有机化学二轮专题复习（3）——推断、合成

 

根据本人编写的黄冈市化学二轮专题复习有机化学部分进行改编,共分为三课时进行,每一课时都配有相应的专题指导、专题训练、参考答案及解析，全部内容都是Word文档，这是最后一课时。

专题指导

有机化学（3）——推断、合成

单独考查有机物合成的试题在近几年的高考中出现较少（仅2005年江苏高考化学试题中出现了），因为有机物合成一是考查方式单一，不便于多方面考查有机化学中的常见问题；二是中学只是学习了几种典型有机物的性质，进行完整的有机物合成还不是很方便。

现在的高考命题一般都是给出全部或部分有机物合成线路，要求学生结合所学中学有关知识进行有机物的推断和综合分析。试题以物质（官能团、碳链）推断作为思维主线，以有机物的组成、结构、性质及转化过程的反应类型、化学方程式书写、指定条件下同分异构体的书写为常见设问方式。无论是进行有机物的合成还是有机物的推断，都应该从以下几个方面入手思考。

1．碳链的延长和缩短

碳链的转化包括：主链上碳原子数目的增加或减少；碳链与碳环的转化等类型。有时题目提供的信息中包含一些碳链的转化，在中学有机物转化过程中碳链的转化一般是通过官能团的反应来实现的，。

如：加聚反应、酯化反应等反应能使碳链增长；而肽键的水解、苯及其同系物被酸性KMnO₄溶液氧化生成苯甲酸等反应则会使碳链缩短；酯化、分子间脱水，聚合等反应有可能使物质成环等。

在解决这类问题中常用的方法有两种，一是通过官能团的转化过程来分析，二是对比反应物与生成物的分子式或结构简式来确定其中碳原子的数目。

例1：（2000年广东）已知溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到丙酸

CH₃CH₂Br　^NaCN　CH₃CH₂CN　 ^H2O   CH₃CH₂COOH

产物分子比原化合物

分子多了一个碳原子，增

长了碳链。

请根据以下框图回答

问题。图中F分子中含有

8个原子组成的环状结构。

（1）反应①②③中属于取代反应的是______________（填反应代号）。

（2）写出结构简式：E___________，F______________。

解析：本题主要考查了有机物转化过程中碳链的延长和碳环的生成，延长碳链的方法是先引入—CN，再进行水解；碳环的生成是利用酯化反应。

A是丙烯，从参加反应的物质来看，反应①是一个加成反应，生成的B是1，2—二溴丙烷；反应②是卤代烃的水解反应，生成的D是1，2—丙二醇；结合题给信息可以确定反应③是用—CN代替B中的—Br，B中有两个—Br，都应该被取代了，生成的C再经过水解，生成的E是2—甲基丁二酸。（　　　　　　　　 ）

答案：（1）②③

（2）　　　　　　　　　 ；　　　　　　　　　　　　 或

2．官能团的引入和消除

有机物在发生反应过程时一般都有官能团的转化，在有机物的合成和推断过程中应用得最多的是官能团的引入和消去。官能团的引入和消去是为了实现合成线路的需要，有时是一步反应完成，有时则需要多步反应完成。如：

（1）由乙烯到乙醇，需要引入—OH，可以采用与水加成的方法一步完成，也可以先与HBr加成引入—Br，再通过卤代烃的水解反应将—Br转化成—OH。

（2）分子结构中同时含有碳碳双键和醛基时，若只能实现碳碳双键加氢而不改变醛基，可以先将通过加氢，此时醛基也被还原成了醇，再将醇氧化成醛即可。

例2：（2004年广东）根据下面的反应路线及所给给信息填空。

（1）A的结构简式是　　　　  ，名称是　　　　  。

（2）①的反应类型是　　　　　  。③的反应类型是　　　　　  。

（3）反应④的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　 。

解析：本题主要考查了有机物转化过程中官能团（—Cl）的引入和消去，推断的方法是结合反应条件和转化前后物质的结构。

从反应①的条件和生成物的名称、结构分析，该反应是取代反应，A是环己烷。对比物质结构和反应条件，反应②是卤代烃的消去反应，生成了碳碳双键。从物质中所含的官能团和反应物来看，反应③是烯烃的加成反应，同时引入了两个—Br，生成的B是邻二溴环己烷；而反应④是消去反应，两个—Br同时消去，生成了两个碳碳双键。

答案：（1）　　　；环己烷　（2）取代反应 ；加成反应　

（3）

反思：在学习有机的性质、变化的过程中要主动归纳、构建官能团的引入和消去的规律方法。如：小结中学常见的引入—OH的方法和典型反应、碳碳双键向其它官能团转化的方法和典型反应等。

3．以物质的组成、结构作为突破口

以物质的组成、结构为主要突破口的试题，一般提供了部分物质的结构简式、分子式或某些其它数据，这类试题的主要命题特征是定性、定量结合，试题中既有用于分析物质结构的信息，也有用于确定物质组成的信息。解决问题时一般要注意以下几点：

（1）要善于结合物质的组成、变化过程等性质确定物质的分子式；

（2）要善于结合物质的变化过程确定结构中的官能团，推断物质的结构；

（3）要善于综合某些反应条件、反应类型等已知信息进行综合推断。

例3：（2003年上海）已知两个羧基之间在浓硫

酸作用下脱去一分子水生成酸酐，如右图所示：

某酯类化合物A是广泛使用的塑料增塑剂。

A在酸性条件下能够生成B、C、D，转化过程

如下图所示。请回答相关相关问题：

（1）CH₃COOOH称为过氧乙酸，写出它的一种用途　　　　  。

（2）写出B＋E→CH₃COOOH＋H₂O的化学方程式　　　　　　　　　　　 。

（3）写出F可能的结构简式　　　　　　　　 　　　　　　　　 。

（4）写出A的结构简式　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）1摩尔C分别和足量的金属Na、NaOH反应，消耗Na与NaOH物质的量之比是　　　　　　 。

（6）写出D跟氢溴酸（用溴化钠和浓硫酸的混合物）加热反应的化学方程式：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

解析：本题的关键是依据物质的分子组成，结合反应条件等信息推断物质的结构。

（1）过氧乙酸具有强氧化性，可用于杀菌消毒。

（2）比较B的分子式（C₂H₄O₂）与生成的过氧乙酸的分子式（C₂H₄O₃），可以确定B被E氧化了，氧化剂E的分子式应该比生成的H₂O要多一个O，所以E为H₂O₂ 。

（3）对比C、F的分子组成，可以确定由C生成F的反应是一个脱水反应，C中含有三个—COOH，类比题给信息，分析该反应过程可能是—COOH之间的脱水。而C中的三个—COOH中有两个处于等价位，所以—COOH间两种脱水方式，生成的F有两种结构。

（4）从分子组成看，D是饱和一元醇，它催化氧化后生成了无支链的饱和一元醛G，所以D的分子结构中也没有支链，D是1—丁醇。

A在酸性条件下能够生成B、C、D，B、C、D中只含—OH、—COOH这两种官能团，A应该是酯，分析A、B、C、D的分子组成可以确定A中含有四个酯基，B的—COOH与C的—OH形成了一个，而B的三个—COOH则分别与三个D分子中的—OH形成了三个。

（5）1molC含1mol—OH和3mol—COOH，分别和足量的金属Na、NaOH反应时，可以消耗Na：4mol，NaOH：3mol。

（6）D与HBr的反应是醇中的—OH被—Br取代，生成卤代烃。

答案：（1）杀菌消毒　（2）

（3）

（5）4︰3　　　　　 （6）

小结：以物质的组成、结构为主要突破口的有机推断中要特别关注醇、醛、羧酸、酯这一条有机物转化关系链。

（1）这一转化过程既涉及了多种官能团的转化，又涉及多个反应过程

（2）醇和羧酸间的反应可引起物质中碳链的延长或缩短。

（3）结构中同时有多个—OH、多个—COOH或者既有—OH又有—COOH时，反应过程中还有可能形成碳环或者高分子化合物等。

（4）同碳原子数的这几种含氧衍生物的分子组成（C、H、O的原子个数）、相对分子质量间有一定的关系。

4．以物质的性质、变化为突破口

以物质的性质、变化为主要突破口的试题一般提供了与某物质反应等条件，通过这些已知条件推断反应类型、反应过程及未知物中所含的官能团和“结构片断”，最后将多个“结构片断”、官能团、碳链等综合就可以确定未知物的结构，从而打开突破口。

例4．（2003年全国）根据图示填空

（1）化合物A 含有的官能团是　　　　　　  。

　　（2）1 mol A 与2 mol H₂反应生成 1 mol E，其反应的化学方程式是　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

（3）与A具有相同官能团的A 的同分异构体的结构简式是　　　　　　　　　　 。

　　（4）B在酸性条件下与Br₂反应得到D，D的结构简式是　　　　　　　　　　　 。

（5）F的结构简式是　　　　　　　　 。由E生成F的反应类型是　　　　　　 。

解析：由A与NaHCO₃溶液反应可以确定A中有—COOH；由A与[Ag(NH₃)₂]⁺、OH^－反应可知A中含有—CHO；综合E到F的反应条件、E中含—COOH、F的分子式及是一个环状化合物，可以推测F是一个环酯，E分子中的—OH来自于—CHO与H₂的加成，而1 mol A 与2 mol H₂反应生成 1 mol E，所以A中还含有一个碳碳双键。A经E到F的过程中只有成环而无碳原子的增减，所以A中也只含有4个碳原子；A经B到D的反应过程中没有碳链的改变，所以A分子的碳链结构中也没有支链；结合A中的官能团可以确定A的结构简式为：OHC—CHCH—COOH。

1 mol A 与2 mol H₂发生加成反应，分别是碳碳双键、醛基的加成。

与A具有相同官能团的A 的同分异构体应该有一个支链。

B在酸性条件下，由盐生成了酸，结构中的碳碳双键再与Br₂发生了加成反应。

答案：（1）碳碳双键，醛基，羧基

（2）OHC—CH=CH—COOH + 2H₂　　　　  HO—CH₂—CH₂—CH₂—COOH

（3）　　　　　　　　　　　 （4）

（5）　　　　　　　　  或　　　　　　　　　　　　　  酯化反应

反思：由转化过程定“结构片断”或官能团，将多个“结构片断”、官能团、碳链等综合确定未知物的结构，是从有机物转化框图中确定有机物最实用的一种方法。

5．注意有机推断与无机推断的结合

有机物转化过程中经常有无机物参加了反应，高考受时间、题量的限制，同时体现学科内的综合，有可能以某些物质为桥梁，进行无机推断与有机推断的综合命题。

例5．(2005年全国III)右图中每一方框的字母

代表一种反应物或生成物：

已知气态烃D（其密度在同温同压下是氢气密

度的13倍）跟物质F反应时产生明亮而带浓烈黑烟

的火焰。请写出下列字母代表的物质的化学式：

A　　　　  、B　　　　  、D　　　　  、

E　　　　  、H　　　　  。

解析：本题的图形与过去的图形有点区别，那就对于B、E这些物质多次出现的物质，每一次框图中都明确标出了它是反应物还是生成物。

本题在进行物质推断时要综合应用无机物的转化和有机物的转化。从题给信息来看，解题的突破口是物质D的确定。

关于D的信息有三点：物质类别是烃；密度在同温同压下是氢气密度的13倍，所以相对分子质量是26；跟物质F反应时产生明亮而带浓烈黑烟的火焰。综合这些信息可以确定D是C₂H₂，F是O₂，B、E分别是H₂O或CO₂。

实验室一般用CaC₂和H₂O制备C₂H₂，所以A是CaC₂，B是H₂O，C是Ca(OH)₂。其余可依次确定E是CO₂，G是CaCO₃，H是Ca(HCO₃)₂。

答案：A：CaC₂，B：H₂O，D：C₂H₂，E：CO₂，H：Ca(HCO₃)₂

反思：这类试题可能作为一种方向，但是不宜过多的追究，因为学科内的综合有它自身的要求，如上例中的烃、二氧化碳、水、电石、氢氧化钙这些物质间本来有一定的联系。无机物、有机物间具备这种很自然联系的物质不多，此外较常见的是烃、卤代烃、卤素、卤化氢、氢氧化钠等。

专题训练

1．有机物A（C₆H₈O₄）为食品包装纸的常用防腐剂。A可以使溴水褪色。A难溶于水，但在酸性条件下可发生水解反应，得到B（C₄H₄O₄）和甲醇。通常状况下B为无色晶体，能与氢氧化钠溶液发生反应。

（1）A可以发生的反应有　　　　　　　  （选填序号）。

①加成反应　 　 ②酯化反应　 　 ③加聚反应　　　④氧化反应

（2）B分子所含官能团的名称是　　　　　　 、 　　　　　 。

（3）B分子中没有支链，其结构简式是　　　　　  ，B的具有相同官能团的同分异构体的结构简式是　　　　　　　  。

（4）由B制取A的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）天门冬氨酸（C₄H₇NO₄）是组成人体蛋白质的氨基酸之一，可由B通过以下反应制取：

B

C

天门冬氨酸

天门冬氨酸的结构简式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

2．在一定条件下，可实现下列物质间的转化，转化过程如图所示，请回答相关问题：

（1）固体A是一种重要的工业原料，其化学式为　　　　　  。

（2）利用上图中的物质实现 C到B转化过程的离子方程式是　　　　　　　　 。

（3）上述变化过程中生成的C和丙恰好能完全反应，该反应的化学方程式为：　　

　　　　　　　　　 。

　  （4）若甲和乙恰好完全反应，则W和A的物质的量之比是　　　　  。

3．已知一个碳原子上连有两个羟基时，易发生下列转化：

下图中A的结构简式为CH₃CHOOCCH₃，B的分子式为C_xH_yO₂，请回答相关问题：

（1）E中含有的官能团的名称是_____________________________；③的反应类型是_______________________________，C跟新制的氢氧化铜反应的化学方程式为_____________________________________________________；

（2）已知B的相对分子质量为162，其燃烧产物中n(CO₂)∶n(H₂O)=2∶1。则B的分子式为______________，F的分子式为______________。

（3）在电脑芯片生产领域，高分子光阻剂是光刻蚀0.11 μm线宽芯片的关键技术。F是这种高分子光阻剂生产中的主要原料。F具有如下特点：①能跟FeCl₃溶液发生显色反应；②能发生加聚反应；③芳环上的一氯代物只有两种。F在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为______________________________________。

（4）化合物G是F的同分异构体，它属于芳香族化合物，能发生银镜反应。G可能有________种结构，写出其中任一种同分异构体的结构简式________________。

4．乳酸分子式为C₃H₆O₃，在一定的条件下可发生许多化学反应，下图是采用化学方法对乳酸进行加工处理的过程，其中A、H、G为链状高分子化合物。

请回答相关问题：

（1）C的结构简式为　　　　　　　　　　 ；反应②的反应类型是　　　　　　  。

（2）E中所含的官能团有　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）反应①的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

（4）作为隐形眼镜的制作材料，对其性能的要求除应具有良好的光学性能外，还应具有良好的透气性和亲水性。一般采用E的聚合物G而不是D的聚合物H来制作隐形眼镜，其主要理由是　　　　　　　　　　　　　　　　  。

5．通常状况下，多个—OH连在同一个碳原子上的分子结构是不稳定的，常发生如下反应：

物质A由三种元素组成，其中碳、氢、氧元素的质量比为12 : 1 : 4；常见有机物B中氢素的质量分数为25%；F能与FeCl₃溶液发生显色反应；从G到H的反应中生成的有机物只有一种结构，且能使溴水褪色，它们间的转化关系如图所示：

请回答下列问题：

（1）D的化学式为　 　　　；B与Cl₂反应的条件是　　 　　　 。

（2）A生成D、E的反应类型是　　　　　　　　。

（3）G生成H的的反应化学方程式是　　　　　　　　　　  　　　　　　。

（4）写出符合下列三条件的A的所有同分异构体：①存在苯环；②苯环上只有一个取

代基；③存在　　　　　 基团。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

6．（2005年江苏）6—羰基庚酸是合成某些高分子材料和药物的重要中间体。某实验室以溴代甲基环己烷为原料合成6—羰基庚酸，请用合成反应流程图表示出最合理的合成方案（注明反应条件）。

……

也可表示为：

溴代甲基环己烷　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　 6—羰基庚酸

提示：①合成过程中无机试剂任选，②如有需要，可以利用试卷中出现过的信息，③合成反应流程图表示方法示例如下：

参考答案及解析

1．答案：（1）①③④　　  （2）碳碳双键，羧基
（3）HO——CH＝CH——OH　；CH₂＝C(COOH)₂
（4）HO—CH＝CH—OH＋2CH₃OH CH₃O——CH＝CH—OCH₃＋2H₂O
（5）HO——CH₂——OH

2．答案：（1）CaC₂ ；（2）Ca(OH)₂ + CO = CaCO₃ + 2OH^— （3）Ca(OH)₂ + 2CO₂ = Ca(HCO₃)₂　（4）5 : 1

解析：本题的突破口很多，从物质的颜色状态来看有：淡黄色固体W和悬浊液C；从反应特征来看有：两个与H₂O反应放出气体的反应特征；从提示信息来看有：设问（1）中的固体A是一种重要的工业原料……可以综合分析从而提出假设。本题的另一个巧妙之处是设问（2）中的转化要求用图中的物质；设问（3）（4）中都要求是恰好完全反应，隐藏了物质间量的关系。

3．答案：（1）羧基；氧化反应；CH₃CHO+2Cu(OH)₂ CH₃COOH+Cu₂O↓+2H₂O

（2）C₁₀H₁₀O₂；C₈H₈O；

（3）n HO—　　 —CH==CH₂

　　

（4）4；　　　　　　　  或　　 　　　　　　或间位、邻位任一种

解析：（1）A的分子结构已知，A与NaOH水溶液反应可生成C、D，C可以被新制氢氧化铜氧化，从发生反应的类型的类型和参加反应的物质来看，C中含有—CHO，结合题给信息，A分子中酯基水解的同时，—Br也同时水解，生成的两个—OH在同一个碳原子上，所以脱水生成了C中的—CHO。综合分析可以确定C是乙醛，D是乙酸钠，E是乙酸。

（2）B的燃烧产物中n(CO₂)∶n(H₂O)=2∶1，所以分子组成中C、H原子个数比为1∶1；B的相对分子质量为162，化学式为C_xH_yO₂ 。综合上面分析，可以确定B的分子式为C₁₀H₁₀O₂ ，B生成C、F还是一个酯的水解反应，所以F的分子式为C₈H₈O。

（3）F能跟FeCl₃溶液发生显色反应，含有酚—OH结构；F能发生加聚反应，含有碳碳双键；F中芳环上的一氯代物只有两种，所以—OH与乙烯基处于对位。

（4）符合条件的异构体是醛，确定了苯环和—CHO，还有一个碳原子不能确定，若作为苯环上的取代基，则与—CHO间有邻、间、对三种位置关系；若与—CHO直接相连，则形成了苯乙醛，只有一种结构，所以共有4种结构。

4．答案：（1）CH₂═CHCOOCH₃ ；消去　（2）碳碳双键、羟基、酯基　

（3）

　（4）高聚物G中含有的—OH，使该物质具有亲水性，而H则不具有。

解析：分析反应②、③的过程，对比乳酸及C的分子组成，可以确定B是丙烯酸（CH₂=CH—COOH）。

分析反应④、⑥的过程，确定F+2B→D，对比B、D的分子组成，可以确定F是丙乙二醇（OH—CH₂—CH₂—OH）

根据反应过程确定E是CH₂=CH—COO—CH₂—CH₂—OH），对比D、E的结构确定它们的聚合物H、G结构上的不同点是G的结构中还含有大量的—OH，所以它们用途不同。

浓硫酸

5．答案：（1）HCOONa ；光照　（2）水解　

（3）　　　　　　　　　　　　　　　　　  + H₂O

　　（4）

6．答案：合理的即可，如将第二步的与HBr加成换成了与H₂O加成。

①O3

②Zn/H2O

O2

解析：本题主要考查有机合成线路的选择，一般采用逆推的方法或正推逆推相结合的方法来处理。

由目标产物的逆推过程如下：

依据：　　　　  醛基可以氧化成羧基　　 同卷23题中的烯烃臭氧化还原水解反应

经过两步逆推之后，此时的目标产物已经与题给物质具有了很大的相似性，再结合题给物质进行正推，可以发现：利用消去反应即可生成双键，但是双键的位置与目标物质不同，可以再次加成、消去调整双键的位置。

（全文完，谢谢选用）