抓住题眼 巧妙解题——高考有机合成与推断题的解题指导
2018-08-06吉林赵鑫光王祉贺
吉林 赵鑫光 王祉贺
高考化学试题中有机合成与推断题通常是以新材料、新药物的制备为背景,通过对具体合成路线的分析与判断,综合考查《有机化学基础》中的重要内容。大体包括:有机物的化学式和结构简式、有机反应类型、官能团的转化与性质、重要方程式的书写、同分异构体的数目及有机物的合成路线设计等。2017年高考全国卷中的第36题都涉及上述内容的考查,因此可以预测2018年的高考仍然会以合成路线框图的形式继续考查官能团的转化,新信息的理解和应用,合成路线的设计等方面的内容,并强化考查考生分析推理能力。解答这类有机合成与推断题时,要善于提取题目中的已知信息,抓住解题的“题眼”,从而准确地推断出未知物质,顺利做出正确答案。
一、有机合成与推断题中的题眼归纳
【题眼一】牢记特征反应条件
反应条件预测可能发生的反应X2/光照(X2表示卤素单质)烷烃或苯环侧链烃基上H原子发生取代反应X2/催化剂(X2表示卤素单质)苯环上H原子发生取代反应NaOH水溶液/加热卤代烃或酯的水解反应NaOH醇溶液/加热卤代烃的消去反应浓硫酸/加热醇脱水生成醚或者烯烃,醇和酸的酯化反应稀硫酸/加热酯或糖类的水解反应氢气/催化剂/加热碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基等的加成反应氧气/催化剂/加热醇氧化成醛或酮、醛氧化成羧酸Br2/CCl4碳碳双键、碳碳三键的加成反应
【题眼二】理清官能团之间的相互转化关系
下图为常见化合物官能团之间的转化关系,图中实线箭头是选修中要求掌握的,虚线箭头是试题中可能给予信息的转化。
【题眼三】抓住官能团的反应特性
特征反应可能的官能团或物质与金属钠反应醇羟基、酚羟基、羧基与碳酸钠溶液反应酚羟基、羧基与碳酸氢钠溶液反应羧基使溴水褪色碳碳双键、碳碳三键、醛基使酸性高锰酸钾溶液褪色碳碳双键、碳碳三键、羟基、醛基、与苯环相连的碳原子上有氢原子与银氨溶液反应产生银镜醛基、甲酸酯与新制氢氧化铜悬浊液反应产生红色沉淀醛基、甲酸酯与溴水反应产生白色沉淀酚羟基遇Fe3+显特征紫色酚羟基可发生连续氧化伯醇(含—CH2—OH)或—RCHCHR'(R和R'为烃基)能发生水解反应卤代烃、酯、多糖、蛋白质能发生消去反应卤代烃、醇(相邻碳原子上有氢原子)能发生加成反应碳碳双键、碳碳三键、羰基、醛基、苯环能发生加聚反应碳碳双键、碳碳三键能发生缩聚反应同时存在羟基和羧基、同时存在氨基和羧基
【题眼四】关注转化过程中的数量关系
(1)发生置换反应时:1 mol —OH或—COOH与活泼金属(通常是Na)反应时,生成0.5 mol H2。
(2)发生加成反应时:1 mol碳碳双键或1 mol醛基消耗1 mol H2;1 mol碳碳三键消耗1 mol H2(部分加成)或2 mol H2(完全加成);1 mol苯消耗3 mol H2。
(3)发生氧化反应时:1 mol —CHO消耗2 mol [Ag(NH3)2]+,生成2 mol Ag;1 mol —CHO消耗2 mol Cu(OH)2,生成1 mol Cu2O。
(4)发生水解反应时,在碱性条件下,1 mol醇酯(由醇和羧酸生成的酯)消耗1 mol NaOH;1 mol酚酯(由酚和羧酸生成的酯)消耗2 mol NaOH。
(5)1 mol —COOH与足量的碳酸氢钠溶液反应,生成1 mol CO2。
(6)一元伯醇(R—CH2—OH)发生连续氧化时,生成的醛(R—CHO)的相对分子质量比醇少2,进一步生成的羧酸(R—COOH)的相对分子质量比醇多14。
【题眼五】熟悉分子结构中的共线、共面关系
(1)当碳原子与其他四个原子形成共价单键时,空间构型必为四面体,换言之,只要结构中有一个碳原子为饱和碳原子,则分子中的所有原子不可能共平面。
(2)甲烷(CH4)分子中,最多共面的原子数为3。
(3)当分子中出现一个碳碳双键时,至少共面的原子数为6。
(4)当分子中出现一个碳碳三键时,至少共线的原子数为4。
(5)当分子中出现一个苯环时,至少共面的原子数为12。
【题眼六】迁移并应用题干中所给的陌生信息
(1)取代反应
③酯与格氏试剂的反应:
(2)加成反应
①共轭二烯烃的1,4-加成反应:
⑤Diels-Alder反应([4+2]成环反应):
(3)氧化反应
①烯烃的臭氧氧化分解反应:
②烯烃被酸性KMnO4氧化分解:
③苯环侧链被酸性高锰酸钾氧化:
(4)还原反应
②用氢化铝锂(LiAlH4)还原羧酸成醇:
二、原创试题及解析
有机物M(C25H44O8)是一种新型治疗高血压病的药物,工业上用淀粉、烃A为基本原料合成M的路线如下图所示。
已知:
Ⅰ.烃A在质谱图中的最大质荷比为72,B分子中核磁共振氢谱有2组峰且面积比为9∶2。
Ⅱ.F是一种气态含氧衍生物,其分子构型为平面形。
(1)A的名称为__________(系统命名法),B的结构简式为__________,F的分子式为__________;
(3)D与银氨溶液反应的方程式:__________;
(4)E与H反应生成M的方程式:__________;
(5)E有多种同分异构体,其中属于酯类且能发生银镜反应的同分异构体共有__________种,其中核磁共振氢谱有 2个峰的物质结构简式为__________。
第三个题眼是已知条件Ⅱ,F是气态含氧衍生物,其分子构型为平面形可推断出F为甲醛,其分子式为CH2O。
第五个题眼为官能团的反应特性,E为羧酸而H为醇,故可发生酯化反应,得到最终产物M为
通过上述分析可以发现,在有机合成推断题中,只要从上述总结的几个方面找准题眼,就可以全面了解合成流程,进而正确解答题目。
【参考答案】(1)2,2 - 二甲基丙烷
(2)氢氧化钠水溶液、加热 醛基、羟基
+4H2O