有機合成與推斷解題策略研究

有機合成與推斷解題策略研究

◇北京李宏華

有機合成題是高考命題的重中之重，學生的失分率也比較高．有機合成通常是以化工新產品、新材料及醫藥新產品的性質、用途或功能為題材,以框圖的形式展示其合成路線或工藝，從而設計出一系列問題．由于在有機合成的流程中涉及中學化學沒接觸過的知識,因此這些陌生的知識點會以信息的形式間接提供出來，所以有機合成題往往又與信息題融合在一起,共同考查考生對有機化學基礎知識的掌握程度．這類題涉及的知識點較多,但仍主要集中在分子式、化學方程式、結構簡式、官能團的名稱或符號的書寫、反應類型及同分異構體種類的判斷、有關物質的檢驗及簡單計算等問題．

1掌握官能團的性質,快速解答推斷類試題

有機化合物的核心就是有機物官能團的性質,所以在高考試題中對主要官能團性質的考查成為考查考生各種能力的載體．考查的方式主要是通過文字敘述或框圖轉化中的特征反應、特征現象、特殊轉化關系推斷有機物中含有的官能團．

例1某有機化合物A的結構簡式為

回答下列問題:

(1)A的分子式為________．

(2)A在NaOH水溶液中加熱得到B和C,C是芳香族化合物,則其結構簡式是________．

(3)C酸化后可得F,F不能發生的反應類型是(填寫字母代號)________．

a. 取代反應;b. 加成反應;

c. 消去反應;d. 加聚反應;

e. 氧化反應;f. 還原反應

(4)B與足量的某飽和一元羧酸D充分反應后生成E,E和B的相對分子質量之差為84,則D的摩爾質量為________．

(5)F可以發生如下轉化,且G與H互為同分異構體．

② 由F生成的G化學方程式__________.

(6) 符合下列3個條件的F的同分異構體的數目有多種,任寫出其中1種的結構簡式________．

① 含有鄰二取代苯環結構；②F具有相同的官能團；③不與FeCl3溶液發生顯色反應．

(1) 根據物質的結構簡式可知該物質的分子式是C14H19O3Cl;

(4)B是二元醇,與足量的某飽和一元羧酸D充分反應后生成E,E和B的相對分子質量之差為84,由于發生酯化反應時是酸脫羥基醇脫氫,是1個分子的B與2個分子的D反應產生E和2個分子的水,

M(B)+2M(D)=M(E)+2M(H2O),

104+2M(D)=(104+84)+2×18,

解得M(D)=60,則羧酸D的摩爾質量為60g·mol-1．該羧酸是乙酸CH3COOH．E是

(6) 符合條件①含有鄰二取代苯環結構,說明有2個鄰位取代基; ②F具有相同的官能團，也有羧基和醇羥基; ③ 不與FeCl3溶液發生顯色反應,說明無酚羥基．則相應的F的同分異構體有

解題策略解答此類問題必須熟練掌握常見官能團的性質、特征反應、官能團之間的特殊關系等．如使酸性高錳酸鉀溶液褪色,則該物質中可能含有“碳碳雙鍵”“碳碳三鍵”“醛基”或是苯的同系物(與苯環直接相連的側鏈碳原子上有氫原子);遇FeCl3溶液顯紫色或加入溴水產生白色沉淀,說明該物質中含有酚羥基;加入新制的Cu(OH)2懸濁液并加熱,有磚紅色的沉淀生成,或者加入銀氨溶液有銀鏡出現,說明該物質中一定含有—CHO;加入NaHCO3溶液有氣體放出或能使紫色石蕊試液變紅,說明該物質中含有—COOH．

2靈活運用題給信息,突破信息推斷類試題

接受、吸收、提取、整合化學信息的能力是對考生化學學習能力的基本要求．高中只學習了基礎有機化學,而在有機推斷與有機合成類的試題中或多或少地要出現一些“陌生”的反應．這些“陌生”的反應主要考查考生提取有用信息(由題給的反應條件)與應用信息(反應的斷鍵、成鍵方式)的能力,歷年高考題中常見的“陌生”反應有羥醛縮合反應、含羰基物質的格氏反應等．

例2苯酚是一種重要的化工原料,可以合成長效緩釋阿司匹林．阿司匹林能迅速解熱、鎮痛和消炎,長效緩釋阿司匹林可在人體內逐步水解使療效更佳．

(1)A的結構簡式為________,寫出E→F的反應類型________．

(2) 若阿司匹林中混有A物質,可選擇的檢驗試劑是(填字母)________．

a.NaHCO3溶液;b. 石蕊溶液;

c.FeCl3溶液

(3) 寫出A→B的化學反應方程式________．

(4) 下列物質與阿司匹林互為同分異構體的有(填字母)________．

ab

cd

(5)C的結構簡式為________．

(6) 寫出D→E的化學反應方程式________．

(7) 寫出一定條件下生成緩釋阿司匹林的化學方程式________．

答案(1) 、(2) 略.

解題策略有機推斷題通常給出一些新的信息,考查考生提取信息與應用信息的能力,信息的呈現方式有文字信息和反應轉化信息．關于題給的轉化信息,解題時需要掌握2點:一是什么時候用題給信息．二是怎樣用題給信息.

3掌握有機合成方法,解決限制原料的合成題

有機合成材料在日常生活中廣泛應用,這就給命題者提供了很好的素材,使有機物的取材更加新穎,更貼近生活,對知識點的考查更加靈活．限制原料的合成題最大的特點是背景材料新,但落點低,考查的重點為考生解讀信息的能力和對有機化學基礎知識的掌握情況．

例3以苯為主要原料,制取高分子材料N和R的流程如下:

(1)B中含氧官能團的名稱是________．

(3) 反應Ⅰ的反應條件是________．

(4) 化合物C的結構簡式是________．

(5) 反應Ⅱ的化學方程式是________．

(6) 下列說法正確的是____(選填序號字母)．

a.A可與NaOH溶液反應;

b. 常溫下,A能和水以任意比混溶;

c. 化合物C可使高錳酸鉀酸性溶液褪色;

d.E存在順反異構體

(7) 反應Ⅲ的化學方程式是________．

(8) 符合下列條件的B的同分異構體有____種．

a. 能與飽和溴水反應生成白色沉淀;

b. 屬于酯類;

c. 苯環上只有2個對位取代基

答案(1) 羥基、羧基. (2) 取代反應.

(6)a、c.

(8) 6.

解題策略有機合成題分析方法: 1) 順向合成法.此法是一種正向思維方法,其特點是從已知原料入手,先找出合成最終產物所需的下一步產物(中間產物)并同樣找出它的下一步產物,如此繼續,直至到達最終產品為止．其思維程序可概括為:原料→中間產物→產品． 2) 逆向合成法.此法是一種逆向思維方法,其特點是從產物出發,由后向前推,先找出產物的前一步原料(中間產物),并同樣找出它的前一步原料,如此繼續直至到達簡單的初始原料為止．其思維程序可概括為:產品→中間產物→原料．

4理清合成路線,巧解合成路線給予題

合成路線給予題的考查方式一般為依據給定的合成路線及路線圖中的原料和一些反應信息,要求考生推斷出合成路線中的一些未知物,然后以推斷出的未知物為載體考查有機化學的基礎知識．這類試題一般考查考生獲取信息和應用信息的能力,以及靈活運用教材知識的能力．

例4姜黃素(分子式為C21H20O6)存在于姜科植物姜黃等的根莖中,具有抗突變和預防腫瘤的作用,其合成路線如下:

已知: ① 1molG最多能消耗Na、NaOH、NaHCO3的物質的量分別為3、2、1mol;

(1)B→C的反應類型是________．B物質的名稱為________;試劑X為________．

(2)C→D反應的化學方程式是________．

(3)E的核磁共振氫譜中有2個峰,E中含有的官能團名稱是________．E→G反應的化學方程式是________．

(4) 下列有關香蘭醛的敘述不正確的是________．

a. 香蘭醛能與NaHCO3溶液反應;

b. 香蘭醛能與濃溴水發生取代反應;

c. 1mol香蘭醛最多能與3molH2發生加成反應

(5) 寫出一種符合下列條件的香蘭醛的同分異構體的結構簡式________．

① 苯環上的一硝基取代物有2種;

② 1mol該物質水解,最多消耗3molNaOH.

(6) 姜黃素的分子中有2個甲基,其結構簡式是________．

(7) 可采用電解氧化法由G生產有機物J,則電解時的陽極反應式是________．

從D分子式看,D分子含2個雙鍵,而D的起始反應物是乙烯,容易想到乙烯與溴的四氯化碳溶液反應生成1,2-二溴乙烷(B),B在NaOH水溶液中水解生成HOCH2CH2OH(C),乙二醇催化氧化生成乙二醛(D),比較D和E的分子式,D到E只增加1個氧原子,說明D發生選擇性氧化反應生成OHC—COOH(E),由已知①推知,G含1個醇羥基、1個羧基、1個酚羥基,結合已知③可知活潑氫原子與醛基發生加成反應:鄰羥基苯甲醚中,羥基對位氫原子活潑,根據J的結構簡式逆推G,再由已知②推知結構簡式為:

K分子有8個碳原子,CH3COCH2COCH3有5個碳原子,而姜黃素分子有21個碳原子,說明香蘭醛與CH3COCH2COCH3中甲基氫原子發生已知③的加成、消去反應且2個甲基都發生了反應．香蘭醛含有醛基,不含羧基,故不能與碳酸氫鈉反應,選項a不正確; 香蘭醛含有酚羥基,能與濃溴水發生鄰位氫取代反應,選項b正確;香蘭醛的苯環、醛基都能與氫氣在一定條件下加成,1mol香蘭醛最多消耗4mol氫氣,選項c不正確．符合條件的香蘭醛同分異構體特點是含酚羥基、含酚酯基、苯環上有2種氫原子．2個取代基—OH、—OCOCH3(位于對位);如果有3個取代基—OH、—OCHO、—CH3,苯環上一定有3種氫原子．姜黃素分子中含有2個—OCH3．G變成J,實質是CHOH→羰基,脫去2個氫,化合價升高,在陽極發生氧化反應:G-2e-=J+2H+．類似醇催化氧化反應的本質,斷裂氫氧鍵和羥基相連碳上的碳氫鍵,碳氧單鍵轉化成碳氧雙鍵(其他不變)．

答案(1)取代反應;1,2-二溴乙烷;NaOH水溶液.

OHC—CHO+2H2O.

解題策略本題考查烯、鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯之間轉化,其難點是通過框圖中有機物之間轉化關系理解題目新信息原理的應用．采用對比法分析有機物結構和反應類型,即比較反應物和產物分子式或結構簡式,從中找出規律,如斷鍵方式、反應條件、成鍵部位等．

有機合成大題仍然會要求學生根據有機合成路線圖及相關的信息推斷有機結構簡式、書寫有關的化學方程式、判斷同分異構體的數目等知識．因此熟練掌握官能團的性質是解答此類試題的關鍵所在．

(作者單位：北京市順義區第八中學)