通用版版高考化学微一轮复习第41讲生命中的基础有机化学物质合成有机高分子学案.docx
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通用版版高考化学微一轮复习第41讲生命中的基础有机化学物质合成有机高分子学案
第41讲 生命中的基础有机化学物质 合成有机高分子
考纲要求
1.糖类、氨基酸和蛋白质
（1）了解糖类、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点、主要化学性质及应用。
（2）了解糖类、氨基酸和蛋白质在生命过程中的作用。
2.合成高分子化合物
（1）了解合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。
（2）了解加聚反应和缩聚反应的含义。
（3）了解合成高分子化合物在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面中的贡献。
考点一 糖类、油脂、蛋白质的组成、结构和性质
1．糖类
（1）糖的概念与分类
①概念：
多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。
②分类
多糖→1mol多糖水解后能生成多摩尔单糖，如淀粉、纤维素
水解
二糖→1mol二糖水解后能生成2_mol单糖，如蔗糖、麦芽糖
水解
单糖→不能水解的糖，如葡萄糖、果糖
（2）葡萄糖与果糖
①组成和分子结构
名称
分子式
结构简式
官能团
两者关系
葡萄糖
C6H12O6
CH2OH（CHOH）4CHO
—OH、—CHO
同分异构体
果糖
C6H12O6
CH2OH（CHOH）3COCH2OH
（2）葡萄糖的化学性质
（3）蔗糖与麦芽糖
①相似点
a．组成相同，分子式均为C12H22O11，两者互为同分异构体。
b．都属于二糖，能发生水解反应。
②不同点
a．官能团不同：
蔗糖中不含醛基，麦芽糖分子中含有醛基，能发生银镜反应，能还原新制Cu（OH）2。
b．水解产物不同：
C12H22O11＋H2O
C6H12O6＋C6H12O6；
蔗糖 葡萄糖 果糖
C12H22O11＋H2O
2C6H12O6
麦芽糖 葡萄糖
（4）淀粉与纤维素
①相似点
a．都属于高分子化合物，属于多糖，分子式都可表示为（C6H10O5）n。
b．都能发生水解反应，反应的化学方程式分别为
（C6H10O5）n＋nH2O
nC6H12O6
淀粉 葡萄糖
（C6H10O5）n＋nH2O
nC6H12O6
维生素 葡萄糖
c．都不能发生银镜反应
②不同点
a．通式中n值不同；
b．淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。
2．油脂
（1）概念：
油脂属于酯类，是高级脂肪酸和甘油形成的酯。
（2）结构
（3）分类
①按烃基分
②按状态分
（4）物理性质
①油脂一般不溶于水，密度比水小。
②天然油脂都是混合物，没有固定的熔、沸点。
（5）化学性质
①油脂的氢化（油脂的硬化）
经硬化制得的油脂叫人造脂肪，也称硬化油。
如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学方程式为：
②水解反应
酸性条件下水解生成高级脂肪酸和甘油，为可逆反应。
写出硬脂酸甘油酯在碱性条件下水解的化学方程式：
3．氨基酸、蛋白质
（1）组成、结构与性质
①氨基酸的组成和结构
②氨基酸的化学性质
a．两性（以CH2NH2COOH为例）
与NaOH溶液反应的化学方程式：
b．成肽反应
两分子氨基酸缩水形成二肽，如
多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合，可形成蛋白质。
（2）蛋白质的组成、结构与性质
①组成与结构
a．蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。
b．蛋白质是由氨基酸组成的，通过缩聚反应产生，蛋白质属于天然有机高分子化合物。
②性质
a．水解：
在酸、碱或酶的作用下最终水解生成氨基酸。
b．两性：
具有氨基酸的性质。
c．盐析：
向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如（NH4）2SO4、Na2SO4等]溶液后，可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出，为可逆过程，可用于分离和提纯蛋白质。
d．变性：
加热、紫外线照射、X射线、强酸、强碱、重金属盐、某些有机物（甲醛、酒精、苯甲酸等）会使蛋白质变性，属于不可逆过程。
e．颜色反应：
含有苯环的蛋白质遇浓HNO3变黄色，该性质可用于蛋白质的检验。
f．蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味。
【感悟测评】
判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）葡萄糖可用于补钙药物的合成。
（ ）
（2）将（NH4）2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液，都出现沉淀，表明两者均可使蛋白质变性。
（ ）
（3）温度越高，酶催化的化学反应越快。
（ ）
（4）利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程。
（ ）
（5）糖类、油脂和蛋白质均可发生水解反应。
（ ）
答案：
（1）√
（2）× （3）× （4）√ （5）×
糖类的特征反应
（1）葡萄糖的特征反应：
①碱性、加热条件下，使新制的氢氧化铜悬浊液产生砖红色沉淀；②碱性、加热条件下，使银氨溶液析出银（银镜反应）。
（2）淀粉的特征反应：
淀粉遇碘变蓝色。
考向一 糖类的组成与性质
1．（2018·河南安阳滑县六中期中）下列关于葡萄糖的性质的叙述中不正确的是（ ）
A．葡萄糖能发生酯化反应
B．葡萄糖与新制Cu（OH）2悬浊液加热时生成红色沉淀
C．葡萄糖充分燃烧的产物为CO2和H2O
D．充分燃烧等质量的葡萄糖和甲醛（HCHO），所需氧气的物质的量不相同
解析：
葡萄糖写为（CH2O）6，分子中各元素质量分数与甲醛相同，等质量的两种物质各元素质量相同，充分燃烧时消耗氧气的物质的量相同。
答案：
D
2．制备乙酸乙酯的绿色合成路线之一为
下列说法正确的是（ ）
A．淀粉与纤维素互为同分异构体
B．M的分子式为C12H22O11
C．N的结构简式为C2H4O2
D．④的反应类型属于取代反应
解析：
淀粉和纤维素的化学式中聚合度（n值）不同，不属于同分异构体关系，A项错误；淀粉和纤维素完全水解产物为葡萄糖，分子式为C6H12O6，B项错误；由转化关系可知N为乙酸，其结构简式为CH3COOH，C项错误；反应④是酯化反应，属于取代反应，D项正确。
答案：
D
考向二 油脂的组成与性质
3．下列关于油脂的叙述中，正确的是（ ）
A．各种油脂水解后的产物中都有甘油
B．不含其他杂质的天然油脂属于纯净物
C．油脂都不能使溴水褪色
D．油脂的烃基部分饱和程度越大，熔点越低
解析：
天然油脂都是混合物，B错；有些油脂含有碳碳双键，可以使溴水褪色，C错；油脂烃基饱和程度越大熔点越高，D错。
答案：
A
4．（2018·湖北宜昌三峡高中、宜昌金东方高级中学联考）回答下列问题：
（1）石蜡油是一种矿物油，是从原油________（填分离操作的名称）中得到的无色无味的混合物。
（2）食用油和石蜡油虽然都称作“油”，但从化学组成和分子结构看，它们是完全不同的。
食用油的主要成分属于______类（填有机物类别，下同），石蜡油属于______类。
（3）如何用化学方法鉴别食用油和石蜡油（简述所用的试剂、操作步骤、实验现象和结论）：
_________________________________。
解析：
（1）根据沸点的不同，利用分馏的方法得到各种石油的馏分。
（2）食用油属于油脂，油脂属于酯类。
（3）油脂属于酯类能发生水解；烃不能发生水解。
答案：
（1）分馏
（2）酯 烃
（3）分别取少量食用油和石蜡油于洁净的试管中，加入NaOH溶液，加热，溶解的是食用油，不溶解且出现分层现象的是石蜡油
考向三 氨基酸、蛋白质的结构及性质
5．（2018·江西上饶玉山一中高三测试）阿斯巴甜（结构简式如图）具有清爽的甜味，甜度约为蔗糖的200倍。
下列关于阿斯巴甜的错误说法是（ ）
A．在一定条件下能发生取代反应、加成反应
B．酸性条件下的水解产物中有两种氨基酸
C．在一定条件下既能与酸反应、又能与碱反应
D．分子式为C14H18N2O3，属于蛋白质
解析：
阿斯巴甜中含有—COOH、酯基、肽键，可发生取代反应，含有苯环，可发生加成反应，A正确；酸性条件下肽键发生水解，生成两种氨基酸，B正确；阿斯巴甜中含有氨基，具有碱性，可与酸反应，含有—COOH，具有酸性，可与碱反应，C正确；蛋白质属于高分子化合物，该有机物分子式为C14H18N2O5，相对分子质量较小，不属于蛋白质，D错误。
答案：
D
6．（2018·江苏扬州中学月考）下列关于蛋白质的说法正确的是（ ）
A．蛋白质属于天然高分子化合物，组成元素只有C、H、O、N
B．用甘氨酸（
）和丙氨酸（
）缩合最多可形成三种二肽
C．蛋白酶是蛋白质，它不仅可以催化蛋白质的水解反应，还可以催化淀粉的水解反应
D．蛋白质水解产生的甘氨酸（H2N—CH2—COOH）既显酸性，又显碱性，是最简单的氨基酸
解析：
蛋白质的组成元素除有C、H、O、N外，还有S等元素，A错；甘氨酸和丙氨酸缩合最多形成四种二肽，B错；酶的催化作用有高度的专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应，C错。
答案：
D
考点二 有机高分子化合物
1．高分子化合物的分类及组成
（1）分类
有机高分子材料按来源分为天然高分子材料（如淀粉、纤维素、天然橡胶、蛋白质等）和合成高分子材料（如塑料、合成纤维、合成橡胶等）。
（2）高分子化合物的组成
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。
如
2．高分子化合物的合成方法
（1）加聚反应：
加成聚合反应简称加聚反应，是指不饱和单体通过加成反应生成高分子化合物的反应。
（2）缩聚反应：
缩合聚合反应简称缩聚反应，是指单体之间相互作用生成高分子，同时还生成小分子（如水、氨、卤化氢等）的聚合反应。
如己二酸与乙二醇之间的缩合聚合反应：
3．高分子材料
【感悟测评】
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。
（ ）
（5）聚乙烯塑料可包装食品，而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品。
（ ）
答案：
（1）√
（2）√ （3）× （4）× （5）√
根据高聚物推断单体的方法
（1）首先判断高聚物是加聚产物还是缩聚产物。
①观察高聚物的书写方法，如果有端基原子或原子团则是缩聚产物。
②观察高聚物结构中的成键情况，如果高聚物结构中含有酯基或肽键等则属于缩聚产物；如果高分子链节与单体的化学组成相同则属于加聚产物。
（2）根据加聚反应和缩聚反应的特点写出对应单体的结构简式。
考向一 合成有机高分子化合物的性质和用途
1．（2018·北京怀柔区模拟）下列说法正确的是（ ）
A．聚丙烯塑料的结构简式为
B．聚氯乙烯塑料单体的电子式为
C．塑料购物袋的生产原料需要消耗大量木材
D．聚乙烯中含碳质量分数与其单体的含碳质量分数相同
解析：
聚丙烯加聚是碳碳双键打开一个键进行连接，支链甲基不变，A项错误；氯乙烯的电子式C原子间有2个共用电子对，B项错误；生产塑料袋不耗用木材，而是耗用石油资源，C项错误；聚乙烯的生成是发生了加成反应，单体与聚合物组成相同，D项正确。
答案：
D
2．（2018·山西阳泉一中月考）下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是（ ）
A．聚氯乙烯凉鞋 B.电木插座
C．聚丙烯材料D.聚乙烯塑料膜
解析：
聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯均为线型分子，具有热塑性，可进行加热熔化再加工；电木具有热固性，不能进行热修补。
答案：
B
【题后悟道】 线型高分子化合物与体型高分子化合物的比较
（1）线型高分子化合物具有热塑性，可反复加热熔融加工，而热固性塑料（体型高分子）只能一次成型。
（2）线型高分子为长链结构，分子链之间不存在化学键，体型高分子为网状结构，链与链之间存在化学键。
考向二 有机高分子与单体之间相互推断
3．（2018·菏泽月考）2014年南京青奥会吉祥物为“砳砳”。
一种“砳砳”的外用材料是纯羊毛线，内充物为涤纶（结构简式为
）。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．羊毛的主要成分属于蛋白质
B．涤纶属于天然高分子化合物
C．合成涤纶的单体之一是HOCH2CH2OH
D．可用灼烧的方法区别羊毛和涤纶
解析：
羊毛的成分属于蛋白质，A正确；涤纶是人工合成的有机高分子物质，是合成材料，B错误；合成涤纶的单体之一是乙二醇，C正确；羊毛的成分是天然的蛋白质，羊毛燃烧会有烧焦羽毛味，而涤纶没有，所以可以用灼烧的方法来区分羊毛和涤纶，D正确。
答案：
B
4．（2018·河南南阳一中月考）
是制作电木的原料。
下列围绕此物质的讨论正确的是（ ）
A．该有机物没有确定的熔点
B．该有机物通过加聚反应得到
C．该有机物通过苯酚和甲醇反应得到
D．该有机物的单体是—C6H3OHCH2—
解析：
聚合物中的n值不同，是混合物，没有确定的熔点，A正确；
是苯酚和甲醛通过缩聚制取的，B错误；合成酚醛树脂
的单体是苯酚和甲醛，C、D错误。
答案：
A
考点三 有机合成
1．有机合成的任务
2．有机合成的原则
（1）起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。
（2）应尽量选择步骤最少的合成路线。
（3）原子经济性高，具有较高的产率。
（4）有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
3．有机合成的分析方法
（1）正合成法
即正向思维法：
其思维程序是：
原料→中间体→产物。
（2）逆合成法
即逆向思维法，其思维程序是：
产物→中间体→原料。
（3）正逆结合法
采用综合思维的方法，将正向和逆向推导出的几种合成途径结合起来，从而优选得到最佳合成路线。
4．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；
③酯化反应；
④利用题目信息所给反应，如卤代烃的取代反应，醛酮的加成反应……
（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利用题目信息所给反应，如烯烃、炔烃的氧化反应，羧酸及其盐的脱羧反应……
（3）常见由链成环的方法
①二元醇成环
②羟基酸酯化成环
③氨基酸成环
④二元羧酸成环
5．有机合成中官能团的转化
（1）官能团的引入
引入官能团
引入方法
引入卤素原子
①烃、酚的取代；
②不饱和烃与HX、X2的加成
③醇与氢卤酸（HX）取代
引入羟基
①烯烃与水加成；
②醛酮与氢气加成；
③卤代烃在碱性条件下水解；
④酯的水解
引入碳碳双键
①某些醇或卤代烃的消去；
②炔烃不完全加成；
③烷烃裂化
引入碳氧双键
①醇的催化氧化；
②连在同一个碳上的两个羟基脱水；
③含碳碳三键的物质与水加成
引入羧基
①醛基氧化；
②酯、羧酸盐的水解，苯环上烃基的氧化
（2）官能团的消除
①通过加成反应消除不饱和键（双键、三键、苯环）。
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、肽键、卤素原子。
（3）官能团的改变
①通过官能团之间的衍变关系改变官能团。
如烃
卤代烃
醇
醛―→酸
酯。
②通过“消去”“加成”等使官能团数目增加。
如a.CH3CH2OH→CH2===CH2→CH2XCH2X→CH2OHCH2OH
b．CH2===CHCH2CH3→CH3CHXCH2CH3→CH3CH===CHCH3→CH3CHXCHXCH3→CH2===CHCH===CH2
③通过“消去”“加成”等改变官能团的位置。
如CH3CHXCHXCH3→CH2===CHCH===CH2→CH2XCH2CH2CH2X。
（4）官能团的保护
有机合成时，往往要在有机物分子中引入多个官能团，但有时在引入某一个官能团时会对其他官能团造成破坏，导致不能实现目标化合物的合成。
因此，在制备过程中要把分子中某些官能团用恰当的方法保护起来，在适当的时候再将其转变回来，从而达到有机合成的目的。
①酚羟基的保护：
因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。
②碳碳双键的保护：
碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
③氨基（—NH2）的保护：
如对硝基甲苯制取对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH，之后再把—NO2还原为—NH2，防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2（具有还原性）也被氧化。
有机合成题的解题思路
考向 有机合成
（2018·郑州高中毕业年级第二次质量预测）香料G的一种合成工艺如图所示。
核磁共振氢谱显示A有两种峰，其强度之比为1∶1。
请回答下列问题：
（1）A的结构简式为______，G中官能团的名称为______。
（2）检验M已完全转化为N的实验操作是_________________
________________________________。
（3）有学生建议，将M→N的转化用KMnO4（H＋）代替O2，老师认为不合理，原因是_____________________。
（4）写出下列转化的化学方程式，并标出反应类型：
K→L：
____________________________________________，
反应类型________________。
（5）F是M的同系物，比M多一个碳原子。
满足下列条件的F的同分异构体有________种。
（不考虑立体异构）
①能发生银镜反应
②能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应
③苯环上有2个对位取代基
（6）以丙烯和NBS试剂为原料制备甘油（丙三醇），请设计合成路线（其他无机原料任选）。
请用以下方式表示：
A
B…
目标产物
解析：
由于E和N在浓硫酸作用下加热，形成G，从G的结构简式和反应条件推知，E是
，N是
，采用逆推的方法，得到每一种物质。
（1）从G的结构简式可以看出，G中官能团为碳碳双键、酯基，A的结构简式为
。
（2）M向N的转化，就是醛基被氧化为羧基，如果M完全转化，那么所得反应后的物质中就不会有醛基存在，所以可以采用检验是否有醛基来证明是否完全转化。
（3）酸性高锰酸钾的氧化性很强，除了可以将醛基氧化为羧基，还可以将碳碳双键氧化。
（4）依据题给信息中的反应写出K→L的化学方程式为：
（5）F和M互为同系物，而F比M多一个碳原子，同时满足①能发生银镜反应，②能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，③苯环上有2个对位取代基，所以必须保证碳碳双键、醛基和苯环对位两个取代基的存在和完整。
共有下列6种符合条件的同分异构体：
（6）由题给信息知，丙烯和NBS作用，在碳碳双键的相邻碳原子上引入溴原子，然后再和溴的四氯化碳溶液发生加成反应，每个碳原子上引入一个溴原子，再进行碱性水解即可。
答案：
（1）
（2）取少量M氧化后的溶液碳碳双键、酯基于试管中，滴加稀NaOH溶液至呈碱性，再加新制的Cu（OH）2加热，若没有砖红色沉淀产生，说明M已完全转化为N（其他合理操作均可）
（3）KMnO4（H＋）在氧化醛基的同时，还可以氧化碳碳双键
（5）6
1．（2017·高考全国卷Ⅲ）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）反应①发生取代反应，应取代苯环取代基上的氢原子，根据B的结构简式，A为甲苯，即结构简式为：
C的化学名称为三氟甲苯；
（2）反应③是C上引入—NO2，且在间位，C与浓硝酸、浓硫酸，并且加热得到，此反应类型为取代反应；
（3）根据G的结构简式，反应⑤发生取代反应，即反应方程式为
;;吡啶的作用是吸收反应产生的HCl，提高反应转化率；
（4）根据有机物成键特点，G的分子式为
C11H11O3N2F3；
（5）—CF3和—NO2处于邻位，另一个取代基在苯环上还有3种位置，—CF3和—NO2处于间位，另一取代基在苯环上有4种位置，—CF3和—NO2属于对位，另一个取代基在苯环上有2种位置，因此共有9种结构；
（6）根据目标产物和流程图，苯甲醚应首先与混酸反应，在对位上引入硝基，然后在铁和HCl作用下—NO2转化成—NH2，最后在吡啶作用下与CH3COCl反应生成目标产物，合成路线是：
答案：
（1）
三氟甲苯
（2）浓硝酸、浓硫酸，并加热 取代反应
吸收反应产生的HCl，提高反应转化率
（4）C11H11O3N2F3 （5）9种
2．（2016·高考全国卷甲）氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为
从而具有胶黏性。
某种氰基丙烯酸酯（G）的合成路线如下：
已知：
①A的相对分子质量为58，氧元素质量分数为0.276，核磁共振氢谱显示为单峰
回答下列问题：
（1）A的化学名称为________________。
（2）B的结构简式为________，其核磁共振氢谱显示为________________组峰，峰面积比为________。
（3）由C生成D的反应类型为________。
（4）由D生成E的化学方程式为__________________________。
（5）G中的官能团有________、________、________。
（填官能团名称）
（6）G的同分异构体中，与G具有相同官能团且能发生银镜反应的共有________________种。
（不含立体异构）
答案：
（1）丙酮
（2）
2 6∶1
（3）取代反应
（5）碳碳双键 酯基 氰基
（6）8
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