有機合成推斷題解題通法

2013-12-29 00:00:00孫竹先

求學·理科版 2013年5期

有機合成推斷題主要考查的是有機物中官能團的性質及化學反應類型、有機物結構簡式的書寫和反應方程式的書寫等。這一題型對許多同學來說是一個難點，所以掌握方法要領非常關鍵。

如何做好有機合成推斷題？牢記以下思路即可。

其一，已給出物質的分子式時，先計算其不飽和度（Ω）從確定可能的結構。

CxHyXmNnOz型，Ω=。

常見官能團的不飽和度：

官能團C=C與一個飽和環C C

不飽和度Ω=1Ω= 2 Ω=1Ω=1 Ω=1 Ω=4

算了飽和度，對物質的可能結構便有了初步的設想，要確定其結構，還需要掌握下一步。

其二，運用有機化學中常見官能團的相關反應條件及轉化關系解題。

1.含有不同官能團的有機物之間的相互轉換

2.延伸的轉化關系

上述的轉化關系可以由單個官能團擴展到兩個或多個官能團，由鏈狀有機物擴展到環狀有機物。

例1 已知：

化合物Ⅰ可由以下合成路線獲得：

（1）化合物Ⅰ的分子式為，其完全水解的化學方程式為（注明條件）。

（2）化合物Ⅱ與足量濃氫溴酸反應的化學方程式為（注明條件）。

（3）化合物Ⅲ沒有酸性，其結構簡式為；Ⅲ的一種同分異構體Ⅴ能與飽和NaHCO3溶液反應放出CO2，化合物Ⅴ的結構簡式為。

解析：計算C3H8O2不飽和度Ω== 0，結合官能團反應的條件可知Ⅱ為醇，之后醇被氧化為醛；再從Ⅰ的結構式是酯，逆向分析知IV為丙二酸，從而得到四種化合物的結構簡式。

（1）根據化合物Ⅰ的結構簡式可得出其分子式為C5H8O4，水解方程式為H3COOCCH2COOCH3+ 2NaOH2CH3OH+NaOOCCH2COONa。

（2）HOCH2CH2CH2OH+2HBr

CH2BrCH2CH2Br+2H2O。

（3）Ⅴ能與飽和NaHCO3溶液反應放出CO2，說明分子中含有羧基，根據Ⅲ的結構簡式可知化合物Ⅴ的結構簡式為CH2CHCOOH。

其三，先統觀全局，判斷是該正向推斷還是逆向推斷，或者是二者皆用。

例2 化合物A（C11H8O4）在氫氧化鈉溶液中加熱反應后再酸化可得到化合物B和C。回答下列問題：

（1）B的分子式為C2H4O2，分子中只有一個官能團，則B的結構簡式是；B與乙醇在濃硫酸催化下加熱反應生成D，該反應的化學方程式是，該反應的類型是；寫出兩種能發生銀鏡反應的B的同分異構體的結構簡式。

（2）C是芳香化合物，相對分子質量為180，其碳的質量分數為60.0%，氫的質量分數為4.4%，其余為氧，則C的分子式是。

（3）已知C的芳環上有三個取代基，其中一個取代基無支鏈，且還有能使溴的四氯化碳溶液褪色的官能團及能與碳酸氫鈉溶液反應放出氣體的官能團，則該取代基上的官能團名稱是。另外兩個取代基相同，分別位于該取代基的鄰位和對位，則C的結構簡式是。

（4）A的結構簡式是。

解析：題目信息中只有物質的分子式，沒有分子結構，那么必須要先計算C11H8O4的不飽和度Ω==8，不飽和度大于4，確定有苯環。這道題的突破口就是“化合物A（C11H8O4）在氫氧化鈉溶液中加熱反應后再酸化可得到化合物B和C”，說明該酯先在堿性環境下水解再酸化，也等同于酯的酸性水解。結合有機化學中常見官能團的相關反應的條件及轉化關系，不難得出相應的酸和含羥基（—OH）的化合物。

根據問題（1）中B的分子式為C2H4O2，可知分子中只有一個官能團，它的不飽和度Ω=1，則B就是乙酸，其結構簡式是CH3COOH；酯化反應的化學方程式是

CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O，

該反應的類型是酯化反應（取代反應）；能發生銀鏡反應，說明B的同分異構體中含有醛基，則結構簡式為CH3OCHO，HOCH 2 CHO。

既然B是酸，那么C的問題就轉化為簡單的計

算C、H、O三種元素的原子個數之比：∶ ∶，根據相

對分子質量為180，可以確定分子式為C9H8O4。

能使溴的四氯化碳溶液褪色，說明含有碳碳雙鍵；能與碳酸氫鈉溶液反應放出氣體，說明含有羧基；該取代基無支鏈，說明為—CHCH—COOH；再結合C的分子式，可以推斷另兩個相同的取代基為—OH，

所以 C的結構簡式為。

A為酯，B為乙酸，C在酯化時只能用掉一個，我們馬上便可寫出乙酸酯化的物質結構簡式為

或，

很明顯該物質O多了，而且不飽和度不對，那么只能考慮C中的—OH與—COOH自身酯化了。在考慮成環時五元環或六元環較穩定，就可得出A的結構簡式

為。