资源描述
有机推断题解题过程详解
一、有机推断题的解题思路
解有机推断题,主要是确定官能团的种类和数目,从而得出是什么物质。首先必须全面地掌握有机物的性质以及有机物间相互转化的网络,在熟练掌握基础知识的前提下,要把握以下三个推断的关键:
1、审清题意 (分析题意、弄清题目的来龙去脉,掌握意图)——有什么?
2、用足信息 (准确获取信息,并迁移应用) ——有什么联系?怎么用?
3、积极思考 (判断合理,综合推断)
根据以上的思维判断,从中抓住问题的突破口,即抓住特征条件(特殊性质或特征反应)。但有机物的特征条件并非都有,因此还应抓住题给的关系条件和类别条件。关系条件提示有机物间的联系,类别条件可给出物质的范围和类别。关系条件和类别条件不但为解题缩小了推断的物质范围,形成了解题的知识结构,而且几个关系条件和类别条件的组合就相当于特征条件。然后再从突破口向外发散,通过正推法、逆推法、正逆综合法、假设法、知识迁移法等得出结论。最后作全面的检查,验证结论是否符合题意。
二、机推断题的突破口
解题的突破口也叫做题眼,题眼可以是一种特殊的现象、反应、性质、用途或反应条件,或在框图推断试题中,有几条线同时经过一种物质,往往这就是题眼。
【课前例题展示】
1.(2013年四川高考真题、17分)
有机化合物G是合成维生素类药物的中间体,其结构简式为:
G的合成路线如下:
其中A~F分别代表一种有机化合物,合成路线中部分产物及反应条件已略去。
已知:
请回答下列问题:
(1)G的分子式是 ;G中官能团的名称是 。
(2)第①步反应的化学方程式是 。
(3)B的名称(系统命名)是 。
(4)第②~⑥步反应中属于取代反应的有 (填步骤编号)。
(5)第④步反应的化学方程式是 。
(6)写出同时满足下列条件的E的所有同分异构体的结构简式 。
①只含一种官能团; ②链状结构且无—O—O—; ③核磁共振氢谱只有2种峰。
【题目分析思路详解】:以框图合成形式考察有机化合物知识。
反应①是加成反应,这点由题目给出反应物是(CH3)2C=CH2与HBr,以及碳碳双键的性质可知。那生成物A是什么呢?(CH3)2CHCH2Br?抑或(CH3)2CBrCH3?此时可将两种分子式写于A的上下方,做好标记。②号反应中,出现了NaOH溶液,可它是水溶液还是醇溶液呢?未知。故在其上方做好标记,先进行下一步思考。由图中的③是氧化反应及生成物是醛类,可推知B物质必然是醇类,且醇羟基在端点的碳原子上,即B为(CH3)2CHCH2OH。因此,②号反应中的溶液是NaOH水溶液且A是(CH3)2CHCH2Br。到此,前面的未确定项目已经明朗。
在往后的推理中,因为信息不全,无法确定C、D等物质,但由反应⑤的条件及生成物,可猜D或许是酯类;E生产F可能是双键的加成;而F受热生成H2O和G,且由题目给出的G的结构简式可知,G是带羟基的酯类。至此,顺推结束,可题目尚未能解决,那我们就逆推试试。
HOOCCHOH
(CH3)2C—CH2OH
CH3CH2OOCCHOH
(CH3)2C—CHO
HOOCCHOH
(CH3)2C—CHO
根据反应信息和G的结构特征,可知F是同时含有羧基和醇羟基的物质,而F生成G的反应就是分子内脱水。因此F是 ,E是 , D是 。
而C是CH3CH2OOCCHO。D在溶液中水解生成CH3CH2OH和E,E 再和H2加成,E中—CHO变成F中—CH2OH,F的—COOH、—CH2OH再酯化生成G。
从以上分析思路中可见,在审题过程中,我们要关注反应的特征条件(这要求我们对各类物质的性质及相关反应都非常熟悉,才能看到条件就能联想到对应物质。),还要会从前后物质分子式的变化上判断反应的特点,推断物质结构。
另外,题目中给出的分子结构或方程式,也要能代入到框图流程中的对应物质或对应步骤中,结合题目信息特点,才能顺利解决思路结点。这就是所谓的“用足信息”。
参考答案:
CH3C=CH2 + HBr → CH3CHCH2Br(2分)
CH3
CH3
(1)①C6H10O3(2分) ②羟基、酯基(各1分,共2分)
(2)
CH3CHCHO + OHCCOOC2H5 → CH3C—CHCOOC2H5(3分)
CH3
CH3
OH
CHO
(3)2-甲基-1-丙醇(2分)
(4)②⑤(各1分,共2分)
(5)
(6)CH3COOCH2CH2OOCCH3 CH3CH2OOCCOOCH2CH3 CH3OOCCH2CH2COOCH3(各1分,共2分)
☆:题眼归纳——反应条件
[条件1] 光 照 这是烷烃和烷基中的氢被取代的反应条件。如:①烷烃的取代;芳香烃或芳香族化合物侧链烷基的取代;③不饱和烃中烷基的取代。
浓H2SO4
170℃
[条件2] 这是乙醇脱水生成乙烯的反应条件。
Ni
△
催化剂
△
[条件3] 或 为不饱和键加氢反应的条件,包括:C=C、C=O、C≡C的加成。
浓H2SO4
△
[条件4] 是① 醇消去H2O生成烯烃或炔烃;② 醇分子间脱水生成醚的反应;
乙酸、乙酸酐
△
NaOH
△
③酯化反应的反应条件。此外酯化反应的条件还可以是:
[条件5] 是①卤代烃水解生成醇;②酯类水解反应的条件。
浓NaOH醇溶液
△
NaOH醇溶液
△
[条件6] 或 是卤代烃消去HX生成不饱和烃的反应条件。
稀H2SO4
△
[条件7] 是①酯类水解(包括油脂的酸性水解);②糖类的水解
[ O ]
Cu或Ag
△
[条件8] 或 是醇氧化的条件。
溴的CCl4溶液
溴水
[条件9] 或 是不饱和烃加成反应的条件。
KMnO4(H+)
或 [ O ]
[条件10] 是苯的同系物侧链氧化的反应条件(侧链烃基被氧化成-COOH)。
[条件11]显色现象:苯酚遇FeCl3溶液显紫色;与新制Cu(OH)2悬浊液反应的现象:1沉淀溶解出现深蓝色溶液,则有多羟基存在;2沉淀溶解出现蓝色溶液,则有羧基存在;3加热后有红色沉淀出现,则有醛基存在。
2、(2013年北京卷·25.17分)
可降解聚合物P的恒诚路线如下
(1)A的含氧官能团名称是____________。
(2)羧酸a的电离方程是________________。
(3)B→C的化学方程式是_____________。
(4)化合物D苯环上的一氯代物有2中,D的结构简式是___________。
(5)E→F中反应①和②的反应类型分别是___________。
(6)F的结构简式是_____________。
(7)聚合物P的结构简式是________________。
答案(北京卷)(1)羟基 (2)CH3COOHCH3COO-+H+
H2O
CH2
—C—
O
C
H2
O
CH3
+
HNO3
==
CH2
—C—
O
C
H2
O
CH3
NO2
+
(3)
CH2
C
H2
O
H
ONa
(4)
(5)加成反应和取代反应。 (6)
(7)
【同类题型练习】
【新课标全国2】38. [化学——选修5:有机化学基础〕(15分)
化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成:
已知以下信息:
① A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢;
②
③ 化合物F苯环上的一氯代物只有两种;
④ 通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 。
(2)D的结构简式为 。
(3)E的分子式为 。
(4)F生成G的化学方程式为 ,该反应类型为 。
(5)I的结构简式为 。
(6)I的同系物J比I相对分子质量小14,J的同分异构体中能同时满足如下条件:
①苯环上只有两个取代基,②既能发生银镜反应,又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2,共有 种(不考虑立体异构)。J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为2∶2∶1,写出J的这种同分异构体的结构简式 。
本题答案:
☆:题眼归纳——物质性质
① 能使溴水褪色的有机物通常含有“—C=C—”、“—C≡C—”或“—CHO”。
② 能使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物通常含有“—C=C—”或“—C≡C—”、“—CHO”、醇或“苯的同系物”。
③ 能发生加成反应的有机物通常含有“—C=C—”、“—C≡C—”、“—CHO”或“苯环”,其中“—CHO”和“苯环”只能与H2发生加成反应。
④ 能发生银镜反应或能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的有机物必含有“—CHO”。
⑤ 能与钠反应放出H2的有机物必含有“—OH”、“—COOH”。
⑥ 能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中必含有-COOH。
⑦ 能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃。
⑧ 能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯、糖或蛋白质。
⑨ 遇FeCl3溶液显紫色的有机物必含有酚羟基。
⑩ 能发生连续氧化的有机物是伯醇或乙烯,即具有“—CH2OH”的醇。比如有机物A能发生如下反应:A→B→C,则A应是具有“—CH2OH”的醇,B就是醛,C应是酸。
【相关例题展示】
【浙江卷】29、某课题组以苯为主要原料,采取以下路线合成利胆药——柳胺酚。回答下列问题:
(1)对于柳胺酚,下列说法正确的是 。
A. 1mol柳胺酚最多可以和2 molNaOH反应 B. 不发生硝化反应
C.可发生水解反应 D. 可与溴发生取代反应
(2)写出A→B反应所需的试剂______________。
(3)写出B→C的化学方程式__________________________________。
(4)写出化合物F的结构简式_____________________________。
(5)写出同时符合下列条件的F的同分异构体的结构简式____________(写出3种)。
①属酚类化合物,且苯环上有三种不同化学环境的氢原子; ②能发生银镜反应
(6)以苯和乙烯为原料可合成聚苯乙烯,请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)。
注:合成路线的书写格式参照如下示例流程图:
【解析】根据合成路线,由柳胺酚的分子结构可逆推出F为邻羟基苯甲酸()
E为(),D为 () ,C为 ,B为
⑴ 分析柳胺酚的结构简式可知,在柳胺酚的分子结构中含有苯环结构可以发生苯环上的取代反应,所以能发生硝化反应、与溴发生取代反应;柳胺酚的分子结构中还含有2个酚羟基,1个肽键,肽键可以在NaOH 作用下发生水解反应,所以1mol柳胺酚最多可以和3mol NaOH反应。柳胺酚分子中含酚羟基——具有酸性、酰胺键(类似于肽键)——发生水解反应。1 mol柳胺酚最多可以和3 mol NaOH反应,苯环上可以发生硝化反应,苯环上酚羟基邻对位的氢可以发生溴代反应,1mol柳胺酚与Br2反应最多可以消耗4 molBr2。可见,对各官能团性质的熟悉非常重要,是解题的基础。
⑵ 从合成路线和柳胺酚结构简式可知,柳胺酚是由。根据D→E的反应条件,可推知D为,根据B→C→D的反应条件,可推知:,又根据 所以A→B为硝化反应,所需的试剂为浓硝酸和浓硫酸。
【本题答案】
⑴ C、D
⑵ 浓硝酸/浓硫酸
⑶
⑷
⑸
⑹
☆:题眼归纳——物质转化
O2
O2
O2
O2
1、直线型转化:(与同一物质反应)
加H2
加H2
醇 醛 羧酸 乙烯 乙醛 乙酸
炔烃 稀烃 烷烃
2、交叉型转化
淀粉
葡萄糖
麦芽糖
蛋白质
氨基酸
二肽
醇
酯
羧酸
醛
卤代烃
烯烃
醇
☆:题眼归纳——由反应类型推官能团
反应类型
可能官能团
加成反应
C=C、C≡C、-CHO、羰基、苯环
加聚反应
C=C、C≡C
酯化反应
羟基或羧基
水解反应
-X、酯基、肽键 、多糖等
单一物质能发生缩聚反应
分子中同时含有羟基和羧基
四、注意问题
1.官能团引入: 官能团的引入:
引入官能团
有关反应
羟基-OH
烯烃与水加成,醛/酮加氢,卤代烃水解,酯的水解,葡萄糖分解
卤素原子(-X)
烃与X2取代,不饱和烃与HX或X2加成,(醇与HX取代)
碳碳双键C=C
某些醇或卤代烃的消去,炔烃加氢
醛基-CHO
某些醇(-CH2OH)氧化,烯氧化,糖类水解,(炔水化)
羧基-COOH
醛氧化, 酯酸性水解, 羧酸盐酸化,(苯的同系物被强氧化剂氧化)
酯基-COO-
酯化反应
其中苯环上引入基团的方法:
2、有机合成中的成环反应
类型
方式
酯成环(—COO—)
二元酸和二元醇的酯化成环
酸醇的酯化成环(内酯)
醚键成环(— O —)
二元醇分子内成环
二元醇分子间成环
肽键成环
二元酸和二氨基化合物成环
氨基酸成环
不饱和烃
单烯和二烯
【针对训练】:
演练题1.根据下列图示填空:
(1)化合物A含有的官能团是_______、______、________ 。(填名称)
(2)B在酸性条件下与Br2反应得到E,E在足量的氢氧化钠醇溶液作用下转变成F,由E转变成F时发生两种反应,反应类型分别是 。
(3)D的结构简式为 。
(4)1molA与2molH2反应生成1molG,其反应方程式是 。
(5) 与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是______________。
思路针对性解析:
由上分析,答案明显可得:
(1)羧基、醛基、碳碳双键 (2)消去反应、中和反应 (3)NaOOC—CH=CH—COONa
(4)HOOC—CH=CH—CHO + 2H2 = HOOC—CH2CH2—CH2OH
(5)
演练题2.A、B、C、D、E、F、G、H、I、J均为有机物。根据以下框图,回答问题:
(1)B和C均为有支链的有机化合物,B的结构简式为_____________________;C在浓硫酸作用
下加热反应只能生成一种烯烃D,D的结构简式为__________________________________。
(2)G能发生银镜反应,也能使溴的四氯化碳溶液褪色,则G的结构简式为__________________。
(3)⑤ 的化学方程式是____________________________________________。
⑨ 的化学方程式是_________________________________________。
(4)①的反应类型是__________,④的反应类型是___________,⑦的反应类型是__________
(5)与H具有相同官能团的H的同分异构体的结构简式为______________________________。
解析: 本框图题涉及到的物质多,反应多,条件多,流程繁琐,但正因为如此,却给了我们更多的推断信息。由①反应类型可知,A明显为酯,B为一元羧酸,C为一元醇,又因为B和C均是有支链的有机化合物,所以,B的结构只能是CH3CH(CH3)COOH,C的结构是(CH3)2CHCH2OH或(CH3)3COH,而A就是CH3CH(CH3)COO CH2CH(CH3)CH3或CH3CH(CH3)COOC(CH3)3酯类化合物。所以,反应①为酯在碱液作用下的水解。
由C是醇及反应条件是浓硫酸加热,可知反应③为醇的消去,因此,D为CH2=C(CH3)2,由反应④的条件可知E为CH2=C(CH3)CH2Cl,而通过卤代烃在碱液中的水解(即反应⑤),便可生成结构为CH2=C(CH3)CH2OH的醇F,反应⑥为醇的催化氧化,G即是CH2=C(CH3)CHO,而反应⑦是醛的典型氧化,H为CH2=C(CH3)COOH,那么,很清楚反应⑧就是酸、醇的酯化了,容易判断I为CH2=C(CH3)COOCH3,最后一步反应⑨则是经典的加聚反应。
由以上分析,不难看出,如果框图题涉及的所有物质和反应都能够逐一确定出来,那题目所提出的问题就迎刃而解了。而本题看上去,过程复杂,其实整个框图中的物质间关系非常明朗,解题思考过程应该是非常通畅的。
答案:(1) B:CH3CH(CH3)COOH D:CH2=C(CH3)2
CH2
=C
CH3
—CHO
(2)G: 。
CH2
=C
CH3
—CH2OH+NaCl
CH2
=C
CH3
CH2Cl+NaOH
(3) △
H2O
;
-
CH2
—C
CH3
COOCH3
n
CH2
=C
CH3
—COOCH3
n
△
催化剂
(4)水解反应;取代反应;氧化反应。
(5)CH2=CHCH2COOH;CH2CH=CHCOOH。
演练题3.(09年广东卷)叠氮化合物应用广泛,如NaN3,可用于汽车安全气囊,PhCH2N3可用于合成化合物V(见下图,仅列出部分反应条件Ph—代表苯基)
(1) 下列说法不正确的是 (填字母)
A. 反应①、④属于取代反应
B. 化合物I可生成酯,但不能发生氧化反应
C. 一定条件下化合物Ⅱ能生成化合物I
D. 一定条件下化合物Ⅱ能与氢气反应,反应类型与反应②相同
(2) 化合物Ⅱ发生聚合反应的化学方程式为 (不要求写出反应条件)
(3) 反应③的化学方程式为 (要求写出反应条件)
(4) 化合物Ⅲ与phCH2N3发生环加成反应成化合物V,不同条件下环加成反应还可生成化合物V的同分异构体。该同分异物的分子式为 ,结构式为 。
(5) 科学家曾预言可合成C(N3)4,其可分解成单质,用作炸药。有人通过NaN3与NC-CCl3,反应成功合成了该物质下。列说法正确的是 (填字母)。
A. 该合成反应可能是取代反应
B. C(N3)4与甲烷具有类似的空间结构
C. C(N3)4不可能与化合物Ⅲ发生环加反应
D. C(N3)4分解爆炸的化学反应方程式可能为:C(N3)4C+6N2
【解析】(1)反应①:是—H被—Cl所取代,为取代反应,反应④:,可以看作是—Cl被—N3所取代,为取代反应,A正确;化合物Ⅰ含有羟基,为醇类物质,羟基相连的碳原子上存在一个氢原子,故可以发生氧化反应,B错;化合物Ⅱ为烯烃,在一定条件下与水发生加成反应,可能会生产化合物Ⅰ,C正确;化合物Ⅱ为烯烃,能与氢气发生加成反应,与反应②(反应②是烯烃与溴加成)的相同,D正确。
(2)。
(3)反应③是光照条件下进行的,发生的是取代反应:
(4) 书写分子式应该没有问题,因为同分异构体的分子式是相同的,但要注意苯基原子个数不要计算错误,分子式为:C15H13N3。书写同分异构体要从结构式出发,注意碳碳双键上苯基位置的变化,即。
(5)合成C(N3)4的反应可能为:NaN3+NC-CCl3,→C(N3)4+NaCN+3NaCl,属于取代反应,A正确;C(N3)4相当于甲烷(CH4)分子中的四个氢原子被—N3所取代,故它的空间结构与甲烷类似,B正确;该分子存在与相同的基团—N3,故该化合物可能发生加成反应,C错;根据题意C(N3)4其可分解成单质,故D正确。
【答案】 (1)B (2)
(3)
(4)C15H13N3; (5)ABD
演练题4. H是一种香料,可用下图的设计方案合成。
烃A
HCl
浓硫酸
△
B
NaOH水溶液
C
O2
D
O2
E
HCl
F
NaOH水溶液
G
H
(C6H12O2)
已知:①在一定条件下,有机物有下列转化关系:
HX
R—CH2—CH2X
R—CH=CH2 (X为卤素原子)
R—CHX—CH3
②在不同的条件下,烃A和等物质的量HCl在不同的条件下发生加成反应,既可以生成只含有一个甲基的B,也可以生成含有两个甲基的F。
(1)D的结构简式为 。
(2)烃A→B的化学反应方程式为 。
(3)F→G的化学反应类型是 。
(4)E+G→H的化学反应方程式为 。
(5)H有多种同分异构体,其中含有一个羧基,且其一氯化物有两种的是: 。(用结构简式表示)
答案:(1)CH3CH2CHO
(2)CH3CH=CH2+HCl CH3CH2CH2Cl。
浓硫酸
△
(3)取代反应(或“水解反应”)
(4)CH3CH2COOH+CH3CHOHCH3 CH3CH2COOCH(CH3)2+H2O。
(5)CH3—C(CH3)2—CH2—COOH
思考总结:结合以上题目的解题过程, 可知从下列途径寻找突破口。
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