第37讲　生命中的基础有机化学物质与有机合成

1、栏目索引 第37讲生命中的基础有 机化学物质与有机合成 栏目索引总纲目录 考点一基本营养物质的性质和应用考点一基本营养物质的性质和应用 考点二合成有机高分子材料考点二合成有机高分子材料 考点三有机合成与推断考点三有机合成与推断 栏目索引考纲导学 考试要点考试要点考题统计考题统计 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。 3.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。 4.了解加聚反应和缩聚反应的含义。 5.了解合成高分子在高新技术领域的应用以 及在发展经济、提高生活质量方面的贡

2、献。 2019新课标卷,T36 2019新课标卷,T36 2019新课标卷,T36 2019新课标卷,T38 2019新课标卷,T38 2019新课标卷,T38 2019新课标卷,T38 2019新课标卷,T38 栏目索引考点一 基础梳理 一、糖类一、糖类 1.糖类的组成、结构和分类糖类的组成、结构和分类 (1)组成:由C、H、O三种元素组成,一般符合通式Cn(H2O)m。 (2)结构:多羟基醛、多羟基酮及它们的脱水缩合物。 (3)分类 考点一基本营养物质的性质和应用考点一基本营养物质的性质和应用 栏目索引考点一 栏目索引考点一 2.单糖单糖葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖 (1)组成和分子结构 (2

3、)葡萄糖的化学性质 a.醛基的性质 醛基可发生氧化反应(可被O2、酸性KMnO4溶液、银氨溶液、新制氢 氧化铜悬浊液等氧化)和还原反应(可与氢气发生加成反应)。 写出葡萄糖与银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式: 分子式结构简式官能团类别 葡萄糖C6H12O6CH2OH(CHOH)4CHO CHO、OH多羟 基醛 果糖C6H12O6CH2OH(CHOH)3COCH2 OH 、OH 多羟 基酮 栏目索引考点一 CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4 COONH4+2Ag+3NH3+H2O CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHC

4、u2O+CH2OH (CHOH)4COONa+3H2O b.羟基的性质 酯化反应:能与羧酸发生酯化反应,1mol葡萄糖与足量乙酸发生酯化反 应,可消耗5molCH3COOH。 氧化反应:葡萄糖中的羟基一定条件下也可被氧化,CH2OH可被氧化 生成醛基醛基,可被氧化生成酮基。 栏目索引考点一 c.发酵:C6H12O6葡萄糖2CO2+2C2H5OH。 d.人体内催化氧化:C6H12O6+6O26CO2+6H2O。 栏目索引考点一 3.双糖双糖蔗糖与麦芽糖蔗糖与麦芽糖 (1)蔗糖和麦芽糖比较 (2)蔗糖和麦芽糖的水解反应 a.蔗糖的水解:C12H22O11蔗糖蔗糖+H2OC6H12O6葡萄糖葡萄糖+

5、C6H12 比较项目蔗糖麦芽糖 相同点分子式均为C12H22O11 化学性质都能发生水解反应水解反应 不同点是否含醛基不含不含含含 能否发生 银镜反应 不能不能能能 水解产物葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖葡萄糖葡萄糖 相互关系互为同分异构体 栏目索引考点一 O6果糖果糖 b.麦芽糖的水解:C12H22O11麦芽糖麦芽糖+H2O2C6H12O6葡萄糖葡萄糖 栏目索引考点一 4.多糖多糖淀粉与纤维素淀粉与纤维素 (1)相似点 a.都属于高分子化合物,分子式都可表示为(C6H10O5)n。 b.都能发生水解水解反应,反应的化学方程式分别为 (C6H10O5)n淀粉淀粉+nH2OnC6H12O6葡萄糖葡萄糖

6、、 (C6H10O5)n纤维素纤维素+nH2OnC6H12O6葡萄糖葡萄糖。 c.都不能不能发生银镜反应。 (2)不同点 a.通式中n不同,淀粉和纤维素不互为同分异构体。 b.淀粉遇碘呈现特殊的蓝色蓝色。 栏目索引考点一 二、油脂二、油脂 1.组成和结构组成和结构 一分子甘油与三分子高级脂肪酸高级脂肪酸脱水形成的酯。 结构通式: 栏目索引考点一 2.分类分类 栏目索引考点一 三、氨基酸、蛋白质三、氨基酸、蛋白质 1.氨基酸氨基酸 (1)概念、组成与结构 羧酸分子烃基上的氢原子被氨基氨基取代的化合物 COOH和NH2氨基酸 栏目索引考点一 氨基酸分子中既含有酸性基团COOH,又含有碱性基团NH2

7、,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: H2NCH2COOH+HClClH3NCH2COOH; H2NCH2COOH+NaOHH2NCH2COONa+H2O。 b.成肽反应 氨基酸氨基酸 (2)化学性质 a.两性 栏目索引考点一 二肽 2.蛋白质蛋白质 详见第28讲考点三 栏目索引考点一 自主测评 1.判断正误判断正误(正确的画正确的画“”,错误的画错误的画“”)。 (1)葡萄糖、油脂、蛋白质都属于高分子化合物() (2)糖类、油脂、蛋白质都能发生水解反应() (3)糖类、油脂充分燃烧后产物相同() (4)蛋白质的水解产物中都含有羧基和羟基() (5)

8、油脂在酸性和碱性条件下水解均产生乙醇() (6)淀粉和纤维素互为同分异构体() 栏目索引考点一 2.【多维思考】 (1)乙酸乙酯在碱性条件下的水解是皂化反应吗? (2)如何区别油脂和矿物油? (3)能发生反应的类型有哪些? 答案答案(1)不是。皂化反应指高级脂肪酸甘油酯在碱性条件下水解的 反应。 (2)取少量试样加入含有酚酞的NaOH溶液并加热,红色变浅的是油脂,无 变化的是矿物油。 (3)中和反应、酯化反应、缩聚反应、氧化反应。 栏目索引考点一 典题精练 1.下列说法正确的是() A.糖类化合物都具有相同的官能团 B.酯类物质是形成水果香味的主要成分 C.油脂的皂化反应生成高级脂肪酸和丙醇

9、D.蛋白质的水解产物都属于非电解质 答案答案B糖类化合物是指多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合 物,A项错误;油脂的皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解反应,应生 成高级脂肪酸盐和甘油,C项错误;蛋白质的水解产物是氨基酸,属于电 解质,D项错误;水果有香味主要是由于含有酯类化合物,B项正确。 B 栏目索引考点一 2.(2019课标,7,6分)化学与生活密切相关。下列有关说法错误的是 () A.用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维 B.食用油反复加热会产生稠环芳烃等有害物质 C.加热能杀死流感病毒是因为蛋白质受热变性 D.医用消毒酒精中乙醇的浓度为95% 答案答案DA项,蚕丝的主要成分为蛋白质,灼烧

10、有烧焦羽毛的气味,可 与人造纤维区分;B项,食用油的主要成分为油脂,反复加热会发生复杂 的化学反应产生稠环芳烃等有害物质;C项,蛋白质是流感病毒的组成成 分,加热能使蛋白质变性从而杀死流感病毒;D项,医用酒精中乙醇的浓 度为75%,错误。 D 栏目索引考点一 3.下列关于有机化合物的说法正确的是() A.米酒变酸的过程中涉及了氧化反应 B.汽油、柴油、植物油都是碳氢化合物 C.含5个碳原子的有机物分子中最多可形成4个碳碳单键 D.蛋白质的水解和油脂的皂化都是由高分子生成小分子的过程 答案答案AA项,米酒变酸的过程中醇被氧化为酸,正确。B项,植物油 属于酯类,含有氧元素。C项,一个环戊烷分子含5

11、个碳原子,可形成5个 碳碳单键。D项,油脂不属于高分子。 A 栏目索引考点一 反思归纳反思归纳 蛋白质盐析与变性的比较 盐析变性 含义蛋白质溶液中加入无机盐溶液,使蛋白质析 出 蛋白质在某些条件下凝聚,失去生理活性 变化 条件 浓轻金属盐或铵盐溶液受热、紫外线、强酸、强碱、重金属盐、某 些有机物 变化 实质 物理变化(蛋白质溶解度减小)化学变化 变化 过程 可逆不可逆 应用分离、提纯杀菌、消毒 栏目索引考点二 考点二合成有机高分子材料考点二合成有机高分子材料 基础梳理 1.有关高分子化合物的几个概念有关高分子化合物的几个概念 (1)把下列概念的标号填写在化学方程式中对应的横线上: a.高分子化

12、合物b.单体c.链节d.聚合度 聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量n 栏目索引考点二 (2)合成高分子化合物的反应聚合反应 a.概念:由相对分子质量小的化合物相互结合成相对分子质量大的高分 子化合物的反应。 b.分类 聚合反应 : : 加聚反应 如聚乙烯的合成 缩聚反应 如聚酯的合成 栏目索引考点二 2.塑料塑料 (1)塑料的主要成分为合成树脂合成树脂。 (2)塑料的分类 塑料 (3)实例 a.热塑性塑料(如聚乙烯) 合成的化学方程式为nCH2CH2CH2CH2。 b.热固性塑料(如酚醛树脂) :, :, 热塑性塑料 可以反复加工 多次使用 热固性塑料 不能加热熔融 只能一次成型 栏目索

13、引考点二 合成的化学方程式为n+nHCHO +(n-1)H2O。 栏目索引考点二 3.纤维的分类纤维的分类 纤维 () (“”) 天然纤维 如棉、麻、蚕丝等 人造纤维 化学纤维 合成纤维 如 六大纶 栏目索引考点二 4.橡胶的分类橡胶的分类 橡胶 合成聚异戊二烯的化学方程式为: 。 天然橡胶 合成橡胶 栏目索引考点二 自主测评 1.判断正误判断正误(正确的画正确的画“”,错误的画错误的画“”)。 (1)聚乙烯与乙烯的结构、性质相同() (2)通常所说的白色污染是指白色物质所产生的污染() (3)体型高分子化合物具有较好的热塑性() (4)高分子化合物均属于化合物,为纯净物() (5)聚氯乙烯能

14、使溴水、酸性KMnO4溶液褪色() (6)聚苯乙烯与苯乙烯互为同分异构体() 栏目索引考点二 2.聚苯乙烯的结构简式为。 试回答下列问题: (1)聚苯乙烯的链节是,单体是。 (2)实验测得聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52000,则该高聚物的 聚合度n为。 (3)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物,试推测:聚苯乙烯 (填“能”或“不能”)溶于CHCl3,具有(填“热塑”或“热固”) 性。 栏目索引考点二 答案答案(1) (2)500(3)能热塑 栏目索引考点二 题组一高分子材料的组成、结构与性质题组一高分子材料的组成、结构与性质 1.聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂,聚维酮通

15、过氢键 与HI3形成聚维酮碘,其结构表示如下: (图中虚线 表示氢键) 下列说法的是() A.聚维酮的单体是 不正确 栏目索引考点二 B.聚维酮分子由(m+n)个单体聚合而成 C.聚维酮碘是一种水溶性物质 D.聚维酮在一定条件下能发生水解反应 答案答案B本题考查有机高分子化合物的合成和性质。B项,聚维酮 碘的合成过程为: , , 栏目索引考点二 “”,能发生水解反应。 因此聚维酮分子由(2m+n)个单体聚合而成。D项,在聚维酮分子中存在 栏目索引考点二 2.某高分子化合物R的结构简式为 ,下列有关R的说法正确的 是() A.R的一种单体的分子式可能为C9H10O2 B.R完全水解后生成物均为小

16、分子有机物 C.可以通过加聚反应和缩聚反应合成R D.碱性条件下,1molR完全水解消耗NaOH的物质的量为2mol C 栏目索引考点二 答案答案CR的一种单体的分子式为C9H10O3,A项错误;R的水解产物中 含高分子化合物,B项错误;R为高分子化合物,碱性条件下,1molR完全 水解消耗NaOH的物质的量远大于2mol,D项错误。 栏目索引考点二 反思归纳反思归纳 加聚反应与缩聚反应的区别 类型加聚反应缩聚反应 反应物特征含不饱和键(如碳碳双键)含特征官能团(如羟基、羧基) 产物特征聚合物与单体具有相同的组成聚合物与单体有不同的组成 产物种类只产生聚合物聚合物和小分子(如H2O) 栏目索引

17、考点二 题组二单体的判断题组二单体的判断 3.能源、信息、材料是新科技革命的三大支柱,现有一种叫HEMA的材 料,是用来制备软质隐形眼镜的,其结构简式为 ,则合成它的单体为() A.CH3CHCHCOOH、CH3CH2OH B.、HOCH2CH2OH C.CH2CHCH2COOH、HOCH2CH2OH D. B 栏目索引考点二 答案答案B该高聚物为加聚反应的产物,其链节为 ,它是由对应的单体 和HOCH2CH2OH先发生酯化反应,再发生加聚反应而生成的。 栏目索引考点二 4.当含有下列结构片断的蛋白质在胃液中水解时,不可能产生的氨基酸 是() A.B. C.D. D 栏目索引考点二 答案答案D

18、将题给结构片断肽键()断开,碳原子连接 OH,氮原子连接氢原子可得相应的氨基酸:、 、H2NCH2COOH。 栏目索引考点二 5.填写下列空白: (1)的单体是 和。 (2)的单体是。 (3)的单体是和 。 (4)的单体是 和。 栏目索引考点二 答案答案(1)CH2OHCH2OH (2) (3)HCHO (4)H2N(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COOH 栏目索引考点二 技法总结技法总结 单体的推断方法 (1)由加聚物推单体的方法 a.方法“弯箭头法”:边键沿箭头指向汇合,箭头相遇成新键,键尾 相遇按虚线部分断键成单体。 b.实例 栏目索引考点二 加聚物方法示意图单体 CH2CH2 C

19、H3CHCH2 和CH2CH2 (2)由缩聚物推单体的方法 a.方法“切割法”:断开羰基和氧原子(或氮原子)间的共价键,然后 在羰基碳原子上连接羟基,在氧原子(或氮原子)上连接氢原子。 b.实例 栏目索引考点二 缩聚物 聚对苯二甲酸乙二酯 多肽 方法 示意图 单体 (对苯二甲酸) 和HOCH2CH2OH(乙二醇)和 栏目索引考点三 考点三有机合成与推断考点三有机合成与推断 基础梳理 1.有机合成题的解题思路有机合成题的解题思路 栏目索引考点三 2.有机合成中碳骨架的构建有机合成中碳骨架的构建 (1)常见增长碳链的反应 卤代烃的取代反应,醛、酮的加成反应,酯化反应,加聚反应, 缩聚反应,利用信息

20、所给反应。 (2)常见减短碳链的反应 烯烃、炔烃的氧化反应,羧酸及其盐的脱羧反应,烷烃的裂化反 应,水解反应:酯的水解,糖类、蛋白质的水解等。 (3)常见碳链成环的方法 二元醇成环,羟基酸成环,二元羧酸成环,氨基酸成环。 栏目索引考点三 3.有机合成中官能团的转化有机合成中官能团的转化 (1)官能团的引入 (2)官能团的消除 通过加成反应消除不饱和键。 通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(OH)。 引入官能团引入方法 引入卤素原子烃、酚的取代;不饱和烃与HX、X2的加成;醇与氢卤酸(HX) 取代 引入羟基烯烃与水加成;醛、酮与氢气加成;卤代烃在碱性条件下水 解;酯的水解 引入碳碳双键某些

21、醇或卤代烃的消去;炔烃不完全加成;烷烃裂化 引入碳氧双键醇的催化氧化;连在同一个碳原子上的两个羟基脱水;含碳 碳三键的物质与水加成 引入羧基醛基氧化;油脂、蛋白质、羧酸盐的水解 栏目索引考点三 通过加成反应或氧化反应消除醛基(CHO)。 通过消去反应或水解反应消除卤素原子。 (3)官能团的转变 栏目索引考点三 4.官能团的保护官能团的保护 酚羟基的保护:因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使 其与NaOH反应,把OH变为ONa保护起来,待氧化后再酸化可转变 为OH。 碳碳双键的保护:碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利 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

22、应转变 为碳碳双键。 氨基(NH2)的保护:如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中,应 先把CH3氧化成COOH,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。 栏目索引考点三 典题精练 1.(2019课标,36,15分)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: ABC7H5Cl3 栏目索引考点三 回答下列问题: (1)A的结构简式为。C的化学名称是。 (2)的反应试剂和反应条件分别是,该反应的类 型是。 (3)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

23、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)。 栏目索引考点三 答案答案(1)三氟甲苯 (2)浓HNO3/浓H2SO4、加热取代反应 (3)+HCl 吸收反应产生的HCl,提高反应转化率 (4)C11H11F3N2O3 (5)9 栏目索引考点三 (6) 解析解析本题考查有机合成,涉及芳香烃及烃的衍生物的相关知识。 (1)A为芳香烃,其与Cl2在光照条件下发生侧链上的取代,结合B的分子式 逆推可知A为。 栏目索引考点三 (3)反应是NH2与在吡啶作用下发生的取代反应;吡啶是

24、 有机碱,可吸收反应产生的HCl,促进反应的进行。 (5)H可能的结构有:、 、 栏目索引考点三 、 。 (6)基本思路是:先发生硝化反应,再将NO2还原为 NH2,最后与发生取代反应,生成4-甲氧基乙酰苯胺。 栏目索引考点三 方法技巧方法技巧 限定条件下同分异构体的书写 1.分类 碳链异构,如和。 位置异构,如和。 官能团异构,如和。 栏目索引考点三 2.苯环上有三个不同的取代基时,书写同分异构体的原则是“定二 动一”,“定”有三种情况,即邻、间、对三种位置关系,“动”的同时 兼顾对称性。 2.2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体,其制备流程图如下: A C 栏目索引考点三 E 已知: 栏目索引考点三 回答下列问题: (1)分子中不同化学环境的氢原子共有种,共面原子数目 最多为。 (2)B的名称为。写出符合下列条件B的所有同分异 构体的结构简式。 a.苯环上只有两个取代基且互为邻位 b.既能发生银镜反应又能发生水解反应 (3)该流程未