内容正文:
专题03 有机化学基础(第4~5章)
考点01 糖类和核酸
▎必记点
1.糖类分类:
类别
代表物
分子式
水解
单糖
葡萄糖、果糖
C₆H₁₂O₆
不水解
二糖
蔗糖、麦芽糖
C₁₂H₂₂O₁₁
水解
多糖
淀粉、纤维素
(C₆H₁₀O₅)ₙ
水解
2.葡萄糖结构:CH₂OH(CHOH)₄CHO,含**—OH和—CHO**
3.果糖:含酮基,是葡萄糖的同分异构体
4.葡萄糖+果糖互为同分异构体;淀粉与纤维素不互为同分异构体(n值不同)
5.还原性糖:含醛基/半缩醛羟基 → 葡萄糖、麦芽糖、果糖
6.非还原性糖:蔗糖
7.水解条件: ① 蔗糖:稀H₂SO₄催化,水浴加热 ② 纤维素:90%浓H₂SO₄催化
8.水解产物: ① 蔗糖 → 葡萄糖 + 果糖 ② 麦芽糖 → 2葡萄糖 ③ 淀粉/纤维素 → 葡萄糖
9.银镜反应物质:醛、甲酸、甲酸酯、甲酸盐、葡萄糖、麦芽糖、果糖
10.淀粉水解程度判断:
银氨现象
碘水现象
结论
无银镜
变蓝
未水解
有银镜
变蓝
部分水解
有银镜
不变蓝
完全水解
⚠️ 易错点
1.检验葡萄糖前必须先加NaOH中和H₂SO₄
2.检验是否还有淀粉直接加碘水,不能先加NaOH(碘水与NaOH反应)
3.果糖不含醛基但能银镜反应(碱性条件转化)
4.纤维素与淀粉不是同分异构体
5.蔗糖无还原性,麦芽糖有还原性
一句话速记
单糖不水解,二糖纤维素水解为葡萄糖(蔗糖出果糖);测葡萄糖先中和H₂SO₄;蔗糖无还原性。
考点02 氨基酸和蛋白质
▎必记点
1.氨基酸官能团:—COOH 和 —NH₂
2.α-氨基酸结构:H₂N—CHR—COOH
3.常见氨基酸:
俗名
结构简式
甘氨酸
H₂N—CH₂—COOH
丙氨酸
CH₃—CH(NH₂)—COOH
谷氨酸
HOOC—CH₂CH₂—CH(NH₂)—COOH
4.物性:无色晶体,熔点高(200~300℃),易溶于水,难溶于醇醚
5.两性反应: ① 与酸:H₂N—CHR—COOH + HCl → ClH₃N—CHR—COOH ② 与碱:H₂N—CHR—COOH + NaOH → H₂N—CHR—COONa + H₂O
6.成肽反应:氨基的H + 羧基的OH → H₂O,生成肽键 —CO—NH—
7.肽键数计算:n个氨基酸生成一条肽链 → (n-1)个肽键 + (n-1)个H₂O
8.蛋白质组成元素:C、H、O、N、S,部分含P、Fe等
9.蛋白质结构:一级(顺序)、二级(盘旋)、三级(折叠)、四级
10.蛋白质水解:蛋白质 → 多肽 → α-氨基酸
11.盐析/变性/渗析对比:
项目
渗析
盐析
变性
原理
半透膜分离
加无机盐析出
失去生理活性
条件
半透膜
(NH₄)₂SO₄、Na₂SO₄、NaCl
加热、紫外线、重金属盐、强酸碱、有机溶剂
可逆性
可逆
可逆
不可逆
活性
保持
保持
失去
12.酶催化三特点:条件温和、高度专一、高效(10⁷~10¹³倍)
⚠️ 易错点
1.甘氨酸无手性碳,非手性分子,无对映异构
2.肽键写**—CO—NH—**,不写—CNHO—
3.盐析≠变性:盐析可逆保活性,变性不可逆失活
4.检验蛋白质水解产物先加NaOH中和
5.二肽水解只断1个肽键,仍含—NH₂和—COOH
一句话速记
α-氨基酸两性能成肽,n氨基酸生成(n-1)肽键(n-1)水;盐析可逆变性不可逆。
考点03 高分子化合物的结构特点
▎必记点
1.三概念:
名词
含义
单体
形成高分子的低分子化合物
链节
可重复的最小结构单元
聚合度
链节数目n
2.高分子 vs 低分子:
项目
高分子
低分子
相对分子质量
10⁴~10⁶平均值
<1000明确值
结构
重复结构单元
单一结构
3.高分子化合物属于混合物
⚠️ 易错点
1.高分子化合物相对分子质量是平均值
2.高分子化合物属于混合物(聚合度不同)
3.光导纤维、碳纤维不是有机高分子材料
一句话速记
单体聚合成链节,n个链节为聚合度;高分子是混合物。
考点04 高分子化合物的合成方法
▎必记点
1.加聚 vs 缩聚对比:
项目
加聚反应
缩聚反应
单体特征
含不饱和键
含双/多官能团(—OH、—COOH、—NH₂)
副产物
无
有(H₂O、HCl、NH₃等)
链节组成
与单体相同
与单体不同
产物
仅高聚物
高聚物+小分子
2.加聚书写法: ① 单烯型:断双键,键分两端,加括号,右下n
nCH₂=CHX → —[CH₂—CHX]ₙ—
② 二烯型:单变双,双变单,破两头,移中间
nCH₂=CH—CH=CH₂ → —[CH₂—CH=CH—CH₂]ₙ—
③ 双单体共聚:双键打开,中间相连
3.缩聚类型: ① 聚酯:—OH + —COOH ② 聚酰胺:—NH₂ + —COOH ③ 酚醛:苯酚 + HCHO
4.小分子量计算: ① 一种单体缩聚:生成 (n-1)个小分子 ② 两种单体缩聚:生成 (2n-1)个小分子
5.常见高分子单体:
高分子
单体
涤纶
HOCH₂CH₂OH + HOOC—C₆H₄—COOH
腈纶
CH₂=CH—CN
顺丁橡胶
CH₂=CH—CH=CH₂
丁苯橡胶
CH₂=CH—CH=CH₂ + C₆H₅—CH=CH₂
氯丁橡胶
CH₂=CCl—CH=CH₂
6.由高聚物推单体:一观(主链组成)、二断(找断键点)、三改写
7.加聚产物推单体规律: ① 主链全C单键:每2C切,单变双→乙烯型 ② 主链全C含C=C:每4C切,单变双双变单→1,3-丁二烯型
8.缩聚产物推单体:断键补原子,—O—补H加—OH,—NH—补H加—OH
⚠️ 易错点
1.缩聚物两端用端基原子表示,加聚物用"—"
2.缩聚反应酯化类用可逆符号
3.单体物质的量与高聚物下角标n要一致
4.单体不一定是单一物质,可两种共聚
一句话速记
加聚断双键无副产物,缩聚有小分子;一种单体出(n-1),两种单体出(2n-1)。
考点05 合成高分子材料
▎必记点
1.三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶
2.塑料组成:树脂 + 添加剂
3.聚乙烯对比:
项目
高压低密度
低压高密度
条件
高压高温引发剂
低压催化剂
结构
支链型
线型
支链
有
少或无
链长
较短
较长
熔点
较低
较高
密度
低
高
硬度
较小
较大
4.酚醛树脂:苯酚 + HCHO 缩聚 ① 酸催化等量 → 线型 ② 碱催化或HCHO过量 → 网状(体型)
5.维纶:聚乙烯醇,吸湿性好(含—OH)
6.涤纶:聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯纤维),产量第一
7.橡胶硫化:C=C被破坏,形成 —S— 或 —S—S—,线型→网状,强度弹性↑
8.高分子降解方法:生物降解、化学降解、光降解
⚠️ 易错点
1.塑料≠树脂(塑料=树脂+添加剂)
2.高压聚乙烯熔点密度比低压聚乙烯小
3.橡胶含C=C,易加成、易氧化老化
4.卤素单质、有机溶剂、强氧化剂腐蚀橡胶
5.酚醛树脂线型/网状由反应物比例和催化剂决定
一句话速记
塑料=树脂+添加剂;高压聚乙烯低密度、低压聚乙烯高密度;酚醛酸催化线型、碱催化网状;橡胶硫化线型变网状。
考点06 有机合成——碳骨架与官能团
▎必记点
1.碳链增长方法: ① 加聚反应 ② 缩聚反应 ③ 酯化反应 ④ 与HCN加成(醛/酮/烯/炔):RCHO + HCN → RCH(OH)CN ⑤ 羟醛缩合(至少一种含α-H) ⑥ 卤代烃与NaCN取代:RCl + NaCN → RCN + NaCl
2.碳链减短方法: ① 氧化反应(烯烃、苯同系物→苯甲酸) ② 水解反应(酯、蛋白质、多糖) ③ 烷烃裂化/裂解 ④ 脱羧:R—COONa + NaOH →(CaO,Δ) R—H + Na₂CO₃
3.官能团引入方法:
官能团
引入方法
C=C
醇/卤代烃消去;炔烃部分加成
—X
烯/炔加HX或X₂;烷/芳取代;醇+HX
—OH
烯+H₂O;醛/酮还原;卤代烃/酯水解
C=O(醛/酮)
醇催化氧化;烯被KMnO₄氧化
—COOH
醛氧化;酯水解;烯被KMnO₄氧化
4.官能团消除方法:
官能团
消除方法
C=C/C≡C
加成
—OH
取代、消去、氧化、酯化
—CHO
氧化、加成
酯基/肽键/—X
水解
5.由链成环方法: ① 二元醇成环 ② 羟基酸酯化成环 ③ 氨基酸成环 ④ 二元羧酸成环 ⑤ 双烯合成(Diels-Alder)
6.官能团保护方法:
官能团
保护方法
C=C
加HCl保护,氧化后再消去恢复
酚—OH
NaOH或CH₃I保护
—CHO
乙醇/乙二醇加成保护
—NH₂
醋酸酐转酰胺,水解恢复
醇—OH、—COOH
成酯保护
⚠️ 易错点
1.羟醛缩合:至少一种含α-H
2.脱羧:羧酸盐+NaOH(CaO催化、加热)
3.消去反应:邻位C必须有H
4.氧化醛基/还原其他基团前需保护C=C
5.KMnO₄氧化时所有C=C和苯环侧链α-H都会被氧化,需保护
一句话速记
碳链增长靠加聚缩聚酯化加成,减短靠氧化水解裂解脱羧;引官能团抓加成、取代、消去、氧化四类反应。
考点07 有机合成路线的设计
▎必记点
1.合成思路三要素:原料 → 中间体 → 目标
2.正合成法:从原料出发,按官能团衍变正向推
3.逆合成法:从目标分子逆推原料
4.综合推理法:正逆双向"挤压"
5.官能团衍变链:R-CH=CH₂ → R-CH₂CH₂X → R-CH₂CH₂OH → R-CH₂CHO → R-CH₂COOH → 酯
6.二元合成链:CH₂=CH₂ → XCH₂CH₂X → HOCH₂CH₂OH → OHC-CHO → HOOC-COOH
7.设计原则: ① 原料价廉易得 ② 路线短、步骤少 ③ 产率高、副反应少 ④ 条件温和
⚠️ 易错点
1.设计路线时注意官能团相互影响(如多官能团需保护)
2.逆推时官能团的引入要可行
3.KMnO₄氧化苯同系物得苯甲酸而非醇
4.醇消去/卤代烃消去需邻位C有H
一句话速记
正推从原料、逆推从目标、卡壳用综合;衍变链:烯→卤→醇→醛→酸→酯。
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