2104高考化学一轮复习 第四章 生命中的基础有机化学物质合成高分子化合物课件 新人教版选修5.ppt

第四章生命中的基础有机化学物质合成高分子化合物 一 油脂 1 概念 一分子 与三分子 脱水形成的酯 2 结构特点 甘油 高级脂肪酸 3 分类 4 物理性质 1 油脂一般 于水 密度比水 2 天然油脂都是混合物 没有恒定的沸点 熔点 含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯 常温下一般呈 态 含饱和脂肪酸成分较多的甘油酯 常温下一般呈 态 难溶 小 液 固 5 化学性质 1 水解反应 酸性条件下水解 如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为 碱性条件下水解 皂化反应 如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为 碱性条件其水解程度比酸性条件下水解程度 大 2 油脂的氢化 油酸甘油酯与氢气反应的方程式为 油脂的氢化也称为 为 反应 同时也是 反应 油脂的硬化 加成 还原 1 油脂属于酯类 但酯类物质不一定是油脂 油脂一定是高级脂肪酸与甘油形成的酯 注意不能写成 油酯 2 油脂虽然相对分子质量较大 但不属于高分子化合物 3 液态的油脂烃基中含有不饱和键 能使溴水褪色 4 混合甘油酯并不一定是混合物 如是一种纯净物 但要注意植物油和动物油都是混合物 二 糖类 1 糖类的概念和分类 1 概念 从分子结构上看 糖类可定义为多羟基醛 多羟基酮以及它们的脱水缩合物 2 组成 主要包含碳 氢 氧三种元素 大多数糖类化合物的通式为cn h2o m 所以糖类也叫碳水化合物 3 分类 很多摩尔单糖 2 10mol单糖 2 单糖 葡萄糖与果糖 1 组成和分子结构 c6h12o6 ch2oh choh 4cho oh cho ch2oh choh 3 coch2oh oh c6h12o6 2 葡萄糖的化学性质 氧化反应 a 与银氨溶液反应的化学方程式为 b 与新制cu oh 2悬浊液反应的化学方程式为 c 人体内催化氧化的化学方程式为 c6h12o6 s 6o2 g 6co2 g 6h2o l 加成反应 葡萄糖可与h2发生加成反应生成己六醇 ch2oh choh 4cho h2ch2oh choh 4ch2oh 发酵 c6h12o62co2 2c2h5oh 3 二糖 蔗糖与麦芽糖 1 蔗糖与麦芽糖的比较 c12h22o11 c12h22o11 同分异构体 水解反应 水解反应 银镜反应 葡萄糖和果糖 葡萄糖 2 主要化学反应 水解反应 a 蔗糖的水解反应在稀硫酸催化作用下 蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖 反应方程式为 b 麦芽糖的水解反应方程式为 麦芽糖分子中含有醛基 能发生 和与新制 反应 银镜反应 氢氧化铜悬浊液 4 多糖 淀粉与纤维素 1 相似点 都属于高分子化合物 属于多糖 分子式都可表示为 c6h10o5 n 都能发生 反应 反应方程式分别为 都 发生银镜反应 水解 不能 2 不同点 通式中n不同 淀粉和纤维素不是同分异构体 淀粉遇碘呈现特殊的蓝色 1 糖类中的氢原子和氧原子的个数比并不都是2 1 也并不以水分子的形式存在 如鼠李糖 c6h12o5 有些符合cn h2o m通式的也不是糖类 如甲醛 hcho 等 2 糖类物质不一定有甜味 有甜味的物质不一定属于糖类 3 利用银镜反应或与新制的cu oh 2悬浊液反应可检验葡萄糖的存在 4 淀粉遇 碘 变特殊的蓝色 这儿的 碘 指的是碘单质 1 氨基酸 1 概念 组成与结构 三 氨基酸 蛋白质 cooh和 nh2 氨基 2 官能团 nh2 cooh 氨基 羧基 3 化学性质 两性 氨基酸分子中既含有酸性基团 cooh 又含有碱性基团 nh2 因此 氨基酸是两性化合物 甘氨酸与hcl naoh反应的化学方程式分别为 成肽反应 两分子氨基酸缩水形成二肽 多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合 可形成蛋白质 2 蛋白质的结构与性质 1 蛋白质的组成与结构 蛋白质含有 等元素 蛋白质是由 通过 填 缩聚 或 加聚 反应产生的 蛋白质属于天然有机高分子化合物 c h o n s 氨基酸 缩聚 2 蛋白质的性质 水解 在酸 碱或酶的作用下最终水解生成 两性 蛋白质中含有羧基和氨基 既有酸性又有碱性 盐析 向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐 如 等 溶液后 可以使蛋白质的溶解度降低而从溶液中析出 为 过程 可用于分离和提纯蛋白质 氨基酸 nh4 2so4 na2so4 可逆 变性 紫外线 x射线 一些有机物 甲醛 酒精 苯甲酸等 会使蛋白质变性 属于不可逆过程 颜色反应 含有 的蛋白质遇浓硝酸变 色 该性质可用于蛋白质的检验 蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味 加热 强酸 强碱 重金属盐 苯环 黄 3 酶 1 酶是一种蛋白质 易变性 2 酶是一种生物催化剂 酶催化作用有以下特点 条件温和 不需加热 具有高度的专一性 具有高效催化作用 1 氨基酸因含 nh2显碱性 因含 cooh显酸性 2 蛋白质水解的最终产物是多种氨基酸的混合物 3 盐析必须是浓的盐溶液 少量盐溶液能促进蛋白质的溶解 四 合成高分子化合物 1 有关高分子化合物的几个概念 1 单体 能够进行 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 的最小单位 3 聚合度 高分子链中含有 如 聚合反应 相同 可重复 链节的数目 单体 链节 聚合度 2 合成高分子化合物的两个基本反应 1 加聚反应 小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应 如氯乙烯合成聚氯乙烯的化学方程式为 2 缩聚反应 单体分子间缩合脱去小分子 如h2o hx等 生成高分子化合物的反应 如己二酸与乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为 nhooc ch2 4cooh nho ch2 ch2 oh 2n 1 h2o 3 高分子材料的分类 热塑 热塑 热固 1 高分子化合物与低分子化合物最大的不同是相对分子质量的大小 有机高分子的相对分子质量一般高达104 106 而低分子有机物的相对分子质量在1000以下 2 合成有机高分子的基本结构与低分子有机物的单一结构不同 它是由若干个重复结构单元组成的高分子 五 有机合成 1 有机合成的任务 分子骨架 官能团 2 有机合成的原则 1 起始原料要 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 廉价 易得 3 有机合成题的解题思路 4 逆推法分析合成路线 1 基本思路 逆推法示意图 中间体 中间体 在逆推过程中 需要逆向寻找能顺利合成目标分子的中间有机化合物 直至选出合适的起始原料 当得到几条不同的合成路线时 就需要通过优选确定最佳合成路线 目标化合物 基础原料 2 一般程序 碳骨架特征 官能团 官能团 3 应用举例 利用 逆推法 分析由乙烯合成草酸二乙酯的过程 思维过程 具体步骤 1 有机合成的分析方法 正合成法 即正向思维法 其思维程序是 原料 中间体 产物 逆合成法 即逆向思维法 其思维程序是 产物 中间体 原料 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 2 解有机推断题的一般方法 找已知条件最多 信息量最大的内容 这些信息可以是化学反应 有机物性质 反应条件 实验现象 官能团的结构特征 变化前后的碳链或官能团间的差异 数据上的变化等 根据数据进行推断 数据往往起突破口的作用 常用来确定有机物的分子式 官能团的种类 位置和数目以及碳链结构 考点一有机化学反应的基本类型1 取代反应 有进有出 1 取代反应 有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应 2 常见的取代反应 烃的卤代 芳香烃的硝化或磺化 卤代烃的水解 醇分子间的脱水反应 醇与氢卤酸的反应 酚的卤代 酯化反应 酯的水解以及蛋白质的水解等 2 加成反应 只进不出 1 加成反应 有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团相互结合生成新化合物的反应 2 常见的加成反应 氢气 卤素单质 氢卤酸 水等与分子中含碳碳双键 碳碳三键的有机物发生加成反应 苯环可以与氢气加成 醛 酮可以与h2 hcn等加成 3 消去反应 只出不进 1 消去反应 在一定条件下 有机物脱去小分子物质 如h2o hx等 生成分子中含双键或三键不饱和化合物的反应 2 常见的消去反应 醇分子内脱水 卤代烃分子内脱卤化氢是中学阶段必须掌握的消去反应 醇类发生消去反应的规律与卤代烃的消去规律相似 但反应条件不同 醇类发生消去反应的条件是浓硫酸 加热 而卤代烃发生消去反应的条件是naoh 醇 加热 或naoh的醇溶液 加热 要注意区分 4 氧化反应和还原反应 5 加聚反应和缩聚反应 1 加聚反应和缩聚反应比较 2 缩聚反应方程式的书写注意事项 注意缩聚物结构简式的端基原子或原子团的书写 如 注意单体的物质的量要与缩聚物结构简式的下角标一致 注意生成的小分子的物质的量 一种单体时为n 1 两种单体时为2n 1 方法指南 有机反应类型的推断方法 1 由官能团的转化推测反应类型 官能团结构决定了有机物的性质 故根据官能团互变就可推知反应类型 2 由反应条件推测反应类型 条件不同 反应类型也可能变化 所以还要结合条件来推测反应类型 有机反应的重要条件总结如下 与naoh水溶液发生的反应有 卤代烃的水解 酯的水解 naoh醇溶液与卤代烃发生的反应是消去反应 以浓硫酸作条件的反应有 醇的消去 消去反应 醇变醚 苯的硝化 酯化反应 取代反应 以稀硫酸作条件的反应有 酯的水解 糖类的水解 蛋白质的水解 取代反应 卤化铁 苯环的卤代 取代反应 光照 烷烃及苯环侧链烃基的卤代 取代反应 典题通关1 2013 北京高考 可降解聚合物p的合成路线如下 已知 1 a的含氧官能团名称是 2 羧酸a的电离方程式是 3 b c的化学方程式是 4 化合物d苯环上的一氯代物有2种 d的结构简式是 5 e f中反应 和 的反应类型分别是 6 f的结构简式是 7 聚合物p的结构简式是 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 以c的还原产物的结构和流程图中的转化条件推出各物质的结构 2 准确利用题目中所给的信息 解析 1 a的不饱和度为4 结合c d的中间产物可逆推知 c为 b为 a为 所以a中的含氧官能团的名称为羟基 2 由 1 的分析可知 羧酸a是乙酸 所以电离方程式为ch3coohch3coo h 3 由 1 的推断可知 反应b c发生的是对位上的硝化反应 所以化学方程式为 4 根据d的分子式结合可推出化合物d的结构简式为 5 根据 4 的推断可知化合物e的结构简式为 再根据题干中所给的已知条件i可得化合物f的结构简式为 所以e f中反应 和 的反应类型分别是加成反应和取代反应 6 根据 5 可知 f的结构简式为 7 由于氨基和羧基可以缩合 且化合物g中含有3个六元环 所以g的结构简式为 再根据已知中的ii可知p的结构简式为 答案 1 羟基 2 ch3coohch3coo h 3 4 5 加成反应 取代反应 6 7 变式训练 2012 天津高考 萜品醇可作为消毒剂 抗氧化剂 医药和溶剂 合成 萜品醇g的路线之一如下 请回答下列问题 1 a所含官能团的名称是 2 a催化氢化得z c7h12o3 写出z在一定条件下聚合反应的化学方程式 3 b的分子式为 写出同时满足下列条件的b的链状同分异构体的结构简式 核磁共振氢谱有2个吸收峰 能发生银镜反应 4 b c e f的反应类型分别为 5 c d的化学方程式为 6 试剂y的结构简式为 7 通过常温下的反应 区别e f和g的试剂是 和 8 g与h2o催化加成得不含手性碳原子 连有4个不同原子或原子团的碳原子叫手性碳原子 的化合物h 写出h的结构简式 解析 1 a中含有两个官能团 羧基和羰基 2 a催化氢化时羰基转化为羟基 分子中的羟基和羧基发生聚合反应生成聚酯 3 b的同分异构体中含有两类氢原子 还有醛基 4 在这两个反应类型的判断中反应条件起到至关重要的作用 醇在浓氢溴酸溶液中发生取代反应 羧酸在浓硫酸和醇溶液中发生酯化反应 5 卤代烃在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应 6 根据题目中给出的已知条件 可以判断y中应该有甲基 7 e中含有羧基 f中含有酯基 g中含有羟基 三者在碳酸氢钠溶液中e会冒气泡 f会分层 g则没有任何明显现象 三者同钠反应时e很剧烈 f不反应 g则较缓慢 8 h中不含有手性碳原子 因此羟基只能加在含甲基的碳原子上 答案 1 羰基 羧基 4 取代反应酯化反应 或取代反应 5 6 ch3mgx x cl br i 7 nahco3溶液na 其他合理答案均可 8 加固训练 1 有机物a能使紫色石蕊试液变红 在浓硫酸的作用下可发生如下转化 甲a c4h8o3 乙 甲 乙分子式均为c4h6o2 甲能使溴的四氯化碳溶液褪色 乙为五元环状化合物 则甲不能发生的反应类型有 a 消去反应b 酯化反应c 加聚反应d 氧化反应 解析 选a a能使紫色石蕊试液变红 说明a中含有 cooh 甲比a分子少h2o 且甲能使溴的四氯化碳溶液褪色 说明a分子中含有醇羟基 a生成甲的反应为消去反应 乙为五元环状化合物 则a的结构简式为hoch2ch2ch2cooh 故甲为ch2 chch2cooh 2 2013 保定模拟 香叶醇 橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料 它们可由月桂烯来合成 下列有关说法中正确的是 a 反应 均为取代反应b 月桂烯分子中所有的碳原子一定处于同一个平面上c 香叶醇和橙花醇分子式不同d 乙酸橙花酯可以发生取代 加成 氧化和聚合反应 解析 选d a项 依据 反应特点知 为加成反应 属取代反应 a项错误 b项 月桂烯分子中含有饱和碳原子 故所有碳原子不可能全部共平面 b项错误 c项 据香叶醇和橙花醇的结构简式可看出二者互为同分异构体 分子式相同 c项错误 d项 乙酸橙花酯中有酯基能发生水解反应 属于取代反应 有碳碳双键能发生加成反应 氧化反应和聚合反应 d项正确 考点二有机合成中碳骨架的构建和官能团的转化1 有机合成中碳骨架的构建 1 链增长的反应 加聚反应 缩聚反应 酯化反应 利用题目信息所给的反应 如卤代烃的取代反应 醛酮的加成反应 2 链减短的反应 烷烃的裂化反应 酯类 糖类 蛋白质等的水解反应 利用题目信息所给的反应 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 二元醇成环 羟基酸酯化成环 氨基酸成环 二元羧酸成环 2 官能团的引入 1 引入卤素原子的方法 烃与卤素单质 x2 发生取代反应 不饱和烃与卤素单质 x2 或卤化氢 hx 发生加成反应 醇与hx发生取代反应 2 引入羟基 oh 的方法 烯烃与水发生加成反应 卤代烃碱性条件下发生水解反应 醛或酮与h2发生加成反应 酯的水解 酚钠盐中滴加酸或通入co2 3 引入碳碳双键或碳碳三键的方法 某些醇或卤代烃的消去反应引入或 c c 炔烃与h2 x2或hx发生加成反应引入 4 引入 cho的方法 某些醇的催化氧化 含有 ch2oh结构的醇 5 引入 cooh的方法 醛被o2或银氨溶液 新制cu oh 2氧化 酯在酸性条件下水解 苯的同系物被酸性kmno4溶液氧化 3 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 酯化消除羟基 3 通过加成或氧化消除醛基 4 通过水解反应消除酯基 肽键 卤素原子 4 官能团的转化 1 通过官能团之间的衍变关系改变官能团 如 醇醛 酸 2 通过某些化学途径使一个官能团变成两个 如 ch3ch2oh ch2 ch2 ch2xch2x ch2ohch2oh ch2 chch2ch3ch3 chxch2ch3 ch3ch chch3 ch3chxchxch3 ch2 chch ch2 3 通过某些手段改变官能团的位置 如 ch3chxchxch3 h2c chch ch2 ch2xch2ch2ch2x 高考警示 1 有机合成中 特别是含有多个官能团的有机物 当需要某一官能团反应或拼接碳链时 其他官能团或者被破坏或者首先反应 需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 称为官能团保护 2 分析有机合成中官能团的引入 消除及转化时 既要注意反应条件及各类有机物的结构是否符合相应官能团的转化要求 同时还要考虑对其他官能团的影响及官能团的保护 典题通关2 2013 天津高考 已知2rch2cho水杨酸酯e为紫外线吸收剂 可用于配制防晒霜 e的一种合成路线如下 请回答下列问题 1 一元醇a中氧的质量分数约为21 6 则a的分子式为 结构分析显示a只有一个甲基 a的名称为 2 b能与新制的cu oh 2发生反应 该反应的化学方程式为 3 c有种结构 若一次取样 检验c中所含官能团 按使用的先后顺序写出所用试剂 4 第 步的反应类型为 d所含官能团的名称为 5 写出同时符合下列条件的水杨酸所有同分异构体的结构简式 a 分子中有6个碳原子在一条直线上 b 分子中所含官能团包括水杨酸具有的官能团 6 第 步的反应条件为 写出e的结构简式 解题指南 解答本题时应明确以下3点 1 根据 1 小题信息推出a 再由反应条件推出其他物质及反应类型 2 根据题干信息分析由b生成的c的结构 3 书写水杨酸的同分异构体时 注意限制条件 解析 1 a是一元醇 氧的质量分数约为21 6 a只有一个甲基 推知a的相对分子质量为74 oh相对分子质量为17 烃基部分为57应该为 c4h9 只有一个甲基 所以为正丁醇 2 b为丁醛 与新制的cu oh 2反应的化学方程式为ch3ch2ch2cho 2cu oh 2 naohch3ch2ch2coona cu2o 3h2o 3 根据题干信息 2分子丁醛先发生加成反应生成 再发生消去反应可以形成两种结构 检验c中的碳碳双键和醛基时 用银氨溶液先检验醛基 再加稀盐酸使溶液呈酸性后 加溴水检验碳碳双键 也可以用酸性高锰酸钾检验碳碳双键 在这里不能先检验碳碳双键 4 d为醛基与h2加成形成的醇 故第 步的反应类型为加成 还原 反应 d所含的官能团为羟基 5 水杨酸所有同分异构体的结构简式 水杨酸除了羧基 苯环的不饱和度为4 6个碳原子在一条直线上时 应该有两个碳碳三键 6 第 步的反应为酯化反应 所以反应条件为浓硫酸 加热 e的结构简式为 答案 1 c4h10o1 丁醇 或正丁醇 2 ch3ch2ch2cho 2cu oh 2 naohch3ch2ch2coona cu2o 3h2o 3 2银氨溶液 稀盐酸 溴水 或其他合理答案 4 还原反应 或加成反应 羟基 变式训练 2012 广东高考 过渡金属催化的新型碳 碳偶联反应是近年来有机合成的研究热点之一 如 化合物 可由化合物 合成 1 化合物 的分子式为 2 化合物 与br2加成的产物的结构简式为 3 化合物 的结构简式为 4 在浓硫酸存在和加热条件下 化合物 易发生消去反应生成不含甲基的产物 该反应方程式为 注明反应条件 因此 在碱性条件下 由 与反应合成 其反应类型为 5 的一种同分异构体 能发生银镜反应 与 也可发生类似反应 的反应 生成化合物 的结构简式为 写出其中一种 解析 第 1 问中求分子式时要注意苯环上h及分子式的表示方法 第 2 问中化合物 能与溴发生加成反应的官能