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1. 选择有机物分子式作突破口
题给条件中的有机物分子式和性质作为解题思维起点,确定有机物的结构。
例1 PC是一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料,由于其具有优良的耐冲击性和韧性,因而得到了广泛的应用。以下是某研究小组开发的生产PC的合成路线:
[A
C3H6][B
C9H12][C
C6H6O][D
C3H6O][E
C15H16O2] [+] [H+] [1)O2][2)H+/H2O][+] [H+][2C+D][+H2O] [H—O— —C— —O—C—OH+(n-1)H2O][O][CH3][—][—][CH3][—][—][n][(PC)] [催化剂][nE+nCO2]
已知以下信息:
①A可使溴的CCl4溶液褪色;
②B中有五种不同化学环境的氢;
③C可与FeCl3溶液发生显色反应;
④D不能使溴的CCl4褪色,其核磁共振氢谱为单峰。
请回答下列问题:
(1)A的化学名称是 ;
(2)B的结构简式为 ;
(3)C与D反应生成E的化学方程式为 ;
(4)D有多种同分异构体,其中能发生银镜反应的是 (写出结构简式);
(5)B的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中在核磁共振氢谱中出现两组峰,且峰面积之比为3∶1的是 (写出结构简式)。
解析 (1)A分子式为C3H6,能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明A为丙烯:CH3CH=CH2。
(2)B分子式为C9H12,它由CH3CH=CH2与苯反应得到,可能是丙苯( —CH2CH2CH3)、异丙苯( —CH(CH3)2),又因为B分子中有五种不同的氢原子,丙苯分子有6种不同的氢原子、异丙苯分子有5种不同的氢原子,B为异丙苯。
(3)C分子式为C6H6O,能与氯化铁溶液显色,说明C为苯酚;D不能使溴的四氯化碳溶液褪色,其核磁共振氢谱为单峰,说明D(C3H6O)只含一种氢原子,结构简式为CH3COCH3(丙酮)。由PC结构简式逆推E:[—][HO— —C— —OH][CH3][CH3][—],C与D的化学方程式为
[H+][—][CH3][CH3][—][—][—][O][HO— +CH3—C—CH3+ —OH→HO— —C— —OH+H2O]。
(4)D有多种同分异构体,能发生银镜反应的有机物必须含醛基,即丙醛: CH3CH2CHO。
(5)B(C9H12)的结构简式除苯环外,侧链有三种情况:①一个侧链(—C3H7),2种结构;②两个侧链,甲基+乙基,邻、间、对共3种;③三个侧链,即3个甲基,有3种,共8种。除B外,还有7种,其中两种氢原子,两种氢原子数之比为3∶1=9∶3(分子高度对称),它的结构简式为[ —CH3][CH3][H3C] (1,3,5-三甲基苯)。
点拨 本题很好地考查了读题能力和对比观察能力。通过反应物和产物结构简式对比,确定发生反应类型和断键、成键方式。(1)通过B的结构推断丙烯与苯环发生加成反应,且苯环断裂的碳氢键,氢原子加在双键的氢原子较多的碳原子上。(2)对比C、D与B的结构简式,得知氧气存在下,断裂B分子中侧链与苯环之间的碳碳单键,然后,侧链上碳变成碳氧双键,苯环与—OH结合生成苯酚。(3)对照PC结构与CO2,发现酚的—OH与O=C=O发生加成,生成—O—COOH基。
2. 选择反应条件作突破口
有机框图中常给出有机物相互反应的条件,通过反应条件很容易确定反应类型,预测官能团变化。例如,浓硫酸,加热——醇与羧酸发生酯化或醇发生消去反应;稀硫酸,加热——酯水解、二糖和多糖水解等。
例2 香豆素是一种天然香料,存在于黑香豆、兰花等植物中。工业上常用水杨醛与乙酸酐在催化剂存在下加热反应制得:[△] [催化剂][香豆素] [CHO][OH] [O] [O][+] [O][O][O] 。以下是由甲苯为原料生产香豆素的一种合成路线(部分反应条件及副产物已略去)
[催化剂,加热][乙酸酐] [HaOH/水][高温、高压] [HaOH/水][光照] [Cl2][FeCl3] [Cl2][香豆素][D
C7H6O2][B
C7H8O][A
C7H7Cl] [CH3] [C
C7H6OCl2]
已知以下信息:
① A中有五种不同化学环境的氢;
② B可与FeCl3溶液发生显色反应;
③ 同一个碳原子上连有两个羟基通常不稳定,易脱水形成羰基。
请回答下列问题:
(1)香豆素的分子式为 ;
(2)由甲苯生成A的反应类型为 ,A的化学名称为 ;
(3)由B生成C的化学反应方程式为 ;
(4)B的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中在核磁共振氢谱中只出现四组峰的有 种;
(5)D的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中:①既能发生银镜反应,又能发生水解反应的是 (写结构简式),②能够与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2的是 (写结构简式)。
解析 根据新信息水杨醛与乙酸酐反应式知,其反应断键和成键规律如下:
[△] [催化剂][香豆素] [O] [O] [CHO][OH] [+] [O][O][O] [△] [催化剂] [CH—CH][O———H] [O][O][O] [CH3][OH H] [(i)] [(ii)]
水杨酸与乙酸酐先发生加成反应,然后发生消去反应(i)和取代反应或酯化反应(ii)。制备香豆素必须先制取水杨醛,所以D为水杨醛。A是甲苯在催化剂作用下氯代产物,类似于苯与溴在溴化铁作用下发生取代反应,结合D的结构简式知,甲苯与氯气在氯化铁作用下,氯取代甲基邻位氢,A为邻氯甲苯,A分子含有5种氢原子。B能与氯化铁溶液显色,说明B分子中含有酚羟基,A→B发生卤代烃水解反应,B→C发生苯环侧链氯代反应,且2个氯取代2个氢生成C。由信息③知,C生成中间体不稳定(E),E易脱水生成D。由此推知,A、B、C、D、E结构简式分别为:
[CH3][—][—Cl] [CH3][—][—OH] [CH—Cl][—][—OH][Cl][—] [CH—OH][—][—OH][OH][—] [CHO][—][—OH][A B C E(不稳定) D]
(1)结构式转化为分子式,先根据碳四价,补齐氢原子,然后分类数清碳、氢、氧原子数。香豆素分子含有9个碳原子、6个氢原子、2个氧原子,它的分子式为C9H6O2
(2)甲苯生成邻氯代甲苯发生取代反应。邻氯甲苯的系统命名为2-氯甲苯。
(3)B生成C发生氯代反应(取代反应):
[CH3][—][—OH] [CH—Cl][—][—OH][Cl][—][+2Cl2][光照] [+2HCl]
(4)B含苯环的同分异构体不包括B本身,还有如下四种:
[CH3— ][OH] [(6种)] CH3— —OH(4种)
—CH2OH(5种) —OCH3(4种)
(5)D的同分异构体,有位置异构体(Ⅰ、Ⅱ),官能团异构体(Ⅲ、Ⅳ),共四种:
Ⅰ. [HO— ][CHO] Ⅱ. HO— —CHO
Ⅲ. —COOH Ⅳ. HCOO—
其中,Ⅳ式是甲酸苯酚酯,能发生水解反应,又能发生银镜反应;Ⅲ式为苯甲酸,能与碳酸氢钠反应生成CO2。
3. 选择新信息作突破口
有机推断题大多属于信息给予题,从题中提取新信息是解题关键和突破口。
例3 白黎芦醇(结构简式:)属二苯乙烯类多酚化合物,具有抗氧化、抗癌和预防心血管疾病的作用。某课题组提出了如下合成路线:
[A
C9H10O4][B
C10H12O4][C
C9H12O3][D
C9H11O2Br][E
C17H20O4][F
C17H18O3] [HBr] [BBr3][白黎
芦醇][△] [浓硫酸] [H2O] [NaBH4][CH3OH] [CH3OH][浓硫酸/△] [CH3O— —CHO][Li]
已知:
根据以上信息回答下列问题:
(1)白黎芦醇的分子式是 ;
(2)C→D的反应类型是 ,E→F的反应类型是 ;
(3)化合物A不与FeCl3溶液发生显色反应,能与NaHCO3反应放出CO2,推测其1H核磁共振谱(H-NMR)中显示有 种不同化学环境的氢原子,其个数比为 ;
(4)写出A→B反应的化学方程式: ;
(5)写出结构简式:D ,E ;
(6)化合物CH3O— —CHO有多种同分异构体,写出符合下列条件的所有同分异构体的结构简式: 。
①能发生银镜反应 ②含苯环且苯环上只有两种不同化学环境的氢原子
解析 先确定A的不饱和度为5,对照白黎芦醇的结构,确定含苯环,间三位,无酚羟基,有羧基。
A: B:
C: D:
(应用信息②)
E:(应用信息①)
F:
(1)碳原子不足四个键,用氢补齐。分类数碳、氢、氧原子数,确定分子式。
(2)用比较法判断反应类型:C(C9H12O3)→D(C9H11O2Br),C中—OH被溴原子取代,属于取代反应;
E(C17H20O4)→F(C17H18O3),在浓硫酸作用下,脱去一分子水,发生消去反应。
(3)A与氯化铁溶液不显色,能与碳酸氢钠反应,说明它不含酚羟基,含羧基,结合分子式和白黎芦醇结构式推知,A结构式为在H-NMR谱图中,2个—CH3上6个氢原子相同、苯环上有两种氢原子,—COOH邻位上氢原子相同,所以A有四种氢原子,个数分别为6、2、1、1。
(4)A与CH3OH在浓硫酸,加热条件下反应生成B,发生酯化反应,分子增加1个碳原子、2个氢原子,即脱去1个水分子。
(5)用信息①,RBrLi+OHC—R1经加成反应、水解反应最终转化成醇。
(6)CH3O— —CHO同分异构体含—CHO,且两个取代基位于苯环对位:两个取代基有以下几种方式:①—CHO+HOCH2—, ②—CH2CHO+—OH,③—O—CHO+—CH3,共有三种同分异构体。
答案 (1)C14H12O3
(2)取代反应 消去反应
(3)4 1︰1︰2︰6
题给条件中的有机物分子式和性质作为解题思维起点,确定有机物的结构。
例1 PC是一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料,由于其具有优良的耐冲击性和韧性,因而得到了广泛的应用。以下是某研究小组开发的生产PC的合成路线:
[A
C3H6][B
C9H12][C
C6H6O][D
C3H6O][E
C15H16O2] [+] [H+] [1)O2][2)H+/H2O][+] [H+][2C+D][+H2O] [H—O— —C— —O—C—OH+(n-1)H2O][O][CH3][—][—][CH3][—][—][n][(PC)] [催化剂][nE+nCO2]
已知以下信息:
①A可使溴的CCl4溶液褪色;
②B中有五种不同化学环境的氢;
③C可与FeCl3溶液发生显色反应;
④D不能使溴的CCl4褪色,其核磁共振氢谱为单峰。
请回答下列问题:
(1)A的化学名称是 ;
(2)B的结构简式为 ;
(3)C与D反应生成E的化学方程式为 ;
(4)D有多种同分异构体,其中能发生银镜反应的是 (写出结构简式);
(5)B的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中在核磁共振氢谱中出现两组峰,且峰面积之比为3∶1的是 (写出结构简式)。
解析 (1)A分子式为C3H6,能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明A为丙烯:CH3CH=CH2。
(2)B分子式为C9H12,它由CH3CH=CH2与苯反应得到,可能是丙苯( —CH2CH2CH3)、异丙苯( —CH(CH3)2),又因为B分子中有五种不同的氢原子,丙苯分子有6种不同的氢原子、异丙苯分子有5种不同的氢原子,B为异丙苯。
(3)C分子式为C6H6O,能与氯化铁溶液显色,说明C为苯酚;D不能使溴的四氯化碳溶液褪色,其核磁共振氢谱为单峰,说明D(C3H6O)只含一种氢原子,结构简式为CH3COCH3(丙酮)。由PC结构简式逆推E:[—][HO— —C— —OH][CH3][CH3][—],C与D的化学方程式为
[H+][—][CH3][CH3][—][—][—][O][HO— +CH3—C—CH3+ —OH→HO— —C— —OH+H2O]。
(4)D有多种同分异构体,能发生银镜反应的有机物必须含醛基,即丙醛: CH3CH2CHO。
(5)B(C9H12)的结构简式除苯环外,侧链有三种情况:①一个侧链(—C3H7),2种结构;②两个侧链,甲基+乙基,邻、间、对共3种;③三个侧链,即3个甲基,有3种,共8种。除B外,还有7种,其中两种氢原子,两种氢原子数之比为3∶1=9∶3(分子高度对称),它的结构简式为[ —CH3][CH3][H3C] (1,3,5-三甲基苯)。
点拨 本题很好地考查了读题能力和对比观察能力。通过反应物和产物结构简式对比,确定发生反应类型和断键、成键方式。(1)通过B的结构推断丙烯与苯环发生加成反应,且苯环断裂的碳氢键,氢原子加在双键的氢原子较多的碳原子上。(2)对比C、D与B的结构简式,得知氧气存在下,断裂B分子中侧链与苯环之间的碳碳单键,然后,侧链上碳变成碳氧双键,苯环与—OH结合生成苯酚。(3)对照PC结构与CO2,发现酚的—OH与O=C=O发生加成,生成—O—COOH基。
2. 选择反应条件作突破口
有机框图中常给出有机物相互反应的条件,通过反应条件很容易确定反应类型,预测官能团变化。例如,浓硫酸,加热——醇与羧酸发生酯化或醇发生消去反应;稀硫酸,加热——酯水解、二糖和多糖水解等。
例2 香豆素是一种天然香料,存在于黑香豆、兰花等植物中。工业上常用水杨醛与乙酸酐在催化剂存在下加热反应制得:[△] [催化剂][香豆素] [CHO][OH] [O] [O][+] [O][O][O] 。以下是由甲苯为原料生产香豆素的一种合成路线(部分反应条件及副产物已略去)
[催化剂,加热][乙酸酐] [HaOH/水][高温、高压] [HaOH/水][光照] [Cl2][FeCl3] [Cl2][香豆素][D
C7H6O2][B
C7H8O][A
C7H7Cl] [CH3] [C
C7H6OCl2]
已知以下信息:
① A中有五种不同化学环境的氢;
② B可与FeCl3溶液发生显色反应;
③ 同一个碳原子上连有两个羟基通常不稳定,易脱水形成羰基。
请回答下列问题:
(1)香豆素的分子式为 ;
(2)由甲苯生成A的反应类型为 ,A的化学名称为 ;
(3)由B生成C的化学反应方程式为 ;
(4)B的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中在核磁共振氢谱中只出现四组峰的有 种;
(5)D的同分异构体中含有苯环的还有 种,其中:①既能发生银镜反应,又能发生水解反应的是 (写结构简式),②能够与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2的是 (写结构简式)。
解析 根据新信息水杨醛与乙酸酐反应式知,其反应断键和成键规律如下:
[△] [催化剂][香豆素] [O] [O] [CHO][OH] [+] [O][O][O] [△] [催化剂] [CH—CH][O———H] [O][O][O] [CH3][OH H] [(i)] [(ii)]
水杨酸与乙酸酐先发生加成反应,然后发生消去反应(i)和取代反应或酯化反应(ii)。制备香豆素必须先制取水杨醛,所以D为水杨醛。A是甲苯在催化剂作用下氯代产物,类似于苯与溴在溴化铁作用下发生取代反应,结合D的结构简式知,甲苯与氯气在氯化铁作用下,氯取代甲基邻位氢,A为邻氯甲苯,A分子含有5种氢原子。B能与氯化铁溶液显色,说明B分子中含有酚羟基,A→B发生卤代烃水解反应,B→C发生苯环侧链氯代反应,且2个氯取代2个氢生成C。由信息③知,C生成中间体不稳定(E),E易脱水生成D。由此推知,A、B、C、D、E结构简式分别为:
[CH3][—][—Cl] [CH3][—][—OH] [CH—Cl][—][—OH][Cl][—] [CH—OH][—][—OH][OH][—] [CHO][—][—OH][A B C E(不稳定) D]
(1)结构式转化为分子式,先根据碳四价,补齐氢原子,然后分类数清碳、氢、氧原子数。香豆素分子含有9个碳原子、6个氢原子、2个氧原子,它的分子式为C9H6O2
(2)甲苯生成邻氯代甲苯发生取代反应。邻氯甲苯的系统命名为2-氯甲苯。
(3)B生成C发生氯代反应(取代反应):
[CH3][—][—OH] [CH—Cl][—][—OH][Cl][—][+2Cl2][光照] [+2HCl]
(4)B含苯环的同分异构体不包括B本身,还有如下四种:
[CH3— ][OH] [(6种)] CH3— —OH(4种)
—CH2OH(5种) —OCH3(4种)
(5)D的同分异构体,有位置异构体(Ⅰ、Ⅱ),官能团异构体(Ⅲ、Ⅳ),共四种:
Ⅰ. [HO— ][CHO] Ⅱ. HO— —CHO
Ⅲ. —COOH Ⅳ. HCOO—
其中,Ⅳ式是甲酸苯酚酯,能发生水解反应,又能发生银镜反应;Ⅲ式为苯甲酸,能与碳酸氢钠反应生成CO2。
3. 选择新信息作突破口
有机推断题大多属于信息给予题,从题中提取新信息是解题关键和突破口。
例3 白黎芦醇(结构简式:
[A
C9H10O4][B
C10H12O4][C
C9H12O3][D
C9H11O2Br][E
C17H20O4][F
C17H18O3] [HBr] [BBr3][白黎
芦醇][△] [浓硫酸] [H2O] [NaBH4][CH3OH] [CH3OH][浓硫酸/△] [CH3O— —CHO][Li]
已知:
根据以上信息回答下列问题:
(1)白黎芦醇的分子式是 ;
(2)C→D的反应类型是 ,E→F的反应类型是 ;
(3)化合物A不与FeCl3溶液发生显色反应,能与NaHCO3反应放出CO2,推测其1H核磁共振谱(H-NMR)中显示有 种不同化学环境的氢原子,其个数比为 ;
(4)写出A→B反应的化学方程式: ;
(5)写出结构简式:D ,E ;
(6)化合物CH3O— —CHO有多种同分异构体,写出符合下列条件的所有同分异构体的结构简式: 。
①能发生银镜反应 ②含苯环且苯环上只有两种不同化学环境的氢原子
解析 先确定A的不饱和度为5,对照白黎芦醇的结构,确定含苯环,间三位,无酚羟基,有羧基。
A:
C:
(应用信息②)
E:
F:
(1)碳原子不足四个键,用氢补齐。分类数碳、氢、氧原子数,确定分子式。
(2)用比较法判断反应类型:C(C9H12O3)→D(C9H11O2Br),C中—OH被溴原子取代,属于取代反应;
E(C17H20O4)→F(C17H18O3),在浓硫酸作用下,脱去一分子水,发生消去反应。
(3)A与氯化铁溶液不显色,能与碳酸氢钠反应,说明它不含酚羟基,含羧基,结合分子式和白黎芦醇结构式推知,A结构式为
(4)A与CH3OH在浓硫酸,加热条件下反应生成B,发生酯化反应,分子增加1个碳原子、2个氢原子,即脱去1个水分子。
(5)用信息①,RBrLi+OHC—R1经加成反应、水解反应最终转化成醇。
(6)CH3O— —CHO同分异构体含—CHO,且两个取代基位于苯环对位:两个取代基有以下几种方式:①—CHO+HOCH2—, ②—CH2CHO+—OH,③—O—CHO+—CH3,共有三种同分异构体。
答案 (1)C14H12O3
(2)取代反应 消去反应
(3)4 1︰1︰2︰6