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新选考·热点题型(十七) 有机结构推断(见学生用书P276)
1.根据转化关系推断有机化合物的类别
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。
醇、醛、羧酸、酯之间的相互衍变关系是有机化合物结构推断的重要突破口,它们之间的相互转化关系如下图所示:
上图中,A能被连续氧化生成C,且A、C在浓硫酸存在下加热生成D,则
①A为醇,B为醛,C为羧酸,D为酯。
②A、B、C三种物质中碳原子数相同,碳骨架结构相同。
③A分子中含—CH2OH结构。
2.根据试剂或特征现象推知官能团的种类
熟记下列特征现象与官能团的关系
(1)使溴的四氯化碳溶液褪色,则表示该物质中可能含有“”或“—C≡C—”等结构。
(2)使KMnO4(H+)溶液褪色,则该物质中可能含有“”“—C≡C—”或“—CHO”等结构或为苯的同系物。
(3)遇FeCl3溶液显紫色,或加入饱和溴水出现白色沉淀,则该物质中含有酚羟基。
(4)遇浓硝酸变黄,则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。
(5)遇I2变蓝,则该物质为淀粉。
(6)加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热,有砖红色沉淀生成或加入银氨溶液,加热,有银镜生成,表明含有—CHO。
(7)加入Na放出H2,表明含有—OH或—COOH。
(8)加入NaHCO3溶液产生气体,表明含有—COOH。
3.根据反应条件推断反应类型
(1)在NaOH的水溶液中发生水解反应,可能是酯的水解反应也可能是卤代烃的水解反应。
(2)在NaOH的乙醇溶液中加热,发生卤代烃的消去反应。
(3)在浓硫酸存在的条件下加热,可能发生醇的消去反应、酯化反应或成醚反应等。
(4)能与溴水或溴的CCl4溶液反应,可能为烯烃、炔烃的加成反应。
(5)能与H2在Ni的催化作用下发生反应,则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛、酮的加成反应或还原反应。
(6)在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下,发生醇的催化氧化反应。
(7)与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应,则该物质发生的是—CHO的氧化反应。(如果连续两次出现O2,则为“醇→醛→羧酸”的过程)
(8)在稀硫酸加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。
(9)在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应;在铁粉、X2条件下发生苯环上的取代反应。
例1 2023·诸暨中学模拟一种利胆药物F的合成路线如图所示:
已知:
Ⅰ.
回答下列问题。
(1)A的结构简式为;
符合下列条件的A的同分异构体有__4__种。
①含有酚羟基;②不能发生银镜反应;③含有四种化学环境的氢;④只含一个环状结构且不含过氧键。
(2)检验B中是否含有A的试剂为__FeCl3溶液__;B→C的反应类型为__氧化反应__。
(3)C→D的化学方程式为____;E中含氧官能团共__3__种。
(4)已知:,综合上述信息,写出由和制备的合成路线。
【答案】
【解析】由信息反应Ⅱ以及F的结构简式和E的分子式可知E的结构简式为,D发生信息反应Ⅰ得到E,则D的结构简式为,C与CH3OH发生反应生成D,由C、D分子式可知,C比D少1个碳原子和2个氢原子,说明C→D是酯化反应,因此C的结构简式为;B→C碳链不变,而A→B碳链增长,且增长的碳原子数等于中的碳原子数,B→C的反应条件为NaClO2、H+,NaClO2具有氧化性,因此B→C为氧化反应,A→B为取代反应,C8H8O3的不饱和度为5,说明苯环上的取代基中含有不饱和键,因此A的结构简式为,B的结构简式为。
(1)由题意分析可知,A的结构简式为;A的同分异构体中满足:①含有酚羟基;②不能发生银镜反应,说明结构中不含醛基;③含有四种化学环境的氢,则说明具有对称结构;④只含一个环状结构且不含过氧键;则满足条件的结构有、,共有4种。
(2)A中含有酚羟基,B中不含酚羟基,可利用FeCl3溶液检验B中是否含有A,若含有A,则加入FeCl3溶液后溶液显紫色;B→C的反应类型为氧化反应。
(3)C→D为与CH3OH在浓硫酸作催化剂并加热的条件下发生酯化反应生成;E的结构简式为,其中的含氧官能团为醚键、羟基、酯基,共3种。
(4)由和制备的过程需要增长碳链,可利用题干中A→B的反应实现,然后利用信息反应Ⅰ得到目标产物,目标产物中碳碳双键位于端基碳原子上,因此需要与HBr在-80℃下发生加成反应生成,合成路线见答案。
例2 M是合成某药物的中间产物,其合成路线如下:
已知:
(1)A分子无支链,只含有一种官能团,官能团的名称是__羧基__。
(2)B→E的反应类型是__加成反应__。
(3)D的结构简式是。
(4)F→G的化学方程式是__CH3COOH