及時移除反應產生的小分子。四、根據(jù)高分子的結構推斷單體的方法首先判斷高分子是加聚產物還是縮聚產物。1.加聚產物單體的判斷中學里加聚產物形成的方式有三種:單烯烴的加聚、共軛二烯烴的加聚、兩種或兩種以上單體發(fā)生的共聚。(1)若鏈節(jié)的主鏈上只有2個碳原子,且以單鍵相連,則單體必為一種含有碳碳雙鍵的物

質,只要將兩個半鍵閉合即可。

(2)若鏈節(jié)中主鏈上只有碳原子,且碳原子數(shù)較多,其推斷規(guī)律是“無雙鍵,兩碳斷,單鍵

變雙鍵;有雙鍵,四碳斷,單雙鍵互變”。

的單體為CH2

CH2和CH2

CHCH3。

的單體是CH2

CH—CH

CH2和

。2.縮聚產物單體的判斷中學里縮聚產物形成的方式有三種:聚酯式、聚酰胺式、酚醛樹脂式,從形式上看都

是脫水縮合。(1)若高聚物的鏈節(jié)為

或

,則其合成單體為一種。若有端基,去掉兩端方括號,即得高聚物的單體。如:

的單體為H2NCH2COOH。(2)若鏈節(jié)中間(不在端上)含有酰胺基,則從酰胺基中間斷開,在亞氨基上加氫原子,在

羰基上加羥基,即得高聚物的單體。若酰胺基兩邊為不對稱結構,則單體為兩種。如:

的單體為H2N—CH2—COOH和H2N—CH2—CH2—COOH。(3)若鏈節(jié)中間(不在端上)含有

(酯基)結構,其單體為兩種,從

中虛線處斷開,羰基上加羥基,氧原子上加氫原子即得單體。如:

的單體為

和HOCH2CH2OH。(4)特殊情況①含

基團的高聚物是HCHO和苯酚發(fā)生縮聚反應的產物。②高聚物

是環(huán)氧乙烷型物質開環(huán)的產物,其單體應為

。考點3有機合成1.構建碳骨架(1)碳鏈增長加聚反應,縮聚反應,酯化反應,醛或酮與HCN的加成。如:CH3CHO+HCN

。(2)碳鏈減短烷烴的裂化,酯類、糖類、蛋白質等的水解反應,烯烴、炔烴的氧化反應及芳香烴側

鏈被酸性高錳酸鉀溶液氧化等。2.官能團的引入(1)引入羥基的反應①鹵代烴的水解;②醛(酮)還原(與H2加成);③烯烴與水加成;④酯的水解等。(2)引入鹵素原子的反應①不飽和烴(烯烴、炔烴)與X2加成;②不飽和烴(烯烴、炔烴)與HX加成;③烷烴的鹵代

反應;④苯及其同系物的鹵代反應;⑤醇與HX反應。(3)引入碳碳雙鍵的反應①鹵代烴的消去(堿性條件);②醇的消去(酸性條件);③炔烴不完全加成;④烷烴裂化。(4)引入碳氧雙鍵的反應:醇的氧化。(5)引入羧基的反應①醛氧化;②苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的碳原子上連有氫原子)被酸性高錳酸鉀溶

液氧化;③酯等物質的水解。3.官能團的消除(1)通過加成反應可以消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵、苯環(huán))。(2)通過消去、氧化或酯化反應等消除羥基。(3)通過加成或氧化反應等消除醛基。(4)通過水解反應消除酯基、酰胺基、碳鹵鍵。4.官能團的保護(1)酚羥基的保護:因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反

應,把—OH轉變?yōu)椤狾Na,待氧化后再酸化將其轉變?yōu)椤狾H。(2)碳碳雙鍵的保護:碳碳雙鍵易被氧化,在氧化其他基團前可以利用其與HCl等的加成

反應將其保護起來,待氧化后再利用消去反應轉變?yōu)樘继茧p鍵。(3)氨基(—NH2)的保護:氨基易被氧化,因此用對硝基甲苯合成對氨基苯甲酸的過程中

應先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2還原為—NH2。2CH2Cl

HOCH2CH2OH

OHCCHO

HOOCCOOH。(3)官能團的位置改變,如CH3CH2CH2CH2Br

CH3CH2CH

CH2

CH3CH2CHBrCH3。5.官能團間的衍變(1)官能團種類改變,如烴

鹵代烴

醇

醛

酸

酯。(2)官能團的數(shù)目改變:一個官能團變多個官能團,如CH3CH2Cl

CH2

CH2

ClCH1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)礦物油和植物油主要成分不同。

(

)(2)蔗糖溶液中加入稀硫酸,水浴加熱一段時間,冷卻后加入少量新制氫氧化銅,加熱,檢

驗蔗糖水解產生的葡萄糖。

(

)(3)糖類、油脂、蛋白質都屬于高分子。(

)(4)若兩種二肽互為同分異構體,則二者的水解產物一定不一致。

(

)(5)棉花、蠶絲、羊毛、天然橡膠、酚醛樹脂都屬于天然高分子。

(

)(6)聚異戊二烯屬于純凈物。

(

)√×××××(7)

的單體是(

)(8)高聚物的鏈節(jié)和單體的組成相同、結構不同。

(

)(9)以乙炔為原料制取CHClBr—CH2Br,可行的方法是先與HCl加成后再與Br2加成。

(

)(10)有一種脂肪醇通過一系列反應可得到丙三醇,這種醇可通過氧化、加聚、酯化反

應而制得高聚物

CH2,則這種脂肪醇為CH2

CH—CH2—OH。(

)××√√2.下列說法不正確的是

(

)A.用新制Cu(OH)2可以鑒別乙酸、乙醇、葡萄糖B.用灼燒法可鑒別腈綸和真絲C.淀粉溶液中加入稀硫酸水解,取樣后可以直接加碘水檢驗淀粉是否水解完全D.向油脂在堿性條件下水解的產物中加入熱的飽和食鹽水,因鹽析而在下層析出固體D3.線型PAA(

)具有高吸水性,網狀PAA在抗壓性、吸水性等方面優(yōu)于線型PAA。網狀PAA的制備方法:將丙烯酸用NaOH中和,加入少量交聯(lián)劑a,再引發(fā)

聚合。其部分結構片段如下:下列說法不正確的是

(

)A.線型PAA的單體不存在順反異構現(xiàn)象

B.形成網狀結構的過程發(fā)生了加聚反應C.交聯(lián)劑a的結構簡式是

D.PAA的高吸水性與—COONa有關

C4.已知:

+

,設計以丙酮(

)、C2H2為原料制備異戊二烯(

)的合成路線(用流程圖表示,無機試劑任選)。答案微專題有機合成與推斷題解題策略一、有機推斷解題突破口1.根據(jù)反應中的特殊條件進行推斷(1)NaOH的水溶液,加熱——鹵代烴、酯類的水解反應。(2)NaOH的醇溶液,加熱——鹵代烴的消去反應。(3)濃硫酸,加熱——醇的消去、酯化,醇變成醚,苯環(huán)的硝化等反應。(4)溴水或溴的CCl4溶液——烯烴、炔烴的加成反應。(5)O2、Cu,加熱——醇的催化氧化反應。(6)新制的Cu(OH)2,加熱(或銀氨溶液,水浴加熱)——醛與弱氧化劑的反應。(7)稀硫酸——酯的水解等反應。(8)H2,催化劑——烯烴、炔烴的加成,芳香烴的加成,醛、酮還原成醇的反應。(9)光照——烷基上的氫原子被鹵素原子取代。(10)Fe或FeX3(X為鹵素原子)——苯環(huán)上的氫原子被鹵素原子取代。2.根據(jù)有機物的性質推斷官能團(1)能使溴的四氯化碳溶液褪色的物質可能含有

、

或是酚類物質。(2)能使酸性KMnO4溶液褪色的物質可能含有

、

、—CHO或是醇類、酚類、苯的同系物等。(3)能發(fā)生銀鏡反應或能與新制Cu(OH)2反應生成磚紅色沉淀的物質一定含有—

CHO。(4)能與Na反應放出H2的物質可能為醇、酚、羧酸等。(5)能與NaHCO3溶液反應放出CO2或使石蕊試液變紅的有機物中含有—COOH。(6)能水解的有機物中可能含有酯基、酰胺基或碳鹵鍵。(7)能發(fā)生消去反應的可能是醇或鹵代烴等。(8)能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應的有機物中含有酚羥基。3.根據(jù)性質和有關數(shù)據(jù)推知官能團的數(shù)目(1)烴和鹵素單質的取代:取代1mol氫原子,消耗1mol鹵素單質(X2)。(2)碳碳雙鍵的加成:與H2、Br2、HCl、H2O等按物質的量之比1∶1加成。(3)含—OH的有機物與Na反應:2mol—OH對應1molH2。(4)發(fā)生銀鏡反應時,1mol—CHO對應2molAg,與新制Cu(OH)2反應時,1mol—CHO

對應1molCu2O(注意:1個HCHO分子相當于有2個—CHO)。(5)2—COOH

CO2,—COOH

CO2。4.根據(jù)某些產物推知官能團的位置(1)由醇氧化成醛(或羧酸),—OH一定在鏈端;由醇氧化成酮,—OH一定在鏈中;若該醇

不能被催化氧化,則與—OH相連的碳原子上無氫原子。(2)由消去反應的產物可確定“—OH”或“—X”的位置。(3)由加氫后碳架結構確定碳碳雙鍵或碳碳三鍵的位置。(4)由取代產物的種類可確定碳鏈結構。如C5H12的一氯代物若有3種,則其碳鏈結構為C—C—C—C—C,若其一氯代物只有1種,

則其碳鏈結構為

。二、新型有機反應在有機合成中的應用1.鹵代烴與氰化鈉溶液反應再水解可得到羧酸:如CH3CH2Br

CH3CH2CN

CH3CH2COOH,這是增加一個碳原子的常用方法。2.烯烴的氧化:烯烴通過臭氧氧化,再經過鋅與水處理得到醛或酮;烯烴被酸性KMnO4

溶液氧化得到羧酸或酮。如CH3CH2CH

C(CH3)2

CH3CH2CHO+

。注意根據(jù)烯烴被O3氧化后的產物可以推斷原烯烴的結構。3.雙烯合成:如1,3-丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)化加成反應得到環(huán)己烯,

+

,這是著名的雙烯合成反應,也是合成六元環(huán)的首選方法。4.羥醛縮合:有α-H的醛在稀堿(10%NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用,生成β-羥

基醛,稱為羥醛縮合反應。如

CH3CH

CHCHO。5.苯環(huán)上的硝基被還原:

。6.醛、酮與HCN的加成反應:如CH3CHO+HCN

7.醛或酮與格氏試劑(R'MgX)發(fā)生加成反應,所得產物經水解可得醇:

+R'MgX

。8.酯交換反應(酯的醇解):R1COOR2+R3OH

R1COOR3+R2OH。9.羧酸的還原反應和取代反應:羧酸很難通過催化加氫的方法被還原,用氫化鋁鋰能將

羧酸還原為相應的醇。羧酸分子中的α-H較活潑,易被取代。RCOOH

RCH2OHRCH2COOH+Cl2

+HCl三、有機合成路線設計1.正合成分析法:采用正向思維方法,從已知原料入手,找出合成所需要的直接或間接

的中間體,逐步推向待合成的有機物。其思維程序是:原料→中間體→產品。2.逆合成分析法:采用逆向思維方法,從產品的組成、結構、性質入手,找出合成所需

要的直接或間接的中間體,逐步推向未知原料。其思維程序是:產品→中間體→原

料。如由乙烯合成草酸二乙酯,其思維過程概括如下:③根據(jù)原料性質按順序寫出最佳合成反應方程式

←②確定合成有機物的必需物質

(草酸、乙醇)←①首先確定合成有機物的類別(二元羧酸與一元醇形成的酯)具體路線:3.綜合比較法:采用綜合思維的方法,將正向或逆向推導出的幾種合成途徑進行比較,

從而得到最佳的合成路線。4.方法技巧:巧解有機合成(1)構建合成模型:抓住“原料→反應→產物”這個過程,從原料到目標產物,往往題中

會設置很多有機反應,對那些未學過的反應則設置一些新的信息。在解題時首先圈出

反應條件(不熟悉的一定和已知信息對接),通過觀察原料和目標產物在組成和結構上

的差異,同時緊扣題中所給新反應信息,找到由原料合成最終產物的主線,做到心中有

目標。(2)構建推斷模型:有機推斷的核心是推斷合成路線框圖中各種有機物的結構。由于目

標產物由原料合成得到,原料的碳架結構必然會在目標產物中呈現(xiàn),比較原料和產物

的碳架結構和官能團的變化,充分利用切割模型和有機化合物中各種官能團的性質,

推斷出合成路線中各有機物的結構。例(2022浙江1月選考,31,12分)化合物H是一種具有多種生物活性的天然化合物。某課

題組設計的合成路線如下(部分反應條件已省略):

D

E

F

G

已知:R1Br

R1MgBr;

+

請回答:(1)下列說