2023届高中总复习第二轮专题五有机化学基础第2讲有机化学基础(选修)

第2讲有机化学基础(选修)专题五2023高中总复习优化设计GAOZHONGZONGFUXIYOUHUASHEJI内容索引0102考情分析•备考定向高频考点•探究突破03新题演练•能力迁移考情分析•备考定向【专题知识脉络】

【能力目标解读】

命题热点考题统计考查能力分析有机物的结构与性质2022全国甲,36(1)~(5)2022全国乙,36(1)~(6)2021全国甲,36(1)~(5)2021全国乙,36(1)~(5)2020全国Ⅰ,36(1)~(5)2020全国Ⅱ,36(1)~(5)2020全国Ⅲ,36(1)~(4)本专题在高考中基本上是运用典型的有机合成路线,将信息和所学知识交织在一起,以新药物、新材料合成为情景,串联有机物的多种性质,进行考查。此类题目联系生产实际和科技成果,起点高、新颖性强,主要考查结构简式及同分异构体的书写、重要的有机反应方程式的书写、反应类型的判断、官能团的名称,以及利用题给信息设计简单合成路线等命题热点考题统计考查能力分析限制条件的同分异构体数目的判断及书写2022全国甲,36(6)2022全国乙,36(7)2021全国甲,36(6)2021全国乙,36(6)2020全国Ⅰ,36(6)2020全国Ⅱ,36(6)2020全国Ⅲ,36(5)

有机推断及合成2022全国甲,36(7)2021全国甲,36(7)【热点考题诠释】

1.(2022全国乙)左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一,以下是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化,忽略立体化学):已知:化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。回答下列问题:(1)A的化学名称是

。

(2)C的结构简式为

。

(3)写出由E生成F反应的化学方程式

。

(4)E中含氧官能团的名称为

。

(5)由G生成H的反应类型为

。

(6)I是一种有机物形成的盐,结构简式为

。

(7)在E的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为

种。

a)含有一个苯环和三个甲基;b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳;c)能发生银镜反应,不能发生水解反应。上述同分异构体经银镜反应后酸化,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为

。

解题要领:本题考查有机物的合成,涉及有机物的命名、结构简式的推导与书写、官能团名称、限定结构同分异构体数目的判断和书写等。(1)根据A的结构可知其名称为3-氯-1-丙烯。(4)E分子中的含氧官能团有两种,分别为羧基和羟基。(5)比较H和G的分子组成可知,G分子中的羟基(—OH)被氯原子取代,该反应是取代反应。(6)比较H和J的结构简式可知,H中的氯原子被I的阴离子替换,则I的结构简式为

。(7)根据题意可知,E的同分异构体应满足苯环上连有3个甲基、1个羧基、1个醛基、1个氢原子。除3个甲基外,另外3个基团各不相同,则满足条件的同分异构体有10种。其中同分异构体经银镜反应后酸化,所得产物核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1),则说明该产物分子结构对称性很强,其可能的结构有如下两种:2.(2022全国甲)用N-杂环卡宾碱(NHCbase)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。回答下列问题:(1)A的化学名称为

。

(2)反应②涉及两步反应,已知第一步反应类型为加成反应,第二步的反应类型为

。

(3)写出C与Br2/CCl4反应产物的结构简式

。

(4)E的结构简式为

。

(5)H中含氧官能团的名称是

。

(6)化合物X是C的同分异构体,可发生银镜反应,与酸性高锰酸钾反应后可以得到对苯二甲酸,写出X的结构简式

。

(7)如果要合成H的类似物H'(),参照上述合成路线,写出相应的D'和G'的结构简式

、

。H'分子中有

个手性碳(碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳)。

答案:(1)苯甲醇(2)消去反应(5)硝基、酯基、酮羰基

解题要领:本题考查有机物的命名、有机反应类型判断、结构简式的书写、官能团的识别、同分异构体的书写及有机合成等综合知识,难度中等。(1)根据反应①的条件、B的结构简式及A的分子式可知,A为苯甲醇。(2)第②步反应的表达式可表示为B(C7H6O)+CH3CHO→C(C9H8O)+H2O,已知反应②涉及的第一步反应为加成反应,则第二步反应为消去反应。3.(2021全国甲,改编)近年来,以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物,因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下:回答下列问题:(1)A的化学名称为

。

(2)1molD反应生成E至少需要

mol氢气。

(3)写出E中任意两种含氧官能团的名称

。

(4)由E生成F的化学方程式为

。

(5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型为

。

(6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有

(填字母)。

a.含苯环的醛、酮b.不含过氧键(—O—O—)c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1

A.2种

B.3种 C.4种

D.5种(7)根据上述路线中的相关知识,以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成:答案:(1)1,3-苯二酚(或间苯二酚)

(2)2(3)酯基、羟基、醚键(任意两种)(5)取代反应(6)C(4)对比E和F的分子组成可以看出,E→F为E分子失去1分子H2O并形成碳碳双键,据此可以写出化学方程式。(5)对比G与H的结构简式,G→H的第二步反应是酯的水解,属于取代反应。高频考点•探究突破命题热点一有机物的结构与性质【有关有机物性质分析的思维路径】【问题探究】1.常见官能团的结构与性质有哪些?物质类别官能团主要化学性质烷烃—①在光照下发生卤代反应;②不能使酸性KMnO4溶液褪色;③高温分解不饱和烃

—C≡C—①与X2(X代表卤素,下同)、H2、HX、H2O发生加成反应;②加聚;③易被氧化,可使酸性KMnO4溶液褪色苯及其同系物—①取代反应,如硝化反应、磺化反应、卤代反应(Fe或Fe3+作催化剂);②与H2发生加成反应;③苯的同系物使酸性KMnO4溶液褪色物质类别官能团主要化学性质卤代烃—X①与NaOH水溶液共热发生取代反应;②与NaOH醇溶液共热发生消去反应醇—OH①与活泼金属Na等反应产生H2;②消去反应,分子内脱水生成烯烃;③催化氧化;④与羧酸及无机含氧酸发生酯化反应酚—OH①弱酸性;②遇浓溴水生成白色沉淀;③遇FeCl3溶液显紫色2.推断反应类型有哪些常用的方法?(1)由官能团转化推断反应类型,特别是推断题中所给信息的反应类型时,我们一定要从断键、成键的角度分析各反应类型的特点:如取代反应的特点是“有上有下或断一下一上一”(断了一个化学键,下来一个原子或原子团,上去一个原子或原子团);加成反应的特点是“只上不下或断一加二,从哪里断从哪里加”;消去反应的特点是“只下不上”。(2)由反应条件推断反应类型:①在NaOH水溶液的条件下,除羧酸、酚发生的是中和反应外,其他一般为取代反应,如卤代烃的水解、酯的水解。②在NaOH醇溶液的条件下,卤代烃发生的是消去反应。③在浓硫酸作催化剂的条件下,除醇生成烯是消去反应外,其他大多数是取代反应,如醇变醚、苯的硝化、酯化反应。④在稀硫酸的条件下,大多数反应是取代反应,如酯的水解、糖类的水解、蛋白质的水解。⑤FeX3作催化剂,苯环的卤代;光照条件下,烷烃的卤代。⑥能与溴水或溴的CCl4溶液反应,可能为烯烃、炔烃的加成反应。⑦能与H2在Ni催化作用下发生反应,则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛的加成反应。⑧与O2或新制的Cu(OH)2或银氨溶液反应,则该物质发生的是—CHO的氧化反应(如果连续两次出现O2,则一般为醇→醛→羧酸的氧化过程)。(3)应注意有机反应类型是取代反应时的常考点,其范围很广,如烃的卤代反应、硝化反应,醇分子间的脱水,苯酚的溴代反应,酸与醇的酯化反应,卤代烃、酯、油脂的水解反应等。例1(2021浙江卷)某课题组研制了一种具有较高玻璃化转变温度的聚合物P,合成路线如下:已知:请回答:(1)化合物A的结构简式是

;

化合物E的结构简式是

。

(2)下列说法不正确的是

。

A.化合物B分子中所有的碳原子共平面B.化合物D的分子式为C12H12N6O4C.化合物D和F发生缩聚反应生成PD.聚合物P属于聚酯类物质(3)化合物C与过量NaOH溶液反应的化学方程式是

。

(4)在制备聚合物P的过程中还生成了一种分子式为C20H18N6O8的环状化合物。用键线式表示其结构

。

(5)写出3种同时满足下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构):

。

①H-NMR谱显示只有2种不同化学环境的氢原子②只含有六元环缩聚反应除形成缩聚物外,还有水、醇、氨或氯化氢等小分子产生,化合物D和化合物F的聚合反应不涉及小分子的产生,不属于缩聚反应,故C错误;聚合物P中含有4n个酯基官能团,所以聚合物P属于聚酯类物质,故D正确。(4)化合物D和化合物F之间发生反应,可以是n个D分子和n个F分子之间聚合形成化合物P,同时也可能发生1个D分子和1个F分子之间的加成反应,对于后者情况,化合物D中的2个—N3官能团与化合物F中的2个碳碳三键分别反应,可以形成环状结构,用键线式表示为,该环状化合物的分子式为

C20H18N6O8,符合题意。对点训练1(2022四川绵阳高三考试)药物利托那韦的部分合成路线如下:(1)C中所含官能团的名称为

,E的分子式为

。

(2)X的名称为

,反应①的条件是

。

(3)写出C与D反应生成Y的化学方程式:

。

(4)写出反应③除F外另一产物的结构简式:

。

(5)由A到F的合成路线中涉及的反应类型有

(填字母)。

A.取代反应 B.水解反应 C.硝化反应

D.消去反应(6)M是X的同系物,分子式为C8H9NO2,写出其所有符合下列条件的同分异构体:

。

①分子中含有苯环;②能与碳酸氢钠反应产生气体,也能与盐酸反应;③核磁共振氢谱峰面积之比为1∶2∶2∶2∶2。答案:(1)碳氯键、硝基C11H8N2O5S(2)对硝基甲苯或4-硝基甲苯浓硫酸、加热(3)命题热点二限定条件的同分异构体数目的判断及书写【判断同分异构体的思维路径】【问题探究】1.如何书写同分异构体?(1)具有官能团的有机物。一般的书写顺序:碳链异构→位置异构→官能团类别异构。(2)芳香化合物的同分异构体。①只有一个侧链,取决于侧链类别的个数。②若有两个侧链,则存在邻、间、对三种位置异构。2.限定范围的同分异构体如何书写?高考题经常给出信息,根据信息限定范围书写或补写同分异构体,解题时要看清所限定范围,分析已知的几个同分异构体的结构特点,对比联想找出规律补写,书写时只考虑碳链异构、官能团种类及位置异构,最后根据价键补上氢原子,如:写出C8H8O2有苯环、属于酯类的同分异构体。(1)首先分析分子式C8H8O2除含有一个苯环、一个酯基外,还有一个碳原子。

酯类的同分异构体的书写比较复杂,数目较多,书写时一定要按照规则和顺序,否则容易重复或漏写,造成失分,因此在解题时注意总结书写的规律。例2Ⅰ.分子式为C8H8O的F是生产高分子光阻剂的主要原料。F具有如下特点:①能与FeCl3溶液发生显色反应;②能发生加聚反应;③苯环上的一氯代物只有2种。(1)F在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为

。

(2)化合物G是F的同分异构体,属于芳香化合物,能发生银镜反应。G有多种结构,写出其中1种的结构简式

。

Ⅱ.芳香化合物E的分子式是C8H8Cl2。E的苯环上的一溴取代物只有1种,则E的所有可能的结构简式是

。

Ⅲ.分子式C4H8O2的同分异构体中,能与NaHCO3溶液反应放出CO2的有

种,其相应的结构简式是

。

分析推理:(1)怎样判断和书写含有苯环的限制条件的同分异构体?(2)当苯环上含有多个取代基时,怎样判断其同分异构体数目?一般采用先固定2个取代基(有邻、间、对3种位置关系),然后再往上加另外取代基的方法。如Ⅱ题,E的分子式是C8H8Cl2。E的苯环上的一溴取代物只有1种,则E的所有可能的结构应高度对称,所以苯环侧链要么是2个—CH2Cl取代基,要么是4个取代基(2个—CH3和2个—Cl)。2个—CH2Cl(3)怎样判断只有一个官能团的同分异构体数目?首先写出所含官能团,然后再分析余下的烃基有几种。如Ⅲ题,能与NaHCO3溶液反应放出CO2的应符合C3H7—COOH,丙基有两种。Ⅲ.2

CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH对点训练21.乙基香草醛()是食品添加剂的增香原料,其香味比香草醛更加浓郁。乙基香草醛的同分异构体有很多种,满足下列条件的同分异构体有

(不考虑立体异构)种。

①能与NaHCO3溶液反应②遇FeCl3溶液显紫色,且能与浓溴水反应③苯环上有两个烃基④苯环上的含氧官能团处于对位其中有一种同分异构体的核磁共振氢谱中出现4组峰,吸收峰的面积之比为1∶1∶2∶6,该同分异构体的结构简式为

。

解析:乙基香草醛分子中除苯环外,还有3个碳原子、3个氧原子、7个氢原子,条件①说明有羧基,条件②说明有酚羟基,且酚羟基在苯环的邻位或对位必须有氢原子,条件④说明羧基和酚羟基在对位,剩余两个甲基不能都在酚羟基的邻位,符合条件的同分异构体有:①能发生银镜反应,②酸性条件下水解的产物的物质的量之比为2∶1,③不与NaHCO3溶液反应。则符合上述条件的F共有

种(不考虑立体结构,不包含G本身),其中核磁共振氢谱为5组峰的结构简式为

(写出一种即可)。

(2)F为二元取代芳香化合物,说明苯环上只有两个取代基;同时满足以下条件:①能发生银镜反应说明有醛基或HCOO—;②酸性条件下水解的产物的物质的量之比为2∶1,说明有两个酯基;③不与NaHCO3溶液反应,说明没有命题热点三有机推断及合成【有关有机推断的思维路径】【问题探究】1.有机推断有哪些常用的突破口?(1)从有机物官能团的特征性质突破官能团种类:③能发生银镜反应或与新制的Cu(OH)2煮沸后生成红色沉淀的物质一定含有—CHO。④能与Na反应生成H2的一定含有—OH或—COOH,与NaOH、Na2CO3反应的可能含有酚羟基或—COOH,与NaHCO3反应生成CO2的一定含有—COOH。⑤能与FeCl3溶液发生显色反应的有机物一定含有酚羟基,能水解产生醇和羧酸的物质是酯,能发生消去反应的是醇或卤代烃。2.有机合成中为什么要注意官能团的保护?在有机合成,尤其是含有多个官能团的有机物的合成过程中,多个官能团之间相互影响、相互制约。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,造成合成困难甚至失败。因此,在合成过程中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,从而达到有机合成的目的。例3(2021山东卷)一种利胆药物F的合成路线如下:回答下列问题:(1)A的结构简式为

;符合下列条件的A的同分异构体有

种。

①含有酚羟基②不能发生银镜反应③含有四种化学环境的氢(2)检验B中是否含有A的试剂为

;B→C的反应类型为

。

(3)C→D的化学方程式为

;E中含氧官能团共

种。

(1)A的结构简式为

;A的同分异构体中满足:①含有酚羟基;②不能发生银镜反应,说明结构中不含醛基;③含有四种化学环境的氢,说明具有对称结构,则满足条件的结构有:(2)A中含有酚羟基,B中不含酚羟基,可利用FeCl3溶液检验B中是否含有A,若含有A,则加入FeCl3溶液后溶液呈紫色;由上述分析可知,B→C的反应类型为氧化反应。对点训练3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:回答下列问题:(1)A的结构简式为

。C的化学名称是

。

(2)③的反应试剂和反应条件分别是

,该反应的类型是

。

(3)⑤的化学方程式为

。

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,其苯环上的取代基与G的相同但位置不同,则H可能的结构有

种。

(4)由G的结构简式可知其分子式为C11H11F3N2O3。

(5)根据题意先确定—NO2和—CF3在苯环上有3种位置:(6)解答本题可用逆推法:新题演练•能力迁移1.(2021广东卷,改编)天然产物Ⅴ具有抗疟活性,某研究小组以有机化合物Ⅰ为原料合成Ⅴ及其衍生物Ⅵ的路线如下(部分反应条件省略,Ph表示—C6H5):(1)化合物Ⅰ中含氧官能团有

(写名称)。

(2)反应①的方程式可表示为:Ⅰ+Ⅱ══Ⅲ+Z,化合物Z的分子式为

。

(3)化合物Ⅳ能发生银镜反应,其结构简式为

。

(4)反应②③④中属于加成反应的有

。

(5)化合物Ⅵ的芳香族同分异构体中,同时满足如下条件的有

种,写出其中任意一种的结构简式:

。

条件:a)能与NaHCO3反应;b)最多能与2倍物质的量的NaOH反应;c)能与3倍物质的量的Na发生放出H2的反应;d)核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子;e)不含手性碳原子(手性碳原子是指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。(6)根据上述信息,写出以苯酚的一种同系物及HOCH2CH2Cl为原料合成(6)解析:本题考查有机化学合成与推断,反应类型、同分异构体、合成路线的设计等。(1)有机化合物Ⅰ含有两种含氧官能团为(酚)羟基和醛基。(2)从原子守恒可