1、專題17高分子化合物與有機合成學考化學 湖南省專用考點一高分子化合物1.高分子化合物的組成(1)單體:能夠進行聚合反應形成高分子化合物的低分子化合物。(2)鏈節:高分子化合物中化學組成相同、可重復的最小單位。(3)聚合度:高分子鏈中含有鏈節的數目。考點清單2.結構特點(1)相對分子質量只是一個平均值,一般高達104到106。(2)由若干個低分子化合物聚合而成,由各種相對分子質量不等的高分子鏈組成的混合物。(3)每個分子由若干個重復結構單元組成。3.高分子化合物的分類高分子化合物 其中，顏料、合成纖維、 合成橡膠又被稱為三大合成材料。4 .合成高分子化合物的兩個基本反應（1）加聚反應由不飽和的單

2、體圓成聚合生成高分子化合物的反應。(2)縮聚反應單體間相互作用生成高分子化合物,同時還生成小分子化合物(如水、氨、鹵化氫等)的聚合反應。 考點二有機合成與有機推斷一、有機合成路線的選擇有機合成往往要經過多步才能完成,因此在確定有機合成的途徑或路線時,就要進行合理選擇。選擇的基本要求是原料廉價、原理正確、路線簡捷、便于操作、條件適宜、易于分離、產率高、成本低。二、有機合成的分析方法1.正向合成法:此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產物,逐步推向目標物質,其思維程序是:原料中間產物產品。2.逆向合成法:此法采用逆向思維方法,從目標物質的組成、結構、性質入手,找出

3、合成所需的直接或間接的中間產物,逐步推向已知原料,其思維程序是:產品中間產物原料。3.綜合比較法:此法采用綜合思維的方法,將正向、逆向推導出的幾種合成途徑進行比較,得出最佳合成路線。三、有機合成中官能團衍變的方法1.官能團的引入引入官能團引入方法鹵素原子烴、酚的取代反應;不飽和烴與HX、X2的加成反應;醇與氫鹵酸(HX)取代反應羥基烯烴與水的加成反應;醛、酮與氫氣的加成反應;鹵代烴在堿性條件下水解;酯的水解;葡萄糖發酵產生乙醇碳碳雙鍵某些醇或鹵代烴的消去反應;炔烴不完全加成反應;烷烴裂化碳氧雙鍵醇的催化氧化;連在同一個碳原子上的兩個鹵素原子水解;含碳碳三鍵的物質與水加成反應羧基醛基氧化;酯、蛋

4、白質、羧酸鹽的水解其中苯環上引入基團的方法:2.官能團的消除(1)通過加成反應消除不飽和鍵,如CH2 CH2+H2 CH3CH3。(2)通過消去反應或氧化或酯化消除羥基(OH),如CH3CH2OH CH2 CH2+H2O;2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O。(3)通過加成反應或氧化等消除醛基(CHO),如2CH3CHO+O2 2CH3COOH;CH3CHO+H2 CH3CH2OH。(4)通過水解反應消除酯基、肽鍵、鹵素原子等,如CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH。3.官能團的轉化根據合成需要,可進行有機物的官能團轉化,以使中間產物向產物遞進,常見的有三種

5、方式:(1)利用官能團的轉化關系進行轉化。如RCH2OHRCHORCOOH。(2)通過某種化學途徑使一個官能團變為兩個。如:CH3CH2OH CH2 CH2 CH2BrCH2Br HOCH2CH2OH。 (3)通過某種手段,改變官能團的位置。如 CH3CH CH2 CH3CH2CH2Br。4.官能團的保護在合成過程中要把分子中某些官能團用恰當的方法保護起來,在適當的時候再將其轉變回來,從而達到有機合成的目的。被保護的官能團被保護的官能團性質保護方法酚羥基易被氧氣、臭氧、過氧化氫溶液、酸性高錳酸鉀溶液氧化(1)用NaOH溶液先轉化為酚鈉,后酸化重新轉化為酚。(2)用碘甲烷先轉化為苯甲醚,后用氫碘

6、酸酸化重新轉化為酚: 氨基易被氧氣、臭氧、過氧化氫溶液、酸性高錳酸鉀溶液氧化先用鹽酸轉化為鹽,后用NaOH溶液重新轉化為氨基碳碳雙鍵易與鹵素單質加成,易被氧氣、臭氧、過氧化氫溶液、酸性KMnO4溶液氧化用氯化氫先通過加成反應轉化為氯代物,后用NaOH醇溶液通過消去反應重新轉化為碳碳雙鍵變化觀有機推斷題的解題思路有機物的推斷是高考有機命題的常見形式。通常是以某種藥物或某種有機新產品的合成途徑為載體,通過某些反應條件、分子式和相對分子質量的變化、特征反應、物質結構特點和題目所給的反應信息為依據對合成過程中的有機物進行推測判斷,題目綜合性強,難度較大,解題思路如下:知能拓展 例題(2019湖南師大附

7、中月考五,36)以A、B兩種烴為原料,合成治療高血脂藥物M的路線如下圖所示(部分反應條件和試劑略去):已知:A的密度是同條件下H2密度的13倍;RCl RCN RCOOH(R表示烴基); (R1和R2表示烴基)。請回答下列問題:(1)B的化學名稱為,E中官能團的名稱為。(2)AC的反應類型為。M分子的核磁共振氫譜中有組吸收峰。(3)JK的化學方程式為。(4)有機物N比L少三個“CH2”基團,同時滿足下列條件的N的同分異構體有種(不考慮立體異構)。苯環上有兩個取代基;能與FeCl3溶液發生顯色反應;能與NaHCO3溶液反應生成CO2。(5)參照上述合成路線和信息,以和乙醇為原料(無機試劑任選),

8、設計制備2-甲基丙酸乙酯的合成路線:。解題導引根據已知物質結構結合反應條件采用正逆結合的方法進行推斷,熟練掌握常見有機物的結構和性質,注意應用題中信息。解析根據已知可得A的相對分子質量為26,烴A為,由F的結構逆推1 mol A應與2 mol HCl發生加成反應,且兩個氯原子連在同一個碳原子上,可得C為;根據已知可得C中Cl被CN取代生成D,D中CN衍變為COOH,則E為;EF發生酯化反應。根據H可逆推烴B為對二甲苯,BG為苯環上發生取代反應,則G為,G中氯原子水解生成H,F與I發生取代反應生成J,J水解生成K,根據已知可得K脫去一個羧基生成L,則L為,L與CH3I發生取代反應生成M。(4)有

9、機物N比L少三個“CH2”基團,則N分子含11個碳原子;N能與FeCl3溶液發生顯色反應,則含有酚羥基;N能與NaHCO3溶液反應生成CO2,則含有羧基。故可將N分子拆分為固定部分,R為變化部分,位置均有鄰、間、對三種情況,用碳骨架表示結構如下:(箭頭表示羧基的位置),共計123=36種。答案(1)對二甲苯(或1,4-二甲苯)羧基(2)加成反應10(3)+2H2O +2CH3OH(4)36(5) 根據題中前沿科學信息或陌生反應信息,結合有機物的相互轉化知識,合成有實際應用價值的物質。考查考生對新知識的接受能力,以及知識的遷移應用能力,使用化學用語、模型表達、分析和解決化學問題的實踐能力。體現了

10、科學探究與創新意識的學科核心素養。實踐探究例題(2019天津理綜,8,18分)我國化學家首次實現了膦催化的(3+2)環加成反應,并依據該反應,發展了一條合成中草藥活性成分茅蒼術醇的有效路線。已知(3+2)環加成反應:回答下列問題:(1)茅蒼術醇的分子式為,所含官能團名稱為,分子中手性碳原子(連有四個不同的原子或原子團)的數目為。(2)化合物B的核磁共振氫譜中有個吸收峰;其滿足以下條件的同分異構體(不考慮手性異構)數目為。分子中含有碳碳三鍵和乙酯基(COOCH2CH3)分子中有連續四個碳原子在一條直線上寫出其中碳碳三鍵和乙酯基直接相連的同分異構體的結構簡式。(3)C D的反應類型為。(4)D E

11、的化學方程式為,除E外該反應另一產物的系統命名為。(5)下列試劑分別與F和G反應,可生成相同環狀產物的是(填序號)。a.Br2b.HBrc.NaOH溶液(6)參考以上合成路線及條件,選擇兩種鏈狀不飽和酯,通過兩步反應合成化合物M,在方框中寫出路線流程圖(其他試劑任選)。 解析由(3+2)環加成反應的信息,可推知A與B發生環加成反應生成C,C與H2發生加成反應生成D,D與CH3OH在濃H2SO4,加熱條件下發生酯交換反應生成E。(1)由題干中茅蒼術醇的結構簡式和不飽和度,先查出有15個碳原子,計算出有26個氫原子,所以其分子式是C15H26O,所含官能團是碳碳雙鍵、羥基。因為連有四個不同原子或原

12、子團的碳原子為手性碳原子,所以茅蒼術醇分子中有3個手性碳原子:。(2)化合物B的結構簡式可寫成,所以核磁共振氫譜中有兩個吸收峰,峰面積比為13;滿足題設條件的同分異構體有:、;其中碳碳三鍵和乙酯基直接相連的是和。(3)因為C中五元環上有碳碳雙鍵,而D中沒有碳碳雙鍵,所以CD的反應類型為加成反應或還原反應。(4)DE發生了取代反應(酯交換反應),化學方程式為,則另一產物的系統名稱為2-甲基-2-丙醇或2-甲基丙-2-醇。(5)F和G互為同分異構體,與HBr發生加成反應時,H原子加在連氫原子多的碳原子上,所以產物相同,故選b。(6)利用(3+2)環加成反應的信息,對M()進行逆推應該有一步加H2消

13、除碳碳雙鍵和環加成反應,故兩種鏈狀不飽和酯應該是:與或與CH2 CHCOOCH3,依此和題干信息寫出路線流程圖。答案(1)C15H26O碳碳雙鍵、羥基3(2)25和(3)加成反應或還原反應(4)2-甲基-2-丙醇或2-甲基丙-2-醇(5)b (6)題目價值通過(3+2)環加成反應的信息,現學現用,進行知識遷移,合成中草藥活性成分茅蒼術醇,體現了化學在醫學上的應用,引導考生形成關注社會發展、科技進步和生產生活的態度,將化學成果應用于生產、生活的意識。成環反應在有機合成中,常出現成環反應。環系的建立通常分為非環體系的環化和對已有環的修飾。成環的方式有通過加成反應、聚合反應或通過消去反應實現等。高考

14、題中通常直接給出已知反應,要求考生通過觀察結構變化,利用已知信息設計合成路線中的成環反應。1.高考中已經出現過的成環反應:(1)六元環衍生物2016年課標第38題4+2環加成反應: 創新思維CD2018年江蘇單科第17題4+2環加成反應:(2)五元環衍生物2018年課標第36題羥基成環: 2019年天津理綜第8題3+2環加成反應:+ (3)四元環衍生物2017年課標第36題2+2環加成反應:2.今后高考中可能出現的成環反應:(1)三元環衍生物1,3-消去反應:鹵代酮、鹵代酸酯、鹵代腈等這些含活潑氫化合物發生消去反應成環。如鹵代酮:1+2環加成反應:如鹵仿(CHX3或CH2X2)/堿;二碘甲烷/

15、鋅銅齊(CH2I2/Zn-Cu)。(2)五元環衍生物雙官能團化合物縮合:例題(2018湖南六校聯考,36)環丁基甲酸是有機合成中一種有用的中間體。某研究小組以丙烯醛為原料,設計了如下路線合成環丁基甲酸(部分反應條件、產物已省略)。已知:+2RBr+2HBr;+CO2。請回答下列問題:(1)由丙烯醛生成化合物A的反應類型為。(2)化合物C的結構簡式是。(3)下列說法中不正確的是(填字母代號)。A.化合物A能與NaHCO3溶液反應B.化合物B和C能形成高聚物C.化合物G的分子式為C6H8O4D.1 mol化合物B與足量金屬鈉反應能生成1 mol氫氣(4)寫出D+EF的化學方程式:。(5)環丁基甲酸

16、與苯酚反應生成一種酯X,化合物X滿足下列條件的所有同分異構體有種,寫出其中一種的結構簡式:。能使FeCl3溶液顯紫色含有丙烯醛中所有的官能團1H-NMR譜顯示分子中含有5種不同化學環境的氫原子(6)以1,3-丁二烯和化合物E為原料可制備環戊基甲酸(),請選用必要的試劑設計合成路線。解析根據流程圖,丙烯醛(CH2CHCHO)與水反應生成A,A的分子式為C3H6O2,則發生了加成反應,A氧化生成C,C與乙醇在酸性條件下發生酯化反應生成E,根據E的分子式可知C為二元羧酸,則C為HOOCCH2COOH,A為HOCH2CH2CHO,E為CH3CH2OOCCH2COOCH2CH3;A與氫氣發生還原反應生成B,B與HBr反應生成二溴代烴,則B為二元醇即HOCH2CH2CH2OH,D為BrCH2CH2CH2Br,根據已知信息,D和E反應生成F,F為,F在堿性條件下水解后酸化生成G