第3章 烃的衍生物 整理与提升-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（人教版2019 不定项版）

突破一　有机物的结构与转化 有机物的结构与转化是历届各地高考的必考点。以某种药物、新材料的合成(或其中间产物的合成)为背景，考查合成路线中某一中间体的官能团的名称和结构简式的书写，某过程的反应类型和反应条件的判断，有机物分子式、结构简式及化学方程式的书写等。 1．(2023·全国甲卷节选)阿佐塞米(化合物L)是一种可用于治疗心脏、肝脏和肾脏病引起的水肿的药物。L的一种合成路线如下(部分试剂和条件略去)。 已知：R—COOHR—COClR—CONH2 回答下列问题： (1)A的化学名称是________。 (2)由A生成B化学方程式为____________________________________。 (3)反应条件D应选择________(填标号)。 a．HNO3/H2SO4 b．Fe/HCl c．NaOH/C2H5OH d．AgNO3/NH3 (4)F中含氧官能团的名称是________。 (5)H生成I反应类型为________。 (6)化合物J的结构简式为________。 答案　(1)邻硝基甲苯(2­硝基甲苯) (2) (3)b　(4)羧基　(5)消去反应　 (6) 解析　有机物B被酸性高锰酸钾氧化为C，结合有机物C的结构知，有机物B为，有机物B由有机物A与Cl2发生取代反应得到，则有机物A为，有机物E为有机物C发生还原反应得到的，有机物E经一系列反应得到有机物G，根据已知条件，有机物G与SOCl2发生第一步反应得到中间体，中间体再与氨水发生反应得到有机物H()，有机物I与有机物J发生反应得到有机物K，根据有机物I、K的结构和有机物J的分子式可以推断出有机物J的结构简式为，有机物K经后续反应得到目标化合物阿佐塞米(有机物L)。 2．(2023·全国乙卷节选)奥培米芬(化合物J)是一种雌激素受体调节剂，以下是一种合成路线(部分反应条件已简化)。 已知： 回答下列问题： (1)A中含氧官能团的名称是____________。 (2)C的结构简式为________________。 (3)D的化学名称为________。 (4)F的核磁共振谱显示为两组峰，峰面积比为1∶1，其结构简式为________。 (5)H的结构简式为__________________。 (6)由I生成J的反应类型是________。 答案　(1)醚键和羟基 (2) (3)苯乙酸 (4) (5) (6)还原反应 解析　有机物A与有机物B发生反应生成有机物C，有机物C与有机物D在多聚磷酸的条件下反应生成有机物E，根据有机物E的结构可以推测，有机物C的结构为，进而推断出有机物D的结构为；有机物E与有机物F反应生成有机物G，有机物G发生已知信息中的反应生成有机物H，有机物H的结构为，有机物H发生两步反应得到目标化合物J(奥培米芬)。 1．根据有机物的特殊性质及反应条件推断框图中的有机物 (1)有机推断的系统思维模型 (2)根据试剂判断官能团、根据机理写反应 第一步：看试剂。看物质转化时用到的试剂，根据试剂去推断物质可能含有的官能团。如某有机化合物能与碳酸氢钠、银氨溶液反应而推出该有机化合物中含有羧基和醛基。 第二步：明机理。掌握各类物质在发生化学反应时的反应机理及断键部位。如发生酯化反应时羧酸脱羟基、醇脱氢等。 第三步：写反应。由推出的物质结合反应的机理书写化学方程式。 (3)以特征产物为突破口来推断碳架结构和官能团的位置 ①醇的氧化产物与结构的关系 ②由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。 ③由取代产物的种类或氢原子环境可确定碳架结构。 有机物取代产物种类越少或相同环境的氢原子数越多，说明该有机物结构的对称性越高，因此可由取代产物的种类或氢原子环境联想到该有机物碳架结构的对称性而快速进行解题。 ④由加氢后的碳架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。 ⑤由有机物发生酯化反应能生成环酯或高聚酯，可确定该有机物是含羟基的羧酸；根据酯的结构，可确定—OH与—COOH的相对位置。 2．有机反应类型的判断方法 由反应特点推测反应类型　 从断键、成键的角度掌握各反应类型的特点，如取代反应的特点是有上有下或断一下一上一；加成反应的特点是只上不下或断一加二；消去反应的特点是只下不上 由反应条件推测反应类型　 ①NaOH水溶液作条件的反应：卤代烃的水解；酯或酰胺的碱性水解；NaOH醇溶液与卤代烃发生的是消去反应 ②以浓H2SO4作条件的反应：醇的消去；醇变醚；苯的硝化；酯化反应 ③以稀H2SO4作条件的反应：酯的水解；糖类的水解；蛋白质的水解 ④当反应条件为光照且与X2反应时，通常是X2与烷烃或苯环侧链烃基上的氢原子发生取代反应，而当反应条件为催化剂且与X2反应时，通常为苯环上的氢原子直接被取代 ⑤当反应条件为催化剂并有氧气时，通常是醇氧化为醛(或酮)或醛氧化为酸 注意：(1)卤代、硝化、磺化、酯化、水解、皂化、分子间脱水等反应，本质上属于取代反应。 (2)聚合反应包括加成聚合反应(简称加聚反应)和缩合聚合反应(简称缩聚反应)。 (3)有机物的加氢、脱氧属于还原反应，脱氢、加氧属于氧化反应。 1．(2023·新课标卷节选)莫西赛利(化合物K)是一种治疗脑血管疾病的药物，可改善脑梗塞或脑出血后遗症等症状。以下为其合成路线之一。 回答下列问题： (1)A的化学名称是____________。 (2)C中碳原子的轨道杂化类型有________种。 (3)D中官能团的名称为________、________。 (4)E与F反应生成G的反应类型为________。 (5)F的结构简式为______________。 (6)I转变为J的化学方程式为______________________________________。 答案　(1)3­甲基苯酚(间甲基苯酚)　(2)2　 (3)氨基　羟基　(4)取代反应　 (5) (6) 解析　根据流程，A与2­溴丙烷发生取代反应生成B，B与NaNO2发生反应生成C，C与NH4HS反应生成D，D与乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成E，结合E的结构简式和D的分子式可知，D为；E与F反应生成G，结合E和G的结构简式和F的分子式可知，F为；G发生两步反应生成H，H再与NaNO2/HCl反应生成I，结合I的结构和H的分子式可知，H为；I与水反应生成J，J与乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成K，结合K的结构简式和J的分子式可知，J为。 2．(2023·辽宁卷节选)加兰他敏是一种天然生物碱，可作为治疗阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。 回答下列问题： (1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的________位(填“间”或“对”)。 (2)C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和________(填名称)。 (3)用O2代替PCC完成D→E的转化，化学方程式为________________________________________________。 (4)H→I的反应类型为________。 (5)某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式分别为____________和____________。 答案　(1)对　(2)羧基 (3) (4)取代反应 (5) 　 解析　由A的结构简式、B的分子式及C的结构简式可推知B为，C发生还原反应得到D，由D的分子式可知D为，D中—CH2OH氧化为—CHO得到E，E与F反应得到G，根据已知②及H的结构简式可推知F为，G为，G发生还原反应(加氢反应)得到H，H与HCOOCH2CH3发生取代反应得到I和CH3CH2OH。 突破二　限定条件下同分异构体的书写 以合成路线图中的某一有机物的分子式或结构简式为依据提供条件，如核磁共振氢谱中峰的组数及面积比、使FeCl3溶液显色、1 mol有机物与Na或NaHCO3反应生成气体的物质的量等来书写符合条件的该有机物的同分异构体的结构简式或数目判断是历届各地高考的必考点。 1．(1)(2023·全国甲卷节选)具有相同官能团的B()的芳香同分异构体还有________种(不考虑立体异构，填标号)。 a．10 b．12 c．14 d．16 其中，核磁共振氢谱显示4组峰，且峰面积比为2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为____________。 (2)(2023·全国乙卷节选)在D()的同分异构体中，同时满足下列条件的共有________种； ①能发生银镜反应；②遇FeCl3溶液显紫色；③含有苯环。 其中，核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为________。 答案　(1)d　　 (2)13　 解析　(1)分子式为C7H6ClNO2的芳香同分异构体且含有—Cl、—NO2两种官能团。有以下几种情况：①若只有1个取代基，则为—CHClNO2，有1种；②若有2个取代基，则为—CH2NO2、—Cl或—CH2Cl、—NO2，2个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种，共6种；③若有3个取代基，则为—Cl、—NO2、—CH3，则有10种。除有机物B外，其同分异构体有16种。 (2)能发生银镜反应说明该结构中含有醛基，遇FeCl3溶液显紫色说明该结构中含有酚羟基，若有3个取代基，则为—OH、—CHO、—CH3，固定醛基、酚羟基的位置处在邻位上，变换甲基的位置，这种情况下有4种可能；固定醛基、酚羟基的位置处在间位上，变换甲基的位置，这种情况下有4种可能；固定醛基、酚羟基的位置处在对位上，变换甲基的位置，这种情况下有2种可能；若有2个取代基，则为—OH、—CH2CHO，这种情况下有邻、间、对3种可能，因此满足题述条件的同分异构体有4＋4＋2＋3＝13种。 2．(1)(2023·新课标卷节选改编)已知：连有4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。则在B()的同分异构体中，同时满足下列条件的共有________种(不考虑立体异构)； ①含有手性碳；②含有三个甲基；③含有苯环。 其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为____________。 (2)(2023·浙江6月选考节选)写出同时符合下列条件的化合物D()的同分异构体的结构简式____________________________________。 ①分子中含有苯环 ②1H­NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种不同化学环境的氢原子，有酰胺基()。 答案　(1)9　 (2) 解析　(1)在B的同分异构体中，含有手性碳、含有3个甲基、含有苯环的同分异构体有9种，分别为；其中，核磁共振氢谱显示为6组峰，且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为。 1．不饱和度的计算方法 不饱和度又称缺氢指数，是有机物分子不饱和程度的量化指标，用希腊字母Ω表示。当一个有机物折算成相应的烃后，与相同碳原子数的饱和链烃相比较，每缺少2个氢原子，则该有机物的不饱和度增加1。 (1)根据有机物的分子式计算 若有机物的分子式为CmHn，则其不饱和度为 Ω＝ ①有机物分子中含有卤素等一价元素时，应把卤素原子视作氢原子计算不饱和度。如C2H5Cl的Ω＝＝0。 ②有机物分子中含有氧等二价元素时，计算不饱和度时不考虑氧原子。如CH3CHO、CH3COOH的Ω＝＝1。 (2)根据有机物的结构确定 Ω＝双键数＋三键数×2＋苯环数×4＋环数(除苯环外的环) ①烷烃和烷基的不饱和度Ω＝0，如C2H6、—C2H5的Ω＝0。 ②双键或环的Ω＝1，如CH2===CHCH3、 CH3CHO、环己烷()的Ω＝1。 ③三键的Ω＝2，如CH3C≡CH的Ω＝2。 ④苯环的Ω＝4，如甲苯的Ω＝4。 ⑤立体封闭的有机物分子(多面体或笼状结构)，其不饱和度比面数少1。如立方烷()面数为6，其不饱和度Ω＝6－1＝5。 2．不饱和度(Ω)与结构之间的关系 不饱和度 思考方向 Ω＝1 1个双键或1个环 Ω＝2 1个三键或2个双键或1个环和1个双键 Ω＝3 3个双键或1个双键和1个三键 Ω≥4 考虑可能含有苯环 3.限定条件与结构的关系 常见限定条件 对应的官能团或结构 能与NaHCO3或Na2CO3反应放出气体 —COOH 能与钠反应产生H2 —OH或—COOH 能与Na2CO3反应 —OH(酚)或—COOH 能与NaOH溶液反应 —OH(酚)或—COOH或—COOR或—X 能发生银镜反应[或与新制 Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀] —CHO(包括HCOOR) 能与FeCl3溶液发生显色反应 —OH(酚) 能发生水解反应 —COOR或—X或—CONH— 既能发生水解反应又能发生银镜反应(或水解产物能发生银镜反应) HCOOR 苯环上的一溴代物有一种 4.核磁共振氢谱与结构的关系 (1)峰的组数代表氢原子的种类。 (2)峰的面积比代表各类氢原子的个数比。 (3)从峰的面积比可以分析分子结构上的对称性。 1．(1)(2023·辽宁卷节选) F()的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N—H键的共有________种。 (2)(2023·湖北卷节选)D()的同分异构体中，与其具有相同官能团的有________种(不考虑对映异构)，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为________________________。 答案　(1)3　(2)7　 解析　(1)F()的同分异构体中红外光谱显示有酚羟基，说明含有结构，无N—H键，则含有结构，根据其分子式，符合条件的同分异构体中苯环上只有两个取代基：—OH、，有邻、间、对三种位置关系，故共有3种同分异构体。 (2)D为，分子式为C5H12O，含有羟基的同分异构体分别为 、、、、、 、、，共8种，除去D自身，还有7种同分异构体，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为。 2．(1)(2022·湖南高考节选) 是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有________种(考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为________。 (2)(2022·山东高考节选)H()的同分异构体中，仅含有—OCH2CH3、—NH2和苯环结构的有________种。 答案　(1)5　　(2)6 解析　(1) 的同分异构体能发生银镜反应，说明该物质含有醛基，根据分子式C4H6O可得知，该物质还含有碳碳双键或者三元环，则符合条件的同分异构体有5种，它们分别是CH2===CHCH2CHO、、 、和。 (2)由H的同分异构体仅含有—OCH2CH3、苯环和—NH2可知，其结构可以视作、、分子中苯环上的氢原子被—NH2取代，所得结构分别有1、3、2种，共有6种。 3．(1)(2021·辽宁高考节选)F()的同分异构体中，含有苯环、—NH2，且能发生银镜反应的有________种；其中核磁共振氢谱峰面积之比为2∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为____________________。 (2)(2021·山东高考节选)符合下列条件的A()的同分异构体有________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 答案　(1)17　　(2)4 解析　(1)F的结构简式为，F的同分异构体中，含有苯环、—NH2，且能发生银镜反应，结构中含有醛基，可能的结构：如果苯环上含有两个取代基，有—CH2CHO、—NH2和—CHO、—CH2NH2两种情况，环上有邻、间、对三种位置，共有6种结构；若苯环上有三个取代基，有—CH3、—CHO、—NH2，共有10种结构；若苯环上只有一个取代基，是氨基和醛基连在同一个碳原子上，所以共有17种。 (2) 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，说明具有对称结构，则满足条件的结构有：、、、，共有4种。 4．(1)(2021·湖南高考节选)B ()有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。 ①苯环上有2个取代基；②能够发生银镜反应；③与FeCl3溶液发生显色反应。 其中核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为____________。 (2)(2021·广东高考节选)化合物Ⅵ()的芳香族同分异构体中，同时满足如下条件的有________种，写出其中任意一种的结构简式：__________________________________。 条件：a.能与NaHCO3反应；b.最多能与2倍物质的量的NaOH反应；c.能与3倍物质的量的Na发生放出H2的反应；d.核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子；e.不含手性碳原子(手性碳原子是指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。 答案　(1)15　　 (2)10　 解析　(1) 的同分异构体满足：①能发生银镜反应，说明结构中存在醛基，②与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基，同时满足苯环上有2个取代基，酚羟基需占据苯环上的1个取代位置，另一取代基在苯环上的连接方式(*标记): 、共五种，因此一共有5×3＝15种结构。 (2)化合物Ⅵ的分子式为C10H12O4，能与NaHCO3反应说明含有羧基，能与NaOH反应说明含有酚羟基或羧基或酯基，最多能与2倍物质的量的NaOH反应，说明除一个羧基外还可能含有酚羟基、羧基、酯基其中的一个，能与Na反应的官能团为醇羟基、酚羟基、羧基，能与3倍物质的量的Na发生放出H2的反应，说明一定含有醇羟基，综上该分子一定含有羧基和醇羟基，由于该分子共有4个氧原子，不可能再含有羧基和酯基，则还应含有酚羟基，核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子，说明含有两个甲基，并且高度对称，据此可知共有三个取代基，分别是—OH、—COOH和，苯环上有3个不同取代基的结构共有10种，故该有机物的同分异构体共有10种。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$