一、題型特點
有機化學推斷題是根據有機物間的衍變關係而設計的。這類試題通常以新藥、新的染料中間體、新型有機材科的合成作為載體,通過引入新的信息,組合多個化合物的反應合成具有指定結構的產物,從中引出相關的各類問題,如推斷各有機物的結構特點和所含官能團、判斷反應類型、考查化學方程式的書寫、書寫同分異構體等。
二、解答有機推斷題必備知識
1.有機物性質在有機推斷中的常見應用
類別
化學性質
推斷中的應用
烴
烷烴
取代
取代反應逐步進行
烯烴
加成、氧化、加聚
與、HX加成
炔烴
加成、氧化
與等分步加成
芳香烴
取代、加成、苯的同系物易氧化
①苯環與加成;
②苯的同系物使酸性溶液褪色
烴的衍生物
醇
取代、消去、氧化、脫水、酯化、置換
①的氧化;
②脫水得到C=C鍵;
③酯化
酚
取代、氧化、顯色、酸性
①與濃水取代;
②遇顯紫色
醛
氧化、還原、加成
①銀鏡反應;
②與加成
羧酸
酯化、酸性
酯化(注意環酯的生成);
酯
水解
(包括油脂皂化)
特別注意油酯的水解
註:①能與反應的有:烯、炔、醛、芳香化合物(含苯環)。
②能與反應的有:酚、含碳碳不飽和鍵的有機物(溴水)、烷、苯(純溴)。
③與Na反應的有:醇、酚、羧酸。
④與NaOH溶液反應的有:酚、羧酸(酸性),滷代烴、酯(水解)。
⑤與反應的有:酚(無氣體放出)、羧酸(有氣泡逸出)。
⑥連續2次被氧化的起始物為(伯醇,含結構)
⑦既能被氧化,又能被還原的是。
2.常見有機反應條件與反應類型的關係
無機試劑和反應條件
反應類型
、光照
烷或芳烴側鏈烷基上的滷代
溴、
苯環上的滷代
、苯環、—CHO的加成
濃硝酸、濃硫酸(混酸)
苯環上的硝化
稀NaOH溶液,△
酯水解、滷代烴水解、酚和羧酸的中和
濃NaOH/乙醇,△
滷代烴消去
稀硫酸,△
酯的可逆水解或二糖、多糖水解
濃硫酸,△
酯化反應、醇消去成烯、分子間取代成醚
不飽和有機物的氧化反應
溴水或溴/
不飽和有機物的加成反應
醇的催化氧化
水浴加熱
苯的硝化、銀鏡反應、酯類和二糖的水解
3.從反應前後各原子及原子數變化、官能團變化判斷反應類型
特徵
反應類型
A-B+C―D→A―C+B-D(原子或原子團互換)
取代
A+B→C(不飽和度減小,C中原子數為A、B之和)
加成
A→B+C(飽和變不飽和,A中原子數為B、C之和)
消去
產物比反應物多O原子或少H原子
氧化
產物比反應物多H原子或少O原子
還原
4.3個重要相對分子質量增減的規律
註:變化過程中,生成的酯的相對分子質量恰好是醛的2倍。
(2)
註:醇與醋酸發生酯化反應時,每與1mol醋酸反應,酯的相對分子質量增加42。
(3)
註:羧酸與乙醇發生酯化反應時,每與1mol乙醇反應,酯的相對分子質量增加28。
三、解題策略
解有機推斷題的一般方法是:
1.找已知條件最多的,信息量最大的。這些信息可以是化學反應、有機物性質(包括物理性質)、反應條件、實驗現象、官能團的結構特徵、變化前後的碳鏈或官能團間的差異、數據上的變化等等。
2.尋找特殊的或唯一的。包括具有特殊性質的物質(如常溫下處於氣態的含氧衍生物——甲醛)、特殊的分子式(這種分子式只能有一種結構)、特殊的反應、特殊的顏色等等。
3.根據數據進行推斷。數據往往起突破口的作用,常用來確定某種官能團的數目。
4.根據加成所需的量,確定分子中不飽和鍵的類型及數目;由加成產物的結構,結合碳的四價確定不飽和鍵的位置。
5.如果不能直接推斷某物質,可以假設幾種可能,結合題給信息進行順推或逆推,猜測可能,再驗證可能,看是否完全符合題意,從而得出正確答案。
四、常見題型歸納
1.給出合成路線的推斷題(即框圖題)
此類題是最為常見的有機推斷題。除題幹給出新化學方程式、計算數據、實驗現象和分子式或結構式外,大部分信息均集中在框圖中。
解答這類題時,要緊緊抓住箭頭上下給出的反應條件,結合題給信息,分析每個代號前後原子數、碳幹和官能團變化情況,找準突破口。
例1 已知:烷基苯在酸性高錳酸鉀的作用下,側鏈被氧化成羧基,如:
化合物A~E的轉化關係如圖a所示,已知:A是芳香化合物,只能生成3種一溴化合物;B有酸性;C是常用增塑劑;D是有機合成的重要中間體和常用化學試劑(D也可由其他原料催化氧化得到);E是一種常用的指示劑酚酞,結構如圖b。
寫出A、B、C、D的結構簡式。
解析:本題中信息量最大的應是A:①分子式為且為芳香化合物(只含C、H,故為芳香烴);②為烷基苯(題給信息遷移);③分子中等效H原子數為3(只能生成3種一溴化合物)。由此可推知A的結構簡式為:;再依題給氧化過程即可得出B為:;根據題給C的分子式和箭頭上的條件推斷,C應是B與正丁醇發生酯化反應生成的二元酯,則C的結構簡式為:;B到D的反應條件教材中未出現過,題中也無此信息,但我們可從D比B少1個分子以及D與苯酚反應生成的E的結構特點,反推出D的結構為:。
2.由計算數據推斷分子式,由性質推斷結構簡式
例2 A是一種含碳、氫、氧三種元素的有機化合物。已知:A中碳的質量分數為44.1%,氫的質量分數為8.82%;A只含有一種官能團,且每個碳原子上最多只連一個官能團;A能與乙酸發生酯化反應,但不能在兩個相鄰碳原子上發生消去反應。請填空:
(1)A的分子式是____________,其結構簡式是________________________。
(2)寫出A與乙酸反應的化學方程式_________________________________。
(3)寫出所有滿足下列3個條件的A的同分異構體的結構簡式:①屬直鏈化合物;②與A具有相同的官能團;③每個碳原子上最多只連一個官能團。這些同分異構體的結構簡式是________________________。
解析:(1)根據題給數據:A中碳的質量分數為44.1%,氫的質量分數為8.82%,可得氧元素的質量分數為47.08%,則有:
即A的最簡式為,此分子中C原子數已達最大程度飽和,故也為A的分子式。
題中給出的有助於書寫A的結構簡式的信息有:①A只含有一種官能團且能與乙酸發生酯化反應(含);②不能在兩個相鄰碳原子上發生消去反應(相鄰C原子間不能都有H原子);③每個碳原子上最多只連一個官能團(4個分別連在4個C原子上)。由此寫出A的結構簡式為:
(2)由A的結構簡式,可知A為多元醇 ,與乙酸反應的化學方程式為:
(3)根據題給條件,寫出A的同分異構體為:
3.從結構推斷物質所具有的性質、所含官能團種類、有機物類別
這類有機題的推斷常常出現在選擇題中。解答的最佳方法是先整體觀察所含元素及各原子結合方式,再切割成「塊」並逐「塊」分析其特徵,根據各「塊」找出官能團及其對應的性質。
例3 蘇丹紅是很多國家禁止用於食品生產的合成色素(結構簡式如圖)。下列關於蘇丹紅說法錯誤的是( )。
A. 分子中含一個苯環和一個萘環
B. 屬於芳香烴
C. 能被酸性高錳酸鉀溶液氧化
D. 能溶於苯
解析:首先整體觀察給出的有機物的結構,可以得出該有機物含C、H、O、N元素,不屬於烴類,故B錯。然後將所給有機物結構式,分成「塊」,即:
結合題給選項,可以得出A、C正確;根據相似相溶原理,D項也正確。
答案:B