有机推断与合成

有机物的推断与合成【学法导航】一、学生答题时常见错误警示①有机物结构书写不规范；②化学方程式书写缺项；③粗心大意等非智力因素，如忽视碳碳双键是官能团，有机反应方程式书写时，忘记写水等小分子，苯环写成正六边形（里面没画圆圈）等。④另外常见错误还有：有机结构简式中原子间的连接方式表达不正确，写错位；化学用语中文名称不能写错别字；酯化反应的生成物不漏写“水”；酯化反应写成“脂化反应”；加成反应写成了“加层反应”。二、有机推断与合成的考查要求：1.观察能力——能够通过对有机模型、图形、图表的观察，获取感性知识并对其进行初步加工和记忆的能力。2.思维能力——对有机化学各信息按题设进行发散和收敛，分解和整合，从而解决问题，并能运用所统摄的规律进行推理的创造能力。3.自学能力——敏捷地接受试题所给出的新信息，并与已学过的有关知识结合起来，解决问题，并进行分析和评价的能力。分析近几年来的高考有机题，发现有以下几个特点：一般形式是推有机物质，写用语，判性质。当然，有的只要求推出有机物，有的则要求根据分子式推同分异构体，确定物质的结构，有的还要求写出有机化学方程式。由于有机化学中普遍存在同分异构现象，而有机物的分子式不能表示具体的物质，因此用语中特别强调写出有机物质的结构简式。有机推断题所提供的条件有两类，一类是有机物的性质及相互关系也可能有数据,这类题要求直接推断物质的名称,并写出结构简式;另一类则通过化学计算也告诉一些物质性质进行推断，一般是先求出相对分子质量，再求分子式，根据性质确定物质，最后写化学用语。有机推断与合成题，在设计时还突出了化学与社会、生活、环境、医药、新科技等的联系。解题时要求能根据已学的知识（有机物各主要官能团的性质和主要化学反应）和相关信息，对有机物进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。而有机推断的一般思路是：由反应信息推测官能团和寻找衍生关系；由结构信息推测官能团和结构式（结构简式）；由数字信息推测分子式；由隐含信息推测反应类型和未知物的结构和化学反应。【典例精析】例1.（08海南卷）A、B、C、D、E均为有机化合物，它们之间的关系如图所示(提示：RCH=CHR'在酸性高锰酸钾溶液中反应生成RCOOH和R'COOH，其中R和R'为烷基)。回答下列问题：(1)直链化合物A的相对分子质量小于90，A分子中碳、氢元素的总质量分数为0.814，其余为氧元素，则A的分子式为_____________；(2)已知B与NaHCO3溶液完全反应，其物质的量之比为1：2，则在浓硫酸的催化下，B与足量的C2H5OH发生反应的化学方程式是____________________________，反应类型为____________________。(3)A可以与金属钠作用放出氢气，能使溴的四氯化碳溶液褪色，则A的结构简式是__________________(4)D的同分异构体中，能与NaHCO3溶液反应放出CO2的有__________种，其相应的结构简式是__________________。【答案】（1）C5H10O。(2）HOOC—CH2—COOH；HOOC—CH2—COOH+2C2H5OHC2H5OOC—CH2—COOC2H5+2H2O；酯化反应（或取代反应）。(3）HO—CH2—CH2—CH=CH—CH3。(4）2；CH3CH2CH2COOH、CH3CH(CH3)COOH。【解析】（1）氧的质量分数为1－0.814＝0.186，假定A的相对分子质量为90，则N(O)＝90×0.18616=1.0463，所以氧的原子个数为1，则A的相对分子质量为：16×10.186＝86，由商余法得86－16/12=5……10，即A得分子式为C5H10O。(2）由于B与NaHCO3溶液完全反应，其物质的量之比为1：2，所以B中含有2个－COOH，结合C＋C2H5OHC2H4O2＋H2O可知，C为CH3COOH，即B中含有3个C原子，现已知B中含有2个－COOH，即B中还含有一个CH2，所以B的结构简式为HOOC－CH2－COOH，B与足量的C2H5OH反应的化学方程式为：HOOC—CH2—COOH+2C2H5OHC2H5OOC—CH2—COOC2H5+2H2O，反应类型为酯化反应。(3）A可以与金属钠作用放出氢气，说明A中含有的官能团为－OH，能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明A中含有C=C，且A为直链化合物，结合题上的提示可得A的结构简式为：HO—CH2—CH2—CH=CH—CH3。(4）能与NaHCO3溶液反应放出CO2，说明为羧酸，其结构简式为：CH3CH2CH2COOH、CH3CH(CH3)COOH。【考点分析】本题主要考查有机物分子式的确定、特定要求下化学反应方程式的书写、反应类型的判断、同分异构体的书写。例2.（2009全国2卷30）化合物A相对分子质量为86，碳的质量分数为55.8%，氢为7.0%，其余为氧。A的相关反应如下图所示:已知R-CH=CHOH(烯醇)不稳定,很快转化为2RCHCHO。根据以上信息回答下列问题:(1)A的分子式为;(2)反应②的化学方程式是;(3)A的结构简式是;(4)反应①的化学方程式是;(5)A有多种同分异构体,写出四个同时满足(i)能发生水解反应(ii)能使溴的四氯化碳溶液褪色两个条件的同分异构体的结构简式：、、、；（6）A的另一种同分异构体，其分子中所有碳原子在一条直线上，它的结构简式为。【答案】【解析】根据题意，A分子中碳的原子数为4个，氢原子的个数为6个，则氧原子的个数为2个，即A的分子式为C4H6O2。由于A可以发生聚合反应，说明含有碳碳双键，在硫酸存在条件下生成两种有机物，则为酯的水解，即A中含有酯基。根据不饱和度，没有其他功能团。由A的水解产物C和D的关系可判断C与D中的碳原子数相等，均为两个。则A的结构为CH3COOCH=CH2，因此A在酸性条件下水解后得到CH3COOH和CH2=CHOH，碳碳双键的碳原子上接羟基不稳定，转化为CH3CHO。A聚合反应后得到的产物B为，在酸性条件下水解，除了生成乙酸和。【考点分析】本题考查有机物分子式的确定和性质，注意结构简式、同分异构体、化学方程式的书写。例3.（2008年四川延考区卷）A和B是具有相同碳原子数的一氯代物，A-I转换关系如图所示：根据框图回答下列问题；（1）B的结构简式是；（2）反应③的化学方程式是；（3）上述转换中属于取代反应的是；（填写反应序号）（4）图中与E互为同分异构体的是；（填化合物代号）。图中化合物带有的含氧官能团有种。（5）C在硫酸催化下与水反应的化学方程式是；（6）I的结构简式是；名称是。【答案】（1）（2）（3）④⑦⑧（4）H；4（5）2CH3CH=CH2+2H2O,42SOHCH3CH(OH)CH3+CH3CH2CH2OH（6）CH3CH2COOCH(CH3)2；丙酸异丙酯【解析】本题的突破口是紧紧抓住反应的条件，采用逆推法可以分析出A、B的结构，从而进行解题。【考点分析】以常见有机物之间的相互转化为基本框架，通过反应条件的特定性考查学生对反应物种类的判断能力以及对反应的熟练程度。例4.（08山东卷）苯丙酸诺龙是一种兴奋剂，结构简式为(I）由苯丙酸诺龙的结构推测，它能(填代号）。a.使溴的四氯化碳溶液褪色b.使酸性KMnO4c．与银氨溶液发生银镜反应d.与Na2CO3溶液作用生成CO2苯丙酸诺龙的一种同分异构体A，在一定条件下可发生下列反应：据以上信息回答（2）~（4）题：(2）B→D的反应类型是。(3）C的结构简式为。(4）F→G的化学方程式是。【答案】（1）a、b。(2）加成反应（或还原反应）。(3）(4）【解析】（1）苯丙酸诺龙的结构中含有C＝C，所以a、b成立，结构中不含有－CHO，所以不能发生银镜反应，结构中不含有－COOH，所以不会与Na2CO3溶液反应生成CO2。(2）B与H2在Ni作催化剂下发生的是C＝C及C＝O的加成反应。(3）由可以逆推出H为，根据H和题上的信息得F为：，E为，C为。【考点分析】通过药品为载体，考查有机物的性质、有机反应类型、有机物的推断。例5.（2008中山高三质量检测）已知两个羟基同时连在同一碳原子上的结构是不稳定的，它要发生脱水反应：现有分子式为C9H8O2X2（X为一未知元素）的物质M，可在一定条件下发生上述一系列反应。试回答下列问题：⑴X为（填元素符号）；⑵A中所含的官能团为，上述转化中其中属于氧化反应的共有_____步（填数字）；M与NaOH溶液共热反应的所属类型是反应。⑶M的结构简式为。⑷写出下列反应的化学方程：①B→D；②E和银氨溶液反应的化学方程式：。COO—NH2—C—COOHCH2—CCH3—COOHCl—CHCH3—COOH—CHCH3—COONa【答案】（1）Br（2）醛基4取代（或水解）（3）①2CH3OH＋O22HCHO＋2H2O（4）HCOOH＋2Ag(NH3)2OH(NH4)2CO3＋2Ag↓＋②2NH3↑＋H2O【解析】本题中给出的新信息是：当两个羟基连在同一个碳上时不稳定易脱水，所以在卤代烃水解后能直接生成醛，这样的卤代烃应是在一个碳原子上有两个卤原子。不少学生由于在阅读新信息时不能正确的转化而进入死胡同，无法再接下去进行思考。根据反应可以判断A中有醛基和羧酸钠，B为醇，由于醇B经两步氧化得到的羧酸也能发生银镜反应，说明E是甲酸，则B为甲醇。进而推断M中存在一个酯基，两个溴原子（在氢氧化钠溶液作用下发生水解反应转化为两个羟基，进而转化为醛基存在于A中），再加上F与盐酸反应的产物结构，可得到A和M的结构简式。考点分析：本题以信息为载体考查学生对信息的分析和处理能力，在此基础上考查学生对元素推断、反应类型的判断、以及基本有机反应的书写能力。例6.（2009江苏高考化学）多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物。多沙唑嗪的合成路线如下：（1）写出D中两种含氧官能团的名称：和。（2）写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式。①苯的衍生物，且苯环上的一取代产物只有两种；②与Na2CO3溶液反应放出气体；③水解后的产物才能与FeCl3溶液发生显色反应。（3）E→F的反应中还可能生成一种有机副产物，该副产物的结构简式为。（4）由F制备多沙唑嗪的反应中要加入试剂X(C10H10N3O2Cl)，X的结构简式为。（5）苯乙酸乙酯是一种常见的合成香料。请设计合理的方案以苯甲醛和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯（用合成路线流程图表示，并注明反应条件）。提示：①R－Br+Na→R－CN+NaBr；②合成过程中无机试剂任选；③合成路线流程图示例如下：CH3CH2OH浓硫酸170℃H2C＝CH2BrH2C－CH2Br【答案】（1）羧基和醚键（2）（3）（4）（5）【解析】（1）根据D的结构简式，不难得出，分子结构中含有的官能团为羧基和醚键；（2）根据信息①可知：分子结构中一定含有苯环，苯环上有两种不同的取代基，且两种取代基在苯环上分别处于对位；根据信息②可知：分子结构中一定含有羧基；根据信息③可知：分子结构中一定含有酚酯的结构；则将D结构改变可以有：（3）根据图中E→F的信息，1nol最多可以和2molE反应，所以该副产物的结构简式为：（4）分析F与多沙唑嗪结构上差别，结合X的分子式：C10H10N3O2Cl，HNNHBr2确定X的结构简式为：（5）根据题中苯乙酸乙酯的分子结构，将制备原料苯甲醛和乙醇的分子结构与之对比，结合有机反应原理，按照提示的合成路线流程图示例，完成合成苯乙酸乙酯的路线流程图；答案为：【考点分析】本题借助于新型药物的合成路线考查学生对官能团的基本认识、有条件下同分异构体的书写、有机反应的多样性以及有机合成路线的选择。例7.（2009天津卷8）请仔细阅读以下转化关系：A.是从蛇床子果实中提取的一种中草药有效成分，是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物；B.称作冰片，可用于医药和制香精，樟脑等；C.的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子；D.中只含一个氧原子，与Na反应放出H2；F.为烃。请