有机合成与推断专题突破

有机合成与推断专题突破撰稿：房鑫【高考展望】考试说明中明确要求掌握烃（烷、烯、炔和芳香烃）及其衍生物（卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯）的组成、结构特点和性质，认识不同类型化合物之间的转化关系，能设计合理路线合成简单有机化合物。能举例说明烃及其衍生物在有机合成和有机化工中的重要作用。有机合成与推断是高考的必考内容，此类题目综合性强，难度大，情景新，要求高，只有在熟练掌握各类有机物及相互衍变关系的基础上，结合具体的实验现象和数据，再综合分析，才能作出正确、合理的推断。题型以填空题为主，命题多以框图的形式给出，有时还给出一定的新信息来考查学生的思维能力和知识迁移能力。解决这类题目的法宝就是：熟练掌握各类官能团之间的衍变关系，做到以不变应万变。【方法点拨】一、有机合成1.有机合成的要求：选择合理的有机合成途径和路线2.原则：原料价廉，原理正确，途径简便，便于操作，条件适宜，易于分离。3.思路：（1）根据合成过程的反应类型，所带官能团性质及题干中所给的有关知识和信息，审题分析，理顺基本途径。（2）根据所给原料，反应规律，官能团引入、转换等特点找出突破点。（3）综合分析，寻找并设计最佳方案。4.应具备的基本知识：（1）官能团的引入：引入卤原子（烯、炔的加成；烷、苯及其同系物、醇的取代）引入双键（醇、卤代烃的消去；炔的不完全加成）引入羟基（烯加水；醛、酮加氢气；醛的氧化；酯水解；卤代烃水解；糖分解为乙醇和CO2）生成醛、酮（烯的催化氧化；醇的催化氧化）（2）碳链的改变：增长碳链（酯化；炔、烯加HCN；聚合等）减少碳链（酯的水解；裂化；裂解；脱羧；烯催化氧化）（3）成环反应（酯化；分子间脱水；缩合等）二、有机物推导1.有机推断题的解答思维模式：2、解答有机推断题的常用的解题方法：①顺推法：以有机物的结构、性质和实验现象为主线，采用正向思维，得出正确结论。②逆推法：以有机物结构、性质和实验现象为主线，采用逆向思维，得出正确结论注意：在有机推断中思路要开阔，打破定势。应该考虑到某有机物可能不止一种官能团，或者只有一种单不止一个官能团。要从链状结构想到环状结构等。突破口也有可能不止一个，更多的是多种突破口的融合，这样疑难问题就可迎刃而解了。③夹击法：从反应物和生成物同时出发，以有机物的结构、性质为主线，推出中间过渡产物，从而解决过程问题并得出正确结论。④分层推理法：依据题意，分层推理，综合结果，得出正确推论。【知识重点】1、有机物的官能团和它们的性质：官能团结构性质碳碳双键加成（H2、X2、HX、H2O）氧化（O2、KMnO4）加聚碳碳叁键－C≡C－加成（H2、X2、HX、H2O）氧化（O2、KMnO4）、加聚苯取代（X2、HNO3、H2SO4）加成（H2）、氧化（O2）卤素原子－X水解（NaOH水溶液）消去（NaOH醇溶液）醇羟基R－OH取代（活泼金属、HX、分子间脱水、酯化反应）氧化(铜的催化氧化、燃烧)消去酚羟基取代（浓溴水）、弱酸性、加成（H2）显色反应（Fe3+）醛基－CHO加成或还原（H2）氧化(O2、银氨溶液、新制Cu(OH)2)羰基加成或还原（H2）羧基－COOH酸性、酯化酯基水解(稀H2SO4、NaOH溶液)2、由反应条件确定官能团：反应条件可能官能团浓硫酸①醇的消去（醇羟基）②酯化反应（含有羟基、羧基）稀硫酸①酯的水解（含有酯基）②二糖、多糖的水解NaOH水溶液①卤代烃的水解②酯的水解NaOH醇溶液卤代烃消去（－X）H2、催化剂加成(碳碳双键、碳碳叁键、醛基、羰基、苯环)O2/Cu、加热醇羟基（－CH2OH、－CHOH）Cl2(Br2)/Fe苯环Cl2(Br2)/光照烷烃或苯环上烷烃基碱石灰/加热R－COONa3、根据反应物性质确定官能团:反应条件可能官能团能与NaHCO3反应的羧基能与Na2CO3反应的羧基、酚羟基能与Na反应的羧基、酚羟基、醇羟基与银氨溶液反应产生银镜醛基与新制氢氧化铜产生砖红色沉淀（溶解）醛基（羧基）使溴水褪色碳碳双键、碳碳叁键、醛基加溴水产生白色沉淀、遇Fe3+显紫色酚A是醇（－CH2OH）或乙烯4、根据反应类型来推断官能团：反应类型可能官能团加成反应C＝C、C≡C、－CHO、羰基、苯环加聚反应C＝C、C≡C酯化反应羟基或羧基水解反应－X、酯基、肽键、多糖等单一物质能发生缩聚反应分子中同时含有羟基和羧基或羧基和胺基5．反应类（从特征现象上突破）反应的试剂有机物现象与溴水反应(1)烯烃、二烯烃(2)炔烃溴水褪色，且产物分层(3)醛溴水褪色，且产物不分层(4)苯酚有白色沉淀生成与酸性高锰酸钾反应(1)烯烃、二烯烃(2)炔烃(3)苯的同系物(4)醇(5)醛高锰酸钾溶液均褪色与金属钠反应(1)醇放出气体，反应缓和(2)苯酚放出气体，反应速度较快(3)羧酸放出气体，反应速度更快与氢氧化钠反应(1)卤代烃分层消失，生成一种有机物(2)苯酚浑浊变澄清(3)羧酸无明显现象(4)酯分层消失，生成两种有机物与碳酸氢钠反应羧酸放出气体且能使石灰水变浑浊银氨溶液或新制氢氧化铜(1)醛有银镜或红色沉淀产生(2)甲酸或甲酸钠加碱中和后有银镜或红色沉淀产生(3)甲酸酯有银镜或红色沉淀生成6.利用官能团的衍生关系进行衍变（从特定的转化关系上突破）【经典例题】１．根据图示回答下列问题：（1）写出A、E、G的结构简式：A__________，E__________，G__________；（2）反应②的化学方程式（包括反应条件）是__________，反应④化学方程式（包括反应条件）是__________；（3）写出①、⑤的反应类型：①__________、⑤__________。答案：（1）CH2＝CH2HOOC(CH2)4COOH（2）（3）加成缩聚解析：本题考查了有机化合物合成与推断。由分子式可得到A为CH2=CH2，F为CH2(OH)CH2(OH)，再由F与G在浓硫酸加热条件下缩聚得到高聚物，可推知G为HOOC(CH2)4COOH。由分子式可知D为CH2=CHCl，综合反应②④可知C为CH2ClCH2Cl，B为Cl2。又知D发生加聚得到E，E必为，其余题目迎刃而解。2．通过粮食发酵可获得某含氧有机化合物X，其相对分子质量为46，其中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.0%。（1）X的分子式是__________；（2）X与金属钠反应放出氢气，反应的化学方程式是__________（有机物用结构简式表达）；（3）X与空气中的氧气在铜或银催化下反应生成Y，Y的结构简式是__________；（4）X与高锰酸钾酸性溶液反应可生成Z。在加热和浓硫酸作用下，X与Z反应可生成一种有香味的物质W，若184gX和120gZ反应能生成106gW，计算该反应的产率。（要求写出计算过程）答案：（1）C2H6O（2）2C2H5OH+2Na2C2H5ONa+H2↑（3）CH3CHO（4）Z为CH3COOH，与X反应的化学方程式为CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O所以乙醇过量，应以乙酸计算产率2mol乙酸完全酯化可生成乙酸乙酯2mol×88g·mol－1＝176g所以该反应的产率为×100％＝60.2％解析：本题考查了有机化合物化学式推断、化学性质以及有机计算。(1)X分子中的碳原子数目为：X分子中的氢原子数目为：X分子中的氧原子数目为：所以X的分子式为C2H6O。(2)不要忘记标注氢气的气体符号。(3)醇催化氧化得到醛。(4)醇在酸性高锰酸钾溶液作用下直接氧化得到酸。醇与酸在浓硫酸作用下酯化得到酯。3．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+2C2H5OHC2H5OOC—CH2—COOC2H5+2H2O酯化反应（或取代反应）（3）HO—CH2—CH2—CH=CH—CH3（4）2CH3CH2CH2COOH、CH3CH(CH3)COOH解析：（1）氧的质量分数为1－0.814＝0.186，假定A分子中氧的原子个数为1，则A的相对分子质量为：＝86＜９０，假设成立，故由A分子中氧的原子个数只能为1，由商余法得（86－16）/12=5……10，即A的分子式为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。4．某含苯环的化合物A，其相对分子质量为104，碳的质量分数为92.3％。（1）A的分子式为__________：（2）A与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式为__________，反应类型是__________；（3）已知：。请写出A与稀、冷的KMnO4溶液在碱性条件下反应的化学方程式__________；（4）一定条件下，A与氢气反应，得到的化合物中碳的质量分数为85.7％，写出此化合物的结构简式__________；（5）在一定条件下，由A聚合得到的高分子化合物的结构简式为__________。答案：（1）C8H8；（2）；加成反应（3）（4）（5）解析：（1）m(C)=92.3%×104=96则m(H)=8，此含量不可能含其他原子。则96÷12=8所以分子式为C8H8；（2）该分子中含苯环，且分子能与溴的四氯化碳溶液反应，所以A应为乙烯基苯，该反应为加成反应；（3）分子中有碳碳双键，直接套用信息可得结果；（4）加氢反应，若只加成碳碳双键，则含H9.43%，若苯环也加氢，则含H14.3%，后者符合题意。（5）按碳碳双键的加聚反应写即可。5．苯丙酸诺龙是一种兴奋剂，结构简式为（1）由苯雨酸诺龙的结构推测，它能__________（填代号）。a．使溴的四氯化碳溶液褪色b．使酸性KMnO4溶液褪色c．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：提示：已知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）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。6．下图A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物根据上图