高考化学专题有机综合推断题突破策略.docx
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高考化学专题有机综合推断题突破策略
高考化学专题 有机综合推断题突破策略
一、应用特征产物逆向推断
【例1】 下图中A、B、C、D、E、F、G均为有机化合物。
根据下图回答问题。
(1)D的化学名称是__________。
(2)反应③的化学方程式是______________________________________________。
(有机物须用结构简式表示)
(3)B的分子式是____________;A的结构式是______________;反应①的反应类型是____________。
(4)符合下列3个条件的B的同分异构体的数目有________种。
(Ⅰ)为邻位取代苯环结构;(Ⅱ)与B具有相同官能团;(Ⅲ)不与FeCl3溶液发生显色反应。
写出其中任意一种同分异构体的结构简式________________________________。
(5)G是重要的工业原料,用化学方程式表示G的一种重要的工业用途_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
解析 这是一道最基本的有机框图推断题。
突破口是由D的分子式(C2H6O)和反应④得C2H4可知D为乙醇,再由D与C在浓H2SO4和加热条件下生成C4H8O2,则可推知C为乙酸。
根据反应②可利用E的分子式+H2O来推出B的分子式。
根据(4)的要求可综合推出B的同分异构体的结构特点应为有邻位取代基、官能团与B相同、不含有酚羟基(或苯环无羟基取代基),所以答案很容易写出(见答案)。
(5)小题主要考查学生对乙烯性质和用途的了解,只要举出一例即可。
答案
(1)乙醇
(2)CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOC2H5+H2O
(3)C9H10O3
水解反应(或取代反应)
(4)3
(填写其中一种结构简式即可)
(5)nCH2===CH2
CH2—CH2或CH2===CH2+H2O
CH3CH2OH(其他合理答案均可)
方法总结 逆推法、逆向分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法,也是解决高考有机合成题时常用的方法。
它是将目标化合物逆推一步寻找上一步反应的中间体,而这个中间体的合成与目标化合物的合成一样,是从更上一步的中间体得来的。
中间体与辅助原料反应可以得到目标化合物。
【例2】 有机物间存在如下转化关系:
已知:
①C、E均能发生银镜反应;②H的结构简式为
。
回答下列问题:
(1)写出A的分子式:
________________。
(2)写出E的结构简式:
______________。
(3)F分子中含有的官能团的名称是______________。
(4)由A转化成B和F的反应类型属于________(填序号)。
①氧化反应 ②消去反应 ③加成反应 ④取代反应
⑤还原反应
(5)写出由F生成H的化学方程式:
_______________________________________
_________________________________________________(有机物用结构简式表示)。
解析 根据H的结构简式,可以推断F为
,根据转化关系,C为醛、E为酯,由于C、E均能发生银镜反应,显然C为HCHO、E为HCOOCH3,故B为CH3OH,根据B、F的结构简式,则
A为
。
(1)A的分子式为C10H12O3。
(2)E为HCOOCH3。
(3)
分子中含有的官能团为羟基、羧基。
(4)A转化为B和F的反应为水解反应,属于取代反应。
(5)由F生成H的反应为酯化反应,化学方程式为
+H2O。
答案
(1)C10H12O3
(2)HCOOCH3 (3)羟基、羧基 (4)④
(5)
+H2O
二、确定官能团的方法
1.根据试剂或特征现象推知官能团的种类
(1)使溴水褪色,则表示该物质中可能含有“
”或“
”结构。
(2)使KMnO4(H+)溶液褪色,则该物质中可能含有“
”、“
”或“—CHO”等结构或为苯的同系物。
(3)遇FeCl3溶液显紫色,或加入溴水出现白色沉淀,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,加热煮沸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)加入NaHCO3溶液产生气体,表示含有—COOH。
2.根据数据确定官能团的数目
(1)
(2)2—OH(醇、酚、羧酸)
H2
(3)2—COOH
CO2,—COOH
CO2
(4)
,—C≡C—(或二烯、烯醛)
—CH2CH2—
(5)某有机物与醋酸反应,相对分子质量增加42,则含有1个—OH;增加84,则含有2个—OH。
即—OH转变为—OOCCH3。
(6)由—CHO转变为—COOH,相对分子质量增加16;若增加32,则含2个—CHO。
(7)当醇被氧化成醛或酮后,相对分子质量减小2,则含有1个—OH;若相对分子质量减小4,则含有2个—OH。
3.根据性质确定官能团的位置
(1)若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构“—CH2OH”;若能氧化成酮,则醇分子中应含有结构“—CHOH—”。
(2)由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。
(3)由一卤代物的种类可确定碳架结构。
(4)由加氢后的碳架结构,可确定“
”或“—C≡C—”的位置。
(5)由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯,可确定有机物是羟基酸,并根据环的大小,可确定“—OH”与“—COOH”的相对位置。
【例3】 2(2溴乙基)苯甲醛(
)是一种重要的化工原料,下面的框图是应用2(2溴乙基)苯甲醛合成有机化合物C和F的流程图。
已知反应:
R—CHO+CH3NO2―→
。
(1)2(2溴乙基)苯甲醛的分子式为____________。
(2)2(2溴乙基)苯甲醛生成A的反应类型是__________,反应物CH3NO2的名称是__________。
(3)A、D两种物质含有的相同含氧官能团是__________。
(4)由B生成C的化学方程式为______________________________________。
(5)1molE完全反应生成F的过程中若生成1mol水(不考虑醇羟基的消去反应),则F的结构简式有________种,有机化合物H与相对分子质量小的F是同分异构体,且H满足下列条件:
①能发生银镜反应;②不能与钠反应;③苯环上只有两个取代基;④核磁共振氢谱图中有5组峰;⑤不含醚键。
由此可推知H的结构简式为__________________________________________。
解析 (3)根据“已知条件”可知A为
,D生成E的条件为“新制
Cu(OH)2/△”,故该反应为醛基的氧化反应;由D的分子式及E(
)的结
构简式对比可知D的结构简式为
,故A、D中都含有羟基官能团。
(4)B生成C是一个加聚反应,发生在碳碳双键上的加聚反应。
(5)E生成F是脱水反应,这种脱水可以发生在分子内和分子间,若脱掉1分子水,生成的F的结构简式可以是
、
;根据提示的四个条件可知,①说明有
,②说明无羟基或羧基,③说明苯环上有一个—CHO、一个—CH2CHO或一个
、一个—CH===CH2,④说明两个取代基在苯环对位上,⑤不含醚结构,故H的结构简式为
或
。
答案
(1)C9H9OBr
(2)加成反应 硝基甲烷
(3)羟基(或答“—OH”)
(4)n
(5)2
或
【例4】 某有机物X的相对分子质量不超过170,是苯环上的邻位二取代物,既能和FeCl3溶液发生显色反应,又能和NaHCO3溶液发生反应。
1mol有机物X完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为3∶1,同时消耗标准状况下的O2201.6L。
(1)该有机物的分子式为__________,结构简式为____________。
1molX和足量的溴水反应消耗Br2________mol。
(2)芳香族化合物G是X的同分异构体,含有2个六元环,能和金属钠反应,水解产物能发生显色反应。
物质G可通过下列路线合成:
①B→C的反应类型为____________。
②已知C+E―→F属于取代反应,产物中有小分子HCl生成,该反应的化学方程式
为_____________________________________________________________。
③符合条件的G的结构简式为__________________或______________。
解析
(1)1mol有机物X完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为3∶1,可设X的化学式为C3aH2aOb,根据X的性质知,X中含有酚羟基和羧基,则b≥3;根据耗氧量可得3a+
-
=9,即7a-b=18……①,结合X的相对分子质量可得36a+2a+16b≤170,即19a+8b≤85……②,由①②讨论得a=b=3。
故X的化学式为C9H6O3。
(2)B―→C为羧基中的羟基被氯原子取代,发生的是取代反应。
由F的结构简式反推E为
。
由于G的化学式为C9H6O3,含有2个六元环,则环上必有一个O原子,水解产物能发生显色反应,说明含有酚酯的结构,能和Na反应,说明在酯环上还有一个羟基,根据G分子中的不饱和度可确定酯环上还有一个碳碳双键,由此可推知符合条件的G的结构简式可能有以下2种:
或
。
答案
(1)C9H6O3
4
(2)①取代反应 ②CH3COCl+
+HCl
③
(两空可互换)
三、有机反应类型的推断
1.有机化学反应类型判断的基本思路
2.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或卤代烃的水解反应。
(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、成醚反应或硝化反应等。
(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。
【例5】 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:
S→A第①步反应________;B→D________;
D→E第①步反应________;A→P________。
(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:
______________________________________________________________。
(4)写出在浓H2SO4存在并加热的条件下,F与足量乙醇反应的化学方程式:
_____________________________________________________________________。
(5)写出与D具有相同官能团的D的所有同分异构体的结构简式:
___________
_____________________________________________________________________。
解析 在有机反应中对反应条件要有清楚的认识,OH-/H2O为水解(或取代)反应,而OH-/醇、△为消去反应,生成不饱和键;物质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,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、P、E中碳原子数都为4,先确定A的结构式,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HOOCC≡CCOOH,有了结构简式再判断出官能团,可以得出F是
,即可写出
与2molC2H5OH的酯化反应方程式。
由B得出D为
,分别得出D的同分异构体。
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)
HOOCC≡CCOOH
(4)
+2C2H5OH
+2H2O
(5)
【例6】 (2011·新课标全国卷,38)香豆素是一种天然香料,存在于黑香豆、兰花等植物中。
工业上常用水杨醛与乙酸酐在催化剂存在下加热反应制得:
以下是由甲苯为原料生产香豆素的一种合成路线(部分反应条件及副产物已略去):
已知以下信息:
①A中有五种不同化学环境的氢;
②B可与FeCl3溶液发生显色反应;
③同一个碳原子上连有两个羟基通常不稳定,易脱水形成羰基。
请回答下列问题:
(1)香豆素的分子式为__________;
(2)由甲苯生成A的反应类型为__________,A的化学名称为__________;
(3)由B生成C的化学反应方程式为_______________________________________;
(4)B的同分异构体中含有苯环的还有__________种,其中在核磁共振氢谱中只出现四组峰的有________种;
(5)D的同分异构体中含有苯环的还有________种,其中:
①既能发生银镜反应,又能发生水解反应的是__________(写结构简式);
②能够与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2的是__________(写结构简式)。
解析 本题属信息类有机推断题。
依题意和题干提供的信息知香豆素的合成路线为
(2)由信息①和苯环上的甲基为邻、对位定位基,知A为邻氯甲苯。
(3)由B→C的反应条件“光照”知Cl取代的是苯环侧链甲基上的氢原子。
(4)B的同分异构体中含有苯环的还有4种,分别是
,其中b、d在核磁共振氢谱中有四组峰。
(5)D的同分异构体中含有苯环的还有4种,分别为
,很显然符合条件①的为
,符合条件②的为
。
答案
(1)C9H6O2
(2)取代反应 邻氯甲苯(或2氯甲苯)
(4)4 2
(5)4 ①
②
推理流程 根据题意信息和条件大体分析过程如下图所示:
根据D的结构很快推知A为邻位取代,推导结果如下图所示: