有機(jī)合成與推斷解題策略研究

◇北京李宏華

有機(jī)合成題是高考命題的重中之重，學(xué)生的失分率也比較高．有機(jī)合成通常是以化工新產(chǎn)品、新材料及醫(yī)藥新產(chǎn)品的性質(zhì)、用途或功能為題材,以框圖的形式展示其合成路線或工藝，從而設(shè)計出一系列問題．由于在有機(jī)合成的流程中涉及中學(xué)化學(xué)沒接觸過的知識,因此這些陌生的知識點會以信息的形式間接提供出來，所以有機(jī)合成題往往又與信息題融合在一起,共同考查考生對有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識的掌握程度．這類題涉及的知識點較多,但仍主要集中在分子式、化學(xué)方程式、結(jié)構(gòu)簡式、官能團(tuán)的名稱或符號的書寫、反應(yīng)類型及同分異構(gòu)體種類的判斷、有關(guān)物質(zhì)的檢驗及簡單計算等問題．

1掌握官能團(tuán)的性質(zhì),快速解答推斷類試題

有機(jī)化合物的核心就是有機(jī)物官能團(tuán)的性質(zhì),所以在高考試題中對主要官能團(tuán)性質(zhì)的考查成為考查考生各種能力的載體．考查的方式主要是通過文字?jǐn)⑹龌蚩驁D轉(zhuǎn)化中的特征反應(yīng)、特征現(xiàn)象、特殊轉(zhuǎn)化關(guān)系推斷有機(jī)物中含有的官能團(tuán)．

例1某有機(jī)化合物A的結(jié)構(gòu)簡式為

回答下列問題:

(1)A的分子式為________．

(2)A在NaOH水溶液中加熱得到B和C,C是芳香族化合物,則其結(jié)構(gòu)簡式是________．

(3)C酸化后可得F,F不能發(fā)生的反應(yīng)類型是(填寫字母代號)________．

a. 取代反應(yīng);b. 加成反應(yīng);

c. 消去反應(yīng);d. 加聚反應(yīng);

e. 氧化反應(yīng);f. 還原反應(yīng)

(4)B與足量的某飽和一元羧酸D充分反應(yīng)后生成E,E和B的相對分子質(zhì)量之差為84,則D的摩爾質(zhì)量為________．

(5)F可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化,且G與H互為同分異構(gòu)體．

② 由F生成的G化學(xué)方程式__________.

(6) 符合下列3個條件的F的同分異構(gòu)體的數(shù)目有多種,任寫出其中1種的結(jié)構(gòu)簡式________．

① 含有鄰二取代苯環(huán)結(jié)構(gòu)；②F具有相同的官能團(tuán)；③不與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)．

(1) 根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式可知該物質(zhì)的分子式是C14H19O3Cl;

(4)B是二元醇,與足量的某飽和一元羧酸D充分反應(yīng)后生成E,E和B的相對分子質(zhì)量之差為84,由于發(fā)生酯化反應(yīng)時是酸脫羥基醇脫氫,是1個分子的B與2個分子的D反應(yīng)產(chǎn)生E和2個分子的水,

M(B)+2M(D)=M(E)+2M(H2O),

104+2M(D)=(104+84)+2×18,

解得M(D)=60,則羧酸D的摩爾質(zhì)量為60g·mol-1．該羧酸是乙酸CH3COOH．E是

(6) 符合條件①含有鄰二取代苯環(huán)結(jié)構(gòu),說明有2個鄰位取代基; ②F具有相同的官能團(tuán)，也有羧基和醇羥基; ③ 不與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),說明無酚羥基．則相應(yīng)的F的同分異構(gòu)體有

解題策略解答此類問題必須熟練掌握常見官能團(tuán)的性質(zhì)、特征反應(yīng)、官能團(tuán)之間的特殊關(guān)系等．如使酸性高錳酸鉀溶液褪色,則該物質(zhì)中可能含有“碳碳雙鍵”“碳碳三鍵”“醛基”或是苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的側(cè)鏈碳原子上有氫原子);遇FeCl3溶液顯紫色或加入溴水產(chǎn)生白色沉淀,說明該物質(zhì)中含有酚羥基;加入新制的Cu(OH)2懸濁液并加熱,有磚紅色的沉淀生成,或者加入銀氨溶液有銀鏡出現(xiàn),說明該物質(zhì)中一定含有—CHO;加入NaHCO3溶液有氣體放出或能使紫色石蕊試液變紅,說明該物質(zhì)中含有—COOH．

2靈活運用題給信息,突破信息推斷類試題

接受、吸收、提取、整合化學(xué)信息的能力是對考生化學(xué)學(xué)習(xí)能力的基本要求．高中只學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué),而在有機(jī)推斷與有機(jī)合成類的試題中或多或少地要出現(xiàn)一些“陌生”的反應(yīng)．這些“陌生”的反應(yīng)主要考查考生提取有用信息(由題給的反應(yīng)條件)與應(yīng)用信息(反應(yīng)的斷鍵、成鍵方式)的能力,歷年高考題中常見的“陌生”反應(yīng)有羥醛縮合反應(yīng)、含羰基物質(zhì)的格氏反應(yīng)等．

例2苯酚是一種重要的化工原料,可以合成長效緩釋阿司匹林．阿司匹林能迅速解熱、鎮(zhèn)痛和消炎,長效緩釋阿司匹林可在人體內(nèi)逐步水解使療效更佳．

(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為________,寫出E→F的反應(yīng)類型________．

(2) 若阿司匹林中混有A物質(zhì),可選擇的檢驗試劑是(填字母)________．

a.NaHCO3溶液;b. 石蕊溶液;

c.FeCl3溶液

(3) 寫出A→B的化學(xué)反應(yīng)方程式________．

(4) 下列物質(zhì)與阿司匹林互為同分異構(gòu)體的有(填字母)________．

ab

cd

(5)C的結(jié)構(gòu)簡式為________．

(6) 寫出D→E的化學(xué)反應(yīng)方程式________．

(7) 寫出一定條件下生成緩釋阿司匹林的化學(xué)方程式________．

答案(1) 、(2) 略.

解題策略有機(jī)推斷題通常給出一些新的信息,考查考生提取信息與應(yīng)用信息的能力,信息的呈現(xiàn)方式有文字信息和反應(yīng)轉(zhuǎn)化信息．關(guān)于題給的轉(zhuǎn)化信息,解題時需要掌握2點:一是什么時候用題給信息．二是怎樣用題給信息.

3掌握有機(jī)合成方法,解決限制原料的合成題

有機(jī)合成材料在日常生活中廣泛應(yīng)用,這就給命題者提供了很好的素材,使有機(jī)物的取材更加新穎,更貼近生活,對知識點的考查更加靈活．限制原料的合成題最大的特點是背景材料新,但落點低,考查的重點為考生解讀信息的能力和對有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識的掌握情況．

例3以苯為主要原料,制取高分子材料N和R的流程如下:

(1)B中含氧官能團(tuán)的名稱是________．

(3) 反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)條件是________．

(4) 化合物C的結(jié)構(gòu)簡式是________．

(5) 反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式是________．

(6) 下列說法正確的是____(選填序號字母)．

a.A可與NaOH溶液反應(yīng);

b. 常溫下,A能和水以任意比混溶;

c. 化合物C可使高錳酸鉀酸性溶液褪色;

d.E存在順反異構(gòu)體

(7) 反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式是________．

(8) 符合下列條件的B的同分異構(gòu)體有____種．

a. 能與飽和溴水反應(yīng)生成白色沉淀;

b. 屬于酯類;

c. 苯環(huán)上只有2個對位取代基

答案(1) 羥基、羧基. (2) 取代反應(yīng).

(6)a、c.

(8) 6.

解題策略有機(jī)合成題分析方法: 1) 順向合成法.此法是一種正向思維方法,其特點是從已知原料入手,先找出合成最終產(chǎn)物所需的下一步產(chǎn)物(中間產(chǎn)物)并同樣找出它的下一步產(chǎn)物,如此繼續(xù),直至到達(dá)最終產(chǎn)品為止．其思維程序可概括為:原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品． 2) 逆向合成法.此法是一種逆向思維方法,其特點是從產(chǎn)物出發(fā),由后向前推,先找出產(chǎn)物的前一步原料(中間產(chǎn)物),并同樣找出它的前一步原料,如此繼續(xù)直至到達(dá)簡單的初始原料為止．其思維程序可概括為:產(chǎn)品→中間產(chǎn)物→原料．

4理清合成路線,巧解合成路線給予題

合成路線給予題的考查方式一般為依據(jù)給定的合成路線及路線圖中的原料和一些反應(yīng)信息,要求考生推斷出合成路線中的一些未知物,然后以推斷出的未知物為載體考查有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)知識．這類試題一般考查考生獲取信息和應(yīng)用信息的能力,以及靈活運用教材知識的能力．

例4姜黃素(分子式為C21H20O6)存在于姜科植物姜黃等的根莖中,具有抗突變和預(yù)防腫瘤的作用,其合成路線如下:

已知: ① 1molG最多能消耗Na、NaOH、NaHCO3的物質(zhì)的量分別為3、2、1mol;

(1)B→C的反應(yīng)類型是________．B物質(zhì)的名稱為________;試劑X為________．

(2)C→D反應(yīng)的化學(xué)方程式是________．

(3)E的核磁共振氫譜中有2個峰,E中含有的官能團(tuán)名稱是________．E→G反應(yīng)的化學(xué)方程式是________．

(4) 下列有關(guān)香蘭醛的敘述不正確的是________．

a. 香蘭醛能與NaHCO3溶液反應(yīng);

b. 香蘭醛能與濃溴水發(fā)生取代反應(yīng);

c. 1mol香蘭醛最多能與3molH2發(fā)生加成反應(yīng)

(5) 寫出一種符合下列條件的香蘭醛的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式________．

① 苯環(huán)上的一硝基取代物有2種;

② 1mol該物質(zhì)水解,最多消耗3molNaOH.

(6) 姜黃素的分子中有2個甲基,其結(jié)構(gòu)簡式是________．

(7) 可采用電解氧化法由G生產(chǎn)有機(jī)物J,則電解時的陽極反應(yīng)式是________．

從D分子式看,D分子含2個雙鍵,而D的起始反應(yīng)物是乙烯,容易想到乙烯與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)生成1,2-二溴乙烷(B),B在NaOH水溶液中水解生成HOCH2CH2OH(C),乙二醇催化氧化生成乙二醛(D),比較D和E的分子式,D到E只增加1個氧原子,說明D發(fā)生選擇性氧化反應(yīng)生成OHC—COOH(E),由已知①推知,G含1個醇羥基、1個羧基、1個酚羥基,結(jié)合已知③可知活潑氫原子與醛基發(fā)生加成反應(yīng):鄰羥基苯甲醚中,羥基對位氫原子活潑,根據(jù)J的結(jié)構(gòu)簡式逆推G,再由已知②推知結(jié)構(gòu)簡式為:

K分子有8個碳原子,CH3COCH2COCH3有5個碳原子,而姜黃素分子有21個碳原子,說明香蘭醛與CH3COCH2COCH3中甲基氫原子發(fā)生已知③的加成、消去反應(yīng)且2個甲基都發(fā)生了反應(yīng)．香蘭醛含有醛基,不含羧基,故不能與碳酸氫鈉反應(yīng),選項a不正確; 香蘭醛含有酚羥基,能與濃溴水發(fā)生鄰位氫取代反應(yīng),選項b正確;香蘭醛的苯環(huán)、醛基都能與氫氣在一定條件下加成,1mol香蘭醛最多消耗4mol氫氣,選項c不正確．符合條件的香蘭醛同分異構(gòu)體特點是含酚羥基、含酚酯基、苯環(huán)上有2種氫原子．2個取代基—OH、—OCOCH3(位于對位);如果有3個取代基—OH、—OCHO、—CH3,苯環(huán)上一定有3種氫原子．姜黃素分子中含有2個—OCH3．G變成J,實質(zhì)是CHOH→羰基,脫去2個氫,化合價升高,在陽極發(fā)生氧化反應(yīng):G-2e-=J+2H+．類似醇催化氧化反應(yīng)的本質(zhì),斷裂氫氧鍵和羥基相連碳上的碳?xì)滏I,碳氧單鍵轉(zhuǎn)化成碳氧雙鍵(其他不變)．

答案(1)取代反應(yīng);1,2-二溴乙烷;NaOH水溶液.

OHC—CHO+2H2O.

解題策略本題考查烯、鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯之間轉(zhuǎn)化,其難點是通過框圖中有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系理解題目新信息原理的應(yīng)用．采用對比法分析有機(jī)物結(jié)構(gòu)和反應(yīng)類型,即比較反應(yīng)物和產(chǎn)物分子式或結(jié)構(gòu)簡式,從中找出規(guī)律,如斷鍵方式、反應(yīng)條件、成鍵部位等．

有機(jī)合成大題仍然會要求學(xué)生根據(jù)有機(jī)合成路線圖及相關(guān)的信息推斷有機(jī)結(jié)構(gòu)簡式、書寫有關(guān)的化學(xué)方程式、判斷同分異構(gòu)體的數(shù)目等知識．因此熟練掌握官能團(tuán)的性質(zhì)是解答此類試題的關(guān)鍵所在．

(作者單位：北京市順義區(qū)第八中學(xué))