高三化学压轴突破大题建模总结：有机合成与推断的解题步骤

1、高三化学压轴突破大题建模高三化学压轴突破大题建模总结：有机合成与推断的解总结：有机合成与推断的解题步骤题步骤【题型分析题型分析】有机合成与推断是有机化学基础的必考题型有机合成与推断是有机化学基础的必考题型, ,能能全面考查学生对有机化学的掌握程度全面考查学生对有机化学的掌握程度, ,从考查形式来说主要考从考查形式来说主要考查官能团的识别、反应类型的判断与方程式的书写和限制条件查官能团的识别、反应类型的判断与方程式的书写和限制条件的同分异构体的书写。试题形式主要有两类的同分异构体的书写。试题形式主要有两类: :(1)(1)通过有机框图形式展示物质之间的转化和合成路线通过有机框图形式展示物质之间的

2、转化和合成路线, ,结合新结合新信息全面考查学生的自学能力、思维能力信息全面考查学生的自学能力、思维能力; ;(2)(2)通过分子式和反应条件的变化通过分子式和反应条件的变化, ,正推、逆推确定物质的结构正推、逆推确定物质的结构, ,综合考查物质的性质以及同分异构体的书写等。综合考查物质的性质以及同分异构体的书写等。类型一类型一 运用反应条件、分子式、结构简式的推断题运用反应条件、分子式、结构简式的推断题 高分策略高分策略, ,规范解题规范解题“三看三看”突破物质间的变化突破物质间的变化(1)(1)看碳链结构变化看碳链结构变化: :根据已知物质的结构简式根据已知物质的结构简式, ,确定反应前后

3、确定反应前后碳链的增减、形状的变化碳链的增减、形状的变化( (如链状变为环状如链状变为环状),),从而确定反应的从而确定反应的过程。过程。(2)(2)看官能团的变化看官能团的变化: :如果反应中已经给出了部分物质的结构简如果反应中已经给出了部分物质的结构简式式, ,可对比这些物质的结构简式可对比这些物质的结构简式, ,确定未知物质的结构和反应过确定未知物质的结构和反应过程。程。(3)(3)看反应条件看反应条件: :观察反应过程的反应条件观察反应过程的反应条件, ,可推断物质变化过可推断物质变化过程中可能发生的反应以及反应类型。程中可能发生的反应以及反应类型。 类题试做类题试做, ,精题精练精题

4、精练工业上以乙烯为原料工业上以乙烯为原料, ,合成化学式为合成化学式为C C4 4H H6 6O O3 3的化合物。的化合物。请回答相关的问题请回答相关的问题: :(1)(1)写出下列物质的结构简式写出下列物质的结构简式:A:A;C;C。(2)(2)写出反应的化学方程式写出反应的化学方程式 。(3)D(3)D在浓硫酸存在条件下加热在浓硫酸存在条件下加热, ,可生成五原子环状化合物可生成五原子环状化合物E(CE(C4 4H H6 6O O4 4),),请写出反应的化学方程式请写出反应的化学方程式 。(4)(4)下列说法正确的是下列说法正确的是 。A.A.化合物化合物的分子式为的分子式为C C5

5、5H H9 9O O2 2B.B.反应的目的是防止反应的目的是防止CHOCHO在第步被氧化在第步被氧化C.C.反应是消去反应反应是消去反应, ,反应是酯化反应反应是酯化反应D.D.化合物化合物D D可以发生缩聚反应得到高分子化合物可以发生缩聚反应得到高分子化合物类型二类型二 通过分子式变化和反应条件的推断问题通过分子式变化和反应条件的推断问题 高分策略高分策略, ,规范解题规范解题1.1.根据有机物分子式可获得的信息根据有机物分子式可获得的信息: :(1)(1)根据有机物的分子式根据有机物的分子式, ,可以计算分子的不饱和度可以计算分子的不饱和度, ,确定分子确定分子中可能含有的碳碳双键、碳氧

6、双键和苯环等不饱和基团。中可能含有的碳碳双键、碳氧双键和苯环等不饱和基团。(2)(2)根据有机物分子式的变化可以分析可能发生的反应类型和根据有机物分子式的变化可以分析可能发生的反应类型和物质中可能含有的官能团物质中可能含有的官能团, ,如反应中如反应中: :每减少一个氢原子增加一个卤原子每减少一个氢原子增加一个卤原子, ,则反应为有机物与卤素则反应为有机物与卤素单质的取代反应单质的取代反应; ;每减少一个每减少一个OHOH增加一个卤原子增加一个卤原子, ,则反应应为醇与氢卤酸的则反应应为醇与氢卤酸的取代反应取代反应; ;增加两个卤原子增加两个卤原子, ,则反应应为碳碳双键或碳碳三键与卤素单则反

7、应应为碳碳双键或碳碳三键与卤素单质的加成反应。质的加成反应。(3)(3)根据有机物的分子式根据有机物的分子式, ,可以确定有机物可能的结构简式。有可以确定有机物可能的结构简式。有些比较简单的有机物根据分子式可以确定该物质可能的结构简些比较简单的有机物根据分子式可以确定该物质可能的结构简式式, ,如如C C4 4H H8 8的烯烃的烯烃, ,可以写出三种结构可以写出三种结构:CH:CH3 3CHCHCHCHCHCH3 3、CHCH2 2CHCHCHCH2 2CHCH3 3、(CH(CH3 3) )2 2C CCHCH2 2。2.2.理解反应条件与反应的关系理解反应条件与反应的关系: :根据反应条

8、件可以确定物质中根据反应条件可以确定物质中可能含有的官能团可能含有的官能团, ,以及发生反应的类型。以及发生反应的类型。(1)NaOH(1)NaOH、乙醇、乙醇, ,加热加热: :卤代烃的消去反应。卤代烃的消去反应。(2)(2)浓硫酸浓硫酸, ,加热加热: :可能为酯化反应、醇的消去反应、醇分子的可能为酯化反应、醇的消去反应、醇分子的成醚反应、硝化反应、磺化反应等成醚反应、硝化反应、磺化反应等, ,最常见的为酯化反应和消最常见的为酯化反应和消去反应。去反应。(3)NaOH(3)NaOH、水、水, ,加热加热: :卤代烃的水解、酯的水解卤代烃的水解、酯的水解, ,同时如果分子中同时如果分子中含有

9、酚羟基或羧基可被中和。含有酚羟基或羧基可被中和。(4)Cu(OH)(4)Cu(OH)2 2或或Ag(NHAg(NH3 3) )2 2OH,OH,加热加热: :醛基氧化形成羧基。醛基氧化形成羧基。(5)O(5)O2 2、Cu:Cu:醇氧化形成醛或酮。醇氧化形成醛或酮。(6)Cl(6)Cl2 2、光照、光照: :烷基发生取代反应。烷基发生取代反应。(7)Cl(7)Cl2 2或或BrBr2 2、FeFe或或FeClFeCl3 3: :苯环发生取代反应。苯环发生取代反应。(8)HCl(8)HCl、HBr:HBr:可能是醇的卤代反应。可能是醇的卤代反应。 类题试做类题试做, ,精题精练精题精练1.(20

10、131.(2013北京石景山一模北京石景山一模) )有机物有机物A A、B B的分子式均为的分子式均为C C1111H H1212O O5 5, ,均能发生如下变化。均能发生如下变化。已知已知: :A A、B B、C C、D D均能与均能与NaHCONaHCO3 3反应反应; ;只有只有A A、D D能与能与FeClFeCl3 3溶液发生显色反应溶液发生显色反应,A,A苯环上的一溴代物苯环上的一溴代物只有两种只有两种; ;F F能使溴水褪色且不含有甲基能使溴水褪色且不含有甲基; ;H H能发生银镜反应。能发生银镜反应。根据题意回答下列问题根据题意回答下列问题: :(1)(1)反应的反应类型是反

11、应的反应类型是; ;反应的条件是反应的条件是。(2)(2)写出写出F F的结构简式的结构简式;D;D中含氧官能团的名称是中含氧官能团的名称是 。(3)E(3)E是是C C的缩聚产物的缩聚产物, ,写出反应的化学方程式写出反应的化学方程式 。(4)(4)下列关于下列关于A AI I的说法中正确的是的说法中正确的是( (选填编号选填编号) )。的结构简式为的结构简式为在一定条件下也可以反应形成高聚物在一定条件下也可以反应形成高聚物具有八元环状结构具有八元环状结构d.d.等质量的等质量的A A与与B B分别与足量分别与足量NaOHNaOH溶液反应溶液反应, ,消耗等量的消耗等量的NaOHNaOH(5

12、)(5)写出写出B B与足量与足量NaOHNaOH溶液共热的化学方程式溶液共热的化学方程式 。(6)D(6)D的同分异构体有很多种的同分异构体有很多种, ,写出同时满足下列要求的其中一写出同时满足下列要求的其中一种同分异构体的结构简式种同分异构体的结构简式 。能与能与FeClFeCl3 3溶液发生显色反应溶液发生显色反应能发生银镜反应但不能水解能发生银镜反应但不能水解苯环上的一卤代物只有苯环上的一卤代物只有2 2种种2.2.龙胆酸甲酯是制取抗心律失常药物龙胆酸甲酯是制取抗心律失常药物氟卡尼的中间体。氟卡尼的中间体。.已知已知, ,龙胆酸甲酯结构为龙胆酸甲酯结构为 (1)(1)下列有关龙胆酸甲酯

13、的描述下列有关龙胆酸甲酯的描述, ,不正确的是不正确的是( (填字母填字母) )。A.A.能与氯化铁溶液显色能与氯化铁溶液显色B.B.分子中含有羧基、羟基等官能团分子中含有羧基、羟基等官能团C.C.能与溴水反应能与溴水反应D.D.能与碳酸钠溶液反应产生二氧化碳能与碳酸钠溶液反应产生二氧化碳(2)(2)龙胆酸甲酯与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式是龙胆酸甲酯与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式是 。.已知已知:RCH:RCH2 2CH(OH)CHCH(OH)CH3 3 RCH RCHCHCHCHCH3 3和和RCHRCH2 2CHCHCHCH2 2X X及其他几种有机物存在如下转化关系及其他几种有

14、机物存在如下转化关系, ,且且A A和和B B互为同分异构体互为同分异构体: :浓硫酸浓硫酸 加热加热回答以下问题回答以下问题: :(3)(3)上述转化关系中没有涉及的反应类型是上述转化关系中没有涉及的反应类型是 ( (填代号填代号) )。取代反应取代反应加成反应加成反应消去反应消去反应氧化反应氧化反应还原还原反应反应加聚反应加聚反应(4)(4)符合上述转化关系的符合上述转化关系的X X的结构简式是的结构简式是。【答案解析答案解析】类型一类型一【典例典例1 1】【】【解析解析】(1)A(1)A的不饱和度为的不饱和度为4,4,结合结合CDCD的中间产物的中间产物可逆推知可逆推知,C,C为为 B

15、B为为 A A为为 所以所以A A中的含氧官能团的名称为羟基。中的含氧官能团的名称为羟基。(2)(2)由由(1)(1)的分析可知的分析可知, ,羧酸羧酸a a是乙酸是乙酸, ,所以电离方程式为所以电离方程式为CHCH3 3COOHCOOH CH CH3 3COOCOO- -+H+H+ +。(3)(3)由由(1)(1)的推断可知的推断可知, ,反应反应BCBC发生的是对位上的硝化反应发生的是对位上的硝化反应, ,所所以化学方程式为以化学方程式为(4)(4)根据根据D D的分子式结合的分子式结合 可推出可推出化合物化合物D D的结构简式为的结构简式为 (5)(5)根据根据(4)(4)的推断可知化合

16、物的推断可知化合物E E的结构简式为的结构简式为再根据题干中所给的已知条件再根据题干中所给的已知条件i i可得化合物可得化合物F F的结构简式为的结构简式为 所以所以EFEF中反应和的中反应和的反应类型分别是加成反应和取代反应。反应类型分别是加成反应和取代反应。(6)(6)根据根据(5)(5)可知可知,F,F的结构简式为的结构简式为(7)(7)由于氨基和羧基可以缩合由于氨基和羧基可以缩合, ,且化合物且化合物G G中含有中含有3 3个六元环个六元环, ,所所以以G G的结构简式为的结构简式为再根据已知中的再根据已知中的iiii可知可知P P的结构简式为的结构简式为答案答案:(1):(1)羟基羟

17、基(2)CH(2)CH3 3COOH CHCOOH CH3 3COOCOO- -+H+H+ +(5)(5)加成反应、取代反应加成反应、取代反应类题试做类题试做, ,精题精练精题精练【解析解析】(1)(1)反应是取代反应反应是取代反应, ,所以根据生成物的结构简式可所以根据生成物的结构简式可知知,A,A是是CHCH3 3CHCH2 2CHO;CHO;根据反应的条件可知根据反应的条件可知, ,该反应是消去反应该反应是消去反应, ,则则B B是是CHCH2 2CHCHO;CHCHO;根据反应的生成物可知根据反应的生成物可知, ,该反应是醛基的该反应是醛基的加成反应加成反应, ,而反应是碳碳双键的加成

18、反应。根据已知的信息而反应是碳碳双键的加成反应。根据已知的信息可知可知, ,反应是消去反应反应是消去反应, ,则则C C的结构简式为的结构简式为再根据信息可知再根据信息可知,D,D的结构简式是的结构简式是 (3)D(3)D分子中含有羟基和羧基分子中含有羟基和羧基, ,能发生分子内的酯化反应能发生分子内的酯化反应, ,生成环生成环酯。酯。(4)(4)化合物化合物的分子式是的分子式是C C7 7H H1414O O2 2,A,A不正确不正确, ,反应是加成反应反应是加成反应,C,C不正确不正确,B,B、D D正确正确, ,答案选答案选B B、D D。答案答案:(1)CH:(1)CH3 3CHCH2

19、 2CHOCHO(2)CH(2)CH3 3CHBrCHO+NaOH CHCHBrCHO+NaOH CH2 2CHCHO+NaBr+HCHCHO+NaBr+H2 2O O醇醇(3)(3)(4)B(4)B、D D类型二类型二【典例典例2 2】【】【解析解析】由题目中信息由题目中信息A A的核磁共振氢谱表明其只的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢有一种化学环境的氢, ,可以推出可以推出A A为为 进一步推出进一步推出B B为为 由信息推出由信息推出C C为为 D D为为 E E为为 由信息可以推出由信息可以推出F F为为 G G为为 H H为为 I I为为 (1)A(1)A的化学名称为的化学名称

20、为2-2-甲基甲基-2-2-氯丙烷氯丙烷; ;(2)D(2)D的结构简式为的结构简式为 (3)E(3)E的分子式为的分子式为C C4 4H H8 8O O2 2; ;(4)F(4)F生成生成G G的化学方程式为的化学方程式为 该反应类型为取代反应该反应类型为取代反应; ;(5)I(5)I的结构简式为的结构简式为(6)I(6)I的同系物的同系物J J比比I I相对分子质量小相对分子质量小14,J14,J比比I I少一个少一个CHCH2 2, ,既能发既能发生银镜反应生银镜反应, ,又能和饱和又能和饱和NaHCONaHCO3 3溶液反应放出溶液反应放出COCO2 2, ,说明说明J J中含有中含有

21、醛基和羧基醛基和羧基, ,苯环上只有两个取代基苯环上只有两个取代基, ,分下列几种情况分下列几种情况: :含含CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH和和CHOCHO有邻位、间位和对位有邻位、间位和对位3 3种种, ,含和含和CHOCHO有邻位、间位和对位有邻位、间位和对位3 3种种, ,含含CHCH2 2COOHCOOH和和CHCH2 2CHOCHO有邻有邻位、间位和对位位、间位和对位3 3种种, ,含含COOHCOOH和和CHCH2 2CHCH2 2CHOCHO有邻位、间位有邻位、间位和对位和对位3 3种种, ,含含COOHCOOH和和 有邻位、间位和对位有邻位、间位和对位3 3种种,

22、 ,含含CHCH3 3和和 有邻位、间位和对位有邻位、间位和对位3 3种种, ,共有共有1818种种; ;J J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰组峰, ,且峰面积比为且峰面积比为221,J221,J的这种同分异构体的结构简式为的这种同分异构体的结构简式为答案答案:(1)2-:(1)2-甲基甲基-2-2-氯丙烷氯丙烷( (或叔丁基氯或叔丁基氯) )(2) (3)C(2) (3)C4 4H H8 8O O2 2类题试做类题试做, ,精题精练精题精练1.1.【解析解析】A A、B B、C C、D D均能与均能与NaHCONa

23、HCO3 3反应反应, ,说明这四种物质都说明这四种物质都含有羧基含有羧基; ;只有只有A A、D D能与能与FeClFeCl3 3溶液发生显色反应溶液发生显色反应, ,说明说明A A和和D D含含有酚羟基有酚羟基,A,A苯环上的一溴代物只有两种苯环上的一溴代物只有两种;F;F能使溴水褪色且不含能使溴水褪色且不含有甲基有甲基, ,说明能和溴发生加成反应说明能和溴发生加成反应,F,F能生成高聚物也说明能生成高聚物也说明F F含有含有碳碳双键。碳碳双键。C C在浓硫酸加热条件下能生成在浓硫酸加热条件下能生成F F和和G,G,且且C C中含有羧中含有羧基基,F,F比比G G的碳原子数少一半的碳原子数

24、少一半, ,说明发生的是消去反应说明发生的是消去反应, ,发生发生的是酯化反应的是酯化反应, ,同时说明同时说明C C中含有羧基和醇羟基。中含有羧基和醇羟基。F F含有碳碳双含有碳碳双键和羧基键和羧基, ,不含甲基不含甲基, ,因此结构为因此结构为CHCH2 2CHCHCHCH2 2COOH,COOH,则则C C的结构可的结构可能为能为HOCHHOCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH或或 H H为为C C的氧化产的氧化产物物, ,能发生银镜反应说明含有醛基能发生银镜反应说明含有醛基, ,因此因此C C的结构为的结构为HOCHHOCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOH,

25、HCOOH,H为为OHCOHCCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH。I I为为F F的加聚产物的加聚产物, ,则则I I为为 根据根据A A、B B和和C C、D D的碳原子数的碳原子数, ,可以确定可以确定D D含有含有7 7个碳原子个碳原子, ,且分子且分子中含有羧基和酚羟基中含有羧基和酚羟基, ,因此因此D D为羟基苯甲酸。为羟基苯甲酸。A A苯环上的一溴代苯环上的一溴代物只有两种物只有两种, ,说明两个取代基处于对位说明两个取代基处于对位, ,则则D D为为 A A中含有酚羟基中含有酚羟基, ,则结构为则结构为B B为为(1)(1)通过以上分析知通过以上分析知,C,C中含有羧基

26、和醇羟基中含有羧基和醇羟基, ,发生的是消去反发生的是消去反应应; ;是醇羟基被氧化生成醛基是醇羟基被氧化生成醛基, ,反应条件是用铜作催化剂反应条件是用铜作催化剂, ,在在加热条件下用加热条件下用O O2 2氧化。氧化。(2)F(2)F的结构简式为的结构简式为CHCH2 2CHCHCHCH2 2COOH;DCOOH;D中含氧官能团的名称是羟中含氧官能团的名称是羟基和羧基。基和羧基。(3)(3)反应的化学方程式为反应的化学方程式为的结构简式为的结构简式为 故错误。故错误。中含有酚羟基和羧基中含有酚羟基和羧基, ,能发生缩聚反应能发生缩聚反应, ,故正确。故正确。具有十元环状结构具有十元环状结构

27、, ,故错误。故错误。d.d.等质量的等质量的A A与与B B分别与足量分别与足量NaOHNaOH溶液反应溶液反应, ,消耗等量的消耗等量的NaOH,NaOH,故故正确。正确。(5)B(5)B与与NaOHNaOH溶液共热的化学方程式为溶液共热的化学方程式为(6)(6)能与能与FeClFeCl3 3溶液发生显色反应溶液发生显色反应, ,说明含有酚羟基说明含有酚羟基; ;能发生银镜反应但不能水解说明含有醛基但不含酯基能发生银镜反应但不能水解说明含有醛基但不含酯基; ;苯环上的一卤代物只有苯环上的一卤代物只有2 2种种, ,说明是对称结构。符合条件的同说明是对称结构。符合条件的同分异构体的结构简式为分异构体的结构简式为答案答案:(1):(1)消去反应消去反应Cu/Cu/加热加热( (写不写写不写O O2 2均可以均可以) )(2)CH(2)CH2 2CHCH