新高考化學復習專題十五生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)有機合成教學課件

專題十五生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)有機合成考點1生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)一、糖類1.糖類:從分子結(jié)構(gòu)上看,糖類是多羥基醛、多羥基酮和它們的脫水縮合物。糖類可分

為單糖、寡糖(二糖最為重要)和多糖。2.單糖(1)葡萄糖與果糖二者分子式都為C6H12O6,互為同分異構(gòu)體;葡萄糖的結(jié)構(gòu)簡式為CH2OH(CHOH)4CHO,

果糖的結(jié)構(gòu)簡式為CH2OH(CHOH)3COCH2OH(酮糖)。(2)葡萄糖的化學性質(zhì)①還原性:能與新制Cu(OH)2和銀氨溶液反應。②加成反應:與H2發(fā)生加成反應生成己六醇。③酯化反應:葡萄糖分子中含有醇羥基,能與羧酸發(fā)生酯化反應。④發(fā)酵生成乙醇:C6H12O6

2C2H5OH+2CO2↑。(3)核糖與脫氧核糖——戊糖核糖和脫氧核糖分別是生物體的遺傳物質(zhì)RNA和DNA的重要組成部分,核糖的結(jié)構(gòu)

簡式為CH2OH(CHOH)3CHO,脫氧核糖的結(jié)構(gòu)簡式為CH2OH(CHOH)2CH2CHO。3.二糖——蔗糖與麥芽糖二者分子式均為C12H22O11,互為同分異構(gòu)體;都能水解;蔗糖不含醛基,麥芽糖含有醛基(屬于還原性糖)。

+H2O

+

+H2O

注意乳糖也是一種常見的二糖。4.多糖——淀粉與纖維素(1)比較:二者都屬于天然有機高分子,分子式可表示為(C6H10O5)n,因n值不確定,故二者

都屬于混合物,且不互為同分異構(gòu)體。淀粉和纖維素均可發(fā)生酯化反應,不能被銀氨

溶液、氫氧化銅等弱氧化劑氧化;淀粉遇碘(I2)變藍。(2)水解反應

+nH2O

+nH2O

注意纖維素在人體中不能水解,無法吸收和利用。但食物中的纖維素可刺激腸道蠕

動,有助于消化。(3)淀粉水解程度的判斷①實驗流程

②實驗現(xiàn)象及結(jié)論情況現(xiàn)象A現(xiàn)象B結(jié)論Ⅰ溶液呈藍色未產(chǎn)生銀鏡淀粉未水解Ⅱ溶液呈藍色出現(xiàn)銀鏡淀粉部分水解Ⅲ溶液不呈藍色出現(xiàn)銀鏡淀粉完全水解提示

①檢驗淀粉時,取水解液加入碘水,不能取中和液,因為碘能與NaOH溶液反應。

②淀粉、蔗糖的水解需用稀硫酸作催化劑,而銀鏡反應或葡萄糖與新制Cu(OH)2的反

應必須在堿性條件下進行,所以檢驗淀粉或蔗糖的水解產(chǎn)物前應先加入NaOH溶液至

溶液呈堿性。二、油脂(1)油脂的概念油脂屬于酯類,是高級脂肪酸和甘油(丙三醇)生成的酯。形成油脂的常見高級脂肪酸

有硬脂酸(C17H35COOH)、軟脂酸(C15H31COOH)、油酸(C17H33COOH)等。油脂的結(jié)構(gòu)

可表示如下:

(2)油脂的化學性質(zhì)①油脂的氫化(油脂的硬化)經(jīng)硬化制得的油脂叫人造脂肪,也稱硬化油。如油酸甘油酯與H2發(fā)生加成反應的化學

方程式為

+3H2

。②水解反應(油脂在堿性條件下的水解反應又稱皂化反應)

+3NaOH

+3C17H35COONa三、蛋白質(zhì)1.氨基酸(1)α-氨基酸通式:

。官能團:氨基(—NH2)和羧基(—COOH)。①兩性:如甘氨酸與HCl、NaOH反應的化學方程式分別為

+HCl

、

+NaOH

+H2O。②成肽反應:兩個氨基酸分子(可以相同,也可以不同)脫水縮合形成含有肽鍵的化合

物。如:

+

(2)氨基酸的化學性質(zhì)+H2O。多種氨基酸通過肽鍵連接最終可形成蛋白質(zhì)。2.蛋白質(zhì)(1)組成與結(jié)構(gòu):蛋白質(zhì)含有C、H、O、N、S等元素,是由氨基酸通過縮聚反應形成的,

是天然有機高分子。(2)化學性質(zhì)①水解:在酸、堿或酶的作用下,最終水解生成氨基酸。②兩性:與氨基酸類似。③鹽析:向蛋白質(zhì)溶液中加入某些濃的無機鹽[如(NH4)2SO4、Na2SO4等]溶液后,可以使蛋白質(zhì)的溶解度降低而使其從溶液中析出。鹽析是可逆過程,可用于分離和提純蛋白

質(zhì)。④變性:加熱、紫外線、X射線、強酸、強堿、重金屬鹽、一些有機物(甲醛、乙醇、

苯甲酸等)會使蛋白質(zhì)變性,屬于不可逆過程。⑤顯色反應:含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃HNO3加熱變黃色,該性質(zhì)可用于含苯環(huán)的蛋白質(zhì)

的檢驗。⑥灼燒蛋白質(zhì)有燒焦羽毛的氣味。3.酶:酶是一類由細胞產(chǎn)生的、對生物體內(nèi)的化學反應具有催化作用的有機化合物,其

中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)。酶的催化反應條件溫和,具有高效性、專一性。四、核酸考點2合成高分子一、高分子基本概念1.鏈節(jié):高分子中不斷重復的基本結(jié)構(gòu)單元。2.聚合度:鏈節(jié)的數(shù)目稱為聚合度,用“n”表示。3.單體:合成高分子的小分子化合物。二、有機高分子材料1.塑料:主要成分是合成樹脂。如聚乙烯塑料:無臭、無毒,具有優(yōu)良的耐低溫性能,化學穩(wěn)定性好,常溫下不溶于一般

溶劑,吸水性小,電絕緣性能優(yōu)良。2.橡膠:具有高彈性,可分為天然橡膠和合成橡膠。3.纖維(1)天然纖維:棉花、羊毛、蠶絲和麻等。(2)合成纖維:聚酯纖維和聚酰胺纖維等。三、合成高分子的兩個基本反應1.加聚反應:由不飽和單體加成聚合生成高分子化合物的反應。

;nH2C

CH—CH

CH2

CH2—CH

CH—CH2

;nCH2

CHCH3+nCH2

CH—CH

CH2

。2.縮聚反應:單體分子間通過縮合反應生成高分子化合物,同時還生成小分子化合物的

反應。nHOCH2CH2OH+nHOOCCOOH

+(2n-1)H2O;nH2N(CH2)5COOH

+(n-1)H2O;n

+n

+(n-1)H2O(酚醛樹脂的合成);nH2N(CH2)6NH2+

+(2n-1)H2O注意一般的縮聚反應,多為可逆反應,為提高產(chǎn)率,要及時移除反應產(chǎn)生的小分子。四、根據(jù)高分子的結(jié)構(gòu)推斷單體的方法要先判斷高分子化合物是加聚產(chǎn)物還是縮聚產(chǎn)物。1.加聚產(chǎn)物單體的判斷(1)凡鏈節(jié)主鏈只有兩個碳原子(無其他原子)的聚合物,去掉[

]和n,將兩個半鍵閉合

即可。如

的單體為

。(2)凡鏈節(jié)主鏈有四個碳原子,且鏈節(jié)無雙鍵的聚合物,其單體有兩種,以兩個碳原子為

單元斷開,然后去掉[

]和n,分別將兩個半鍵閉合即可。如

的單體為CH2

CF2和CF2

CF—CF3。(3)凡鏈節(jié)主鏈上有多個碳原子,且存在碳碳雙鍵的聚合物,判斷單體按“無雙鍵,兩個

碳;有雙鍵,四個碳,雙鍵在中間”的規(guī)律畫線斷鍵,然后去掉[

]和n,半鍵閉合、單雙鍵

互換即可。如

的單體為CH2

CH—CH

CH2和

。注意當鏈節(jié)主鏈上有多個碳原子且含有碳碳雙鍵,若采用“有雙鍵,四個碳,雙鍵在

中間”的斷鍵方式,鏈節(jié)主鏈兩邊各剩下一個碳原子,無法構(gòu)成含雙鍵的單體時,則可能是含有碳碳三鍵的化合物參與了加聚反應。如

的單體為CH2

CH2、

和

。2.縮聚反應單體的判斷方法中學里縮聚產(chǎn)物形成的方式有三種:聚酯式、聚酰胺式、酚醛樹脂式,從形式上看都

是脫水縮合。(1)若高聚物的鏈節(jié)為

或

,則其合成單體為一種。若有端基,去掉兩端方括號,即得高聚物的單體。如:

的單體為H2NCH2COOH。(2)若鏈節(jié)中間(不在端上)含有酰胺基,則從酰胺基中間斷開,在亞氨基上加氫原子,在

羰基上加羥基,即得高聚物的單體。若酰胺基兩邊為不對稱結(jié)構(gòu),則單體為兩種。如:

的單體為H2N—CH2—COOH和H2N—CH2—CH2—COOH。(3)若鏈節(jié)中間(不在端上)含有

(酯基)結(jié)構(gòu),其單體為兩種,從

中虛線處斷開,羰基上加羥基,氧原子上加氫原子即得單體。如:

的單體為

和HOCH2CH2OH。(4)特殊情況①含

基團的高聚物是HCHO和苯酚發(fā)生縮聚反應生成的。②高聚物

是環(huán)氧乙烷型物質(zhì)開環(huán)的產(chǎn)物,其單體應為

?？键c3有機合成一、有機合成常用方法1.構(gòu)建碳骨架(1)碳鏈增長:加聚反應、縮聚反應、酯化反應,醛或酮與HCN的加成等。如:CH3CHO+HCN

。(2)碳鏈縮短:烷烴的裂化、裂解,酯類、糖類、蛋白質(zhì)等的水解反應,羧酸鹽脫羧反應,

烯烴、炔烴的氧化反應及芳香烴側(cè)鏈被酸性KMnO4溶液氧化等。(3)成環(huán)反應①脫水縮合反應:多元酸與多元醇經(jīng)酯化反應生成環(huán)狀酯,羥基酸、氨基酸、多元醇

或多元酸分子內(nèi)縮合和分子間縮合等。②聚合反應:乙炔聚合成苯,甲醛、乙醛等聚合成環(huán)狀化合物等。③有機信息題中常見的雙烯合成、烯烴氧化為環(huán)氧化合物、烷烴的環(huán)化(石油的催化

重整)等。2.官能團的引入(1)引入羥基的反應①鹵代烴的水解;②醛(酮)還原(與H2加成);③烯烴與水加成;④酯的水解。(2)引入鹵素原子的反應①烯烴、炔烴與X2或HX加成;②烷烴、苯及其同系物的鹵代反應;③醇與HX反應。(3)引入碳碳雙鍵的反應①鹵代烴的消去(堿性條件);②醇的消去(酸性條件);③炔烴不完全加成;④烷烴裂化、

裂解。(4)引入碳氧雙鍵的反應:醇的氧化。(5)引入羧基的反應①醛氧化;②苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的碳原子上連有氫原子)被酸性高錳酸鉀溶

液氧化;③酯、酰胺等物質(zhì)的水解。3.官能團的消除(1)消除雙鍵、三鍵、苯環(huán):加成反應。(2)消除鹵素原子:消去或水解反應。(3)消除羥基:消去、氧化、酯化、與HX發(fā)生取代反應。(4)消除醛基:加成或氧化反應。(5)消除羧基:酯化或脫羧反應。(6)消除酯基、酰胺基:水解反應。4.官能團的保護(1)酚羥基的保護:因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反

應,把—OH轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾Na,待氧化后再酸化變回—OH。(2)碳碳雙鍵的保護:碳碳雙鍵易被氧化,在氧化其他基團前可以利用其與HCl等的加成

反應將其保護起來,待氧化后再利用消去反應變回碳碳雙鍵。(3)氨基的保護:氨基易被氧化,因此用

合成

的過程中應先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2還原為—NH2。5.官能團間的衍變(1)官能團種類改變,如烴

鹵代烴

醇

醛

酸

酯。(2)官能團數(shù)目改變:一個官能團變多個官能團,如CH3CH2Cl

CH2

CH2

ClCH2CH2Cl

HOCH2CH2OH

OHCCHO

HOOCCOOH。(3)官能團位置改變,如CH3CH2CH2CH2Br

CH3CH2CH

CH2

CH3CH2CHBrCH3。二、有機合成路線設(shè)計方法1.正合成分析法:采用正向思維方法,從已知原料入手,找出合成所需要的直接或間接

的中間體,逐步推向待合成的有機物。其思維程序是:原料→中間體→產(chǎn)品。2.逆合成分析法:采用逆向思維方法,從產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手,找出合成所需

要的直接或間接的中間體,逐步推向原料。其思維程序是:產(chǎn)品→中間體→原料。如由乙烯合成草酸二乙酯,其思維過程概括如下:

(3)類比合成分析法:比較題目所給有機合成路線及已知信息反應,找出原料與合成物

質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系,確定中間產(chǎn)物,最后得到目標產(chǎn)物——產(chǎn)品。具體路線:名師點撥有機合成路線設(shè)計思維模板1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)棉花、蠶絲、羊毛、天然橡膠、酚醛樹脂都屬于天然高分子。

(

)(2)聚異戊二烯屬于純凈物。

(

)(3)

的單體是和。

(

)(4)高聚物的鏈節(jié)和單體的組成相同、結(jié)構(gòu)不同。

(

)(5)縮聚反應生成的小分子的化學計量數(shù)為(2n-1)。

(

)(6)通過加成反應不能引入官能團碳碳雙鍵。(

)××××××(7)由環(huán)己醇制取己二酸己二酯,可行的途徑是消去反應、氧化反應、還原反應和酯化

反應。(

)√2.下列說法不正確的是

(

)A.淀粉、纖維素水解的最終產(chǎn)物均為葡萄糖B.麥芽糖既可以與銀氨溶液反應,又可以與新制氫氧化銅反應C.糖類、油脂、蛋白質(zhì)都是高分子,都能發(fā)生水解反應D.核酸分為DNA和RNA,屬于高分子C3.下列關(guān)于有機物的說法錯誤的是

(

)A.食用油中可加入微量叔丁基對苯二酚等抗氧化劑,以防止食用油氧化變質(zhì)B.核苷酸可以看作磷酸、戊糖和堿基通過一定方式結(jié)合而成的生物大分子C.很多單糖,以及寡糖和多糖中的單糖單元多以環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形式存在D.胰島素是最先被確定氨基酸序列的蛋白質(zhì),胰島素結(jié)構(gòu)中含有二硫鍵BA.結(jié)構(gòu)片段為

的高聚物,由苯酚和甲醛經(jīng)加聚反應制備B.聚乙烯醇(

)由聚乙酸乙烯酯(

)經(jīng)水解反應制備C.聚合物

由異戊二烯經(jīng)加聚反應制備D.聚合物

由1,1-二氟乙烯和全氟丙烯經(jīng)加聚反應制備4.下列高分子材料制備方法錯誤的是

(

)A5.高分子N可用于制備聚合物離子導體,其合成路線如下:下列說法正確的是

(

)CA.苯乙烯存在順反異構(gòu)體B.試劑a為

C.試劑b為HO(CH2CH2O)mCH3D.反應1為加聚反應,反應2為縮聚反應反應條件反應類型NaOH水溶液,加熱鹵代烴、酯的水解反應NaOH醇溶液,加熱鹵代烴的消去反應濃硫酸,加熱醇的消去、酯化,醇變成醚,苯環(huán)的硝化、磺化溴水或溴的CCl4溶液烯烴、炔烴的加成反應O2、Cu,加熱醇的催化氧化反應微專題有機合成與推斷題解題策略一、有機推斷題解題突破口1.根據(jù)反應條件推斷反應類型新制Cu(OH)2(或銀氨溶液),加熱醛氧化成羧酸鹽稀硫酸,加熱酯的水解等反應H2,催化劑烯烴、炔烴、芳香烴的加成,醛、酮還原成醇H+酸化光照烷基上的氫原子被鹵素原子取代Fe或FeX3(X為Cl、Br)苯環(huán)上的氫原子被Cl、Br取代2.根據(jù)有機物的性質(zhì)推斷官能團有機物性質(zhì)官能團(或物質(zhì))能使溴的CCl4溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵能使酸性KMnO4溶液褪色碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醇/酚羥基、醛基、苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的C上有H原子)能發(fā)生銀鏡反應或能與新制Cu(OH)2反應生成磚紅色沉淀醛基(醛、甲酸、甲酸酯、還原糖)能與Na反應放出H2醇/酚羥基、羧基能與NaHCO3溶液反應放出CO2或使石蕊溶液變紅羧基、磺酸基能水解酯基、酰胺基、碳鹵鍵能發(fā)生消去反應醇羥基、碳鹵鍵遇濃溴水產(chǎn)生白色沉淀或遇FeCl3溶液顯紫色酚羥基3.根據(jù)性質(zhì)和有關(guān)數(shù)據(jù)推知官能團的數(shù)目(1)烴和鹵素單質(zhì)的取代:取代1mol氫原子,消耗1mol鹵素單質(zhì)(X2)。(2)碳碳雙鍵的加成:與H2、Br2、HCl、H2O等按物質(zhì)的量之比1∶1加成。(3)含—OH的有機物與Na反應:2mol—OH對應1molH2。(4)發(fā)生銀鏡反應時,1mol—CHO對應2molAg,與新制Cu(OH)2反應時,1mol—CHO

對應1molCu2O(注意:1個HCHO分子中相當于有2個—CHO)。(5)2—COOH

CO2,—COOH

CO2。4.根據(jù)產(chǎn)物特點推斷反應物結(jié)構(gòu)(1)由醇氧化成醛(或羧酸),—OH一定在鏈端;由醇氧化成酮,—OH一定在鏈中;若該醇不能被催化氧化,則與—OH相連的碳原子上無氫原子。(2)由消去反應的產(chǎn)物中碳碳雙鍵或碳碳三鍵的位置可確定—OH或—X的位置。(3)由加氫后的碳鏈結(jié)構(gòu)確定碳碳雙鍵或碳碳三鍵的位置。(4)由取代產(chǎn)物的數(shù)目可確定碳鏈結(jié)構(gòu)。如C5H12的一氯代物若有3種,則其碳鏈結(jié)構(gòu)為

C—C—C—C—C;若其一氯代物只有1種,則其碳鏈結(jié)構(gòu)為

。二、有機合成解題策略1.“三先三后”策略(1)“先消后加”策略:當官能團數(shù)量增加、位置變化、不飽和度大幅提升,一般由鹵

代烴或醇先消去,再與X2或HX加成,再水解或消去,實現(xiàn)合成目的。(2)“先占后除”策略:苯環(huán)上的基團有定位的功能,為防止引入的基團誤入其他位置,

先用某些基團占據(jù)特定位置,待引入基團進入后,再去除占位基團。(3)“先保后復”策略:官能團轉(zhuǎn)化時所加試劑可能會連累不需要變化的其他基團,可

先對其采取保護措施然后再將其復原。如碳碳雙鍵易被酸性KMnO4溶液氧化,先用

HBr加成保護,然后再用NaOH醇溶液加熱發(fā)生消去反應復原。2.巧用陌生反應設(shè)計合成路線在歷年的高考試題中,合成路線的設(shè)計中會含有陌生反應?？衫媚吧磻鳛樵O(shè)計合成路線的突破口。具體步驟如下:第一步:尋找框圖、已知信息中的陌生反應,分析陌生反應中鍵的斷裂和形成,以及由

此引起的官能團變化。第二步:對比所給原料與目標產(chǎn)物的官能團,尋找其與陌生反應的關(guān)系。第三步:若原料或目標產(chǎn)物的官能團與陌生反應不一致,可通過已學知識進行官能團

的轉(zhuǎn)化。在設(shè)計過程中一般會用到“逆推法”和“順推法”,這兩種方法?；旌鲜褂?。若陌生

反應處在最后一步,則直接采取逆推法,對比原料與逆推出的中間產(chǎn)物的官能團后,再進行順推;若陌生反應處在第一步,則可直接順推;若陌生反應處在合成路線中間,則可同時使用順推法和逆推法并進行檢驗;若原料的官能團較為簡單,比如烷烴或環(huán)烷烴

作為原料時,一般只有光照取代反應,則可直接順推一步;若目標產(chǎn)物含有酯基,可嘗試

直接逆推一步拆分為羧酸和醇。3.常見新型有機反應(1)鹵代烴與氰化鈉溶液反應后再水解可得到羧酸。如CH3CH2Br

CH3CH2CN

CH3CH2COOH,這是增加一個碳原子的常用方法。(2)烯烴的氧化:烯烴先通過臭氧氧化,再經(jīng)過鋅與水處理得到醛或酮;烯烴被酸性KM-

nO4溶液氧化得到羧酸或酮。如CH3CH2CH

C(CH3)2

CH3CH2CHO+

。注意根據(jù)烯烴被O3氧化后的產(chǎn)物可以推斷原烯烴的結(jié)構(gòu)。(3)雙烯合成:如1,3-丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)加成反應得到環(huán)己烯,

+

,這是著名的雙烯合成反應,也是合成六元環(huán)的首選方法。(4)羥醛縮合:有α-H的醛在稀堿溶液中能和另一分子醛發(fā)生加成反應,生成β-羥基醛,稱

為羥醛縮合反應。如

CH3CH

CHCHO。(5)苯環(huán)上的硝基被還原:

。(6)醛或酮與格氏試劑(R'MgX)發(fā)生加成反應,所得產(chǎn)物經(jīng)水解可得醇:

+R'MgX

。(7)酯交換反應(酯的醇解):R1COOR2+R3OH

R1COOR3+R2OH。(8)羧酸的還原反應和取代反應:羧酸很難通過催化加氫的方法被還原,用氫化鋁鋰

(LiAlH4)能將羧酸還原為相應的醇。羧酸分子中的α-H較活潑,易被取代。RCOOH

RCH2OHRCH2COOH+Cl2

+HCl例(2023遼寧,19,14分)加蘭他敏是一種天然生物堿,可作為阿爾茨海默癥的藥物,其中

間體的合成路線如下。已知:①Bn為

②

+R3NH2

(R1為烴基,R2、R3為烴基或H)回答下列問題:(1)A中與鹵代烴成醚活性高的羥基位于酯基的

位(填“間”或“對”)。