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知识方法篇第一篇选学模块专题五第十七讲有机化学基础一、限定条件的同分异构体数目的判断或书写、补写1．已知有机物分子式或结构简式，书写在限定条件下的同分异构体或判断同分异构体的种类，是高考的热点和难点。解答这类题目时，一般先将限定条件所代表的意义“折算”成有机物的结构特点，如(1)与FeCl3溶液显色——含苯环且苯环上连有羟基；(2)与NaHCO3溶液反应生成气体——含有羧基(—COOH)；(3)可发生银镜反应——含醛基(—CHO)；(4)核磁共振氢谱峰个数及峰面积之比——氢原子种类及个数之比。2．判断取代产物同分异构体种类的数目的分析方法是分析有机物的结构特点，确定不同位置的氢原子种类，再确定取代产物同分异构体的数目。二、根据有机反应中的特殊条件判断反应类型1．NaOH水溶液加热——卤代烃水解生成醇、酯类水解反应。2．NaOH醇溶液，加热——卤代烃的消去反应，生成不饱和烃。3．浓H2SO4，加热——醇的消去反应、酯化反应、苯环的硝化、纤维素的水解等。4．溴水或溴的CCl4溶液——烯烃、炔烃的加成，酚的取代反应。5．O2/Cu或Ag，加热——醇催化氧化为醛或酮。6．新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液——醛氧化成羧酸。7．稀H2SO4，加热——酯的水解、淀粉的水解。8．H2、催化剂——烯烃(或炔烃)的加成，芳香烃的加成，酮、醛还原成醇的反应。三、有机合成路线推导的解题策略有机合成路线的推导，一般有两种方法：“顺推法”和“逆推法”，而“逆推法”较常用，该方法的思维途径是1．确定所要合成的有机物的类型，分析题中给定的条件与要合成的有机物之间的关系。2．以最终产物为起点，考虑这一有机物如何从另一有机物甲经过一步反应而制得。如果甲不是所给的已知原料，再进一步考虑甲又是如何从另一有机物乙经一步反应而制得，一直推导到题目中所给定的原料为终点，同时结合题中给定的信息。3．在合成某一产物时，可能会产生多种不同的方法和途径，应当在兼顾原料省、产率高的前提下选择最合理、最简单的方法和途径。四、有机推断的突破方法1．根据反应条件推断反应物及生成物含有的官能团，如反应条件为“NaOH醇溶液，加热”，则反应物中含有氯原子，生成物中含有碳碳双键或碳碳三键。2．根据有机物反应的特征现象推断官能团序号特征现象所含官能团①使溴水褪色可能含有碳碳双键、碳碳三键或醛基②使酸性KMnO4溶液褪色可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基或苯的同系物③遇FeCl3溶液显紫色或加入浓溴水出现白色沉淀含有酚羟基④加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，有红色沉淀生成，或加入银氨溶液有银镜出现含有—CHO⑤加入金属钠，有H2产生可能有—OH或—COOH⑥加入NaHCO3溶液有气体放出含有—COOH3.根据题中数据推断官能团或物质结构反应数据与H2或Br2加成n(—C===C—)∶n(H2)＝1∶1n(—C≡C—)∶n(H2)＝1∶2n(苯环)∶n(H2)＝1∶3醇或酚与Na反应n(—OH)∶n(H2)＝2∶1含—CHO物质的特征反应n(—CHO)∶n(Ag)＝1∶2n(—CHO)∶n(Cu2O)＝1∶14.根据特殊转化关系推断有机物类别①醇――→O2醛――→O2羧酸②乙烯――→O2乙醛――→O2乙酸③炔烃――→加H2烯烃――→加H2烷烃④⑤能形成环状物质的反应有：多元醇(大于或等于二元，以下同)和多元羧酸的酯化反应、羟基羧酸分子间或分子内酯化反应、氨基酸分子间或分子内脱水、多元醇分子内或分子间脱水、多元羧酸分子间或分子内脱水。考向一有机物的组成、结构和性质【自主回顾】1．(2013·新课标全国卷Ⅰ改编)的同分异构体中，既能发生银镜反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应的共有________种，其中核磁共振氢谱为5组峰，且峰面积为2∶2∶2∶1∶1的为________________(写结构简式)。解析：向苯酚引入侧链—CH3、—CHO共有10种异构体；引入—CH2CHO共有3种异构体，一共有13种同分异构体。答案：132．(2013·新课标全国卷Ⅱ改编)的同系物J比其相对分子质量小14，J的同分异构体中能同时满足如下条件：①苯环上只有两个取代基，②既能发生银镜反应，又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2，共有________种(不考虑立体异构)。J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰，且峰面积比为2∶2∶1，写出J的这种同分异构体的结构简式：_______。解析：的同系物相对分子质量少14，即少一个CH2，结合所给信息，必含苯环、醛基、羧基，可考虑成：共5种，两个取代基可处于邻、间、对三种位置关系，共计3×5＝15种；答案：183．(2014·新课标全国卷Ⅱ)立方烷()具有高度对称性、高致密性、高张力能及高稳定性等特点，因此合成立方烷及其衍生物成为化学界关注的热点。下面是立方烷衍生物Ⅰ的一种合成路线：回答下列问题：(1)C的结构简式为________，E的结构简式为________。(2)③的反应类型为________，⑤的反应类型为________。(3)化合物A可由环戊烷经三步反应合成：反应1的试剂与条件为________；反应2的化学方程式为________；反应3可用的试剂为________。(4)在Ⅰ的合成路线中，互为同分异构体的化合物是________(填化合物代号)。(5)Ⅰ与碱石灰共热可转化为立方烷。立方烷的核磁共振氢谱中有________个峰。(6)立方烷经硝化可得到六硝基立方烷，其可能的结构有________种。解析：(1)C为B的消去产物，所以C的结构简式为；E为D与Br2发生的加成反应的产物，所以E为。(2)根据C与D的结构简式判断反应③为取代反应。根据E与F的结构简式判断反应⑤为消去反应。(3)环戊烷在光照条件下与氯气反应得一氯环戊烷，一氯环戊烷在NaOH水溶液、加热的条件下水解，得到环戊醇，然后通过Cu作催化剂催化氧化得到化合物A。反应2的化学方程式为，反应3是醇的催化氧化，试剂为O2/Cu。(4)在Ⅰ的合成路线中，互为同分异构体的化合物为G和H。(5)立方烷的8个氢原子所处的化学环境相同，所以立方烷的核磁共振氢谱中只有1个峰。(6)立方烷的六硝基取代物与二硝基取代物的同分异构体数目相等，二硝基取代物有3种，则六硝基取代物也是3种。答案：(1)(2)取代反应消去反应(3)Cl2/光照O2/Cu(其他合理答案也可)(4)G和H(5)1(6)3【典例剖析】(2014·大纲卷)“心得安”是治疗心脏病的药物，下面是它的一种合成路线(具体反应条件和部分试剂略)：回答下列问题：(1)试剂a是________，试剂b的结构简式为________，b中官能团的名称是________。(2)③的反应类型是________。(3)心得安的分子式为________。(4)试剂b可由丙烷经三步反应合成：C3H8――→反应1X――→反应2Y――→反应3试剂b反应1的试剂与条件为____________________________，反应2的化学方程式为____________________________，反应3的反应类型是________。(其他合理答案也可)(5)芳香化合物D是1萘酚的同分异构体，其分子中有两个官能团，能发生银镜反应，D能被KMnO4酸性溶液氧化成E(C2H4O2)和芳香化合物F(C8H6O4)，E和F与碳酸氢钠溶液反应均能放出CO2气体，F芳环上的一硝化产物只有一种。D的结构简式为__________________；由F生成一硝化产物的化学方程式为________________，该产物的名称是______________。【解析】(1)由1萘酚和A的结构简式可知，a为NaOH或Na2CO3，由A和B的结构简式可知b的结构简式为ClCH2CH===CH2，其官能团为氯原子和碳碳双键。(2)由B和C的结构简式可以看出③为碳碳双键的氧化反应。(3)由心得安的结构简式可知其分子式为C16H21O2N。(4)由流程图可知，在光照条件下丙烷和氯气发生取代反应生成2氯丙烷，然后2氯丙烷发生消去反应生成丙烯，最后丙烯和氯气发生取代反应生成试剂b。(5)1萘酚的分子式为C10H8O，D能发生银镜反应，则分子中含有—CHO，E(C2H4O2)能与碳酸氢钠溶液反应生成CO2，说明E为乙酸；F(C8H6O4)能与碳酸氢钠溶液反应生成CO2，说明F中含有—COOH，又因F芳环上的一硝化产物只有一种，则F上应有两个羧基，且为对位关系，则F的结构简式为【答案】(1)NaOH(或Na2CO3)ClCH2CH===CH2氯原子、碳碳双键(2)氧化反应(3)C16H21O2N＋NaOH――→CH3CH2OH△CH2===CH—CH3＋NaCl＋H2O取代反应【探究追问】反应③加入了反应物CH3CO3H，通过其分子式你能写出结构简式吗？该物质名称是什么？提示：根据分子组成结构简式为，该物质为过氧乙酸。由反应条件推测反应类型的七种方法(1)当反应条件为NaOH的醇溶液并加热时，为卤代烃的消去反应。(2)当反应条件为NaOH的水溶液并加热时，通常为卤代烃或酯的水解反应。(3)当反应条件为浓硫酸并加热时，通常为醇脱水生成醚或不饱和化合物，或者是醇与酸的酯化反应。(4)当反应条件为稀硫酸并加热时，通常为酯或淀粉的水解反应。(5)当反应条件为催化剂存在并有氧气时，通常是醇氧化为醛或醛氧化为酸。(6)当反应条件为催化剂存在且加氢气时，通常为碳碳双键、碳碳三键、苯环或醛基的加成反应。(7)当反应条件为光照且与X2反应时，通常是X2与烷烃或苯环侧链烷基上的氢原子发生的取代反应，而当反应条件为催化剂存在且与X2反应时，通常为苯环上的氢原子直接被取代。【举一反三】1．(2014·江西南昌一模)分析下表中各项的排布规律。有机物X是按此规律排布的第19项，下列有关X的组成、性质的说法中肯定错误的是()12345678CH4CH2OCH2O2CH4OC2H6C2H4OC2H4O2C2H6O①是戊酸②是戊醇③是丁酸甲酯④在稀硫酸中易变质⑤一定能与钠反应A．②⑤B．①③④C．③④D．②③⑤解析：根据表中有机物的分子式，可以发现四个有机物为一组，按照CnH2n＋2、CnH2nO、CnH2nO2、CnH2n＋2O的顺序排布(n表示组数)，第19项X的分子式为C5H10O2，为羧酸或酯。若X为酯，则X在稀硫酸中发生水解反应易变质，但不能与钠反应。肯定错误的有②⑤，A项符合题意。答案：A2．(2014·东北三校一模)湖北荆门某化工厂违规快递有毒化学品，因泄漏导致9人中毒，1人死亡。涉事有毒化学品名为氟乙酸甲酯(C3H5O2F)，其具有结构的同分异构体有(不考虑—O—F结构及立体异构)()A．4种B．5种C．6种D．7种解析：由题意可写出符合条件的同分异构体：CH3COOCH2F、FCH2CH2COOH、CH3CHFCOOH、HCOOCH2CH2F、HCOOCHFCH3、FCOOCH2CH3，共6种，本题选C。答案：C3．(2014·陕西质检)天然油脂结构的核心为甘油[HOCH2CH(OH)CH2OH]，有一瘦身用的非天然油脂，其结构的核心则为蔗糖(C12H22O11)。该非天然油脂可由直链型的不饱和油酸(C17H33COOH)与蔗糖反应而得，其反应示意图如图所示(注意：图中的反应式不完整)。＋C17H33COOH――→催化剂不饱和油酸下列说法正确的是()A．蔗糖酯也是高级脂肪酸的甘油酯，属于油脂类物质B．该非天然油脂是高分子化合物C．该非天然油脂不能使酸性高锰酸钾溶液褪色D．该蔗糖酯在稀硫酸的作用下完全水解，最终可生成三种有机化合物解析：蔗糖酯是由高级脂肪酸与蔗糖形成的酯，而油脂是由高级脂肪酸与甘油形成的甘油酯，故蔗糖酯不属于油脂类物质，A项错误；该非天然油脂的相对分子质量较大，但不是高分子化合物，B项错误；该非天然油脂可由直链型的不饱和油酸和蔗糖发生酯化反应而得，其中含有碳碳双键，能使酸性KMnO4溶液褪色，C项错误；该蔗糖酯在稀硫酸作用下水解生成不饱和油酸和蔗糖，而蔗糖还可水解生成