新课改瘦专用2020版高考化学一轮复习第九章第四节有机高分子化合物有机合成与推断课件

第四节有机高分子化合物有机合成与推断考点(一)有机高分子化合物【精讲精练快冲关】知能学通1．有机高分子的组成(1)单体：能够进行_____反应形成高分子化合物的低分子化合物。(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。(3)聚合度：高分子链中含有链节的_____。聚合数目2．合成高分子化合物的两个基本反应(1)加聚反应①定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。②产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。③反应类型a．聚乙烯类(塑料纤维)b．聚1,3­丁二烯类(橡胶)c．混合加聚类：两种或两种以上单体加聚：(2)缩聚反应①定义：单体间相互作用生成高分子化合物，同时还生成小分子化合物(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应。②产物特征：生成高聚物和小分子，高聚物与单体有不同的组成。③反应类型a．聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚b．聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚c．酚醛树脂类3．高分子化合物的分类其中，____、________、_________又被称为“三大合成材料”。塑料合成纤维合成橡胶题点练通题点一高聚物单体的判断1．(2019·郑州模拟)高分子化合物的结构如下：其单体可能是()①CH2===CHCN②乙烯③1,3­丁二烯④苯乙炔⑤苯乙烯⑥1­丁烯A．①③⑤B．②③⑤C．①②⑥D．①③④解析：该高分子化合物属于加聚反应生成的高聚物，链节的主链上存在碳碳双键结构，按如图方式断键：答案：A2．(2018·北京高考)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料。其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是()A．完全水解产物的单个分子中，苯环上的氢原子具有不同的化学环境B．完全水解产物的单个分子中，含有官能团—COOH或—NH2C．氢键对该高分子的性能没有影响解析：水解生成的单个分子是对称结构，苯环上的氢原子具有相同的化学环境，A项错误；该高分子完全水解生成分别含有官能团—COOH、—NH2，B项正确；氢键对高分子的性能有影响，C项错误；该高分子化合物的结构简式为D项错误。答案：B3．填写下列空白：[方法规律]高聚物单体的推断方法推断单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物，并找准分离处。(1)加聚产物单体的判断加聚产物的主链一般全为碳原子，按“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”的规律画线断键，然后半键闭合、单双键互换。如的单体为CH2===CH2和CH2===CHCN，的单体为CH2===CHCH3和CH2===CH—CH===CH2。(2)缩聚产物单体的判断缩聚产物的链节中不全为碳，一般有等结构，在或画线处断键，碳原子上连—OH，氧原子和氮原子上连—H，即得单体。题点二有机高分子的合成4．PHB塑料是一种在微生物的作用下可降解的环保型塑料，工业上用异戊二烯合成PHB的路线如图：请回答下列问题：(1)A的系统命名的名称为________________，D中含有的官能团名称为________。(2)反应①的反应类型为________。(3)B与H2的加成产物为B的结构简式为________。(4)PHB塑料在自然界的降解产物为____________________。(5)写出反应④的化学方程式_______________________。(6)C的同分异构体有很多种，其中一种为HOOCCH2CH2CHO，写出该有机物与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式____________________________。(7)参照PHB的合成路线，设计一条以D为起始原料制备的合成路线(其他试剂任选)。解析：(1)根据系统命名法，A的名称为2­甲基­1,3­丁二烯。(2)根据已知信息①知，反应①为加成反应，B的结构简式为(4)PHB只含有C、H、O三种元素，且PHB塑料为可降解的环保塑料，故其降解产物为CO2、H2O。(5)根据已知信息②及B、D的结构可知C为则E为其在一定条件下发生缩聚反应生成PHB。答案：(1)2­甲基­1,3­丁二烯羧基、羰基(2)加成反应(3)(4)CO2、H2O考点(二)有机合成与推断题的突破策略【多角探明无盲点】必备知能1．有机合成题的解题思路2．有机合成中碳骨架的构建(1)碳链增长的方法①炔烃、烯烃、醛、酮与HCN加成：②醛酮的羟醛缩合(其中至少一种含有α­H)：③卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、等的取代反应：RCl＋NaCN―→____________。RCN＋NaCl④聚合反应a．加聚反应(烯烃、二烯烃、乙炔等)：nCH2===CH2―――→催化剂______________。b．缩聚反应：酯化反应类型(如乙二醇与乙二酸反应)、氨基酸缩合类型(如甘氨酸缩合)、甲醛与苯酚(酚醛树脂)。⑤酯化反应：CH3CH2OH＋CH3COOH浓硫酸△______________________。CH2—CH2CH3COOCH2CH3＋H2O(2)碳链减短的方法①氧化反应，包括烯烃、炔烃的部分氧化，苯的同系物氧化成苯甲酸等。如：RCH===CH2―――→KMnO4H＋RCOOH＋CO2↑＋H2O；②水解反应，主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。如RCOOR′＋H2O酸△___________________。③烷烃发生裂化或裂解反应：C16H34――→高温C8H18＋C8H16；C8H18――→高温C4H10＋C4H8。④脱羧反应：R—COONa＋NaOH――→CaO△_____＋Na2CO3。RCOOH＋R′—OHR—H3．有机合成中官能团的转化(1)官能团的引入官能团引入方法卤素原子①烃、酚的____；②不饱和烃与HX、X2的____；③醇与氢卤酸(HX)的_____羟基①烯烃与水_____；②醛、酮与氢气_____；③卤代烃在碱性条件下_____；④酯的水解碳碳双键①某些醇或卤代烃的_____；②炔烃不完全加成；③烷烃裂化碳氧双键①醇的_________；②连在同一个碳上的两个羟基脱水；③含碳碳三键的物质与水加成羧基①醛基_____；②酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解取代加成取代加成加成水解消去催化氧化氧化(2)官能团的消除①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环)。②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。③通过加成或氧化反应等消除醛基。④通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。(3)官能团的改变可根据合成需要(或题目中所给衍变途径的信息)，进行有机物官能团的衍变，以使中间产物向产物递进。有以下三种方式：①利用官能团的衍生关系进行衍变，如R—CH2OHO2H2________――→O2___________。②通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如CH3CH2OH―――→消去－H2OCH2===CH2――→加成＋Cl2___________________――→水解____________________。③通过化学反应改变官能团的位置，如R—CHOR—COOHCl—CH2—CH2—ClHO—CH2—CH2—OH(4)有机合成中常见官能团的保护①酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa(或—OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。②碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。③氨基(—NH2)的保护：如在利用对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2，防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。4．中学常见的有机合成路线(1)一元合成路线R—CH===CH2――――→HX一定条件卤代烃――――→NaOH/H2O△一元醇→一元醛→一元羧酸→酯(2)二元合成路线CH2===CH2――→X2XCH2—CH2X――――→NaOH/H2O△二元醇→二元醛→二元羧酸→链酯环酯高聚酯(3)芳香化合物合成路线5．有机合成路线的设计方法(1)正推法。即从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路线。如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯，可采用正推法：(2)逆推法。即从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计。如采用逆推法，通过对苯甲酸苯甲酯()的结构分析可知合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇，继续逆推可得原料分子为甲苯，如图所示：设计合成路线时，要选择反应步骤少，试剂成本低，操作简单，毒性小，污染小，副产物少的路线，即解题策略策略一根据转化关系解题有机综合推断题常以框图或变相框图的形式呈现一系列物质的衍变关系，经常是在一系列衍变关系中有部分产物已知或衍变条件已知，因而解答此类问题的关键是熟悉烃及各种衍生物之间的转化关系及转化条件。(1)甲苯的一系列常见的衍变关系(2)二甲苯的一系列常见的衍变关系[对点练]1．(2018·全国卷Ⅱ)以葡萄糖为原料制得的山梨醇(A)和异山梨醇(B)都是重要的生物质转化平台化合物。E是一种治疗心绞痛的药物。由葡萄糖为原料合成E的路线如图：回答下列问题：(1)葡萄糖的分子式为________。(2)A中含有的官能团的名称为________。(3)由B到C的反应类型为________。(4)C的结构简式为________________。(5)由D到E的反应方程式为_____________________。(6)F是B的同分异构体。7.30g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24L二氧化碳(标准状况)，F的可能结构共有_______种(不考虑立体异构)；其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3∶1∶1的结构简式为___________________________。解析：(1)葡萄糖的分子式为C6H12O6。(2)葡萄糖中含有羟基和醛基，醛基与氢气发生加成反应生成羟基，因此A中的官能团只有羟基。(3)B分子含有羟基，能与乙酸发生酯化反应，因此该反应类型为取代反应(或酯化反应)。(4)由C的分子式可知，B中只有一个羟基发生取代反应，因此C的结构简式为。(5)D生成E的反应为酯在氢氧化钠作用下的水解反应，该反应的化学方程式为(6)B的分子式为C6H10O4，其相对分子质量为146，F是B的同分异构体，则7.30gF的物质的量为0.05mol，生成的CO2的物质的量为0.1mol，因此F分子中含有两个羧基，剩余基团为—C4H8，根据同分异构体的书写方法可判断符合要求的F的可能结构有9种，其中满足题意要求的结构简式为答案：(1)C6H12O6(2)羟基(3)取代反应2．以重要的化工原料A(C2H2)合成有机物E和的路线如图所示，部分反应条件及产物略去。其中D在一定条件下可被氧化成酮。回答下列问题：(1)B的系统命名是______________；已知C是顺式产物，则C的结构简式为____________________。(2)⑤的反应类型是________________，E含有的官能团的名称是________________________。(3)反应⑧产物与新制Cu(OH)2反应的化学方程式为______________________________________________。(4)符合下列条件肉桂酸的同分异构体共________种。①分子中含有苯环和碳碳双键，②能够发生银镜反应，③遇FeCl3溶液显紫色。写出其中核磁共振氢谱图有六组峰，且峰面积之比为1∶1∶1∶1∶2∶2的结构简式：______________________。(5)参照上述合成路线，设计一条由丙炔和甲醛为起始原料制备的合成路线。解析：A的分子式为C2H2，A是乙炔；根据NaCCNa―――→CH3ClB(C4H6)，可推出B是CH3CCCH3；由B―――→Na液NH3C(C4H8)，可知C是CH3CH===CHCH3；由C生成D(C4H10O)，D在一定