立足考題,破解“有機反應類型判斷”題型

周維清 楊興多 孫貴娥

(1.云南省騰沖市第八中學 2.云南省騰沖市實驗學校 3.云南省曲靖市麒麟區第一中學)

縱觀近幾年高考試題,對有機反應類型的判斷是高考的必考點.試題以選擇題和推斷題兩種形式考查對取代反應(包括鹵代、水解、酯化、硝化等),加成反應,消去反應,加聚反應,縮聚反應,氧化反應和還原反應等的判斷.選擇題一般以有機化合物的結構簡式為載體考查所能發生的反應,有機推斷題往往考查某一步轉化過程的反應類型.本文總結了判斷反應類型的必備知識和解題技巧,以便學生能快速準確判斷,進而提高解題效率和學習信心.

1 根據反應試劑及反應條件判斷反應類型

常見反應試劑和反應條件是有機推斷題的一個重要突破口.許多反應的發生需要在特定的試劑與條件下進行,因此解題時可以通過轉化過程中用到的試劑與條件判斷反應類型及可能存在的官能團.如“光照”為取代反應的條件,看到“O2、KMnO4等氧化劑”出現時一般發生氧化反應.

例1判斷下列轉化關系的反應類型.

(1)(2022年湖北卷,節選)下列反應的反應類型是_________.

(2)(2018年全國Ⅲ卷,節選)由A 生成B、G 生成H 的反應類型分別是_________、_______.

(3)(2021年海南卷,節選)下列反應的反應類型為_________.

解析

(1)A 中含有羧基,反應試劑為濃硫酸和甲醇,可判斷為取代反應(或酯化反應).(2)依據A→B條件為光照可判斷為取代反應,G→H 的反應試劑為H2可判斷為加成反應.(3)A→B 條件為“O2,催化劑”可判斷為氧化反應.

解題策略:一要熟記常見試劑及條件對應的反應類型(如表1),二要結合框圖對比驗證.

表1 常見試劑及條件對應的反應類型

2 根據官能團判斷反應類型

官能團是決定有機物化學性質的原子或原子團,有的有機物有多種官能團,化學性質具有多重性.近幾年高考試題常常以多官能團物質為載體,考查依據官能團判斷某些性質的能力.

例2下列敘述正確的是( ).

A.(2020年全國Ⅰ卷)紫花前胡醇(如圖1)能夠發生水解反應和消去反應,不能使酸性重鉻酸鉀溶液變色

圖1

B.(2020年全國Ⅲ卷)金絲桃苷(如圖2)可與氫氣發生加成反應,能與乙酸發生酯化反應,不能與金屬鈉反應

圖2

C.(2022年全國甲卷)輔酶Q10(如圖3)可發生加成反應,不能發生取代反應

圖3

D.(2021年廣東卷)昆蟲信息素(如圖4)可發生水解反應和加聚反應

圖4

解析

紫花前胡醇分子中有酯基,能夠發生水解反應;分子中與羥基相連的碳原子的鄰位碳原子上有氫原子,可以發生消去反應;分子中含有碳碳雙鍵,與羥基相連的碳原子上有氫原子,故其可以被酸性重鉻酸鉀溶液氧化,即能使酸性重鉻酸鉀溶液變色,故選項A 錯誤.金絲桃苷含有苯環、酮羰基和碳碳雙鍵,可與H2發生加成反應,羥基可與乙酸發生酯化反應,可以與鈉反應,選項B 錯誤.輔酶Q10含碳碳雙鍵,可以發生加成反應,含有甲基,可與Cl2發生取代反應,選項C錯誤.昆蟲信息素分子中含酯基,在酸性條件或堿性條件下可發生水解反應;含碳碳雙鍵,可發生加聚反應,選項D 正確.答案為D.

解題策略:首先根據結構簡式或鍵線式識別出所含官能團,其次聯想每種官能團的典型性質,最后結合選項進行分析判斷.因此,熟練掌握官能團的特征反應(見表2),是快速解決此類問題的前提.

表2

3 根據斷鍵和成鍵位置判斷反應類型

依據反應特征,對比反應物和生成物的結構,從斷鍵、成鍵的角度推測反應類型是歷年高考的熱點題型.此類試題的解題關鍵是找出反應物與生成物之間的差異,分析這些不同之處是怎么形成的.

例3判斷下列轉化關系的反應類型.

(1)(2021年全國乙卷,節選)下列反應的反應類型是_________.

(2)(2022年全國甲卷,節選)下列反應涉及兩步反應,已知第一步反應類型為加成反應,第二步的反應類型為_________.

(3)(2020全國Ⅲ卷,節選)下列反應所用的試劑和反應條件為_________.

(4)(2020年天津卷,節選)下列反應的反應類型為_________.

解析

解題策略:1)理解各類反應的定義,掌握各反應類型的特點,能從結構的變化判斷反應類型.

a)加成反應是有機物分子中雙鍵(或三鍵)兩端的原子與其他原子或原子團直接結合生成新的化合物的反應,其特點是“斷一加二、合二為一”.b)消去反應是有機化合物在一定條件下,從一個分子中脫去一個小分子而生成不飽和(含雙鍵或三鍵)化合物的反應,其特點是“只下不上”,由飽和鍵變成不飽和鍵.c)取代反應是有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應,其特點是“有進有出,取而代之”,主要包括鹵代、硝化、水解、酯化、醇分子間的脫水反應等.d)氧化反應的特點是“加氧或去氫”,還原反應的特點是“加氫或去氧”.

2)解題時要“上看下看,左看右看”,結合題干提供的試劑,將反應物和生成物的結構進行對比,確定哪個位置發生了變化,變化成什么,分析是如何變的,然后利用反應特征進行判斷.

4 根據合成路線圖和已知信息判斷反應類型

有機推斷題中有些轉化關系復雜或者有些沒有提供相關物質的結構,但反應條件和試劑與題目所給的已知信息反應相同,則該轉化過程與已知信息反應屬于同一類型反應.在判斷反應類型時可以通過分析已知信息反應得出結論.

解析

以上3個小問中轉化關系的反應條件和試劑均與已知反應相同,所以反應類型和已知反應一樣,即(1)為加成反應,(2)為取代反應,(3)為加成反應.

5 根據分子式的變化判斷反應類型

若有機合成路線圖中給出物質的分子式,我們也可以通過對比反應物與生成物分子式的變化判斷反應類型.

例5(1)(2019年全國Ⅱ卷,節選)已知某合成路線如下所示.

則由B生成C的反應類型為_________.

(2)(2018年北京卷,節選)反應C→D 所需的試劑a是__________,反應F→G 的反應類型是____________.

解析

(1)中C 分子各原子數等于B 和HOCl的總和,屬于加成反應.(2)C→D 過程中,D 與C相比,D 分子式少2個Cl原子而多出了2個O 和2個H,相對應氯原子的位置被羥基取代,所以試劑a為NaOH 溶液;F→G 過程中,G 與F相比,G 分子式少1個H 原子而多了1個NO2,所以為取代反應.

綜上所述,在復習中要整體把握有機反應的框架,從多角度分析有機反應,特別是反應試劑和條件,生成物與反應物的差異等.在解題時應靈活運用各類方法,提高解題效率.

(完)