北京版高考化學總復習專題十六有機合成（講解練）教學講解

1、專題十六有機合成化學 北京專用考點清單考點一高分子化合物考點基礎(一)高分子化合物簡介1.高分子化合物可分為天然高分子化合物和合成高分子化合物。2.大部分高分子化合物是由低分子通過聚合反應制得的,所以也常稱為聚合物或高聚物。3.表述方式(以聚乙烯為例)(1)結構簡式:CH2CH2。(2)鏈節(jié):高分子化合物中化學組成相同、可重復的最小單位。聚乙烯的鏈節(jié)為CH2CH2。(3)聚合度(n):高分子鏈中含有鏈節(jié)的數目。(4)單體:能合成高分子化合物的低分子化合物。聚乙烯的單體是CH2 CH2。4.結構特點:a.線型(鏈狀)結構;b.支鏈型結構;c.體型(網狀)結構。5.高分子化合物的基本性質(1)溶解

2、性線型結構的有機高分子(如有機玻璃)能溶解在適當的溶劑里,但溶解過程比小分子緩慢。體型結構的有機高分子(如橡膠)則不容易溶解,只是有一定程度的脹大。(2)熱塑性和熱固性線型高分子具有熱塑性加熱到一定溫度范圍時開始軟化,直到熔化成流動的液體,冷卻后又變成固體。例如聚乙烯塑料等。體型高分子具有熱固性經加工成型后就不會受熱熔化。例如酚醛塑料等。(3)強度高分子材料的強度一般都較大。這與高分子化合物的相對分子質量大,分子間作用力強有密切關系。(4)電絕緣性高分子化合物鏈里的原子是以共價鍵結合的,一般不易導電。此外,有的高分子材料還具有耐化學腐蝕、耐熱、耐磨、耐油、不透水等性能,但是,高分子材料也有易燃

3、燒、易老化、廢棄后不易分解等缺點。(二)合成材料我們常說的三大合成材料是指塑料、合成纖維、合成橡膠。名稱單體結構簡式聚乙烯CH2 CH2CH2CH2聚丙烯(丙綸)CH2CHCH3聚氯乙烯(氯綸)CH2 CHCl聚苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)1.塑料2.合成纖維(1)纖維(2)常見合成纖維名稱單體結構簡式滌綸、HOCH2CH2OH錦綸H2N(CH2)5COOHHNH(CH2)5COnOH腈綸CH2CHCN維綸、HCHO等3.合成橡膠(1)橡膠的分類根據來源不同,橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。(2)合成橡膠a.合成橡膠的原料:以石油、天然氣為原料。b.合成橡膠的性質:具有高彈性、絕緣性、氣密

4、性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。名稱單體結構簡式順丁橡膠丁苯橡膠、氯丁橡膠丁腈橡膠、(3)常見合成橡膠考點二有機反應類型考點基礎1.取代反應:有機物分子中的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應。(1)鹵代反應烷烴在光照下與鹵素單質(氣體)發(fā)生取代反應。苯在催化劑的作用下與液態(tài)鹵素單質發(fā)生取代反應。苯的同系物在光照下側鏈上的氫與鹵素單質(氣體)發(fā)生取代反應。苯的同系物在催化劑的作用下苯環(huán)上的氫與液態(tài)鹵素單質發(fā)生取代反應。(2)硝化反應:苯和苯的同系物在加熱及濃硫酸作用下與濃硝酸發(fā)生取代反應。(3)磺化反應:苯和苯的同系物在加熱時與濃硫酸發(fā)生取代反應。(4)酯化反應:醇和酸在加熱和濃硫酸

5、的作用下發(fā)生取代反應生成酯和水。(5)水解反應:含有、X(鹵素)等官能團的有機物在一定條件下可與水反應。2.加成反應:有機物分子中雙鍵(或三鍵)兩端的碳原子與其他原子或原子團直接結合生成新的化合物的反應。(1)與氫氣加成:碳碳雙鍵、碳碳三鍵、苯環(huán)、醛或酮中的羰基在催化劑的作用下能夠和氫氣發(fā)生加成反應。(2)與鹵素單質加成:碳碳雙鍵、碳碳三鍵與鹵素單質發(fā)生加成反應。(3)與鹵化氫加成:碳碳雙鍵、碳碳三鍵在催化劑的作用下與鹵化氫發(fā)生加成反應。(4)與水加成:碳碳雙鍵、碳碳三鍵在加熱、加壓以及催化劑的作用下與水發(fā)生加成反應。3.消去反應:有機物在一定條件下,從一個分子中脫去一個或幾個小分子(如水或鹵

6、化氫),而生成含不飽和鍵的化合物的反應。(1)鹵代烴在氫氧化鈉乙醇溶液中加熱發(fā)生消去反應。(2)醇在濃硫酸和一定溫度下能發(fā)生消去反應。4.氧化反應:有機物加氧或脫氫的反應。(1)有機物燃燒:除少數有機物(CCl4)外,絕大多數有機物都能燃燒。(2)催化氧化:醇(與羥基相連的碳原子上有氫)在催化劑作用下可以發(fā)生脫氫氧化,醛基能夠被銀氨溶液或新制的氫氧化銅氧化。(3)與其他氧化劑反應苯酚可以被空氣中的氧氣氧化。碳碳雙鍵、碳碳三鍵、苯的同系物(與苯環(huán)相連的碳原子上有氫)、醛基能夠被酸性高錳酸鉀溶液氧化。5.還原反應:有機物加氫或脫氧的反應。含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基等官能團的有機物與氫氣的加成均屬

7、于還原反應。6.加聚反應:含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵的不飽和化合物在催化劑的作用下生成高分子化合物的反應。7.縮聚反應:單體之間結合成高分子化合物,同時生成小分子的反應。8.顯色反應(1)苯酚與FeCl3溶液反應顯紫色。(2)淀粉溶液與碘反應顯藍色。(3)蛋白質(分子中含有苯環(huán))與濃硝酸反應顯黃色重點突破1.加聚反應(1) nCH2CH2 CH2CH2(聚乙烯)(2) (3) (聚苯乙烯)(4) nCF2CF2 CF2CF2(聚四氟乙烯)(5) (6)(有機玻璃)(7)聚異戊二烯(天然橡膠)(8) nCH2CH2+nCH2CHCN(9) nHCHO CH2O(聚甲醛)2.縮聚反應(1)醇羥基中的氫

8、和酸分子中的OH縮合成水的反應。如+nHOCH2CH2OH +(2n-1)H2O(2)羧基中的羥基與氨基中的H原子縮合成水的反應。如+(n-1)H2OnHOOCCOOH+nH2NCH2CH2NH2+(2n-1)H2O(3)雙鍵中的氧原子與另一個基團中的活潑氫原子縮合成水的反應。如nHCHO+n 方法技巧方法1有機合成的方法1.有機合成的分析方法(1)正合成分析法:采用正向思維方法,從已知原料入手,找出合成所需要的直接或間接的中間體,逐步推向待合成的有機物,其思維程序是:原料中間體產品。(2)逆合成分析法:采用逆向思維方法,從產品的組成、結構、性質入手,找出合成所需要的直接或間接的中間體,逐步推

9、向未知原料,其思維程序是:產品中間體原料。如由乙烯合成草酸二乙酯,其思維過程概括如下:(3)綜合比較法:采用綜合思維的方法,將正向或逆向推導出的幾種合成途徑進行比較,從而得到最佳的合成路線。2.常見碳鏈成環(huán)的方法(1)二元醇成環(huán)如HOCH2CH2OH+H2O(2)羥基酸酯化成環(huán)具體路線：如2HOCH2CH2COOH +2H2O(3)二元羧酸成環(huán)如HOOCCH2CH2COOH +H2O(4)氨基酸成環(huán)如H2NCH2CH2COOH+H2O3.有機合成中官能團衍變的方法(1)官能團的引入引入碳碳雙鍵引入碳碳雙鍵的方法有醇的消去、鹵代烴的消去、炔烴的不完全加成。引入羥基引入羥基的方法有鹵代烴的水解、烯

10、烴與水的加成、醛(酮)的加成、酯的水解。引入鹵素原子引入鹵素原子的方法有烷烴或苯及其同系物的鹵代,不飽和烴與HX、X2的加成,醇與氫鹵酸的取代。(2)官能團的消除可通過加成消除不飽和鍵;可通過醇的消去、醇的氧化或醇的酯化消除羥基;可通過還原或氧化消除醛基;可通過消去或取代消除鹵素原子等。(3)官能團的轉化(以乙烯為起始物)4.有機合成路線的選擇(1)一元合成路線如 CH3CH2X 一元醇 一元醛一元羧酸 酯(2)二元合成路線如 二元醇 二元醛 二元羧酸 鏈酯或環(huán)酯或聚酯(3)芳香化合物合成路線如 5.有機合成中常見官能團的保護(1)酚羥基的保護:因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團前可以先使其

11、與NaOH反應,把OH轉變?yōu)镺Na,待氧化后再酸化將其轉變?yōu)镺H;(2)碳碳雙鍵的保護:碳碳雙鍵也容易被氧化,在氧化其他基團前可以利用其與HCl等的加成反應將其保護起來,待氧化后再利用消去反應轉變?yōu)樘继茧p鍵;(3)氨基(NH2)的保護:如用對硝基甲苯合成對氨基苯甲酸的過程中應先把CH3氧化成COOH,再把NO2還原為NH2。6.碳骨架的增減(1)增長:有機合成題中碳鏈的增長,一般會以信息形式給出,常見方式為有機物與HCN反應以及不飽和化合物間的加成、聚合等;(2)變短:如烴的裂化和裂解、某些烴(如某些苯的同系物、烯烴)的氧化、脫羧反應等。例1星形聚合物SPLA可經下列反應路線得到(部分反應條件

12、未注明)。已知:SPLA的結構為,其中R為。(1)淀粉是糖(填“單”或“多”);A的名稱是。(2)乙醛由不飽和烴制備的方法之一是(用化學方程式表示,可多步)。(3)DE屬于反應;D結構中有3個相同的基團,且1 mol D能與2 mol Ag(NH3)2OH反應,則D的結構簡式是;D與銀氨溶液反應的化學方程式為。(4)B的直鏈同分異構體G的分子中不含甲基,G既不能與NaHCO3溶液反應,又不能與新制Cu(OH)2反應,且1 mol G與足量Na反應生成1 mol H2,則G的結構簡式為。(5)B有多種脫水產物,其中兩種產物的結構簡式為和。解析(1)淀粉是一種多糖,其水解的最終產物為葡萄糖。(3)

13、由D、E的分子式可知,DE為加成反應。1 mol D能與2 mol Ag(NH3)2OH反應,說明 1mol D中有1 mol CHO;分析可知D結構中3個相同的基團為CH2OH,則D的結構簡式為C(CH2OH)3CHO,D與銀氨溶液反應的化學方程式為C(CH2OH)3CHO+2Ag(NH3)2OH C(CH2OH)3COONH4+2Ag+3NH3+H2O。(4)由題意知G中無CH3、COOH和CHO,1 mol G中有2 molOH,則G的結構簡式為。(5)B為,其脫水產物有CH2 CHCOOH、。答案(1)多葡萄糖(2)CH2 CH2+H2O CH3CH2OH(或CH2 CH2+HBr C

14、H3CH2Br,CH3CH2Br+H2O CH3CH2OH+HBr或CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr,合理即可)、2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O(3)加成(或還原)C(CH2OH)3CHOC(CH2OH)3CHO+2Ag(NH3)2OH C(CH2OH)3COONH4+2Ag+3NH3+H2O、(任選兩種,答案合理即可)(4)(5) CH2 CHCOOH、方法2單體與高聚物的互推規(guī)律聚合時找準結合點,反推單體時找準分離處,結合點必為分離處。1.由單體推斷高聚物(1)單烯烴型單體加聚時,“斷開雙鍵,鍵分兩端,添上括號,n寫后面”。如 。(2)二烯烴型單體

15、加聚時,“單變雙,雙變單,破兩頭,移中間,添上括號,n寫后面”。如 。(3)分別含有一個雙鍵的兩種單體聚合時,“雙鍵打開,中間相連,添上括號,n寫后面”。如 。2.由高聚物推導單體的方法(1)加聚產物單體的判斷方法1)凡鏈節(jié)的主鏈只有兩個碳原子(無其他原子)的聚合物,其單體必為一種,將兩個半鍵閉合即可。如的單體為。2)凡鏈節(jié)主鏈有四個碳原子(無其他原子)且鏈節(jié)無雙鍵的聚合物,其單體必為兩種,在中央畫線斷開,然后半鍵閉合即可。如的單體為CH2CH2和。3)凡鏈節(jié)主鏈上只有碳原子,并存在碳碳雙鍵結構的高聚物,按規(guī)律“凡雙鍵,四個碳;無雙鍵,兩個碳”畫線斷開。如的單體是和。(2)縮聚產物單體的判斷方法1)酯類高聚物中含有“”,它的單體有兩種,從中間斷開,恢復為,恢復為。如的單體為和。2)酰胺類高聚物中含有“”,它的單體有兩種,將鍵斷開,在亞氨基氮原子上加氫,在羰基碳原子上加羥基,即得高聚物的單體。如H的單體是和。結構為的高聚物,其合成單體必為一種,將括號和聚合度去掉即得高聚物的單體。如的單體為。3)酚醛樹脂是由酚類和醛類縮聚而成的,鏈節(jié)中有酚羥基的結構。如的單體是和HCHO。例2(2019北京東城一模,10)凱夫拉是一種高強度、耐腐蝕的芳綸纖維,軍事上稱為“裝甲衛(wèi)士”,但長期浸漬在強酸或強堿中強度有所下降。下表中是凱夫拉的兩種結構:名稱結構簡式芳綸13