專題十三生命活動的物質基礎有機合成高考

化學新高考專用體系透視考點透析題型透析目錄考點1生命活動的物質基礎考點2合成高分子考點3有機合成題型

有機合成與推斷綜合題考點1生命活動的物質基礎一、糖類1.葡萄糖與果糖(1)結構比較物質分子式結構簡式官能團關系葡萄糖C6H12O6CH2OH(CHOH)4CHO—OH、—CHO互為同分異構體果糖C6H12O6CH2OH(CHOH)3COCH2OH—OH、

(2)葡萄糖的化學性質

2.蔗糖與麥芽糖物質

蔗糖麥芽糖相同點組成分子式均為C12H22O11

性質都能發(fā)生水解反應

不同點是否含醛基否是

水解產物葡萄糖和果糖葡萄糖二者關系

互為同分異構體

3.淀粉與纖維素(1)組成二者均屬于高分子,分子式均可表示為(C6H10O5)n,但因n值不確定,故二者均屬于混合

物,且不互為同分異構體。(2)化學性質①均可發(fā)生酯化反應,不能被銀氨溶液、新制Cu(OH)2氧化,水解反應的最終產物均為

葡萄糖;②淀粉遇碘(I2)變藍。注意①淀粉、蔗糖的水解反應若用稀硫酸作催化劑,檢驗水解產物前應先加入

NaOH溶液中和H2SO4,再進行銀鏡反應或與新制Cu(OH)2反應。②纖維素在人體內不能被水解,不能為人體提供能量。二、油脂1.油脂的氫化(油脂的硬化)

+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注意①油脂和脂肪酸均不屬于高分子。②不飽和高級脂肪酸甘油酯含有碳碳雙鍵,

能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色。1.氨基酸的化學性質(1)兩性(—NH2、—COOH性質綜合體現)

+HCl

+NaOH

+H2O(2)成肽反應

+

三、蛋白質+H2O注意兩種氨基酸混合可以形成四種鏈狀二肽。2.蛋白質的性質性質說明水解在酸、堿或酶的作用下,最終水解生成氨基酸兩性能與酸或堿反應生成鹽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從溶液中析出。鹽析是可逆過程,可用于分離和提純蛋白質(鹽析過程中沒有發(fā)生化學變化)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。可用于殺菌消毒、保存動物標本等顯色反應含有苯環(huán)的蛋白質遇濃硝酸加熱變黃色,該性質可用于含苯環(huán)的蛋白質的檢驗灼燒反應蛋白質灼燒時有燒焦羽毛氣味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

大多數是蛋白質。酶的催化反應條件溫和,具有高效性和專一性。四、核酸

考點2合成高分子一、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。

;nCH2

CH—CH

CH2

CH2—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,同時還生成小分子的反應。nHOCH2CH2OH+nHOOCCOOH

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

+(n-1)H2O;n

+n

+(n-1)H2O(酚醛樹脂的合成)。注意①加聚反應的單體含有雙鍵或三鍵,縮聚反應的單體含有兩個或多個官能團

(如—OH、—COOH、—NH2等)或活潑氫原子(如與酚羥基處于鄰、對位的H)。②加聚產物中鏈節(jié)的組成與單體的組成相同,縮聚產物中鏈節(jié)的組成與單體的組成不

同。1.加聚產物單體的判斷彎箭頭法:從鏈節(jié)兩端出發(fā)畫出左右交替的彎箭頭,箭頭相遇處增加一個“單鍵”,箭

尾相遇處斷開一個“單鍵”。如:

的單體為CH2

CH2和CH2

CHCH3。

的單體為CH2

CH—CH

二、根據高分子的結構推斷單體的方法CH2和

。2.縮聚產物單體的判斷鏈節(jié)特點單體判斷方法鏈節(jié)為

或

單體為一種,去掉兩端方括號,即得單體。如:

的單體為H2NCH2COOH鏈節(jié)中間(不在兩端)含有酰胺基從酰胺基中間斷開,在亞氨基上加氫原子,在羰基

碳上加羥基,即得單體。如:

的單體為H2N—CH2—COOH和H2N—CH2—CH2—COOH鏈節(jié)中間(不在兩端)含有酯基從酯基中間斷開,羰基碳上加羥基,氧原子上加氫

原子,即得單體。如:

的單體為

和HOCH2CH2OH3.特殊情況(1)

是苯酚和RCHO發(fā)生縮聚反應的產物。(2)

是環(huán)氧乙烷型物質開環(huán)聚合的產物,其單體應為

?？键c3有機合成一、有機合成常用方法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、羥醛縮合反應等都可用來

增長碳鏈。

(2)碳鏈縮短烷烴的裂化、裂解,酯類、糖類、蛋白質等的水解反應,羧酸鹽脫羧反應,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都可使碳鏈縮短。CH3COONa+NaOH

CH4↑+Na2CO3

+R—COOH

RCOOH

(3)成環(huán)反應①脫水縮合反應:多元酸與多元醇經酯化反應生成環(huán)酯,羥基酸、氨基酸、多元醇或

多元酸分子內縮合和分子間縮合等。2

+2H2O(形成環(huán)酯)2

+2H2O(形成環(huán)肽)2

+2H2O(形成環(huán)醚)②聚合反應:乙炔聚合成苯,甲醛、乙醛等聚合成環(huán)狀化合物等。③有機信息題中常見的雙烯合成(第爾斯—阿爾德反應)、烯烴氧化為環(huán)氧化合物、

烷烴的環(huán)化(石油的催化重整)等。2.官能團的引入官能團引入官能團的反應羥基①鹵代烴的水解②醛(酮)的還原(與H2加成)③烯烴與H2O加成④酯的水解鹵素原子①烯烴、炔烴與X2或HX加成②烷烴、苯及其同系物的鹵代反應③醇與HX的取代反應碳碳雙鍵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、裂解碳氧雙鍵醇的氧化羧基①醛的氧化②苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的C上有H)被酸性

KMnO4溶液氧化③酯、酰胺等的水解3.官能團的消除官能團(或苯環(huán))消除官能團(或苯環(huán))的反應雙鍵、三鍵、苯環(huán)加成反應鹵素原子消去反應、水解反應羥基消去反應、氧化反應、酯化反應、與HX發(fā)生取

代反應醛基加成反應、氧化反應羧基酯化反應、脫羧反應酯基、酰胺基水解反應4.官能團的保護官能團保護官能團的方法酚羥基因酚羥基易被氧化,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,待氧化后再酸化變回—OH碳碳雙鍵碳碳雙鍵易被氧化,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變回碳碳雙鍵氨基氨基易被氧化,用

合成

的過程中應先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2還原為—NH2醛基醛基易被氧化,可先用乙醇將—CHO轉變?yōu)榭s醛

結構(

),待氧化后再水解變回醛基5.官能團間的衍變類型示例官能團種類改變烴

鹵代烴

醇

醛

羧酸

酯官能團數目及種類改變CH3CH2Cl

CH2

CH2

ClCH2CH2Cl

HOCH2CH2OH

OHCCHO

HOOCCOOH官能團位置改變CH3CH2CH2CH2Br

CH3CH2CH

CH2

CH3CH2CHBrCH3二、有機合成路線設計方法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: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,逐步推向原料。其思維程序: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:

具體路線:

題型有機合成與推斷綜合題一、有機推斷解題突破口1.由反應條件確定反應類型及轉化反應條件反應類型及轉化NaOH水溶液,加熱鹵代烴、酯的水解反應NaOH醇溶液,加熱鹵代烴的消去反應濃硫酸,加熱醇的消去、酯化,醇變成醚,苯環(huán)的硝化、磺化溴水或溴的CCl4溶液烯烴、炔烴的加成反應反應條件反應類型及轉化O2、Cu,加熱醇的催化氧化反應新制Cu(OH)2(或銀氨溶液),加熱醛氧化成羧酸鹽稀硫酸,加熱酯的水解等反應H2,催化劑烯烴、炔烴、芳香烴的加成,醛、酮還原成醇H+酸化光照烷基上的氫原子被鹵素原子取代Fe或FeX3(X為Cl、Br)苯環(huán)上的氫原子被Cl、Br取代2.由反應現象或者反應試劑確定官能團有機物性質官能團(或物質)能使溴的CCl4溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵、酚羥基能使酸性KMnO4溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醇/酚羥基、醛基、苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的C上有H)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醛基(醛、甲酸、甲酸酯、還原糖)能與Na反應放出H2醇/酚羥基、羧基能與NaHCO3溶液反應放出CO2或使石蕊溶液變紅羧基、磺酸基能水解酯基、酰胺基、碳鹵鍵能發(fā)生消去反應醇羥基、碳鹵鍵遇濃溴水產生白色沉淀或遇FeCl3溶液顯紫色酚羥基3.根據反應的定量關系確定官能團的數目(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分子中相當于有2個—CHO)。(5)2—COOH

CO2,—COOH

CO2。4.根據產物特點推斷反應物結構(1)①由醇氧化成醛(或羧酸),—OH一定在鏈端;②由醇氧化成酮,—OH一定在鏈中;③

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)由消去反應的產物中碳碳雙鍵或碳碳三鍵的位置可確定—OH或—X的位置。(3)由加氫后的碳鏈結構確定碳碳雙鍵或碳碳三鍵的位置。(4)由取代產物的數目可確定碳鏈結構。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、有機合成解題策略1.“三先三后”策略(1)“先消后加”策略:當官能團數量增加、位置變化、不飽和度大幅提升時,一般由

鹵代烴或醇先消去,再與X2或HX加成,最后再水解或消去,實現合成目的。(2)“先占后除”策略:苯環(huán)上的基團有定位的功能,為防止引入的基團誤入其他位置,

先用某些基團占據特定位置,待引入基團進入后,再去除占位基團。(3)“先保后復”策略:官能團轉化時所加試劑可能會連累不需要變化的其他基團,可

先對其采取保護措施然后再將其復原。如碳碳雙鍵易被酸性KMnO4溶液氧化,先用

HBr加成保護,然后再用NaOH醇溶液加熱消去復原。2.巧用陌生反應設計合成路線在歷年的高考試題中,合成路線的設計往往會涉及陌生反應,可利用陌生反應作為設

計合成路線的突破口。具體步驟如下:第一步:尋找框圖、已知信息中的陌生反應,分析陌生反應中鍵的斷裂和形成,以及由

此引起的官能團變化。第二步:對比所給原料與目標產物的官能團,尋找其與陌生反應的關系。第三步:若原料或目標產物中的官能團與陌生反應不一致,可通過已學知識進行官能

團的轉化。在設計過程中一般會用到“逆推法”和“正推法”,這兩種方法常聯合使用。(1)若陌生反應處在最后一步,則直接采取逆推法,對比原料與逆推出的中間產物的官

能團后,再進行正推;(2)若陌生反應處在第一步,則可直接正推;(3)若陌生反應處在合成路線中間,則可同時使用正推法和逆推法并進行檢驗;(4)若原料較為簡單,比如烷烴或環(huán)烷烴作為原料時,一般只發(fā)生光照取代反應,則可直

接正推一步;(5)若目標產物含有酯基,可嘗試直接逆推一步拆分為羧酸和醇。3.常見新型有機反應(1)鹵代烴與氰化鈉溶液反應后再水解可得到羧酸。如CH3CH2Br

CH3CH2CN

CH3CH2COOH,這是增加一個碳原子的常用方法。(2)烯烴的氧化:①烯烴先通過臭氧氧化,再經過鋅與水處理得到醛或酮;②烯烴被酸性

KMnO4溶液氧化得到羧酸或酮。如CH3CH2CH

C(CH3)2

CH3CH2CHO+

,

CH3COOH+

。(3)雙烯合成:如1,3-丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)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,又如

+

。(4)羥醛縮合:有α-H的醛在稀堿溶液中能和另一分子醛發(fā)生加成反應,生成β-羥基醛,該

產物易失水,得到α,β-不飽和醛,這類反應稱為羥醛縮合反應。如

CH3CH

CHCHO(5)苯環(huán)上的硝基被還原:

。(6)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

。(7)酯交換反應(酯的醇解):R1COOR2+R3OH

R1COOR3+R2OH。(8)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LiAlH4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例

(2023湖南,18,15分)含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活

性。一種合成該類化合物的路線如下(部分反應條件已簡化):

回答下列問題:(1)B的結構簡式為

;(2)從F轉化為G的過程中所涉及的反應類型是

消去反應

、

加成反應

;(3)物質G所含官能團的名稱為

醚鍵

、

碳碳雙鍵

;(4)依據上述流程提供的信息,下列反應產物J的結構簡式為

;

J(5)下列物質的酸性由大到小的順序是

③①②

(寫標號);①

②

③

(6)

(呋喃)是一種重要的化工原料,其能夠發(fā)生銀鏡反應的同分異構體中,除

外,還有

4

種;