普宁市城东中学高考化学二轮复习：专题九《同分异构、有机合成线路的简单设计》

1、普宁市城东中学2010高考化学二轮复习：专题九同分异构、有机合成线路的简单设计 【考情分析】 1 有机化合物的同分异构体是近年高考化学命题的重要考点之一，也是考查学生灵活书 写物质化学式和结构简式的重要载体。要注意的是考纲中明确提出对同分异构体的考查 不包括手性异构体。 2 纵观历年高考，在今后高考中组合多个化合物的化学反应，合成具有指定结构简式的产物的命题 还会保持下去，并且将知识融入生产、生活、环保等实际问题的考题会出现得更多。考查将朝着条件 更隐蔽、情景更新颖的方向发展，以综合评价学生的自学能力、阅读能力、理解能力、知识迁移能力 和发散思维能力、分析推理能力等。 【知识交汇】 、同分异构

2、体 1 常见的类别异构 组成通式 可能的类别 典型实例 CnH 2n 烯烃、环烷烃 CH2=CH CH3 与 CnH 2n -2 炔烃、二烯烃等 CH= C CH 2CH 3 与 CH2=CHCH=CH 2 CnH2n +2O 醇、醚 C2H5OH 与 CH3OCH3 CnH 2n O 醛、酮、烯醇、环醚、环醇等 CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2=CHCH 2OH、 CnH 2n O2 羧酸、酯 CH3COOH 与 HCOOCH 3 CnH 2n -60 酚、芳香醇、芳香醚 与O CnH2n +1 NO 2 硝基烷、氨基酸 CH 3CH 2 NO 2与 H2N CH 2 COOH

3、Cn(H20)m 单糖或二糖 葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖 2 同分异构体数目的判断方法 记忆法。记住已掌握的常见的异构体数。例如： 凡只含一个碳原子的分子均无异构体；甲烷、乙烷、新戊烷（看作CH4的四甲基取代物卜2，2，3, 3-四甲基丁烷（看作乙烷的六甲基取代物 ）、苯、环己烷、C2H2、C2H4等分子的一卤代物只有一种。 丙基、丁烷有两种；戊烷、二甲苯有三种。 基元法。例如：丁基（C4H9）有4种，则丁醇（C4H9 OH）、一氯丁烷（C4H9 Cl）或C4H10的一氯代物、 戊醛（C4H9 CHO）、戊酸（C4H9 COOH）等都有4种（均指同类有机物）。 替代法。例如：二氯苯C6H4CI

4、2有3种，四氯苯也有3种；又如CH4 一卤代物只有一种，新戊烷C（CH3）4 的一卤代物也只有一种。 等效氢原子法。判断有机物发生取代反应后，能形成几种同分异构体的规律，可通过分析有几种等 效氢原子法（又称对称法）来得出结论。 同一碳原子上的氢原子是等效的。 同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。 处于镜面对称位置上的氢原子是等效的（相当于平面镜成像时，物与像的关系 ） 、有机物的合成 1 官能团的引入 引入C-C : CC或CC与H2加成； 引入CC或CC :卤代烃或醇的消去; 苯环上引入 I先硝化后还原汕一、Ngc硝化：滞册0$与粮硫股护热） 蛭基氟化-I HOOCL.JL-S a3 H

5、 f礦化i淋硫酸共.热） OH I先越代启木縣） 引入一X:在饱和碳原子上与 X2 （光照）取代；不饱和碳原子上与X2或HX加成；醇羟基与 HX取代。 引入一0H:卤代烃水解；醛或酮加氢还原；AC与H2O加成。 引入一CHO或酮：醇的催化氧化； gC与H2O加成。 引入一COOH:醛基氧化； 一CN水化；羧酸酯水解。 引入一COOR:醇酯由醇与羧酸酯化；酚酯由酚与羧酸酐取代。 引入高分子：含 C-C的单体加聚；酚与醛缩聚、二元羧酸与二元醇（或羟基酸）酯化缩聚、 二元羧酸与二元胺（或氨基酸）酰胺化缩聚。 2.官能团的消除 通过加成反应可以消除 C = C或C-C。女口 CH2= CH2 + H2

6、 竺二 CH3CH3 通过消去、氧化可消除- OH。女口 CH3CH2OH 浓硫酸 170 C 1 CH2= CH2 f H2O 2CH3CH2OH + O2 催化齐2CH3CHO + 2H2O 通过加成或氧化可消除- CHO。女口 2CH3CHO + O2 催化剂 - -2CH3COOH CH3CHO + H2 催化剂 - 亠 CH3CH2OH 通过水解反应消除 一COO 。如 CH3COOC2H5 + H2O T CH3COOH + C2H5OH 3 .官能团数目的改变 C匕加成） 如 CH 3CH2OH U CH2= CH X -CH2CH2- HO CH2CH2- OH 消去HCI二

7、4 官能团位置的改变 如 CH3CH2CH2CICH3CH = CH2* CH3CHCICH 3 CH3CH2CH2OH，-CH3CH = CH2 Q ： CH3CHCICH 3CH3CH(OH)CH 3。 【思想方法】 【例1】人们历经30年多时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下，其中互 为同系物的是，互为同分异构体的是 （填代号）。 OH 【分析】本题主要考查有机物同系物和同分异构体的识别，是一种基本能力要求，必须熟练掌握。这类问 题分析时首先看分子式是否相同，然后看结构是否相同。根据题目给出的结构简式分析，和两者 分子中相差一个碳原子，属于同系物。和以及和两者分子

8、中相差两个氢原子，不是同分异构 体，只有和分子式相同而结构不同，属于同分异构体。答案为和，和。若用不饱和度(缺 氢指数)来判断，就会减少判断分子式的麻烦。和的Q= 3 ( 1个C= C、1个C= 0、1个环)， 和的 Q= 2，和的分子中相差一个碳原子，只能是和互为同分异构体。可看出在备考复 习中作适当延申来拓展自己的知识面是很有必要的。 【例2】2000年，国家药品监督管理局发布通告暂停使用和销售含苯丙醇胺的药品制剂。苯丙醇胺(英文缩 写为PPA)结构简式为- .-牛- .H，其中$代表苯基。苯丙醇胺是一种一取代苯，取代基是 : :。 PPA的分子式是： 它的取代基中有两个官能团，名称是 将

9、$ 、H2N 、HO 在碳链上的位置作变换, OH o 基和基(请填写汉字)。 可以写出多种同分异构体，其中5种的结构简式是: t-CHa-CH-CHa OH NHa 也一 CH-CHCH NH 立 OH 请写出另外4种同分异构体的结构简式(不要写出一OH和一NH2连在同一个碳原子上的异构体；写出 多于 4种的要扣分 ): 、。 【分析】本题主要考查链状同分异构体的书写。要讨论碳链上有3个取代基的问题，解决的方法是先连上 2个取代基，分析一下有几种同分异构体，再连上第3个取代基，再分析有几种同分异构体。本题中, 有3种异构体： 3种异构体，总共 可先将NH2和OH连在不同碳原子上 (因为要求不

10、能连在同一个碳原子上 CH 厂 CH_CH3 OH Nh2 CHCH-CH3 ch”H 厂 cH2 NhqOh 、OH NH2，每一种异构体上再连1个苯基时，又各有 可以得到9种异构体。答案为: C9H13NO 羟 氨 上一比一合成过程中无机试剂任选；合成路线流程图示例如下: 浓硫酸Br 2 C2H6OH 170 r - CH2= CH2 CH2Br CH2Br 7. 氯普鲁卡因盐酸盐是一种局部麻醉剂，麻醉作用较快、较强，毒性较低，以甲苯为初始原料的合成氯 普鲁卡因盐酸盐的路线如下： 回答下列问题： 当原料的核磁共振氢谱有 个峰时，可以判断原料是纯净的。 B的结构简式是，反应的类型是 A的同分

11、异构体中，含有一 NO2、一 Cl、 种，其中4种结构如下： 酯基（ 2 O ) ，且为1 , 3, 5三取代苯结构的有6 Cl COOC2H5 ch3cooch no2 Cl no2 CH3CHcCOO Cl no2 hcooch2ch Cl no2 请写出另外两种同分异构体的结构简式: 已知： KMnO 4/ H + CH34 COOH 当苯环上已有一个“一CH3”或“一CI”时，新引入的取代基一般在原有取代基的邻位或对位；当 苯环上已有一个“一 NO2”或“一COOH ”时，新引入的取代基一般在原有取代基的间位。 请用合成反应流程图表示出由甲苯和其他物质合成A的最佳方案，请在答题纸的方框

12、中表示。合成反 应流程图表示方法示例如下： CH3反应条件 反应物 反应物 反应条件 2N ； COOC2H5 Cl 【参考答案】 1. CD 解析：选项A中两种分子的分子式相同，均为C5H12S，前者属于硫醚，后者属于硫醇，两者互为同分异 构体。选项B中两种分子的分子式相同，均为C6H13O2P,但两种官能团 一PH2和一COOH在碳链上的 连接顺序不同，两者互为同分异构体。C中前者属于硫酚后者属于硫醇，由于两者不属于同一类别， 因此不能互称为同系物。D中两稠环芳香烃也既不是同系物（不相差若干个CH2原子团），也不能互 称为同分异构体（化学式不同）。 2. B 解析：本题极易误选 A和D，选

13、项A中苯环用凯库勒式表示，易误认为是一种单双键交替的结构。但我 们应明确苯分子中不存在单双键交替的结构，而是一种特殊的化学键一一大 n键，因此A中两化学式 表示的是同一物质。 同样对于选项 D中由于甲烷分子是正四面体结构，因此两化学式同样表示的是一 种物质。对于选项 C易判断是同一物质，或用系统命名法进行命名，可知均为2-甲基丁烷。应选 B。 3. D 解析：本题以 丁香酚和香兰素的结构”为载体，考查学生对有机化合物的分子构型以及官能团性质的理解 和掌握程度。由丁香酚结构可知，1 mol 丁香酚可以和2 mol溴反应（1 mol在酚羟基的邻位取代；1 mol 在侧链的碳碳双键上加成），选项A错

14、。由于酚羟基的存在，故丁香酚能与氯化铁溶液发生显色反应， B不正确。香兰素中苯环能与 H2加成，醛基也能与 H2加成，因此1 mol香兰素最多能与4 mol H 2加 成，C错误。D项中，苯环上的6个碳及与苯环相连的 6个原子必在一个平面上，计 12个原子，而与 苯环相连的原子都是单键结合，可以旋转，所以羟基上的H原子、一OCH3中的C和H原子、一CHO 中的H和O原子，可能与苯环处于一个平面，但不一定，所以香兰素分子中至少有12个原子共平面， D项正确。 3 可以处于同一平面， A正确。根据酯的命名可知选项B正确。荧光黄分子中能与NaOH反应的官能 选项 D错。 团有酚羟基和酯基，1 mol

15、荧光黄最多可与含 3 moINaOH的溶液完全反应，C正确。荧光黄分子中含 有醚键、酚羟基、酯基等官能团， 5.羧基:14 HCHO HCOOH + CH 3OH 浓硫酸 HCOOCH 3 + H2O 解析：由于甲、乙、丙、丁四种均为烃的含氧衍生物，可设甲的化学式为CxHyOz，又由于丁的相对分子质 量总为甲的两倍，可考虑丁的化学式为C2xH2yO2z,则由甲合成丁的过程中是碳链增长的反应，中学阶 段中涉及碳链增长的反应有醇合成醚，醇和酸合成酯，结合题中框图可明确甲是醛，又已知乙的相对 分子质量总大于丙，所以乙是醛氧化的产物羧酸，丙是醛的加成产物醇，丁是乙和丙酯化反应的产物 一一酯。很显然，满

16、足上述关系，相对分子质量最小的甲应为甲醛。 CH3 COOH 6.羧基、醚键。 CH2COOH （或 或| O C II O -严3 O CQ7 气q OccOH II O O H2 催化剂， XCH2OH Q XXCH2COOc2H5 CH3CH2OH 浓硫酸， ” *CH2Br | NaCN cHqCOOH H3O+CH2CN HBr 解析：苯环上一取代物只有两种，说明可能是二取代对位结构；能与Na2CO3溶液反应放出 CO2气体, 对比E、F结构可知，是 一N NH取代了 说明含有羧基结构；水解后的产物才含有酚羟基，说明是酚酯结构；根据以上要求结合不饱和度写出 同分异构体。 E中的氯，由于 HN NH中含有对称的两个 H原子, 所以这二个H原子可以同时被取代。 多沙唑嗪比F多出的基团 的分子式为 C10H10N3O2，而X的分子式为 C10H10N3O2CI，所以上面的基团必与 一CI相连。 由苯甲醛和乙醇制备苯乙酸乙酯，关键是由苯甲醛制苯乙酸多引入一个 利用本题中Ct D的条件。由醛到卤代烃，可以先还原为醇，再与 C原子，可利用提示，再 HBr反应。 7.4 Cl 浓硝酸 3 浓硫酸,U。灵 COOCH2CH2N(C2H5)2 Cl HCOOCHCH 3 no2 C2H5OH C