同分異構(gòu)、有機合成線路的簡單設(shè)計

1、同分異構(gòu)、有機合成線路的簡單設(shè)計【考情分析】1有機化合物的同分異構(gòu)體是近年高考化學命題的重要考點之一，也是考查學生靈活書寫物質(zhì)化學式和結(jié)構(gòu)簡式的重要載體。要注意的是考綱中明確提出對同分異構(gòu)體的考查不包括手性異構(gòu)體。2縱觀歷年高考，在今后高考中組合多個化合物的化學反應，合成具有指定結(jié)構(gòu)簡式的產(chǎn)物的命題還會保持下去，并且將知識融入生產(chǎn)、生活、環(huán)保等實際問題的考題會出現(xiàn)得更多?？疾閷⒊鴹l件更隱蔽、情景更新穎的方向發(fā)展，以綜合評價學生的自學能力、閱讀能力、理解能力、知識遷移能力和發(fā)散思維能力、分析推理能力等?！局R交匯】一、同分異構(gòu)體1常見的類別異構(gòu)組成通式可能的類別典型實例CnH2n烯烴、環(huán)烷烴C

2、H2=CHCH3與CnH2n -2炔烴、二烯烴等CHCCH2CH3與CH2=CHCH=CH2CnH2n +2O醇、醚C2H5OH與CH3OCH3CnH2n O醛、酮、烯醇、環(huán)醚、環(huán)醇等CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2=CHCH2OH、CnH2n O2羧酸、酯CH3COOH與HCOOCH3CnH2n -6O酚、芳香醇、芳香醚、與CnH2n +1NO2硝基烷、氨基酸CH3CH2NO2與H2N CH2COOHCn(H2O)m單糖或二糖葡萄糖與果糖、蔗糖與麥芽糖 2同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法記憶法。記住已掌握的常見的異構(gòu)體數(shù)。例如：凡只含一個碳原子的分子均無異構(gòu)體；甲烷、乙烷、新戊烷(看作C

3、H4的四甲基取代物)、2，2，3，3-四甲基丁烷(看作乙烷的六甲基取代物)、苯、環(huán)己烷、C2H2、C2H4等分子的一鹵代物只有一種。丙基、丁烷有兩種；戊烷、二甲苯有三種?；?。例如：丁基(C4H9)有4種，則丁醇(C4H9OH)、一氯丁烷(C4H9Cl)或C4H10的一氯代物、戊醛(C4H9CHO)、戊酸(C4H9COOH)等都有4種(均指同類有機物)。替代法。例如：二氯苯C6H4Cl2有3種，四氯苯也有3種；又如CH4一鹵代物只有一種，新戊烷C(CH3)4的一鹵代物也只有一種。等效氫原子法。判斷有機物發(fā)生取代反應后，能形成幾種同分異構(gòu)體的規(guī)律，可通過分析有幾種等效氫原子法(又稱對稱法)來得

4、出結(jié)論。同一碳原子上的氫原子是等效的。同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的。處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的(相當于平面鏡成像時，物與像的關(guān)系)二、有機物的合成1 官能團的引入引入CC：CC或CC與H2加成；引入CC或CC：鹵代烴或醇的消去；苯環(huán)上引入引入X：在飽和碳原子上與X2（光照）取代；不飽和碳原子上與X2或HX加成；醇羥基與HX取代。引入OH：鹵代烴水解；醛或酮加氫還原；CC與H2O加成。引入CHO或酮：醇的催化氧化；CC與H2O加成。引入COOH：醛基氧化；CN水化；羧酸酯水解。引入COOR：醇酯由醇與羧酸酯化；酚酯由酚與羧酸酐取代。引入高分子：含CC的單體加聚；酚與醛縮聚、二元

5、羧酸與二元醇（或羥基酸）酯化縮聚、二元羧酸與二元胺（或氨基酸）酰胺化縮聚。2 官能團的消除通過加成反應可以消除CC或CC。如CH2CH2 H2 CH3CH3通過消去、氧化可消除OH。如CH3CH2OHCH2CH2 H2O 2CH3CH2OH O2 2CH3CHO 2H2O通過加成或氧化可消除CHO。如2CH3CHO O2 2CH3COOH CH3CHO H2 CH3CH2OH 通過水解反應消除COO。如CH3COOC2H5 H2O CH3COOH C2H5OH3官能團數(shù)目的改變?nèi)鏑H3CH2OHCH2CH2 XCH2CH2XHOCH2CH2OH 。4官能團位置的改變?nèi)鏑H3CH2CH2ClCH

6、3CHCH2CH3CHClCH3CH3CH2CH2OH CH3CHCH2 CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3?！舅枷敕椒ā俊纠?】人們歷經(jīng)30年多時間弄清了棉子象鼻蟲的四種信息素的組成，它們的結(jié)構(gòu)可表示如下，其中互為同系物的是_，互為同分異構(gòu)體的是_（填代號）。CHOOHCHCH2OHOH 【分析】本題主要考查有機物同系物和同分異構(gòu)體的識別，是一種基本能力要求，必須熟練掌握。這類問題分析時首先看分子式是否相同，然后看結(jié)構(gòu)是否相同。根據(jù)題目給出的結(jié)構(gòu)簡式分析，和兩者分子中相差一個碳原子，屬于同系物。和以及和兩者分子中相差兩個氫原子，不是同分異構(gòu)體，只有和分子式相同而結(jié)構(gòu)不同，屬于同分異

7、構(gòu)體。答案為和，和。若用不飽和度（缺氫指數(shù)）來判斷，就會減少判斷分子式的麻煩。和的3（1個CC、1個CO、1個環(huán)），和的2，和的分子中相差一個碳原子，只能是和互為同分異構(gòu)體?？煽闯鲈趥淇紡土曋凶鬟m當延申來拓展自己的知識面是很有必要的?！纠?】2000年，國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布通告暫停使用和銷售含苯丙醇胺的藥品制劑。苯丙醇胺(英文縮寫為PPA)結(jié)構(gòu)簡式為，其中代表苯基。苯丙醇胺是一種一取代苯，取代基是。PPA的分子式是：_。它的取代基中有兩個官能團，名稱是_基和_基(請?zhí)顚憹h字)。將、H2N、HO在碳鏈上的位置作變換，可以寫出多種同分異構(gòu)體，其中5種的結(jié)構(gòu)簡式是： 請寫出另外4種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)

8、簡式(不要寫出OH和NH2連在同一個碳原子上的異構(gòu)體；寫出多于4種的要扣分)：_、_、_、_?！痉治觥勘绢}主要考查鏈狀同分異構(gòu)體的書寫。要討論碳鏈上有3個取代基的問題，解決的方法是先連上2個取代基，分析一下有幾種同分異構(gòu)體，再連上第3個取代基，再分析有幾種同分異構(gòu)體。本題中，可先將NH2和OH連在不同碳原子上(因為要求不能連在同一個碳原子上)，有3種異構(gòu)體：、，每一種異構(gòu)體上再連1個苯基時，又各有3種異構(gòu)體，總共可以得到9種異構(gòu)體。答案為：C9H13NO 羥 氨 【例3】蒽與苯炔反應生成化合物A：，如果兩個甲基分別取代A中上的兩個氫，可得 種異構(gòu)體?！痉治觥勘绢}主要考查環(huán)狀物同分異構(gòu)體的書寫。

9、“例2”中書寫同分異構(gòu)體的方法稱為“先定后動法”，一般適用于鏈狀物的書寫，如果對于環(huán)狀物，則用該種方法容易導致重復。通過觀察首先標出A分子中有3種不同類型的氫原子，兩個甲基取代兩個氫原子后在環(huán)上的位置是(1，1)、(1，2)、(1，3)、(2，2)、(2，3)、(3，3)，都在1號位上有一種，在(1，2)上有2種同分異構(gòu)體，在(1，3)上也有2種同分異構(gòu)體，都在2號位上3種同分異體，(2，3)上有4種同分異構(gòu)體，都在3號位上有3種同分異構(gòu)體，因此共有15種同分異構(gòu)體?！纠?】從石油裂解中得到的1，3丁二烯可進行以下多步反應，得到重要的氯丁橡膠和甲基環(huán)己烷。試回答下列問題：資料支持：已知在極性溶

10、劑中，溴與1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）主要發(fā)生1,4加成生成CH2BrCH=CHCH2Br，在非極性溶劑中，如正己烷中，主要是1,2加成生成CH2BrCHBrCH=CH2。CH2CHCHCH2CH2CH2實驗證明，下列反應中反應物分子的環(huán)外雙鍵比環(huán)內(nèi)雙鍵更容易被氧化：氧化甲基環(huán)己烷中碳原子是否共平面_（填“是”或“否”），甲基環(huán)己烷的一氯代物有_種（不考慮環(huán)己基的立體異構(gòu)）。上述反應中屬于加成反應的有_（用序號回答），反應的條件是_。有機物A、B、C、D中含有手性碳原子的有_。以請設(shè)計合理方案，用1,3丁二烯為主要原料制取氯丁橡膠(用反應流程圖表示，并注明必要的反應條件)。例如

11、：?！痉治觥勘绢}綜合考查有機合與推斷。甲基環(huán)己烷分子中每個碳原子都成4個共價單鍵，呈四面體結(jié)構(gòu)，因此甲基環(huán)己烷分子中碳原子不可能共平面。甲基環(huán)己烷分子的一氯代物可以取代在環(huán)己基上，也可以取代在側(cè)鏈甲基上，因此一氯代物共5種。合成甲基環(huán)己烷的過程中，反應通過自身加成生成A（標號的為手性碳原子，下同），反應通過氧化反應生成B（），反應通過加氫還原得C（），C通過消去反應生成D（），D再通過加成反應生成目標分子甲基環(huán)己烷。由此可知上述轉(zhuǎn)化中屬于加成反應的是，反應的條件應該是濃硫酸、加熱。在有機物A、B、C、D中含有手性碳原子的有A和B。合成過程可用逆合成分析法，過程如下： 答案為：否 5種 濃硫酸、

12、加熱 AB 【專題演練】1 下列各組有機物中，既不互為同系物，又不互為同分異構(gòu)體的是ACH3CH2CH2SCH2CH3與CH3CH2CH2CH2CH2SHB與CHSCH2CH3與CH2SH D與2 下列各組有機物的結(jié)構(gòu)表達式中，互為同分異構(gòu)體的是 A和 B和C和 D和3香蘭素是重要的香料之一，它可由丁香酚經(jīng)多步反應合成。 有關(guān)上述兩種化合物的說法正確的是A常溫下，1 mol丁香酚只能與1 mol Br2反應B丁香酚不能FeCl3溶液發(fā)生顯色反應C1 mol香蘭素最多能與3 mol氫氣發(fā)生加成反應D香蘭素分子中至少有12個原子共平面4 熒光黃既可用作顏料，也用作指示劑，其合成路線如下圖：有關(guān)說法

13、不正確的是AX分子中所有原子可以處于同一平面BY可命名為鄰苯二甲酸二乙酯C1 mol熒光黃可最多可與含3 molNaOH的溶液完全反應D熒光黃中只含有兩種官能團乙丙5 甲、乙、丙、丁四種烴的含氧衍生物，其分子中都含有一個或一個以上的官能團，通過下列轉(zhuǎn)化關(guān)系可由甲制取丁：甲丁若丁的相對分子質(zhì)量總為甲的兩倍，乙的相對分子質(zhì)量總大于丙。回答下列問題：乙的分子結(jié)構(gòu)中一定含有的官能團是 （填名稱）；丙的分子結(jié)構(gòu)中一定含有的官能團的電子式為 。乙、丙的相對分子質(zhì)量之差為 (填一個數(shù)字)的整數(shù)倍。滿足上述轉(zhuǎn)化關(guān)系的甲、乙、丙、丁中，相對分子質(zhì)量最小的甲的結(jié)構(gòu)簡式為 ，此時，生成丁的化學方程式為。6 多沙唑嗪

14、鹽酸是一種用于治療高血壓的藥物。多沙唑嗪的合成路線如下：寫出D中兩種含氧官能團的名稱： 和 。寫出滿足下列條件的D的一種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式 。苯的衍生物，且苯環(huán)上的一取代產(chǎn)物只有兩種；與Na2CO3溶液反應放出CO2氣體；水解后的產(chǎn)物才能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應。EF的反應中還可能生成一種有機副產(chǎn)物，該副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為 。由F制備多沙唑嗪的反應中要加入試劑X(C10H10N3O2Cl)，X的結(jié)構(gòu)簡式為 。苯乙酸乙酯是一種常見的合成香料。請設(shè)計合理的方案以苯甲醛和乙醇為原料合成苯乙酸乙酯(用合成路線流程圖表示，并注明反應條件)。提示：RBrNaCNRCNNaBr； 合成過程中無機試劑任選

15、；合成路線流程圖示例如下：C2H6OHCH2=CH2CH2BrCH2Br 7 氯普魯卡因鹽酸鹽是一種局部麻醉劑，麻醉作用較快、較強，毒性較低，以甲苯為初始原料的合成氯普魯卡因鹽酸鹽的路線如下：回答下列問題： 當原料的核磁共振氫譜有 個峰時，可以判斷原料是純凈的。 B的結(jié)構(gòu)簡式是 ，反應的類型是 。   OCO A的同分異構(gòu)體中，含有NO2、Cl、酯基（ ），且為1，3，5三取代苯結(jié)構(gòu)的有6種，其中4種結(jié)構(gòu)如下： 請寫出另外兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式： 。 已知： 當苯環(huán)上已有一個“CH3”或“Cl”時，新引入的取代基一般在原有取代基的鄰位或?qū)ξ?；當苯環(huán)上已有一個“N

16、O2”或“COOH”時，新引入的取代基一般在原有取代基的間位。請用合成反應流程圖表示出由甲苯和其他物質(zhì)合成A的最佳方案，請在答題紙的方框中表示。合成反應流程圖表示方法示例如下： 【參考答案】1 CD 解析：選項A中兩種分子的分子式相同，均為C5H12S，前者屬于硫醚，后者屬于硫醇，兩者互為同分異構(gòu)體。選項B中兩種分子的分子式相同，均為C6H13O2P，但兩種官能團PH2和COOH在碳鏈上的連接順序不同，兩者互為同分異構(gòu)體。C中前者屬于硫酚后者屬于硫醇，由于兩者不屬于同一類別，因此不能互稱為同系物。D中兩稠環(huán)芳香烴也既不是同系物（不相差若干個CH2原子團），也不能互稱為同分異構(gòu)體（化學式不同）。

17、2 B解析：本題極易誤選A和D，選項A中苯環(huán)用凱庫勒式表示，易誤認為是一種單雙鍵交替的結(jié)構(gòu)。但我們應明確苯分子中不存在單雙鍵交替的結(jié)構(gòu)，而是一種特殊的化學鍵大鍵，因此A中兩化學式表示的是同一物質(zhì)。同樣對于選項D中由于甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu)，因此兩化學式同樣表示的是一種物質(zhì)。對于選項C易判斷是同一物質(zhì)，或用系統(tǒng)命名法進行命名，可知均為2-甲基丁烷。應選B。3 D解析：本題以“丁香酚和香蘭素的結(jié)構(gòu)”為載體，考查學生對有機化合物的分子構(gòu)型以及官能團性質(zhì)的理解和掌握程度。由丁香酚結(jié)構(gòu)可知，1 mol丁香酚可以和2 mol溴反應(1 mol在酚羥基的鄰位取代；1 mol在側(cè)鏈的碳碳雙鍵上加成)，選項A錯

18、。由于酚羥基的存在，故丁香酚能與氯化鐵溶液發(fā)生顯色反應，B不正確。香蘭素中苯環(huán)能與H2加成，醛基也能與H2加成，因此1 mol香蘭素最多能與4 mol H2加成，C錯誤。D項中，苯環(huán)上的6個碳及與苯環(huán)相連的6個原子必在一個平面上，計12個原子，而與苯環(huán)相連的原子都是單鍵結(jié)合，可以旋轉(zhuǎn)，所以羥基上的H原子、OCH3中的C和H原子、CHO中的H和O原子，可能與苯環(huán)處于一個平面，但不一定，所以香蘭素分子中至少有12個原子共平面，D項正確。4D解析：由X的化學式結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知X的結(jié)構(gòu)簡式為(鄰苯二甲酸酐)，分子中所有原子可以處于同一平面，A正確。根據(jù)酯的命名可知選項B正確。熒光黃分子中能與NaOH反應的官能團有酚羥基和酯基，1 mol熒光黃最多可與含3 molNaOH的溶液完全反應，C正確。熒光黃分子中含有醚鍵、酚羥基、酯基等官能團，選項D錯。5 羧基 14 HCHO HCOOH + CH3OH HCOOCH3 + H2O解析：由于甲、乙、丙、丁四種均為烴的含氧衍生物，可設(shè)甲的化學式為CxHyOz，又由于丁的相對分子質(zhì)量總為甲的兩倍，可考慮丁的化學式為C2xH2yO2z，則由甲合成丁的過程中是碳鏈增長的反應，中學階段中涉及碳鏈增長的反應有醇合