2022年高考化学一轮复习 第11章 第52讲 有机综合推断题突破策略
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1、第第 52 讲讲 有机综合推断题突破策略有机综合推断题突破策略 1根据转化关系推断有机物的类别 有机综合推断题常以框图或变相框图的形式呈现一系列物质的衍变关系,经常是在一系列衍 变关系中有部分产物已知或衍变条件已知,因而解答此类问题的关键是熟悉烃及各种衍生物 之间的转化关系及转化条件。 醇、醛、羧酸、酯之间的相互衍变关系是有机物结构推断的重要突破口,它们之间的相互转 化关系如图所示: 上图中,A 能连续氧化生成 C,且 A、C 在浓硫酸存在下加热生成 D,则: A 为醇,B 为醛,C 为羧酸,D 为酯。 A、B、C 三种物质中碳原子数相同,碳骨架结构相同。 A 分子中含CH2OH 结构。 2根
2、据试剂或特征现象推知官能团的种类 熟记下列特征现象与官能团的关系 (1)使溴的四氯化碳溶液褪色,则表示该物质中可能含有“”或“CC”等结 构。 (2)使 KMnO4(H )溶液褪色,则该物质中可能含有“ ”“CC”或“CHO” 等结构或为苯的同系物。 (3)遇 FeCl3溶液显紫色,或加入饱和溴水出现白色沉淀,则该物质中含有酚羟基。 (4)遇浓硝酸变黄,则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。 (5)遇 I2变蓝则该物质为淀粉。 (6)加入新制的 Cu(OH)2悬浊液,加热有红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成,表示 含有CHO。 (7)加入 Na 放出 H2,表示含有OH 或COOH。 (8
3、)加入 NaHCO3溶液产生气体,表示含有COOH。 3根据有机反应中定量关系推断官能团的数目 (1)烃和卤素单质的取代:取代 1 mol 氢原子,消耗 1 mol 卤素单质(X2)。 (2)的加成:与 H2、Br2、HCl、H2O 等加成时按物质的量之比为 11 加成。 (3)含OH 的有机物与 Na 反应时:2 mol OH 生成 1 mol H2。 (4)1 mol CHO 对应 2 mol Ag 或 1 mol CHO 对应 1 mol Cu2O(注意:HCHO 中相当于有 2 个CHO)。 (5)物质转化过程中相对分子质量的变化 RCH2OH RCHO RCOOH M M2 M14
4、RCH2OH CH3COOH 浓H2SO4, CH3COOCH2R M M42 RCOOH CH3CH2OH 浓H2SO4, RCOOCH2CH3 M M28 (关系式中 M 代表第一种有机物的相对分子质量) 例 1 有机物 X 是苯环上的邻位二取代物,其相对分子质量不超过 170,经测定氧的质量分 数为 29.6%, 既能和 FeCl3溶液发生显色反应, 又能和 NaHCO3溶液发生反应产生气体, 1 mol 有机物 X 完全燃烧生成 CO2和 H2O 的物质的量之比为 31。则该有机物的分子式为 _,结构简式为_。 答案 C9H6O3 解析 X 既能和 FeCl3溶液发生显色反应,又能和
5、NaHCO3溶液发生反应产生气体,则 X 中 含有酚羟基和羧基,至少含有 3 个氧原子。其相对分子质量至少为316 29.6%162,依据相对分 子质量不超过 170, 则 M(X)162, 再根据 1 mol X 燃烧产生 CO2和 H2O 的物质的量的比值, 知 n(C)n(H)32,设其分子式为 C3nH2nO3,123n2n163162,n3,即 X 的分 子式为 C9H6O3。M(X)M(C6H4)M(COOH)M(OH)为剩余基团的相对分子质量。162 76451724,即 X 中除含有苯环、一个COOH、一个OH 外还含有两个碳原子, 两个碳原子之间必然存在碳碳三键,可知 X 结
6、构简式为:。 4根据反应条件推断反应类型 (1)在 NaOH 的水溶液中发生水解反应,可能是酯的水解反应也可能是卤代烃的水解反应。 (2)在 NaOH 的乙醇溶液中加热,发生卤代烃的消去反应。 (3)在浓 H2SO4存在的条件下加热,可能发生醇的消去反应、酯化反应或成醚反应等。 (4)能与溴水或溴的 CCl4溶液反应,可能为烯烃、炔烃的加成反应。 (5)能与 H2在 Ni 作用下发生反应,则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛、酮的加成反应或还原反应。 (6)在 O2、Cu(或 Ag)、加热(或 CuO、加热)条件下,发生醇的催化氧化反应。 (7)与 O2或新制的 Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应,则该
7、物质发生的是 CHO 的氧化反应。 (如果连续两次出现 O2,则为醇 醛 羧酸的过程) (8)在稀 H2SO4加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。 (9)在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应;在 Fe 粉、X2条件下发生苯环 上的取代反应。 5根据官能团的衍变推断反应类型 例 2 根据有机物的官能团的转化解答下列问题: 已知:G 是相对分子质量 Mr118 的烃。 (1)反应条件及反应类型 _; _; _; _。 (2)G 的结构简式:_。 答案 (1)H2,催化剂,加成反应 浓 H2SO4,消去反应 Br2/CCl4,加成反 应 NaOH/醇,消去反应 (2) 解析
8、 从反应物到产物的转化过程中,碳骨架未发生改变,进行的醛基催化加氢,发生 醇羟基的消去反应,是与 Br2的加成反应,再进行卤代烃的消去反应,得到目标产品。 6根据题目提供的信息推断 常见的有机新信息总结如下: (1)苯环侧链引入羧基 如(R代表烃基)被酸性KMnO4溶液氧化生成, 此反应可缩短碳链。 (2)卤代烃与氰化钠溶液反应再水解可得到羧酸 如 CH3CH2Br NaCN CH3CH2CN H2O H CH3CH2COOH;卤代烃与氰化物发生取代反应后,再水 解得到羧酸,这是增加一个碳原子的常用方法。 (3)烯烃通过臭氧氧化,再经过锌与水处理得到醛或酮 如 O3 Zn/H2O CH3CH2
9、CHO; RCH=CHR (R、 R代表 H 原子或烃基)与碱性 KMnO4溶液共热后酸化,发生双键断裂生成羧酸,通过该反应可推断碳 碳双键的位置。 (4)双烯合成 如 1,3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯: 这是著名的双烯合成,也是合成六元环的首 选方法。 (5)羟醛缩合 有 -H 的醛在稀碱(10% NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用,生成 -羟基醛,称为羟醛 缩合反应。 如 2CH3CH2CHO 稀OH H2O 例 3 (2019 西安质检)双安妥明可用于降低血液中的 胆固醇,该物质合成线路如图所示: 已知:. 苯酚钠 。 .RCH=CH2 HBr,过氧化物 RCH2CH2
10、Br。 .C 的密度是同温同压下 H2密度的 28 倍,且支链有一个甲基,I 能发生银镜反应且 1 mol I(C3H4O)能与 2 mol H2发生加成反应;K 的结构具有对称性。试回答: (1)A 的结构简式为_, J 中所含官能团的名称为_。 (2)C 的名称为_。 (3)反应 DE 的化学方程式为_; 反应类型是_。 (4)“HK双安妥明”的化学方程式为_。 (5)与 F 互为同分异构体,且属于酯的有机物有_种。其中核磁共振氢谱有 3 组峰,峰 面积之比为 611 的结构简式为_。 答案 (1) 羟基、醛基 (2)2-甲基丙烯 (3)(CH3)2CHCH2BrNaOH 水 (CH3)2
11、CHCH2OHNaBr 取代反应 (4) 浓硫酸 (5)4 解析 根据 C 的密度是同温同压下 H2密度的 28 倍,知烃 C 的相对分子质量为 56,从而可 以确定其分子式为 C4H8,其支链上有一个甲基,则 C 是;I 的分子式为 C3H4O,能发生银镜反应且 1 mol I 能与 2 mol 氢气发生加成反应,则 I 是 CH2=CHCHO; 结合图示转化关系及 K 的结构具有对称性,可以推断 J 为 HOCH2CH2CHO,K 为 HOCH2CH2CH2OH; 根据双安妥明和 K 的结构简式, 可以推断 H 为, 则 G 为,B 为,A 为。 (5)与 F(CH3)2CHCOOH互为同
12、分异构体,且属于酯的有机物有 4 种,它们分别是 HCOOCH2CH2CH3、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3。其中核磁共振氢 谱有 3 组峰,峰面积之比为 611 的结构简式为。 7根据流程中某些已知有机物猜测可能结构及反应类型 分析流程中某些已知有机物的分子式或结构特征,根据其差异,联想已有有机化学知识,猜 想可能的有机反应类型,由此反应物、产物的结构特点,结合框图中的其他物质,确定具体 的结构。 例 4 2020 江苏,17(1)(2)(3)化合物 F 是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如 下: 根据流程信息解答下列问题: (1)A 中的含氧官能团名称为硝基、
13、_和_。 (2)B 的结构简式为_。 (3)CD 的反应类型为_。 答案 (1)醛基 (酚)羟基 (2) (3)取代反应 解析 (1)A 中的含氧官能团有硝基、(酚)羟基和醛基。 (2)AB 发生取代反应,结合 C 的结构简式可知 AB 是酚羟基中 H 原子被CH3代替,所 以 B 的结构简式为。 (3)CD 是醇羟基被 Br 原子代替,反应类型为取代反应。 思维流程 物质及转化 解读信息 根据 A 的结构简式,A 中含氧官能团有硝基、酚羟 基、醛基 对比 A 和 C 的结构简式,可推出 AB:CH3I 中的 CH3取代酚羟基上的 H,即 B 的结构简式为 对比 C 和 D 的结构简式, Br
14、 原子取代CH2OH 中的 羟基,该反应类型为取代反应 1某天然有机化合物 A 仅含 C、H、O 元素,与 A 相关的反应框图如下: (1)写出下列反应的反应类型: SA 第步反应_; BD_; DE 第步反应_; AP_。 (2)B 所含官能团的名称是_。 (3)写出 A、P、E、S 的结构简式: A:_; P:_; E:_; S:_。 答案 (1)取代(或水解)反应 加成反应 消去反应 酯化(或取代)反应 (2)碳碳双键、羧基 (3) HOOCCCCOOH 解析 在有机反应中对反应条件要有清楚的认识,OH /H 2O 为水解(或取代)反应,而 OH / 醇、为消去反应,生成不饱和键;物质
15、B 与 Br2/CCl4应发生加成反应,因此 B 是氯代有机 酸先消去后酸化得到的,应含有和COOH 的官能团;由相对分子质量和六元环状 化合物及 G 的化学式可知,碳原子数没有变化。S 和 A、E 中碳原子数都为 4,先确定 A 的 结构简式,由相对分子质量为 134,可确定 O 的个数为 5 个,即 C4HxO5,得出 C4H6O5,则 结构简式为,再用逆推和正推法分别得到 S 和 P 的结构简式分别为 、,E 为 HOOCCCCOOH,有了结构 简式再判断出官能团,可以得出 F 是。 2碱存在下,卤代烃与醇反应生成醚(ROR): RXROH KOH/室温 RORHX 化合物 A 经下列四
16、步反应可得到常用溶剂四氢呋喃,反应框图如下: (1)1 mol A 和 1 mol H2在一定条件下恰好反应, 生成饱和一元醇 Y(通式 CnH2n2O), Y 中碳元 素的质量分数约为 65%, 则 Y 的分子式为_。 A 的结构简式为_。 (2)第步反应类型分别为_,_。 (3)已知 C 是环状化合物,其结构简式是_。 (4)写出化合物 C 与氢氧化钠水溶液反应的化学方程式:_。 (5)请参照上述合成路线,写出用乙醇合成的路线。 答案 (1)C4H10O CH2=CHCH2CH2OH (2)加成反应 取代反应 (3) (4) (5)CH3CH2OH 浓硫酸 CH2=CH2 溴水 BrCH2
17、CH2Br NaOH/H2O HOCH2CH2OH BrCH2CH2Br KOH、室温 解析 1 mol A 和 1 mol H2在一定条件下恰好反应,生成饱和一元醇 Y(通式 CnH2n2O),Y 中 碳元素的质量分数约为 65%,则有 12n 12n2n216100%65%,解得,n4,则 Y 分子式 为 C4H10O,A 能和溴发生加成反应,则 A 中含有不饱和键,1 mol A 和 1 mol H2在一定条件 下恰好反应,则 A 中含有一个碳碳双键;A 中还含有OH,由信息卤代烃与醇反应生成醚, 结合四氢呋喃的结构,可知 A 为 CH2=CHCH2CH2OH,A 和溴发生加成反应生成
18、B,则 B 为 CH2BrCHBrCH2CH2OH,B 发生取代反应生成 C,C 为环状化合物,C 为,C 发生消 去反应生成 D 和 E,D 和 E 为、,D、E 发生加成反应生成四氢呋喃。(5)用乙醇合成 ,乙醇发生消去反应生成乙烯,乙烯和溴发生加成反应生成 1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷 发生水解反应生成乙二醇,乙二醇和 1,2-二溴乙烷发生信息中的反应生成。 3辣椒素是辣椒的活性成分,可在口腔中产生灼烧感,能够起到降血压和胆固醇的功效,进 而在很大程度上预防心脏病,也能缓解肌肉关节疼痛。辣椒素酯类化合物的通式可以表示为 (R 为烃基),其中一种辣椒素酯类化合物 J 的合成路线如图所
19、示: 已知:A、B、E 互为同系物,其中 B 的相对分子质量为 44,A 和 B 的核磁共振氢谱显示 都有两组峰。 J 的分子式为 C15H22O4。 R1CHOR2CH2CHO 稀NaOH溶液 回答下列问题: (1)G 中所含官能团的名称为_。 (2)由A和B生成C的化学方程式为_。 (3)由 C 生成 D 的反应类型为_, D 的化学名称为_。 (4)由 H 生成 I 的化学方程式为_。 (5)在 G 的同分异构体中,苯环上的一氯代物只有一种的共有_种(不含立体异构),其 中核磁共振氢谱显示两组峰的是_(写结构简式)。 (6)参照上述合成路线, 设计一条以乙醛为原料合成乙酸正丁酯的路线:
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