第12讲同分异构体有机反应类型.docx

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第12讲同分异构体有机反应类型

专题三常见有机物及其应用

知识网络构建

【考情报告】

在课改地区的高考化学试题中，因为必修教材中的有机化合物知识介绍得较少，因此高考考查的知识点较少，题目形式以选择题为主，主要涉及同分异构体数目的判断，常见有机物的结构、性质与应用，石油、煤的组成与应用，简单有机物的合成与分子式的确定。

但广东化学卷、江苏化学卷、安徽理综卷中则以综合推断题的形式对有机化学的知识进行了系统考查。

详细的考题与考查的内容见下表。

以上题目均体现了新课标高考重视基础，联系生活，注重能力考查的特点。

试题呈现基础性、选择性、综合性、时代性的特点，突出考查了学生的能力和素质，实现了稳中求变、推陈出新、创新发展的要求。

命题体现了有机物与STSE（科学、技术、社会、环境）的相互联系，体现可持续发展的思想，引导课标理念中的“从生活走向化学，从化学走向应用”的重要思想。

另外，山东、宁夏等省市则以选考的形式对选修模块的有机化学基础进行了高考，本专题中只讨论《考试大纲》必考内容。

所以，在复习有机化学知识时，仍然要狠抓有机化学基础的落实，同时要密切联系生产、生活实际，这样才能在高考中做到知识、技能、方法、情感的完美结合。

教学中要注意处理好必考和选考2个部分内容的不同的教学要求，注意研究在新课程下新增和变化的内容，严格按照各课标区的考试说明进行教学；从应考的角度看：

要强化有机化学的基本表达能力，要对学生进行针对性的训练，做到基本知识一定要过关，避免会做做不对的情况。

题目选择上要关注社会热点，要多选择以新的情境为依托而考查常见有机物及其应用知识的试题。

考点

年份

卷别题号

题型

有机化学史

2008

山东理综1题

选择题

有机物的结构

2009

广东化学13，宁夏理综8，重庆理综11

选择题

2008

宁夏理综8，广东理基25，

江苏化学16

填空题

常见有机物的性质

2010

浙江卷）7.浙江卷）10.上海卷）10．重庆卷）11．天津卷）3．福建卷）6．山东卷）12．广东理综卷）11．江苏卷）9．

选择题

2009

广东化学4，福建理综9，全国理综2卷10、12，宁夏理综9，山东理综12，天津理综1，全国理综1卷12，广东理基30、31，重庆理综11

选择题

2008

广东理基23、28、34，山东理综9、12，宁夏理综9、13，广东化学3、4，海南化学11，江苏化学3、4、9、10、11、14

选择题

山东理综29

填空题

有机物的结构与性质

2010

全国卷1）11.天津卷）3．江苏卷）9．四川理综卷）11.全国1卷）30.

2009

广东化学25、26，北京理综25，全国2卷理综30，天津理综8，全国理综1卷30，重庆理综28

综合推断题

2008

江苏化学18、19，广东化学25

有机物的命名

2010

上海卷）3．

专题13同分异构体、有机反应类型

【主干知识整合】

一、同分异构体

二、有机反应类型

【要点热点探究】

探究点一、有机物的结构特点、官能团与性质

有机化合物结构与性质的关系

（1）一种官能团决定一类有机化合物的化学特性，根据有机化合物官能团中各键的极性强弱，碳原子的饱和程度，来推测该物质可能发生的化学反应。

（2）不同基团间的相互影响与有机化合物性质的关系。

（苯环对羟基的影响）

③

－Cl有吸引电子的作用

间位取代基

【例1】（2010·浙江卷10.）核黄素又称为维生素B2，可促进发育和细胞再生，有利于增进视力，减轻眼睛疲劳。

核黄素分子的结构为：

已知：

有关核黄素的下列说法中，不正确的是：

A.该化合物的分子式为C17H22N4O6

B.酸性条件下加热水解，有CO2生成

C.酸性条件下加热水解，所得溶液加碱后有NH3生成

D.能发生酯化反应

【解析】本题是有机化学综合题，包含分子式、官能团性质、反应类型等内容。

A、分子式的书写可以采用数数或分析不饱和度的方法。

先检查C\N\O的个数，正确。

再看氢的个数：

20。

故A错。

B、酸性水解是N-CO-N部分左右还原羟基得到碳酸，分解为CO2。

C、同样加碱后有NH3生成。

D、因其有很多羟基，可以发生酯化反应。

【答案】A

【点评】本题虽然很容易选出正确答案A，但，并不说明有机化学的教学只要会数数或明白键线式的含义即可。

有机化学的学习还是要重视结构、性质、信息分析、推断与合成等重点知识。

着重掌握有机物官能团与性质的相互关系，官能团的性质之间的相互影响等问题。

【例2】（2009·天津理综，8）请仔细阅读以下转化关系：

A是从蛇床子果实中提取的一种中草药有效成分，是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物；

B称作冰片，可用于医药和制香精，樟脑等；

C的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子；

D中只含一个氧原子，与Na反应放出H2；

F为烃。

请回答：

（1）B的分子式为_______________________。

（2）B不能发生的反应是（填序号）______________。

a．氧化反应b．聚合反应c．消去反应d取代反应e．Br2加成反应．

（3）写出D→E、E→F的反应类型：

D→E__________________、E→F_______________________。

（4）F的分子式为____。

化合物H是F的同系物，相对分子质量为56，写出H所有可能的结构；_________。

（5）写出A、C的结构简式并用系统命名法给F命名：

A:

________C:

____,F的名称：

________。

（6）写出E→D的化学力程式_____________________________。

【解析】

（1）根据碳价键规律不难的得到B的分子式为C10H18O；

（2）再根据B中官能团的性质可得be不能发生。

（3）由C相对分子质量为102以及C中有羧基这样的前提，可推得C的分子式为C5H12O2，再由E→F肯定是消去，可得F为C5H10，E为C5H11Br．再根据C的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子，可得C为（CH3）2CHCH2COOH,再根据D中只含一个氧原子，与Na反应放出H2，D为（CH3）2CHCH2CH2OH。

因此D→E为取代反应，E→F是消去。

（4）前一小题已经得到F的分子式为C5H10，通式为CnH2n,则相对分子质量为56的单烯烃为C4H8,它的同分异构体有以下四种：

CH2=CHCH2CH3,CH2=C（CH3）2,CH3CH=CHCH3（顺反）。

（4）第（3）小题已经得到了C的结构简式，与B结合成酯的结构就是A。

F的结构简式为（CH3）2CHCH=CH2，应命名为3—甲基—1—丁烯；（5）其实就是卤代烃的水解。

【答案】

（1）C10H18O

（2）be（3）取代反应消去反应（4）C5H10

CH2=CHCH2CH3,CH2=C（CH3）2,CH3CH=CHCH3（顺反

）

（5）

（CH3）2CHCH2COOH3—甲基—1—丁烯

（6）

【点评】有机推断题具有信息新颖、题目陌生的特点，但其考查的知识点仍是基础知识。

解答此类题目的关键是要把题给信息与教材知识进行有机联系、合理迁移，即分析题给物质的结构简式，确定其具有的特征结构和官能团，进而将其与教材中具有相同官能团的基本物质类比迁移，确定该物质所具有的性质和可能发生的反应，最后结合题目仔细分析解答。

变式题

探究点二、同分异构体

近几年高考试题中常见的题型有：

（1）根据结构简式判断是否互为同分异构体。

一般是以选择题的形式出现。

（2）给出一种“新物质”，要求考生分析这种物质的性质、类别、同分异构体等。

这里主要考查观察有机物结构简式、根据官能团分析判断有机物性质的能力。

观察分析有机物的结构简式，从有机物结构简式中了解有机物的组成、官能团等信息是有机化学的一种基本能力。

判断官能团的种类、根据官能团判断有机物的性质等是学习和研究有机物性质的一种基本技能。

以一种“新有机物”为载体，可以更好地考测考生在新情景中解决问题的能力。

（3）利用同分异构体知识综合考查有机物结构类问题。

同分异构体问题实质上有机物结构问题。

【例3】化学式为C9H12的芳香烃的一卤代物数目和化学式为C7H8O且遇FeCl3溶液显紫色的芳香族化合物数目分别为（）

A.7种和2种B.8种和3种C.42种和3种D.56种和3种

【解析】先分析化学式为C7H8O且遇FeCl3溶液显紫色的同分异构体数目。

C7H8O的同分异构体有

①

②

③

④

⑤

，其中能遇FeCl3显紫色的应该是酚，则只有③④⑤3种。

而分子式为C9H12的芳香烃则有：

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

，

其中①的一卤代物有6种；②的一卤代物有7种；③的一卤代物有7种；④的一卤代物有5种；⑤的一卤代物有5种；⑥的一卤代物有4种；⑦的一卤代物有6种；⑧的一卤代物有2种，共有42种。

【答案】C。

【点评】本题属于较高要求，难度不小。

但解题原理前者仍然是有机物中氢原子所处的环境的判断，后者则属于官能团异构的考查，结合了酚类物质的一种性质——遇到三氯化铁溶液显示紫色。

【例4】（2010·天津卷8）

Ⅰ．已知：

R－CH＝CH－O－R′

R－CH2CHO+R′OH

（烃基烯基醚）

烃基烯基醚A的相对分子质量（Mr）为176，分子中碳氢原子数目比为3∶4。

与A相关的反应如下：

请回答下列问题：

⑴A的分子式为_________________。

⑵B的名称是___________________；A的结构简式为________________________。

⑶写出C→D反应的化学方程式：

_______________________________________。

⑷写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式：

_________________________、________________________。

①属于芳香醛；

②苯环上有两种不同环境的氢原子。

Ⅱ．由E转化为对甲基苯乙炔（

）的一条路线如下：

⑸写出G的结构简式：

____________________________________。

⑹写出①~④步反应所加试剂、反应条件和①~③步反应类型：

序号

所加试剂及反应条件

反应类型

①

②

③

④

——

【解析】

（1）

（2）由B可催化氧化成醛和相对分子质量为60可知，B为正丙醇；由B、E结合题给信息，逆推可知A的结构简式为：

。

（3）C→D发生的是银镜反应，反应方程式为：

（4）符合苯环上有两种不同环境H原子的结构对称程度应较高，有：

。

（5）（6）生成含有碳碳三键的物质，一般应采取卤代烃的消去反应，故第①步是醛加成为醇，第②步是醇消去成烯烃，第③步是与Br2加成，第④步是卤代烃的消去。

【答案】

（1）C12H16O

（2）正丙醇或1—丙醇

（3）

（4）

（5）

（6）

序号

所加试剂及反应条件

反映类型

①

，催化剂（或

），

还原（或加成）反应

②

浓

消去反应

③

（或）

加成反应

④

【点评】典型的有机推断、有机合成综合性试题，全面考查了有机分子式和结构简式的推导，结构简式和化学方程式的书写，同分异构体的判断与书写，有机合成，和有机信息的理解与应用。

全面考查了学生思维能力、分析问题和解决问题的能力。

探究点四、简单的有机反应类型（仅限于必修内容）

1．取代反应

CH4+Cl2

CH3Cl+HCl

2．加成反应

3.酯化反应

4.水解反应

CH3COOC2H5+H2O

CH3COOH+C2H5OH

（C6H10O5）n+nH2O

nC6H12O6

淀粉葡萄糖

5.加聚反应

【例5】.（2010·安徽卷26，节选）F是新型降压药替米沙坦的中间体，可由下列路线合成：

（1）A

B的反应类型是，D

E的反应类型是，E

F的反应类型是。

（2）写出满足下列条件的B的所有同分异构体（写结构式）。

①含有苯环②含有酯基③能与新制Cu（OH）2反应

（3）C中含有的它能团名称是。

已知固体C在加热条件下可深于甲醇，下列C

D的有关说法正确的是。

a.使用过量的甲醇，是为了提高B的产b.浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑

c.甲醇即是反物，又是溶剂d.D的化学式为C2H2NO4

【解析】根据前后关系推出BC结构简式即可

【答案】

（1）氧化还原取代

（2）

（3）硝基羧基acd

（4）

（5）

【点评】本题基本以必修化学内容为主体结构，主要考查有机反应类型和有机化学方程式的书写。

【教师备选题】

对有机物的分子结构在新课标中要求不高，对于几何异构未作要求。

第一题对帮助理解碳原子的成键方式及饱和碳原子的空间结构都有益处，作为备选题供老师们参考。

第二题对于多官能团化合物性质的预测实际上是考查官能团的基本性质要特别注意某些“隐蔽”的反应，例如酯类水解后酚羟基与氢氧化钠的反应等。

1.有一种AB2C2型分子，在该分子中以A为中心原子，下列关于它的分子构型和

有关同分异构体的各种说法正确的是（）

A.假如为平面四边形，则有两种同分异构体

B.假如为四面体，则有二种同分异构体

C.假如为平面四边形，则无同分异构体

D.假如为四面体，则无同分异构体

【解析】AD该分子如果分子结构是平面的，则会有两种同分异构体：

，

；如果分子结构为四面体结构，而A原子位于四面体的中心，那么A—B键与A—C键都相邻，则无同分异构体。

故答案选（A）、（D）。

2.具有显著抗癌活性的10－羟基喜树碱的结构如图所示。

下列关于10－羟基喜树碱的说法正确的是

A．分子式为C20H16N2O5

B．不能与FeCl3溶液发生显色反应

C．不能发生酯化反应

D．一定条件下，1mol该物质最多可与1molNaOH反应

【解析】A10－羟基喜树碱的分子式为：

C20H16N2O5，所以A正确；由于分子结构的苯环上有酚羟基，能与FeCl3溶液发生显色反应，所以B错误；分子结构中含有醇羟基，能发生酯化反应，所以C错误；由于分子中含有酚羟基、酚酯环的结构，所以1mol可与3molNaOH反应，所以D错误。

限时专题集训

（测试时间：

45分钟）

1.（2010年安徽省巢湖市高三第二次模拟考试）金刚烷（C10H16）的结构如右图所示，

它可以看成四个等同的六元环组成的空间构型。

该金刚烷的二氯代物的数目是（）

A.4种B.5种C.6种D.7种

【解析】二氯代物中的两个氯可以放在同一个碳原子上，这样只可放在—CH2—上，就只有一种可能性。

然后固定一个氯原子在某个碳原子上，如在—CH2—上，这样另一个氯原子就有在同一环上的邻、间、对位和不同环—CH2—上4种可能性。

再把氯原子连在—CH—上，另一个氯原子只能连在另一个—CH—上，这样的可能性只有一种。

因此，金刚烷的二氯代物共有6种结构。

【答案】C

2.（2010年江苏省南通市高三测试题）下图是某有机物分子的比例模型，有关该物质的推断不正确的是（）

A．分子中可能含有羟基B．分子中可能含有羧基

C．分子中可能含有氨基D．该物质的分子式可能为C3H6O3

【解析】中学化学课本中有许多分子结构的模型图，主要有球棍模型和比例模型两种。

对分子结构模型的认识，既需要一定的空间想像能力，也需要有关分子结构的基础知识。

这样命题可以测试考生对分子结构和空间思维能力。

先观察题给模型，可得该模型所表示的分子中有三种原子（黑球3个、斜线球3个、小白球6个），再根据有机化合物中原子形成共价键的规律来分析处理观察结果，黑球应该是C原子、斜线球是氧原子、小白球是氢原子。

【答案】C

3.（2010年上海市嘉定区等重点高中联考试题）某芳香族有机物的分子式为C8H6O2，它的分子（除苯环外不含其他环）中不可能有（）

A.两个羟基B.一个醛基C.两个醛基D.一个羧基

【解析】考查同分异构体的判断能力。

同分异构体是一个重要概念，可以说同分异构体问题实际上是有机物结构问题，考查同分异构体的试题可触及到有机化学中的任何一块内容。

以“根据分子式判断同分异构体”形式编制试题是考查同分异构体概念的常见题型。

根据题给分子可判断分子中只有一个苯环，由此入手可以写出如下所示的结构简式：

、C6H5COCHO、C6H4（CHO）2。

【答案】D

4.（2010年安徽合肥市高三模拟考试）．北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S-诱抗素制剂，以保持鲜花盛开。

S-诱抗素的分子结构如图，

下列关于该分子说法正确的是

A．含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基

B．含有苯环、羟基、羰基、羧基

C．含有羟基、羰基、羧基、酯基

D．含有碳碳双键、苯环、羟基、羰基

【解析】本题主要考查有机物官能团，能识别常见的官能团并指导其名称即可，答案选A。

【答案】A

5.维生素的结构简式为

，丁香油酚的结构简式为

　，下列关于两者所含官能团的说法正确的是（　　）

A、均含酯基B、均含醇羟基和酚羟基C、均含碳碳双鍵D、均为芳香族化合物

【解析】酯基

，存在于维生素C的结构中，但丁香油酚中不含，醇羟基是

－OH与链烃基成苯环侧链上的碳相连，而酚羟基是－OH直接连在苯环上，维生素C中含醇羟基而丁香酚中含有酚羟基。

芳香族化合物是含有苯环的有机物，故A、B、D均不正确，答案为C。

【答案】C

6..有关天然产物水解的叙述不正确的是（）

A．油脂水解可得到丙三醇

B．可用碘检验淀粉水解是否完全

C．蛋白质水解的最终产物均为氨基酸

D．纤维素水解与淀粉水解得到的最终产物不同

【解析】纤维素和淀粉都是由多个葡萄糖单元组成的，所以水解的最终产物均为葡萄糖。

【答案】D

（2010年北京市海淀区5月统一练习题）乙烷在光照条件下与氯气混合，最多可能产生几种物质（）

A.6种B.7种C.9种D.10种

【解析】由于取代反应的多步性，乙烷和氯气取代产物有一氯、二氯、三氯、四氯、五氯、六氯代物。

根据“互补”原则：

一氯，五氯代物分别有一种同分异构体；二氯，四氯代物分别有二种同分异构体；三氯代物有二种同分异构体；六氯代物有一种同分异构体。

注意产物中还有无机产物HCl，故共十种。

【答案】D

7.（2010年山东省高考预测押题卷5）．下列说法正确的是

A．苯乙烯分子中所有原子可能在一个平面上

B．分子式为C7H8O且分子中有苯环的有机物共有4种

C．甲酸分子中有醛基，因此无法区别甲醛溶液和甲酸溶液

D．除去乙烯中混有的甲烷，可将混合气体通过酸性高锰酸钾溶液

【答案】A

8.（2010年崇文一模）

迷迭香酸有很强的抗氧化性，对癌症和动脉

硬化的预防起到一定作用，其结构如右图

所示。

下列叙述正确

的是（）

A．迷迭香酸的分子式为C18H15O8

B．迷迭香酸可以发生加成、取代、消去、

显色反应

C．1mool迷迭香酸跟H2反应，最多消耗

8molH2

D．1mol迷迭香酸与足量NaOH溶液反应，最多消耗6molNaOH

【解析】A选项，迷迭香酸分子中18个C，有11个不饱和度，H原子个数为

，分子式应为C18H16O8，所以不正确；B选项，迷迭香酸不能发生消去反应，所以不正确；C选项，1mol迷迭香酸跟H2反应，最多消耗7molH2，醛和酮中的C=O可以发生加成反应，但酯和羧酸中的C=O不能发生加成反应，所以不正确；D选项酚羟基、羧酸、酯都能与NaOH溶液反应，最多消耗6molNaOH，正确。

【答案】D

9.（改编）下列关于碳原子的成键特点及成键方式的理解中正确的是（）

A．饱和碳原子不能发生化学反应

B．碳原子只能与碳原子形成不饱和键

C．具有六个碳原子的苯与环己烷的结构不同

D．五个碳原子最多只能形成四个碳碳单键

【解析】不饱和碳原子比饱和碳原子活泼，但并不是饱和碳原子不能发生化学反应，如甲烷可以发生取代反应，选项A错；碳原子也可以与氧原子、硫原子形成碳硫双键，与氮原子形成碳氮叁键等，故选项B错；苯环是平面结构，而环己烷中的六个碳原子不共面，碳原子之间呈折线结构，选项C正确；五个碳原子可以呈环，环状结构可形成5个碳碳单键。

【答案】C

10.（2010年辽宁省理综五套模拟题二）关于苯乙烯（

）的下列叙述中，正确的是（　）

A．苯乙烯不可能发生加成反应

B．苯乙烯不可能使酸性KMnO4溶液褪色

C．8个碳原子不可能都在同一平面上

D．8个碳原子有可能都在同一平面上

【解析】苯乙烯分子结构中含有苯环的碳碳双键。

苯分子具有平面的正六边形结构，6个碳原子都在同一平面上。

乙烯分子中所有原子均在同一平面上，分子中C＝C双键跟与之直接相连的4个原子在同一平面上。

由此可推测苯乙烯的结构为：

，8个碳原子有可能都在同一平面上。

苯环的碳碳双键（实际上不存在）及苯环上连接的C＝C双键都能发生加成反应，苯环上连接的C＝C双键使Br2水和酸性KMnO4溶液褪色。

需要说明的是，苯不具有独立的C＝C双键所应有的加成反应性能，但在特殊情况下，它仍能够起加成反应，所以人们在写苯分子结构简式的时候，一直在延用着碳碳单、双键交替排布的写法。

【答案】D。

11..用式量为43的烷基取代甲苯苯环上的一个氢原子，所得芳香烃产物的数目为（）

A.3B.4C.5D.6

【解析】本题将几种同分异构现象进行组合，突出了思维严密性和广阔性的考查。

式量为43的烷基为C3H7-，包括丙基（CH3CH2CH2-）和异丙基[（CH3）2CH-]，分别在甲苯苯环的邻、间、对位上取代，共有6种。

【答案】D

12.（2010年山东聊城二模试题）麻黄素又称黄碱，是我国特定的中药材麻黄中所含有的一种生物碱。

经我国科学家研究发现其结构如下：

⑴麻黄素中含氧官能团的名称是，属于类（填“醇”或“酚”）。

⑵下列各物质与麻黄素互为同分异构体的是（填字母，下同），互为同系物的是。

【解析】⑴通过观察麻黄素的结构简式可知其中含有羟基、亚氨基、苯环等官能团，但只有羟基官能团含有氧元素。

⑵麻黄素的分子式为C10H15ON，而选项中的A、B、C、D、E分子式分别为：

C9H13ON、C11H17ON、C9H14ON、C10H15ON、C10H15ON，因此麻黄素与DE为同分异构体；麻黄素结构中含有一个苯环、一个亚氨基、一个羟基，官能团不同的A、B、D可以排除。

【答案】⑴羟基醇⑵DEC

13.（2010年广东佛山一模）如图是由4个碳原子结合成的五种有机物（氢原子没有画出）

⑴有机物（a）有一种同分异构体，试写出其结构简式。

⑵上述有机物中与（c）互为同分异构体的是（填代号）。

⑶任写一种与（e）互为同系物的有机物的结构简式。

⑷上述有机物中不能与溴水反应使其褪色的有（填代号）。

⑸（a）（b）（c）（d）（e）五种物质中，4个碳原子一定处于同一平面的有（填代号）。

⑹（a）（b）（c）（d）（e）五种物质中，有相同官能团的物质是和，该官能团为：

。

【解析】（a）～（e）五种有机物的结构