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2021高考化学专题讲解 专题十七 高分子化合物与有机合成（讲解部分）课件
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这是一份2021高考化学专题讲解 专题十七 高分子化合物与有机合成（讲解部分）课件，共40页。
基础知识1.高分子化合物的结构特点高分子化合物通常结构并不复杂,往往由简单的结构单元重复连接而成。 如: (1)聚乙烯的结构单元(或链节)为 。(2)n表示每个高分子化合物中链节重复的次数,叫聚合度。n越大,相对分 子质量越大。
(3)合成高分子的低分子化合物叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。2.加聚反应和缩聚反应(1)加聚反应由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。
(2)缩聚反应单体间相互作用生成高分子化合物,同时还生成小分子化合物(如水、 氨、卤化氢等)的聚合反应。
3.高分子化合物的分类及性质特点高分子
基础知识一、有机合成路线的选择有机合成往往要经过多步才能完成,因此在确定有机合成的途径或路线时, 就要进行合理选择。选择的基本依据是原料廉价、原理正确、路线简 捷、便于操作、条件适宜、易于分离、产率高、成本低。二、有机合成路线设计的几种常见类型(1)以熟悉官能团的转化为主的类型如:请设计以 为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。
考点二 有机合成与有机推断
(2)以分子骨架变化为主的类型如:请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯 ( )的合成路线流程图(注明反应条件)。提示:R—Br+NaCN R—CN+NaBr (3)有陌生官能团兼有骨架显著变化的类型(常为考查的重点)
要注意模仿题干中的变化,找到相似点,完成陌生官能团及骨架的变化。 如:模仿 香兰素 A
B C
D (多巴胺)设计以苯甲醇、硝基甲烷为主要原料制备苯乙胺( )的合成路线流程图。关键是找到原流程中与新合成路线中的相似点:碳架的变化、官能团的变 化、硝基引入及转化为氨基的过程
有机合成题的解题思路(1)碳骨架的增减①增长:有机合成题中碳链的增长,一般会以信息形式给出,常见方式为有 机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等;②变短:如烃的裂化和裂解、某些烃(如某些苯的同系物、烯烃)的氧化、 脱羧反应等。(2)有机合成中官能团衍变的方法①官能团的引入a.引入碳碳双键引入碳碳双键的方法有醇的消去、卤代烃的消去、炔烃的不完全加成。
b.引入羟基引入羟基的方法有卤代烃的水解、烯烃与水的加成、醛(酮)的加成、酯 的水解。c.引入卤素原子引入卤素原子的方法有烷烃或苯及其同系物的卤代,不饱和烃与HX、X2 的加成,醇与氢卤酸的取代。②官能团的消除可通过加成消除不饱和键;可通过醇的消去、醇的氧化或醇的酯化消除羟 基;可通过还原或氧化消除醛基;可通过消去或取代消除卤素原子等。③官能团的转化(以乙烯为起始物)
例 (2019安徽黄山一模,36)苦杏仁酸在医药工业可用于合成头孢羟唑、 羟苄唑、匹莫林等的中间体。下列路线是合成苦杏仁酸及其衍生物的一 种方法:A(C6H6) (1)试写出B的结构简式: ,C中官能团的名称为 。
(2)反应①的反应类型为 ,D的核磁共振氢谱共有 组峰。(3)1 ml E最多可以与 ml NaOH反应。反应③的化学方程式为 。(4)两个C分子可以反应生成具有三个六元环的化合物F,则F的结构简式为 。(5)写出满足下列条件的C的同分异构体: 。①既能发生银镜反应,又能发生水解反应②遇FeCl3溶液能显紫色③苯环上有两个位于对位的取代基(6)已知:RCH2COOH RCHClCOOH,请以冰醋酸为原料(无机试剂任选)
设计制备聚乙醇酸( )的合成路线。
解题导引 解答有机合成题时,首先要正确判断合成的有机物属于哪一类 有机物、带有何种官能团,然后结合所学知识或题给信息,寻找官能团的引 入、转化、保护或消去的方法,找出合成目标有机物的突破点。
解析 (1)采用逆推法可推出B的结构简式为OHCCOOH;C中含有的官能 团为羟基和羧基。(3)1 ml E最多可以与2 ml NaOH反应。(4)C分子中含羧基与醇羟基,两个C分子发生酯化反应生成内酯,化学方程 式为2 +2H2O,则F为 。
(5)既能发生银镜反应,又能发生水解反应,说明含有醛基和酯基或含有—OOCH;遇FeCl3溶液能显紫色,说明含酚羟基,苯环上具有两个位于对位的 取代基,则符合条件的同分异构体为 。
答案 (1)OHCCOOH 羟基、羧基(2)加成反应 6(3)2 +HBr +H2O(4) (5) (6)CH3COOH CH2ClCOOH HOCH2COOH
应用有机反应类型、有机物简单命名、同分异构体、有机物的结构等基 础知识,结合新情景、新物质,将基础知识进行类比分析、迁移应用,实现 基础知识的灵活应用。
例 (2017课标Ⅲ,36)氟他胺G是一种可用于治疗肿瘤的药物。实验室由 芳香烃A制备G的合成路线如下:
回答下列问题:(1)A的结构简式为 。C的化学名称是 。(2)③的反应试剂和反应条件分别是 ,该反应的类型是 。(3)⑤的反应方程式为 。吡啶是一种有 机碱,其作用是 。(4)G的分子式为 。(5)H是G的同分异构体,其苯环上的取代基与G的相同但位置不同,则H可 能的结构有 种。(6)4-甲氧基乙酰苯胺( )是重要的精细化工中间体,写出由苯甲醚( )制备4-甲氧基乙酰苯胺的合成路线 (其他试剂任选)。
解析 (1)A为芳香烃,其与Cl2在光照条件下发生侧链上的取代,结合B的分 子式可推知A的结构简式为 ;C的化学名称为三氟甲苯。(2)反应③是在C的苯环上引入—NO2,反应试剂及条件为浓硝酸/浓硫酸、 加热,此反应的类型为取代反应。(3)反应⑤是 取代氨基上的氢原子,反应方程式为 + +HCl;吡啶的作用是吸收反应产生的HCl,提高反应转化率。
(4)根据有机物G的结构简式可知,G的分子式为C11H11F3N2O3。(5)当苯环上有三个不同的取代基时,共有10种同分异构体(见下图,三个取 代基分别用—X、—Y、—Z表示): 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ,除去G本身还有9种。
(6)完成这一合成需三步:首先在苯环上引入硝基(类似流程中的③),然后将 硝基还原为氨基(类似流程中的④),最后发生类似流程中⑤的反应。
答案 (1) 三氟甲苯(2)浓HNO3/浓H2SO4、加热 取代反应(3) + +HCl吸收反应产生的HCl,提高反应转化率(4)C11H11F3N2O3(5)9(6)
题目价值 以真实情景材料为背景,关注社会热点、科技进步和生产生 活。结合实际情况,以生活中的基本物质为原料,合成生产、生活中的常用 物质。要求学生能够通过题给情境适当迁移,运用所学知识分析、解决实 际问题,提高学生运用知识解决问题的能力,充分体现了化学学以致用的基 本思想。
一、非环体系的环化在有机合成中,常出现非环体系的环化反应。可能为一个非环片段分子内 反应,两个或多个非环片段的分子间反应。1.高考中已经出现过的非环体系的环化(1)六元环衍生物
(2016年课标Ⅰ第38题[4+2]环加成反应) (2)五元环衍生物(2018年课标Ⅱ第36题羟基成环) 2.今后高考中可能出现的非环体系的环化(1)三元环衍生物1,3-消去反应:卤代酮、卤代酸酯、卤代腈等含活泼氢的化合物进行消
去。如卤代酮: [1+2]环加成反应: (2)五元环衍生物双官能团化合物缩合:
二、有机合成路线设计有机合成路线设计能够考查考生从化学视角分析、解决实际问题的能力, 利用整体思维理解设计有机合成路线的能力,获取信息、加工信息的能力, 是高考有机化学基础的重要考点。有机合成路线设计常用正向合成思路 与逆向合成思路相结合的方法,有些也可以采用“逆向合成法”。首先,分析目标分子的结构特征,并与提供的原料进行对比,然后结合所学
知识或题干信息初步确定在合成该目标分子时官能团的变化、键的变化 等,找出合成该有机物的关键和突破口。其次,联系常见官能团的引入或转化方法,逐步逆推接近原料,即:目标分子 →中间产物1→中间产物2→……→原料。然后,将逆向合成分析的思路逆 转,并逐步注明反应的条件、必要的无机试剂、有机辅助原料,即可得到合 成路线流程。
例(2018湖南六校联考,36)环丁基甲酸是有机合成中一种常用的中间体。某研究小组以丙烯醛为原料,设计了如下路线合成环丁基甲酸(部 分反应条件、产物已省略)。
已知: +2RBr +2HBr; +CO2↑。请回答下列问题:(1)由丙烯醛生成化合物A的反应类型为 。(2)化合物C的结构简式是 。(3)下列说法中不正确的是 (填字母代号)。A.化合物A能与NaHCO3溶液反应B.化合物B和C能形成高聚物
C.化合物G的分子式为C6H8O4D.1 ml化合物B与足量金属钠反应能生成1 ml氢气(4)写出D+E→F的化学方程式: 。(5)环丁基甲酸与苯酚反应生成一种酯X,化合物X满足下列条件的所有同 分异构体有 种,写出其中一种的结构简式: 。①能使FeCl3溶液显紫色②含有丙烯醛中所有的官能团③1H-NMR谱显示分子中含有5种不同化学环境的氢原子(6)以1,3-丁二烯和化合物E为原料可制备环戊基甲酸 ，请选用必要的试剂设计合成路线。
解析 根据流程图,丙烯醛(CH2 CHCHO)与水反应生成A,A的分子式为C3H6O2,则发生了加成反应,A氧化生成C,C与乙醇在酸性条件下发生酯化反 应生成E,根据E的分子式可知C为二元羧酸,则C为HOOCCH2COOH,A为 HOCH2CH2CHO,E为CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3;A与氢气发生还原反应 生成B,B与HBr反应生成二溴代烃,则B为二元醇即HOCH2CH2CH2OH,D为 BrCH2CH2CH2Br,根据已知信息,D和E反应生成F,F为 ,F在碱性条件下水解后酸化生成G,G为 ,根据已知信息G受热脱去一个羧基生成环丁基甲酸。(3)化合物A为HOCH2CH2CHO,不能与 NaHCO3溶液反应,A项错误;化合物B为HOCH2CH2CH2OH,化合物C为 HOOCCH2COOH,能发生缩聚反应形成高聚物,B项正确;化合物G为
,分子式为C6H8O4,C项正确;化合物B为HOCH2CH2CH2OH,1 ml化合物B与足量金属钠反应能生成1 ml 氢气,D项正确。
答案 (1)加成反应(2)HOOCCH2COOH(3)A(4) +Br(CH2)3Br +2HBr(5)3 、 、 (任
基础知识1.高分子化合物的结构特点高分子化合物通常结构并不复杂,往往由简单的结构单元重复连接而成。 如: (1)聚乙烯的结构单元(或链节)为 。(2)n表示每个高分子化合物中链节重复的次数,叫聚合度。n越大,相对分 子质量越大。
(3)合成高分子的低分子化合物叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。2.加聚反应和缩聚反应(1)加聚反应由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。
(2)缩聚反应单体间相互作用生成高分子化合物,同时还生成小分子化合物(如水、 氨、卤化氢等)的聚合反应。
3.高分子化合物的分类及性质特点高分子
基础知识一、有机合成路线的选择有机合成往往要经过多步才能完成,因此在确定有机合成的途径或路线时, 就要进行合理选择。选择的基本依据是原料廉价、原理正确、路线简 捷、便于操作、条件适宜、易于分离、产率高、成本低。二、有机合成路线设计的几种常见类型(1)以熟悉官能团的转化为主的类型如:请设计以 为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(须注明反应条件)。
考点二 有机合成与有机推断
(2)以分子骨架变化为主的类型如:请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯 ( )的合成路线流程图(注明反应条件)。提示:R—Br+NaCN R—CN+NaBr (3)有陌生官能团兼有骨架显著变化的类型(常为考查的重点)
要注意模仿题干中的变化,找到相似点,完成陌生官能团及骨架的变化。 如:模仿 香兰素 A
B C
D (多巴胺)设计以苯甲醇、硝基甲烷为主要原料制备苯乙胺( )的合成路线流程图。关键是找到原流程中与新合成路线中的相似点:碳架的变化、官能团的变 化、硝基引入及转化为氨基的过程
有机合成题的解题思路(1)碳骨架的增减①增长:有机合成题中碳链的增长,一般会以信息形式给出,常见方式为有 机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等;②变短:如烃的裂化和裂解、某些烃(如某些苯的同系物、烯烃)的氧化、 脱羧反应等。(2)有机合成中官能团衍变的方法①官能团的引入a.引入碳碳双键引入碳碳双键的方法有醇的消去、卤代烃的消去、炔烃的不完全加成。
b.引入羟基引入羟基的方法有卤代烃的水解、烯烃与水的加成、醛(酮)的加成、酯 的水解。c.引入卤素原子引入卤素原子的方法有烷烃或苯及其同系物的卤代,不饱和烃与HX、X2 的加成,醇与氢卤酸的取代。②官能团的消除可通过加成消除不饱和键;可通过醇的消去、醇的氧化或醇的酯化消除羟 基;可通过还原或氧化消除醛基;可通过消去或取代消除卤素原子等。③官能团的转化(以乙烯为起始物)
例 (2019安徽黄山一模,36)苦杏仁酸在医药工业可用于合成头孢羟唑、 羟苄唑、匹莫林等的中间体。下列路线是合成苦杏仁酸及其衍生物的一 种方法:A(C6H6) (1)试写出B的结构简式: ,C中官能团的名称为 。
(2)反应①的反应类型为 ,D的核磁共振氢谱共有 组峰。(3)1 ml E最多可以与 ml NaOH反应。反应③的化学方程式为 。(4)两个C分子可以反应生成具有三个六元环的化合物F,则F的结构简式为 。(5)写出满足下列条件的C的同分异构体: 。①既能发生银镜反应,又能发生水解反应②遇FeCl3溶液能显紫色③苯环上有两个位于对位的取代基(6)已知:RCH2COOH RCHClCOOH,请以冰醋酸为原料(无机试剂任选)
设计制备聚乙醇酸( )的合成路线。
解题导引 解答有机合成题时,首先要正确判断合成的有机物属于哪一类 有机物、带有何种官能团,然后结合所学知识或题给信息,寻找官能团的引 入、转化、保护或消去的方法,找出合成目标有机物的突破点。
解析 (1)采用逆推法可推出B的结构简式为OHCCOOH;C中含有的官能 团为羟基和羧基。(3)1 ml E最多可以与2 ml NaOH反应。(4)C分子中含羧基与醇羟基,两个C分子发生酯化反应生成内酯,化学方程 式为2 +2H2O,则F为 。
(5)既能发生银镜反应,又能发生水解反应,说明含有醛基和酯基或含有—OOCH;遇FeCl3溶液能显紫色,说明含酚羟基,苯环上具有两个位于对位的 取代基,则符合条件的同分异构体为 。
答案 (1)OHCCOOH 羟基、羧基(2)加成反应 6(3)2 +HBr +H2O(4) (5) (6)CH3COOH CH2ClCOOH HOCH2COOH
应用有机反应类型、有机物简单命名、同分异构体、有机物的结构等基 础知识,结合新情景、新物质,将基础知识进行类比分析、迁移应用,实现 基础知识的灵活应用。
例 (2017课标Ⅲ,36)氟他胺G是一种可用于治疗肿瘤的药物。实验室由 芳香烃A制备G的合成路线如下:
回答下列问题:(1)A的结构简式为 。C的化学名称是 。(2)③的反应试剂和反应条件分别是 ,该反应的类型是 。(3)⑤的反应方程式为 。吡啶是一种有 机碱,其作用是 。(4)G的分子式为 。(5)H是G的同分异构体,其苯环上的取代基与G的相同但位置不同,则H可 能的结构有 种。(6)4-甲氧基乙酰苯胺( )是重要的精细化工中间体,写出由苯甲醚( )制备4-甲氧基乙酰苯胺的合成路线 (其他试剂任选)。
解析 (1)A为芳香烃,其与Cl2在光照条件下发生侧链上的取代,结合B的分 子式可推知A的结构简式为 ;C的化学名称为三氟甲苯。(2)反应③是在C的苯环上引入—NO2,反应试剂及条件为浓硝酸/浓硫酸、 加热,此反应的类型为取代反应。(3)反应⑤是 取代氨基上的氢原子,反应方程式为 + +HCl;吡啶的作用是吸收反应产生的HCl,提高反应转化率。
(4)根据有机物G的结构简式可知,G的分子式为C11H11F3N2O3。(5)当苯环上有三个不同的取代基时,共有10种同分异构体(见下图,三个取 代基分别用—X、—Y、—Z表示): 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ,除去G本身还有9种。
(6)完成这一合成需三步:首先在苯环上引入硝基(类似流程中的③),然后将 硝基还原为氨基(类似流程中的④),最后发生类似流程中⑤的反应。
答案 (1) 三氟甲苯(2)浓HNO3/浓H2SO4、加热 取代反应(3) + +HCl吸收反应产生的HCl,提高反应转化率(4)C11H11F3N2O3(5)9(6)
题目价值 以真实情景材料为背景,关注社会热点、科技进步和生产生 活。结合实际情况,以生活中的基本物质为原料,合成生产、生活中的常用 物质。要求学生能够通过题给情境适当迁移,运用所学知识分析、解决实 际问题,提高学生运用知识解决问题的能力,充分体现了化学学以致用的基 本思想。
一、非环体系的环化在有机合成中,常出现非环体系的环化反应。可能为一个非环片段分子内 反应,两个或多个非环片段的分子间反应。1.高考中已经出现过的非环体系的环化(1)六元环衍生物
(2016年课标Ⅰ第38题[4+2]环加成反应) (2)五元环衍生物(2018年课标Ⅱ第36题羟基成环) 2.今后高考中可能出现的非环体系的环化(1)三元环衍生物1,3-消去反应:卤代酮、卤代酸酯、卤代腈等含活泼氢的化合物进行消
去。如卤代酮: [1+2]环加成反应: (2)五元环衍生物双官能团化合物缩合:
二、有机合成路线设计有机合成路线设计能够考查考生从化学视角分析、解决实际问题的能力, 利用整体思维理解设计有机合成路线的能力,获取信息、加工信息的能力, 是高考有机化学基础的重要考点。有机合成路线设计常用正向合成思路 与逆向合成思路相结合的方法,有些也可以采用“逆向合成法”。首先,分析目标分子的结构特征,并与提供的原料进行对比,然后结合所学
知识或题干信息初步确定在合成该目标分子时官能团的变化、键的变化 等,找出合成该有机物的关键和突破口。其次,联系常见官能团的引入或转化方法,逐步逆推接近原料,即:目标分子 →中间产物1→中间产物2→……→原料。然后,将逆向合成分析的思路逆 转,并逐步注明反应的条件、必要的无机试剂、有机辅助原料,即可得到合 成路线流程。
例(2018湖南六校联考,36)环丁基甲酸是有机合成中一种常用的中间体。某研究小组以丙烯醛为原料,设计了如下路线合成环丁基甲酸(部 分反应条件、产物已省略)。
已知: +2RBr +2HBr; +CO2↑。请回答下列问题:(1)由丙烯醛生成化合物A的反应类型为 。(2)化合物C的结构简式是 。(3)下列说法中不正确的是 (填字母代号)。A.化合物A能与NaHCO3溶液反应B.化合物B和C能形成高聚物
C.化合物G的分子式为C6H8O4D.1 ml化合物B与足量金属钠反应能生成1 ml氢气(4)写出D+E→F的化学方程式: 。(5)环丁基甲酸与苯酚反应生成一种酯X,化合物X满足下列条件的所有同 分异构体有 种,写出其中一种的结构简式: 。①能使FeCl3溶液显紫色②含有丙烯醛中所有的官能团③1H-NMR谱显示分子中含有5种不同化学环境的氢原子(6)以1,3-丁二烯和化合物E为原料可制备环戊基甲酸 ，请选用必要的试剂设计合成路线。
解析 根据流程图,丙烯醛(CH2 CHCHO)与水反应生成A,A的分子式为C3H6O2,则发生了加成反应,A氧化生成C,C与乙醇在酸性条件下发生酯化反 应生成E,根据E的分子式可知C为二元羧酸,则C为HOOCCH2COOH,A为 HOCH2CH2CHO,E为CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3;A与氢气发生还原反应 生成B,B与HBr反应生成二溴代烃,则B为二元醇即HOCH2CH2CH2OH,D为 BrCH2CH2CH2Br,根据已知信息,D和E反应生成F,F为 ,F在碱性条件下水解后酸化生成G,G为 ,根据已知信息G受热脱去一个羧基生成环丁基甲酸。(3)化合物A为HOCH2CH2CHO,不能与 NaHCO3溶液反应,A项错误;化合物B为HOCH2CH2CH2OH,化合物C为 HOOCCH2COOH,能发生缩聚反应形成高聚物,B项正确;化合物G为
,分子式为C6H8O4,C项正确;化合物B为HOCH2CH2CH2OH,1 ml化合物B与足量金属钠反应能生成1 ml 氢气,D项正确。
答案 (1)加成反应(2)HOOCCH2COOH(3)A(4) +Br(CH2)3Br +2HBr(5)3 、 、 (任
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