2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习教师用书：专题96第四单元　生活中常见的有机化合物　合成有机高分子

第四单元　生活中常见的有机化合物　合成有机高分子

　学习任务1　糖类、油脂、蛋白质

一、糖类
1．糖类的概念及分类
(1)概念：从分子结构上看，糖类可以定义为多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。糖类由C、H、O三种元素组成，大多数符合通式Cn(H2O)m，故又叫碳水化合物。
[说明]　①大多数糖的组成可用通式Cn(H2O)m表示，Cn(H2O)m只表示糖类中氢、氧原子个数比为2∶1，并不代表其中有水分子。
②能够用Cn(H2O)m表示的物质不一定是糖类，如甲醛(HCHO)、乙酸(CH3COOH)等均可写为Cn(H2O)m形式，但它们不属于糖类。
③中学化学中常见的最简式为CH2O的有机物有甲醛(HCHO)、甲酸甲酯(HCOOCH3)、乙酸(CH3COOH)、葡萄糖(C6H12O6)和果糖(C6H12O6)。
(2)分类

定义
元素组成
代表物的名称、分子式、相互关系
单糖
不能水解的糖
C、H、O

低聚糖
1 mol糖水解生成2～10 mol单糖的糖，其中以二糖最为重要
C、H、O

多糖
1 mol糖水解生成很多摩尔单糖的糖
C、H、O

2.单糖——葡萄糖与果糖
(1)组成和分子结构

分子式
结构简式
官能团
二者
关系
葡萄糖
C6H12O6
CH2OH(CHOH)4CHO
羟基、醛基
同分
异构
体
果糖
CH2OH(CHOH)3COCH2OH
羟基、
酮羰基
(2)葡萄糖的物理性质
白色晶体，易溶于水，有甜味。正常人的血液中葡萄糖的质量分数约为0.1%。
(3)葡萄糖的化学性质

3．二糖——蔗糖与麦芽糖


蔗糖
麦芽糖
相同点
分子式
均为C12H22H11
性质
都能发生水解反应
差异性
结构
差异
不含醛基，是非还原型糖
含有醛基，是还原型糖
性质
差异
不显还原性，不发生银镜反应
有还原性，能发生银镜反应
1 mol蔗糖可水解生成1 mol果糖和1 mol葡萄糖：C12H22O11
蔗糖＋H2OC6H12O6
果糖＋C6H12O6
葡萄糖
1 mol麦芽糖可水解生成2 mol葡萄糖：C12H22O11
麦芽糖＋H2O2C6H12O6
葡萄糖
有甜味，白色晶体，易溶于水
有甜味，但不如蔗糖甜，白色晶体，易溶于水
4.多糖——淀粉与纤维素
类别
淀粉和纤维素
分子组成
分子通式均可表示为(C6H10O5)n，n值为几百到几千
物理性质
①淀粉是白色、无嗅无味的粉末状物质，不溶于冷水，在热水中形成胶状的淀粉糊；
②纤维素是白色、无嗅无味的具有纤维状结构的物质，一般不溶于水和有机溶剂，但在一定条件下，某些酸、碱和盐的水溶液可使纤维素溶胀或溶解
在人体中的作用
①淀粉在体内能被酶水解成葡萄糖供机体利用；
②纤维素不能被人体吸收，但能刺激肠道蠕动，促进消化和排泄
化学性质(水解反应)
(C6H10O5)n淀粉(或纤维素)＋nH2OnC6H12O6葡萄糖__
淀粉的特征反应
淀粉遇碘变为蓝色，此性质可用于检验淀粉或碘单质的存在

（1）淀粉和纤维素具有相同的最简式，都含有单糖单元，但由于单糖单元的数目不相同，即n值不同，二者不互为同分异构体。多糖都属于高分子化合物，而单糖、二糖不属于高分子化合物。
（2）书写二糖、多糖水解反应的化学方程式时，要在分子式下方注明其名称。
（3）糖类物质不都具有甜味，如纤维素没有甜味；有甜味的不一定都属于糖类物质，如木糖醇等。
（4）利用银镜反应或与新制Cu（OH）2悬浊液反应可检验葡萄糖的存在。
（5）糖类物质的常见转化方式

二、油脂
1．组成和结构
油脂是高级脂肪酸与甘油经酯化反应形成的酯，由C、H、O三种元素组成，其结构简式可表示为，官能团为，有的烃基中还含有碳碳双键。
2．分类

[说明]　①油脂结构式中的R、R′、R″代表饱和烃基或不饱和烃基，它们可以相同，也可以不同。
②油脂的相对分子质量很大，但不能称其为高分子化合物，因为高分子化合物的相对分子质量一般成千上万，甚至几十万。
3．物理性质
性质
特点
密度
密度比水小
溶解性
难溶于水，易溶于有机溶剂
状态
含有不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯，常温下一般呈液态；
含有饱和脂肪酸成分较多的甘油酯，常温下一般呈固态
熔、沸点
天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点
4.化学性质
(1)油脂的氢化(油脂的硬化)
烃基上含有碳碳双键，能与H2发生加成反应，如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学方程式为
。
经硬化制得的油脂叫人造脂肪，也称硬化油。
(2)水解反应
①酸性条件下
如硬脂酸甘油酯的水解反应的化学方程式为
。
②碱性条件下——皂化反应
如硬脂酸甘油酯的水解反应的化学方程式为
，
其水解程度比酸性条件下水解程度大。

（1）油脂的氢化反应是加成反应，也是还原反应。
（2）液态的油脂烃基中含有不饱和键，能使溴水褪色。
三、氨基酸和蛋白质
1．氨基酸的结构与性质
(1)组成与结构
氨基酸是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。官能团为—COOH和—NH2，组成蛋白质的氨基酸几乎都是α­氨基酸。α­氨基酸的结构简式可表示为。
(2)几种重要的α­氨基酸
甘氨酸：；
丙氨酸：
苯丙氨酸：；
谷氨酸：。
(3)化学性质
①两性(以为例)
氨基酸分子中既含有酸性基团(—COOH)，又含有碱性基团(—NH2)，因此，氨基酸是两性化合物。
与盐酸反应的化学方程式：
；
与NaOH溶液反应的化学方程式：
。
②成肽反应
两分子氨基酸脱水缩合形成二肽。例如：

。
多种氨基酸分子间脱水以酰胺基()相互结合，可形成蛋白质。
2．蛋白质的结构与性质
(1)组成与结构
蛋白质含有C、H、O、N、S等元素，由氨基酸通过缩聚反应产生，属于天然有机高分子化合物。在天然状态下，任何一种蛋白质均具有独特而稳定的结构。
(2)性质
两性
蛋白质分子中含有未被缩合的羧基(—COOH)和氨基(—NH2)，具有两性，可与碱或酸作用生成盐
水解
在酸、碱或酶的催化作用下，蛋白质可发生水解反应，水解时酰胺基断裂，最终生成氨基酸。各种天然蛋白质水解的最终产物都是α­氨基酸
盐析
向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐溶液(如食盐、硫酸铵、硫酸钠)等，可使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，为可逆过程，用于分离提纯蛋白质
续　表
变性
在加热、强酸、强碱、重金属盐、某些有机物(乙醇等)、紫外线等作用下，蛋白质可发生变性，溶解度下降，并失去生理活性，为不可逆过程，是杀菌、消毒的原理
颜色
反应
某些含有苯环的蛋白质遇浓硝酸在加热条件下会变为黄色，此性质可用于检验蛋白质
特性
灼烧蛋白质会产生类似烧焦羽毛的气味，可用于鉴别合成纤维与蛋白质
3.酶
(1)绝大多数酶是一种蛋白质，具有蛋白质的性质。
(2)酶是一种生物催化剂，催化作用具有以下特点：
①条件温和，不需加热；
②具有高度的专一性；
③具有高效催化作用。
四、糖类、油脂、蛋白质的用途
1．糖类物质是绿色植物光合作用的产物，是动、植物所需能量的重要来源；葡萄糖是重要的工业原料，主要用于食品加工、医疗输液、合成补钙药物及维生素C等；淀粉用于制葡萄糖和酒精等；纤维素可用于造纸，制造纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、黏胶纤维等。
2．油脂为人体提供所需要的能量，等质量的糖类、油脂、蛋白质完全氧化时，油脂放出的热量最多；油脂可用于生产高级脂肪酸(盐)和甘油，增加食物的风味。
3．蛋白质是人体必需的营养物质，在工业上有很多用途，动物的毛、皮、蚕丝可制作服装。

判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2019·高考江苏卷改编)糖类是人体所需的重要营养物质。淀粉分子中不含氮元素。(　　)
(2)(2017·高考全国卷Ⅱ)蛋白质是仅由碳、氢、氧元素组成的物质。(　　)
(3)用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维。(　　)
(4)油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油。(　　)
(5)淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物。(　　)
(6)“一带一路”是现代丝绸之路，丝绸的主要成分是蛋白质，属于天然高分子化合物。(　　)
(7)淀粉和纤维素的通式相同，水解的最终产物都是葡萄糖。(　　)
(8)天然蛋白质水解的最终产物是α­氨基酸。(　　)
(9)将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液，都出现沉淀，表明二者均可使蛋白质变性。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)√　(8)√　(9)×

提升一　糖类、油脂、蛋白质的组成、性质及应用
1．(双选)下列有关糖类、油脂和蛋白质的说法正确的是(　　)
A．油脂水解的共同产物是丙三醇
B．从混合物中分离提纯蛋白质可采用过滤的方法
C．淀粉、油脂和蛋白质都能在NaOH溶液中发生水解
D．糖类、油脂和蛋白质中一定都含有碳、氢、氧三种元素
解析：选AD。B项，分离提纯蛋白质常利用盐析；C项，淀粉在酸或酶作用下发生水解，在碱性条件下一般不水解。
2．(2020·青岛高三质检)下列说法正确的是(　　)
A．HCOOH是一元羧酸，对应的酸根是COOH－
B．CH2(NH2)CH2COOH不是α­氨基酸，但它可以和甘氨酸反应形成酰胺基
C．葡萄糖溶液中加入新制的Cu(OH)2悬浊液可看到有红色沉淀生成
D．纤维素的水解和油脂的皂化反应都是由高分子生成小分子的过程
解析：选B。A项，HCOOH是一元羧酸，对应的酸根是HCOO－，错误；B项，CH2(NH2)CH2COOH不是α­氨基酸，但同样能和甘氨酸反应形成酰胺基，正确；C项，葡萄糖分子结构中含有醛基，其水溶液中加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热后可看到有红色沉淀生成，错误；D项，油脂不是有机高分子化合物，错误。
3．下列关于蛋白质的叙述中，不正确的是(　　)
①蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液，有沉淀析出，再加入蒸馏水，沉淀不溶解
②人工合成的具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素是我国科学家在1965年首次合成的
③重金属盐能使蛋白质变性，所以误食重金属盐会中毒
④浓硝酸溅在皮肤上，使皮肤呈黄色是由于浓硝酸与蛋白质发生了颜色反应
⑤蛋白质溶液里的蛋白质能透过半透膜
A．①④　　　　　　　 B．①④⑤
C．①⑤ D．④⑤
解析：选C。①属于蛋白质的盐析，再加蒸馏水沉淀溶解；⑤蛋白质溶液属于胶体，蛋白质分子不能透过半透膜。
4．(2020·嘉峪关校级调研)现有三个实验方案，用以检验淀粉的水解情况：
方案甲：淀粉液水解液中和液(呈中性)溶液变蓝
结论：淀粉尚未水解
方案乙：淀粉液水解液无银镜产生
结论：淀粉尚未水解
方案丙：淀粉液水解液中和液(呈碱性)有银镜产生
结论：淀粉已经水解
根据上述操作和现象，首先回答结论是否正确，然后简要说明理由：
(1)方案甲___________________________________________________；
(2)方案乙___________________________________________________；
(3)方案丙__________________________________________________。
答案：(1)不正确，最终溶液变蓝，只能说明溶液中还有淀粉剩余，但不能说明淀粉尚未水解
(2)不正确，淀粉水解液呈酸性，不能发生银镜反应，因此不能说明淀粉尚未水解
(3)正确，有银镜产生，说明溶液中存在葡萄糖，即淀粉已经水解

淀粉水解程度的判断方法
1．实验流程

2．实验现象及结论
现象A
现象B
结论
溶液呈蓝色
未产生银镜
淀粉尚未水解
溶液呈蓝色
出现银镜
淀粉部分水解
溶液不呈蓝色
出现银镜
淀粉完全水解
3.注意问题
(1)检验淀粉时，必须直接取水解液加入碘水，不能取呈碱性的中和液，因为I2能与NaOH溶液反应。
(2)淀粉、蔗糖的水解实验是用稀硫酸做催化剂，而银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应的实验必须在碱性条件下进行，所以检验淀粉或蔗糖的水解产物前应先加入NaOH溶液至溶液呈碱性。
提升二　糖类、油脂、蛋白质与有机推断
5．以淀粉和油脂为原料，制备生活中的某些物质。

已知：反应⑤生成D、E、F的物质的量之比为2∶1∶1，E与等物质的量的H2反应生成D。请回答下列问题：
(1)葡萄糖的分子式是________；C分子中官能团的名称是________。
(2)下列说法中正确的是________(填字母)。
a．淀粉、油脂都是高分子化合物，都能发生水解反应
b．C、D是同系物；M、N也是同系物
c．上述①～⑥中属于取代反应的有③⑤⑥
d．B、E含有不同的官能团，但都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
(3)写出N的一种结构简式：____________________。
(4)写出反应③(A＋D→M)的化学方程式：_______________________。
解析：淀粉水解生成葡萄糖，葡萄糖的分子式为C6H12O6，葡萄糖在酒化酶的作用下转化成A，则A为CH3CH2OH；乙醇催化氧化得到B，B氧化生成C，则B为CH3CHO，C为CH3COOH；C与F反应生成N，根据N、F的分子式可知，F为、N为或；油脂甲在酸性条件下水解生成D、E、F的物质的量之比为2∶1∶1，且E能够与等物质的量的氢气发生加成反应生成D，则D、E中含有的碳原子数相同，根据甲、F的分子式可知，D、E中含有的碳原子数为＝18，甲的不饱和度为＝4，除了含有3个酯基外，还含有1个碳碳双键，则D为硬脂酸(C17H35COOH)、E为油酸(C17H33COOH)；A与D反应生成M，则M为C17H35COOC2H5。(2)油脂不是高分子化合物，a错；M、N不是同系物，b错；⑤是水解反应，③⑥是酯化反应，均属于取代反应；①②属于氧化反应，④属于加成或还原反应，c正确；B是CH3CHO，官能团是—CHO，E中官能团是碳碳双键和—COOH，两者均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，d正确。
答案：(1)C6H12O6　羧基　(2)cd
(3)
(4)CH3CH2OH＋C17H35COOH
C17H35COOCH2CH3＋H2O
6．化合物A是天然蛋白质水解的最终产物，其相对分子质量为165，其中O元素的质量分数小于20%，N元素的质量分数小于10%。
(1)A的分子式为____________。
(2)红外光谱测定显示，化合物A分子结构中不存在甲基，则化合物A的结构简式为________________________________________________________________________。
(3)写出A发生缩聚反应的化学方程式：____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)天然蛋白质水解的最终产物A属于α­氨基酸，在分子结构中含有—NH2、—COOH。在A分子中含有O原子的个数为165×20%÷16≈2，说明只有一个羧基(—COOH)；N元素的质量分数小于10%，165×10%＝16.5>14，则含有一个氨基，其余为碳元素和氢元素，C、H元素的相对原子质量为165－45－16＝104，为8个碳原子和8个氢原子，因此该氨基酸的分子式为C9H11O2N。
(2)由A的分子式可看出该物质极不饱和，说明分子内含有苯环，红外光谱测定显示，化合物A分子结构中不存在甲基(—CH3)，则化合物A的结构简式为
。
(3)A的分子内含有羧基和氨基，可以发生缩聚反应，反应的化学方程式为n―→＋nH2O。
答案：(1)C9H11O2N　(2)


氨基酸的成肽规律
(1)2种不同氨基酸(只含一个氨基和一个羧基)，脱水可形成4种二肽(可以是相同分子之间，也可以是不同分子之间)，如甘氨酸与丙氨酸混合后可形成以下4种二肽：


(2)分子间或分子内脱水成环

(3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物

学习任务2　合成有机高分子化合物

一、有关高分子化合物的基本概念
1.单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。
2.链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。
3.聚合度：高分子链中含有链节的数目。
例如：
二、合成高分子化合物的两个基本反应
1.加聚反应：小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应。
2.缩聚反应：单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。
三、高分子化合物的分类及性质特点

其中，塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为“三大合成材料”。
四、加聚反应、缩聚反应方程式的书写方法
1.加聚反应的书写方法
(1)单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上括号，右下写n”。例如：
nCH2===CH—CH3 。
(2)二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号，右下写n”。例如：nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2。
(3)含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，右下写n”。例如：nCH2===CH2＋
2.缩聚反应的书写方法
(1)聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚
nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH
。
nHOCH2—CH2—COOH。
(2)聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚
nH2N—CH2COOH。
nH2NCH2COOH＋。
(3)酚醛树脂类
。

写缩聚反应方程式时，除单体物质的量与缩聚物的结构简式的下角标要一致外，也要注意生成小分子的物质的量。由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为n；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为2n。
五、单体的判断
物质类别
高分子化合物
方法
单体
备注
加聚物
CH2—CH2

CH2===CH2
加聚产物的主链一般全为碳原子，按“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”的规律画线断键，然后半键闭合、单双键互换





CH2===CH—CH3和CH2===CH2
缩聚物


和HOCH2CH2OH
缩聚产物的链节中不全为碳，一般有、
等结构，在或画线处断键，碳原子上连—OH，氧原子和氮原子上连—H，即得单体，在两端也要连上相应的—OH或—H




1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶都属于天然高分子化合物。(　　)
(2)盛放汽油的试剂瓶不能用橡胶塞。(　　)
(3)天然橡胶()是高聚物，不能使溴水褪色。(　　)
(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。(　　)
(5)聚乙烯塑料可用于包装食品，而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品。(　　)
(6)合成高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类。(　　)
(7) 的单体是CH2===CH2和。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×
2．(教材改编题)按要求写出下列化学方程式并指出反应类型。
(1)由苯乙烯合成聚苯乙烯：
____________________________________；____________。
(2)由对苯二甲酸与乙二醇合成涤纶：
___________________________________；____________。
(3)由2­氯­1，3­丁二烯合成氯丁橡胶：
_______________________________；____________。
答案：(1) 　加聚反应

加聚反应

提升一　合成有机高分子的结构、性质及应用
1．下列说法不正确的是(　　)
A．从实验中测得某种高分子的相对分子质量只能是平均值
B．线型结构的高分子也可以带支链
C．高分子化合物因其结构不同，溶解性也有所不同
D．高分子化合物一般不易导电是因为相对分子质量大
解析：选D。高分子化合物一般不易导电不是因为相对分子质量大，而是由其结构决定的。
2．已知聚碳酸酯的结构简式为
，下列说法正确的是(　　)
A．聚碳酸酯是通过加聚反应得到的
B．聚碳酸酯是纯净物
C．聚碳酸酯可通过缩聚反应得到
D．它是体型高分子
解析：选C。聚碳酸酯是由单体
经缩聚反应产生的，是线型结构的高分子化合物，属于混合物。
3．(双选)舱外航天服每套总重量约120公斤，造价3 000万元人民币左右。舱外航天服可为航天员出舱活动提供适当的大气压力、足够的氧气、适宜的温湿度，以保障航天员的生命活动需要；航天服具有足够的强度，防止辐射、微流量和空间碎片对航天员的伤害，保证航天员的工作能力；航天服还能提供可靠工效保障及遥测通信保障等。制作这种航天服的材料以氨纶和尼龙为主。其中尼龙­1010的结构简式为，下列有关尼龙­1010的说法正确的是(　　)
A．尼龙­1010是合成高分子化合物
B．尼龙­1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH
C．尼龙­1010是通过缩聚反应制成的
D．制作舱外航天服的材料要质轻，方便在舱外行走
解析：选AC。尼龙­1010是通过缩聚反应合成的有机高分子化合物，A、C项正确；尼龙­1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH，B项不正确；由于舱外航天服是在太空失重情况下穿的，不需要考虑选轻质材料，D项不正确。
提升二　单体的判断
4．(双选)已知聚乳酸()可在乳酸菌作用下分解，下列有关聚乳酸的说法正确的是(　　)
A．聚乳酸是一种纯净物
B．聚乳酸的单体是
C．聚乳酸是由单体之间通过加聚反应而合成的
D．聚乳酸是一种可降解高分子材料
解析：选BD。聚乳酸为混合物，A错误；由聚乳酸的结构可知，该物质是由羟基和羧基脱水而形成的，属于缩聚反应，B正确、C错误；由题意知，聚乳酸是一种可降解高分子材料，D正确。
5．按要求回答问题：
(1) 的单体是________________。
(2) 的单体是_______________________。
(3) 的单体是_________________________________________。
(4) 的单体是____________________________。
答案：(1)CH2CHCHCH2、

(4)H2N(CH2)6NH2、HOOC(CH2)4COOH
6．下面是一种线型高分子的一部分：

由此分析，这种高分子化合物的单体至少有________种，它们的结构简式为________________________________________________________________________。
解析：从本题所示的高分子化合物的长链结构中可以看出多处出现类似酯结构的结构单元，所以这种高分子化合物是由酸与醇缩聚而形成的聚酯。据长链可以得知结合处为，则断裂处亦为，断裂后部分加羟基，其余部分加氢，从左到右可依次得出单体的结构简式。
答案：5　

提升三　有机高分子的合成路线
7．(2020·济宁质检)环己烯常用于有机合成。现通过下列流程，以环己烯为原料合成环醚、聚酯、橡胶，其中F可以做内燃机的抗冻剂，J分子中无饱和碳原子。
已知：R1—CH===CH—R2R1—CHO＋R2—CHO

(1)③的反应条件是________________。
(2)H的名称是________________。
(3)有机物B和I的关系为________(填字母)。
A．同系物　　　　　　　　 B．同分异构体
C．都属于醇类 D．都属于烃
(4)写出下列反应的化学方程式并注明反应类型：
反应②_________________________________，____________。
反应⑧_________________________________，____________。
反应⑨_________________________________，____________。
反应⑩_________________________________，____________。
(5)写出两种D的属于酯类的链状同分异构体的结构简式：______________________。
答案：(1)NaOH的乙醇溶液、加热　(2)聚乙二酸乙二酯
(3)C

HOCH2CH2CH2CH2OHCH2===CH—CH===CH2↑＋2H2O　消去反应　nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2　加聚反应
(5)CH2===CHCOOCH3、HCOOCH2CH===CH2(其他合理答案也可)
学习任务3　有机合成的思路和方法

一、有机合成的解题思路

二、有机合成中碳骨架的构建
1．碳链增长的反应
(1)加聚反应；
(2)缩聚反应，如羟醛缩合反应实际上是醛自身的加成反应，醛基邻位碳原子上的氢原子(α­H)较活泼，能与另外一分子的醛基发生加成反应：

(3)酯化反应；
(4)醛、酮与HCN的加成反应，可使醛、酮分子中增加1个碳原子：CH3CHO＋HCN。
2．碳链减短的反应
(1)烷烃的裂化反应；
(2)酯类、糖类、蛋白质等的水解反应；
(3)不饱和烃的氧化反应：
CH3COOH＋；
CH3CH2C≡CCH3CH3CH2COOH＋CH3COOH；
(4)脱羧反应：CH3COONa＋NaOHCH4↑＋Na2CO3。
3．常见由链成环的方法
(1)二元醇成环
例如：HOCH2CH2OH ＋H2O；
(2)羟基酸酯化成环
例如： ＋H2O；
(3)氨基酸成环
例如：H2NCH2CH2COOH―→＋H2O；
(4)二元羧酸成环
例如：HOOCCH2CH2COOH＋H2O；　
(5)利用题目所给信息成环
例如：二烯烃与单烯烃的聚合成环为
。
三、有机合成中官能团的转化
1．官能团的引入
引入的
官能团
原物质
种类
转化反
应类型
示例

卤代烃
消去反应
CH3CH2Br＋NaOH
CH2===CH2↑＋NaBr
＋H2O
醇
消去反应
CH3CH2OH
CH2===CH2↑＋H2O
炔烃
加成反应
HCCH＋HCl
CH2===CHCl

(X为F、Cl、Br、I)
烷烃
取代
反应
CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
烯烃、
炔烃
加成
反应
①CH3CH===CH2＋Br2
―→CH3CHBrCH2Br
②CH3CH===CH2＋HBr―→CH3CHBrCH3
③先与氢气进行加成反应，然后与卤素单质进行取代反应
醇
取代
反应
CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O
—OH
烯烃
加成
反应
CH3CH===CH2＋H2O
卤代烃
水解
反应
CH3CH2CH2Cl＋NaOH
CH3CH2CH2OH＋NaCl
醛(酮)
还原
反应
CH3CHO＋H2CH3CH2OH
羧酸
还原
反应
CH3COOHCH3CH2OH
酯
水解
反应
CH3COOCH2CH3＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH

醇
催化
氧化
①羟基碳原子上有2个H原子，可引入醛基：2CH3CH2CH2OH＋O22CH3CH2CHO＋2H2O
②羟基碳原子上有1个H原子，可引入酮羰基：
2CH3CH(OH)CH3＋O2＋2H2O
烯烃
氧化
反应
双键碳原子上没有H原子，可被酸性高锰酸钾溶液氧化为酮羰基：(CH3)2C===C(CH3)2
2(CH3)2C===O
—COOH
醛
催化
氧化
2CH3CHO＋O22CH3COOH
醇
催化
氧化
CH3CH2CH2OHCH3CH2COOH
烯烃，苯
的同系物
氧化
反应
双键碳原子或与苯环相连的碳原子上至少有1个H原子，可被酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基：CH3CH===CHCH3
2CH3COOH，

（1）连在同一个碳原子上的两个羟基脱水可引入；
（2）酯、肽、蛋白质的水解可引入—COOH。
2．官能团的消除
(1)通过加成反应消除不饱和键(双键、叁键)；
(2)通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基；
(3)通过加成或氧化反应等消除醛基；
(4)通过水解反应消除酯基、酰胺基、碳卤键。
3．官能团的改变
(1)利用官能团的衍生关系进行衍变，如
R—CH2OHR—CHOR—COOH；
(2)通过某种化学途径使一个官能团变成两个，如
CH3CH2OHCH2===CH2ClCH2—CH2Cl
HOCH2—CH2OH；
(3)通过某种手段改变官能团的位置，如
。

提升一　给定合成路线的分析
1．(教材改编题)补充完成由环戊烷转化为最终产物的过程中各步反应的条件、反应物(产物)的结构简式及反应类型。

答案：

2．(2020·南宁高三联考)由合成水杨酸的路线如下：

(1)反应①的化学方程式为________________________________。
(2)反应②的条件为________。
答案：(1)
(2)酸性KMnO4溶液
3．化合物可由1­氯丁烷经过四步反应合成：
CH3CH2CH2CH2ClXYCH3CH2CH2COOH
反应①的反应条件为__________，反应②的化学方程式为______________________。
解析：反应①为CH3CH2CH2CH2Cl的水解反应，反应条件为NaOH水溶液、加热。反应②为CH3CH2CH2CH2OH的催化氧化反应。
答案：NaOH水溶液、加热　2CH3CH2CH2CH2OH＋O22CH3CH2CH2CHO＋2H2O

熟记中学常见的有机合成路线
(1)一元合成路线
R—CH===CH2卤代烃一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
(2)二元合成路线
CH2===CH2二元醇→二元醛→二元羧酸→
(3)芳香化合物合成路线

提升二　根据题给合成路线或已有原料合成有机物
4．(2020·天门高三质检)根据某有机合成的片段：

写出以C2H5OH为原料合成乳酸()的路线(其他试剂任选)：_______________________________________________________________。
答案：CH3CH2OHCH3CHO

5．请设计以CH2===CHCH3为主要原料(无机试剂任选)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。
例如：由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为
CH3CH2OHCH2===CH2CH2—CH2
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：CH2===CHCH3
6．请设计合理方案用合成 (无机试剂任选，用反应流程图表示，并注明反应条件)。
提示：R—CH===CH2R—CH2—CH2—Br
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：


有机合成路线的设计
第一步　分析原料和目标产物的结构简式，找出其具有的官能团或特殊结构。
第二步　与题目中原有合成路线中的物质做对比，找出与原料和目标产物结构相似的物质，假设分别为A和E。
第三步　模仿原合成路线中A到E的转化路线设计新合成路线。
[注意]　根据原料设计合成目标产品的路线时，可采用逆向合成分析法，对比产品与原料结构上的区别，然后由后向前推，先找出产品的前一步原料(即中间产物)，并依次找出前一步原料，直至达到已知的原料为止，其思维程序可概括为“产品→中间产物1→中间产物2……→原料”。有时可能与原合成路线不尽相同，不同的地方一般会比原合成路线更简单，利用所学的官能团转化知识即可完成。合成路线讲究简捷易实现，步骤一般为3～5步。

1．(2019·高考全国卷Ⅱ)“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句，下列关于该诗句中所涉及物质的说法错误的是(　　)
A．蚕丝的主要成分是蛋白质
B．蚕丝属于天然高分子材料
C．“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应
D．古代的蜡是高级脂肪酸酯，属于高分子聚合物
解析：选D。蚕丝的主要成分是蛋白质，A项正确；蚕丝属于天然高分子材料，B项正确；“蜡炬成灰”指蜡烛燃烧，属于氧化反应，C项正确；在古代，蜡烛通常由动物油脂制成，动物油脂的主要成分为高级脂肪酸甘油酯，其不属于高分子聚合物，D项错误。
2．(2017·高考全国卷Ⅰ)下列生活用品中主要由合成纤维制造的是(　　)
A．尼龙绳　　　　　　　 B．宣纸
C．羊绒衫 D．棉衬衣
解析：选A。尼龙绳是由尼龙切片制成的纤维丝经一系列加工制成的，属于合成纤维，A项正确；宣纸的主要成分是纤维素，纤维素属于天然纤维，B项错误；羊绒衫的主要原料是羊毛，羊毛属于天然纤维，C项错误；棉衬衣的主要原料是棉花，棉花属于天然纤维，D项错误。
3．(2017·高考全国卷Ⅲ)下列说法正确的是(　　)
A．植物油氢化过程中发生了加成反应
B．淀粉和纤维素互为同分异构体
C．环己烷与苯可用酸性KMnO4溶液鉴别
D．水可以用来分离溴苯和苯的混合物
解析：选A。植物油氢化过程中发生了油脂与氢气的加成反应，A项正确；淀粉和纤维素的通式均为(C6H10O5)n，但由于二者n值不同，所以不互为同分异构体，B项错误；环己烷与苯都不能与酸性KMnO4溶液反应，所以不能用酸性KMnO4溶液鉴别环己烷与苯，C项错误；溴苯与苯互溶，且二者均不溶于水，所以不能用水分离溴苯和苯的混合物，D项错误。
4．(2019·高考北京卷)交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中表示链延长)(　　)

A．聚合物P中有酯基，能水解
B．聚合物P的合成反应为缩聚反应
C．聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得
D．邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构
解析：选D。由图示可知，X连接Y，P的结构中存在酯基结构，该结构能水解，A项正确；对比X、Y的结构可知，制备P的两种单体是、，由此可知合成P的反应为缩聚反应，B项正确；油脂水解生成甘油(丙三醇)和高级脂肪酸(盐)，C项正确；因乙二醇分子中只有2个羟基，故邻苯二甲酸与乙二醇只能形成链状结构的聚合物，不能形成交联结构的聚合物，D项错误。
5．(2018·高考北京卷)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料。其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是(　　)

A．完全水解产物的单个分子中，苯环上的氢原子具有不同的化学环境
B．完全水解产物的单个分子中，含有官能团—COOH或—NH2
C．氢键对该高分子的性能没有影响
D．结构简式为
解析：选B。根据题述芳纶纤维的结构片段可知，其单体有两种：，无论是哪种单体，其苯环上的氢原子都是等效的，A项错误；对苯二甲酸和对苯二胺的官能团分别是—COOH、—NH2，B项正确；分子内氢键对物质的物理性质(如熔沸点、溶解度等)都有影响，C项错误；该高分子化合物的结构简式为，D项错误。

一、单项选择题
1．下列属于高分子化合物，且能发生水解反应的是(　　)
A．聚乙烯　　　　　　　 B．油脂
C．蛋白质 D．蔗糖
解析：选C。聚乙烯是高分子化合物，但不能发生水解反应，A项错误；油脂和蔗糖能发生水解反应，但不是高分子化合物，B、D项错误；蛋白质能发生水解反应最终生成氨基酸，且为天然高分子化合物，C项正确。
2．下列食品或日常用品中主要成分是天然高分子化合物的是(　　)
A．蔗糖 B．花生油
C．蚕丝睡衣 D．保鲜膜
解析：选C。蔗糖分子式为C12H22O11，不属于高分子化合物，选项A不符合题意；花生油属于油脂，不是高分子化合物，选项B不符合题意；蚕丝睡衣中蚕丝的主要成分是蛋白质，是天然高分子化合物，选项C符合题意；保鲜膜是人工合成的高分子化合物，选项D不符合题意。
3．下列关于合成材料的说法不正确的是(　　)
A．塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料
B．聚氯乙烯可制成薄膜、软管等，其单体是 CH2CHCl
C．合成酚醛树脂()的单体是苯酚和甲醇
D．合成顺丁橡胶()的单体是
CH2===CH——CH===CH2
解析：选C。塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料，A项正确；聚氯乙烯可制成薄膜、软管等，其单体是CH2===CHCl，B项正确；合成酚醛树脂的单体是苯酚和甲醛，C项错误；合成顺丁橡胶的单体是CH2===CH——CH===CH2，D项正确。
4．如图所示是木瓜蛋白酶的结构简式，下列说法不正确的是(　　)

A．木瓜蛋白酶的分子式为C19H29N7O6
B．木瓜蛋白酶中含有苯环，属于芳香烃
C．木瓜蛋白酶能发生水解反应、加成反应
D．木瓜蛋白酶能与碳酸钠溶液反应生成CO2
解析：选B。根据题中木瓜蛋白酶的结构简式可知，其分子式为C19H29N7O6，A项正确；木瓜蛋白酶中含有O、N元素，不属于芳香烃，是芳香烃的衍生物，B项错误；木瓜蛋白酶分子中含有酰胺基能发生水解反应，含有苯环能发生加成反应，C项正确；木瓜蛋白酶分子中含有羧基，能与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳，D项正确。
5．(教材改编题)下列说法不正确的是(　　)
A．酚醛树脂属于热塑性塑料
B．结构为…—CH===CH—CH===CH—CH===CH—…的高分子化合物，其单体是乙炔
C．有机硅聚醚()可由单体

D．某塑料为它的单体有3种
解析：选A。苯酚和甲醛发生缩聚反应生成酚醛树脂，它属于热固性塑料，A项错误。
6．(2020·安顺联考)以玉米(主要成分是淀粉)为原料制取酒精的流程如下：

下列说法中不正确的是(　　)
A．C12H22O11属于二糖
B．化合物X属于还原型糖
C．反应③中1 mol化合物X可分解成3 mol乙醇
D．欲使发酵液中的乙醇和水分离，可采取的操作是蒸馏
解析：选C。淀粉水解生成了C12H22O11，C12H22O11属于二糖，A项正确；化合物X是葡萄糖，葡萄糖属于还原型糖，B项正确；葡萄糖发酵生成乙醇和二氧化碳，化学方程式为C6H12O62C2H5OH＋2CO2↑，即1 mol X可分解成2 mol乙醇，C项错误；乙醇能与水混溶，分离互溶且沸点相差较大的液体混合物可用蒸馏的方法，D项正确。
7．蔗糖酯是联合国国际粮农组织和世界卫生组织推荐使用的食品乳化剂。某蔗糖酯可以由蔗糖与硬脂酸乙酯合成，反应如下：

下列说法中正确的是(　　)
A．蔗糖分子中含有7个羟基
B．蔗糖酯属于高级脂肪酸的甘油酯
C．合成该蔗糖酯的反应属于取代反应
D．该蔗糖酯在稀硫酸的作用下水解，水解过程中只生成两种产物
解析：选C。蔗糖分子中含有8个羟基，A项错误；蔗糖酯不是甘油酯，B项错误；蔗糖还要水解生成葡萄糖和果糖，最终生成三种产物，D项错误。
二、不定项选择题
8．下列实验操作和结论错误的是(　　)
A．用新制Cu(OH)2悬浊液可鉴别麦芽糖和蔗糖
B．用银镜反应可证明蔗糖是否转化为葡萄糖，但不能证明是否完全转化
C．浓H2SO4可使蔗糖脱水变黑，证明蔗糖含C、H、O三种元素
D．蔗糖溶液中滴加几滴稀H2SO4，水浴加热几分钟后，将其加入银氨溶液中，没有银镜产生，证明蔗糖不水解
解析：选D。实验室中淀粉、纤维素、蔗糖常在无机酸(一般为稀H2SO4)催化作用下发生水解，生成葡萄糖。欲检验水解产物葡萄糖的生成，必须先加入NaOH溶液中和做催化剂的硫酸，再加入银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液进行检验。
9．下列说法正确的是(　　)
A．的结构中含有酯基
B．氨基酸和淀粉均属于高分子化合物
C．1 mol葡萄糖可水解生成2 mol乳酸(C3H6O3)
D．蔗糖、油脂和蛋白质都是能发生水解反应的有机化合物
解析：选AD。为
分子间发生缩聚反应的产物，其中含有酯基，A项正确；淀粉是高分子化合物，氨基酸是小分子化合物，B项错误；葡萄糖为单糖，不能发生水解反应，C项错误；蔗糖、油脂和蛋白质都是能发生水解反应的有机化合物，D项正确。
10．合成导电高分子材料PPV的反应：

下列说法正确的是(　　)
A．合成PPV的反应为缩聚反应
B．PPV与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元
C．和苯乙烯互为同系物
D．通过质谱法测定PPV的平均相对分子质量，可得其聚合度
解析：选AD。A.加聚反应的实质是加成聚合，加聚反应中不会有小分子物质生成。结合题干中所给的反应方程式，分析其化学键的变化可知该反应为缩聚反应。B.聚苯乙烯的结构简式为，重复结构单元(链节)为；PPV的链节为，二者不相同。C.同系物指结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物。的结构不相似，且在分子组成上相差“C2H2”，故不可能互为同系物。D.利用质谱法可测定PPV的平均相对分子质量，再利用其链节的平均相对分子质量求聚合度。
三、非选择题
11．聚氯乙烯(PVC)保鲜膜的安全问题已引起广泛的关注。PVC的安全隐患主要来自塑料中残留的PVC单体以及不符合国家标准的增塑剂DEHA。工业上用乙烯和氯气为原料经下列各步合成PVC：
乙烯甲乙PVC
(1)乙是PVC的单体，其结构简式为_________________________________。
(2)反应③的化学方程式为__________________________________________。
(3)写出以下反应类型：反应①________________；反应②____________。
(4)邻苯二甲酸辛酯(DOP)是国家标准中允许使用的增塑剂之一，邻苯二甲酸()是制造DOP的原料，它跟过量的甲醇反应能得到另一种增塑剂DMP(分子式为C10H10O4)，DMP属于芳香酯，其结构简式为________________________。
(5)聚甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为
，它是制作软质隐形眼镜的材料，请写出下列有关反应的化学方程式。
①由甲基丙烯酸羟乙酯制备聚甲基丙烯酸羟乙酯：
________________________________________________________________________。
②由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯：___________________________________
________________________________________________________________________。
③由乙烯制备乙二醇：__________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：由CH2===CH2和Cl2合成聚氯乙烯的流程为 CH2===CH2CH2===CHCl
。
(4)邻苯二甲酸与CH3OH发生酯化反应可生成DMP，反应的化学方程式为＋2CH3OH＋2H2O。
(5)②由题给高聚物的结构简式可知，甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为，根据甲基丙烯酸为可推知另一种反应物为HOCH2CH2OH。③制备应用在稀碱性水溶液中反应生成，所以由乙烯制乙二醇首先是乙烯与卤素发生加成反应。
答案：(1)CH2===CHCl
(2)nCH2===CHCl
(3)加成反应　消去反应

(5)①nCH2===C(CH3)COOCH2CH2OH

②CH2===C(CH3)COOH＋HOCH2CH2OH
CH2===C(CH3)COOCH2CH2OH＋H2O
③CH2===CH2＋Br2―→、

12．葡萄糖是一种重要的营养物质，应用范围十分广泛。
Ⅰ.在某些酶的催化下，人体内葡萄糖的代谢有如下过程：

A　　　 　 　　B

(1)过程①是________反应，过程②是________ 反应，过程③是________反应。(填反应类型的名称)
(2)上述物质中________和________互为同分异构体。(填字母代号)
Ⅱ.葡萄糖被氧化后生成葡萄糖酸，形成内酯(具有六元环酯结构)。葡萄糖酸内酯简称GDL，是一种食品添加剂，超市中见到的内酯豆腐就是用它点成的。方法是把GDL和CaSO4(或其他凝固剂)按1∶3～2∶3配比混合使用。用它点出的豆腐更加细嫩，营养价值也高。
(3)葡萄糖酸的分子式为________。
(4)葡萄糖酸内酯的结构简式为_______________________________。
解析：Ⅰ.(1)分析A、B，可知B比A少一分子水，可知A→B发生了消去反应；分析B、C，可知C比B多了一分子水，可知B→C发生了加成反应；分析C、D，可知C中的被氧化成了—CO—，所以C→D发生了氧化反应。
(2)分析A、B、C、D、E的结构简式和分子式，A、C分子式相同但结构不同，所以A、C互为同分异构体。
Ⅱ.(3)葡萄糖酸是葡萄糖分子中的—CHO被氧化为—COOH，故其分子式为C6H12O7。
(4)葡萄糖酸内酯即葡萄糖酸分子内发生酯化反应，脱去一分子水形成六元环状酯结构。
答案：Ⅰ.(1)消去　加成　氧化　(2)A　C
Ⅱ.(3)C6H12O7
(4)
13．酯类化合物与格氏试剂(RMgX，X＝Cl、Br、I)的反应是合成叔醇类化合物的重要方法，可用于制备含氧多官能团化合物。化合物F合成路线如下，回答下列问题：
A(C6H10O)BCDEF
已知信息如下：
①RCH===CH2RCH2CH2OH
②

(1)A的结构简式为________，B→C的反应类型为________，C中官能团的名称为________，C→D的反应方程式为_____________________________________。
(2)写出符合下列条件的D的同分异构体：____________________________(填结构简式，不考虑立体异构)。
①含有五元碳环结构；②能与NaHCO3溶液反应放出CO2；③能发生银镜反应。
(3)判断化合物F中有无手性碳原子，若有则用“*”标出。
(4)已知羟基能与格氏试剂发生反应。写出以、CH3OH和格氏试剂为原料制备的合成路线(其他试剂任选)。
解析：由题目中所给信息，可推导出合成路线为

(1)A的结构简式为；B→C的反应类型为氧化反应；C中含有的官能团为酮羰基和羧基；C→D发生的是酯化反应，化学方程式为
。
(2)根据题目要求，D()的同分异构体中需含有五元环、羧基和醛基，因此结构简式为
、、。
(3)化合物F中含有手性碳原子，如图(*为手性碳原子)
。
(4)依据所给信息，可得出目标产物的合成路线为

答案：(1)　氧化反应　酮羰基和羧基

(2)、、
(3)