有机合成与推断解题策略研究

有机合成与推断解题策略研究

◇北京李宏华

有机合成题是高考命题的重中之重，学生的失分率也比较高．有机合成通常是以化工新产品、新材料及医药新产品的性质、用途或功能为题材,以框图的形式展示其合成路线或工艺，从而设计出一系列问题．由于在有机合成的流程中涉及中学化学没接触过的知识,因此这些陌生的知识点会以信息的形式间接提供出来，所以有机合成题往往又与信息题融合在一起,共同考查考生对有机化学基础知识的掌握程度．这类题涉及的知识点较多,但仍主要集中在分子式、化学方程式、结构简式、官能团的名称或符号的书写、反应类型及同分异构体种类的判断、有关物质的检验及简单计算等问题．

1掌握官能团的性质,快速解答推断类试题

有机化合物的核心就是有机物官能团的性质,所以在高考试题中对主要官能团性质的考查成为考查考生各种能力的载体．考查的方式主要是通过文字叙述或框图转化中的特征反应、特征现象、特殊转化关系推断有机物中含有的官能团．

例1某有机化合物A的结构简式为

回答下列问题:

(1)A的分子式为________．

(2)A在NaOH水溶液中加热得到B和C,C是芳香族化合物,则其结构简式是________．

(3)C酸化后可得F,F不能发生的反应类型是(填写字母代号)________．

a. 取代反应;b. 加成反应;

c. 消去反应;d. 加聚反应;

e. 氧化反应;f. 还原反应

(4)B与足量的某饱和一元羧酸D充分反应后生成E,E和B的相对分子质量之差为84,则D的摩尔质量为________．

(5)F可以发生如下转化,且G与H互为同分异构体．

② 由F生成的G化学方程式__________.

(6) 符合下列3个条件的F的同分异构体的数目有多种,任写出其中1种的结构简式________．

① 含有邻二取代苯环结构；②F具有相同的官能团；③不与FeCl3溶液发生显色反应．

(1) 根据物质的结构简式可知该物质的分子式是C14H19O3Cl;

(4)B是二元醇,与足量的某饱和一元羧酸D充分反应后生成E,E和B的相对分子质量之差为84,由于发生酯化反应时是酸脱羟基醇脱氢,是1个分子的B与2个分子的D反应产生E和2个分子的水,

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

104+2M(D)=(104+84)+2×18,

解得M(D)=60,则羧酸D的摩尔质量为60g·mol-1．该羧酸是乙酸CH3COOH．E是

(6) 符合条件①含有邻二取代苯环结构,说明有2个邻位取代基; ②F具有相同的官能团，也有羧基和醇羟基; ③ 不与FeCl3溶液发生显色反应,说明无酚羟基．则相应的F的同分异构体有

解题策略解答此类问题必须熟练掌握常见官能团的性质、特征反应、官能团之间的特殊关系等．如使酸性高锰酸钾溶液褪色,则该物质中可能含有“碳碳双键”“碳碳三键”“醛基”或是苯的同系物(与苯环直接相连的侧链碳原子上有氢原子);遇FeCl3溶液显紫色或加入溴水产生白色沉淀,说明该物质中含有酚羟基;加入新制的Cu(OH)2悬浊液并加热,有砖红色的沉淀生成,或者加入银氨溶液有银镜出现,说明该物质中一定含有—CHO;加入NaHCO3溶液有气体放出或能使紫色石蕊试液变红,说明该物质中含有—COOH．

2灵活运用题给信息,突破信息推断类试题

接受、吸收、提取、整合化学信息的能力是对考生化学学习能力的基本要求．高中只学习了基础有机化学,而在有机推断与有机合成类的试题中或多或少地要出现一些“陌生”的反应．这些“陌生”的反应主要考查考生提取有用信息(由题给的反应条件)与应用信息(反应的断键、成键方式)的能力,历年高考题中常见的“陌生”反应有羟醛缩合反应、含羰基物质的格氏反应等．

例2苯酚是一种重要的化工原料,可以合成长效缓释阿司匹林．阿司匹林能迅速解热、镇痛和消炎,长效缓释阿司匹林可在人体内逐步水解使疗效更佳．

(1)A的结构简式为________,写出E→F的反应类型________．

(2) 若阿司匹林中混有A物质,可选择的检验试剂是(填字母)________．

a.NaHCO3溶液;b. 石蕊溶液;

c.FeCl3溶液

(3) 写出A→B的化学反应方程式________．

(4) 下列物质与阿司匹林互为同分异构体的有(填字母)________．

ab

cd

(5)C的结构简式为________．

(6) 写出D→E的化学反应方程式________．

(7) 写出一定条件下生成缓释阿司匹林的化学方程式________．

答案(1) 、(2) 略.

解题策略有机推断题通常给出一些新的信息,考查考生提取信息与应用信息的能力,信息的呈现方式有文字信息和反应转化信息．关于题给的转化信息,解题时需要掌握2点:一是什么时候用题给信息．二是怎样用题给信息.

3掌握有机合成方法,解决限制原料的合成题

有机合成材料在日常生活中广泛应用,这就给命题者提供了很好的素材,使有机物的取材更加新颖,更贴近生活,对知识点的考查更加灵活．限制原料的合成题最大的特点是背景材料新,但落点低,考查的重点为考生解读信息的能力和对有机化学基础知识的掌握情况．

例3以苯为主要原料,制取高分子材料N和R的流程如下:

(1)B中含氧官能团的名称是________．

(3) 反应Ⅰ的反应条件是________．

(4) 化合物C的结构简式是________．

(5) 反应Ⅱ的化学方程式是________．

(6) 下列说法正确的是____(选填序号字母)．

a.A可与NaOH溶液反应;

b. 常温下,A能和水以任意比混溶;

c. 化合物C可使高锰酸钾酸性溶液褪色;

d.E存在顺反异构体

(7) 反应Ⅲ的化学方程式是________．

(8) 符合下列条件的B的同分异构体有____种．

a. 能与饱和溴水反应生成白色沉淀;

b. 属于酯类;

c. 苯环上只有2个对位取代基

答案(1) 羟基、羧基. (2) 取代反应.

(6)a、c.

(8) 6.

解题策略有机合成题分析方法: 1) 顺向合成法.此法是一种正向思维方法,其特点是从已知原料入手,先找出合成最终产物所需的下一步产物(中间产物)并同样找出它的下一步产物,如此继续,直至到达最终产品为止．其思维程序可概括为:原料→中间产物→产品． 2) 逆向合成法.此法是一种逆向思维方法,其特点是从产物出发,由后向前推,先找出产物的前一步原料(中间产物),并同样找出它的前一步原料,如此继续直至到达简单的初始原料为止．其思维程序可概括为:产品→中间产物→原料．

4理清合成路线,巧解合成路线给予题

合成路线给予题的考查方式一般为依据给定的合成路线及路线图中的原料和一些反应信息,要求考生推断出合成路线中的一些未知物,然后以推断出的未知物为载体考查有机化学的基础知识．这类试题一般考查考生获取信息和应用信息的能力,以及灵活运用教材知识的能力．

例4姜黄素(分子式为C21H20O6)存在于姜科植物姜黄等的根茎中,具有抗突变和预防肿瘤的作用,其合成路线如下:

已知: ① 1molG最多能消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量分别为3、2、1mol;

(1)B→C的反应类型是________．B物质的名称为________;试剂X为________．

(2)C→D反应的化学方程式是________．

(3)E的核磁共振氢谱中有2个峰,E中含有的官能团名称是________．E→G反应的化学方程式是________．

(4) 下列有关香兰醛的叙述不正确的是________．

a. 香兰醛能与NaHCO3溶液反应;

b. 香兰醛能与浓溴水发生取代反应;

c. 1mol香兰醛最多能与3molH2发生加成反应

(5) 写出一种符合下列条件的香兰醛的同分异构体的结构简式________．

① 苯环上的一硝基取代物有2种;

② 1mol该物质水解,最多消耗3molNaOH.

(6) 姜黄素的分子中有2个甲基,其结构简式是________．

(7) 可采用电解氧化法由G生产有机物J,则电解时的阳极反应式是________．

从D分子式看,D分子含2个双键,而D的起始反应物是乙烯,容易想到乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成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),比较D和E的分子式,D到E只增加1个氧原子,说明D发生选择性氧化反应生成OHC—COOH(E),由已知①推知,G含1个醇羟基、1个羧基、1个酚羟基,结合已知③可知活泼氢原子与醛基发生加成反应:邻羟基苯甲醚中,羟基对位氢原子活泼,根据J的结构简式逆推G,再由已知②推知结构简式为:

K分子有8个碳原子,CH3COCH2COCH3有5个碳原子,而姜黄素分子有21个碳原子,说明香兰醛与CH3COCH2COCH3中甲基氢原子发生已知③的加成、消去反应且2个甲基都发生了反应．香兰醛含有醛基,不含羧基,故不能与碳酸氢钠反应,选项a不正确; 香兰醛含有酚羟基,能与浓溴水发生邻位氢取代反应,选项b正确;香兰醛的苯环、醛基都能与氢气在一定条件下加成,1mol香兰醛最多消耗4mol氢气,选项c不正确．符合条件的香兰醛同分异构体特点是含酚羟基、含酚酯基、苯环上有2种氢原子．2个取代基—OH、—OCOCH3(位于对位);如果有3个取代基—OH、—OCHO、—CH3,苯环上一定有3种氢原子．姜黄素分子中含有2个—OCH3．G变成J,实质是CHOH→羰基,脱去2个氢,化合价升高,在阳极发生氧化反应:G-2e-=J+2H+．类似醇催化氧化反应的本质,断裂氢氧键和羟基相连碳上的碳氢键,碳氧单键转化成碳氧双键(其他不变)．

答案(1)取代反应;1,2-二溴乙烷;NaOH水溶液.

OHC—CHO+2H2O.

解题策略本题考查烯、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间转化,其难点是通过框图中有机物之间转化关系理解题目新信息原理的应用．采用对比法分析有机物结构和反应类型,即比较反应物和产物分子式或结构简式,从中找出规律,如断键方式、反应条件、成键部位等．

有机合成大题仍然会要求学生根据有机合成路线图及相关的信息推断有机结构简式、书写有关的化学方程式、判断同分异构体的数目等知识．因此熟练掌握官能团的性质是解答此类试题的关键所在．

(作者单位：北京市顺义区第八中学)