■廣東省佛山市順德區(qū)教育發(fā)展中心 潘 紅
■廣東省佛山市順德區(qū)李兆基中學(xué) 王彥迪
高三復(fù)習(xí)時間緊、任務(wù)重,同學(xué)們不僅要“重溫”并“串聯(lián)”知識考點形成網(wǎng)絡(luò),自主構(gòu)建“知識地圖”,還需面對新情境、新問題做到“舉一反三”“遷移運用”,從而提高解題能力,從容應(yīng)對高考。
高考真題是最直接、最有用的復(fù)習(xí)資料,重視對歷年高考真題的橫向比較和縱向研究,可以幫助同學(xué)們準(zhǔn)確把握高考動向,精準(zhǔn)識別高考重點,針對試題難點和認(rèn)知障礙進(jìn)行有效突破。
對于高考有機化學(xué)基礎(chǔ)的復(fù)習(xí),我們需要把握重點、突破難點,切實提高復(fù)習(xí)備考的效率。下面就以近兩年高考全國卷有機選考大題為例,重點介紹有機化學(xué)復(fù)習(xí)的重難點內(nèi)容——有機合成推斷的突破策略。
近年來高考有機選考大題一般采取“合成路線(框圖)+新信息+設(shè)問”的試題結(jié)構(gòu),具有一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性。由于高考試題命制具有“創(chuàng)新性”要求,使得題目中的新信息“層出不窮”,對同學(xué)們快速解題造成一定心理上的干擾。
例1H2O,則F、G的結(jié)構(gòu)簡式分別為________、 。
解析:對此新信息(羥醛縮合)進(jìn)行仔細(xì)剖析不難發(fā)現(xiàn),斷鍵和成鍵情況如下:
由F的分子式C7H6O及題給信息知F中應(yīng)有1個—CHO,剩下—C6H5,故F為苯甲醛,然后“依葫蘆畫瓢”即可快速得出F→G的變化:
答案:略。
點撥:近年來高考有機選考大題中常見的新信息有:羥醛縮合反應(yīng)、烯+炔→環(huán)烯、醛酮與NaCN的加成反應(yīng)、鹵代烴+NaCN的碳鏈增長反應(yīng)、—CN在酸性條件下水解成—COOH的反應(yīng)、酯交換反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)、—NO2還原成—NH2的反應(yīng)等。這些新信息在選修5教科書中沒有涉及,相關(guān)官能團的轉(zhuǎn)化性質(zhì)也沒有介紹,不需要我們死記硬背,只需要對反應(yīng)過程中斷鍵和成鍵的位置做深度“解讀”。
近年來高考有機選考大題的合成路線(框圖)中的有機物信息呈現(xiàn)方式有名稱、分子式、結(jié)構(gòu)簡式等,各有機物之間通過箭頭(→)及箭頭上方標(biāo)注的反應(yīng)條件連接,形成制備目標(biāo)產(chǎn)物的一條完整的合成路線。試題設(shè)問點大多落在分子式、命名、結(jié)構(gòu)簡式、官能團名稱、反應(yīng)類型、同分異構(gòu)體書寫、有機反應(yīng)方程式書寫等上面,只要快速推斷出合成路線中每一個中間體的結(jié)構(gòu)簡式,以上問題便能迎刃而解。下面以高考真題和改編題為例,在對題給合成路線進(jìn)行多角度的動態(tài)分析的基礎(chǔ)上,探尋快速突破有機合成推斷的策略與方法。
例2以葡萄糖為原料制得的山梨醇(A)和異山梨醇(B)都是重要的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化平臺化合物。E是一種治療心絞痛的藥物,以葡萄糖為原料合成E的過程如下:
回答下列問題:
(1)葡萄糖的分子式為____。
(2)A中含有的官能團的名稱為____。
(3)由B到C的反應(yīng)類型為____。
(4)C的結(jié)構(gòu)簡式為____。
(5)由D到E的反應(yīng)方程式為____。
解析:由葡萄糖為六碳糖及“還原糖”(多羥基醛)的定義可知,葡萄糖的結(jié)構(gòu)簡式為CH2OH(CHOH)4CHO,在催化劑作用下與氫氣發(fā)生醛基的加成反應(yīng)生成A[CH2OH(CHOH)4CH2OH],A在濃硫酸的作用下發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)(或稱成醚反應(yīng))生成B(分子式C6H10O4),對比B和C的分子式(C6H10O4→C8H12O5)可知,B與1 molCH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)得到C()。同樣地,對比C與D的分子式(C8H12O5→C8H11NO7)可知,C生成D是C分子中另一個羥基與硝酸發(fā)生酯化反應(yīng)(即—OH 上的 H 被—NO2取代)得到 D(),D在氫氧化鈉溶液中水解生成E(),至此解答完畢。
答案:(1)C6H12O6(2)羥基
點撥:(1)本題的“題眼”是葡萄糖的結(jié)構(gòu)簡式,由其分子式C6H12O6(六碳糖)及“還原糖”(多羥基醛)的定義,便能順利寫出葡萄糖的結(jié)構(gòu)簡式為CH2OH(CHOH)4CHO;由葡萄糖結(jié)構(gòu)簡式出發(fā),結(jié)合合成路線中箭頭(→)上的“反應(yīng)條件”知,依次是“醛基與H2加成、多元醇分子內(nèi)脫水成環(huán)(類似乙醇脫水成乙醚)、醇酸酯化、硝化(醇羥基—OH中的—H被—NO2取代)、酯的水解”,這些都是課本上出現(xiàn)的常規(guī)反應(yīng)。
(2)本題還需特別注意一個實用推斷策略,即對比有機物轉(zhuǎn)化前后的分子式,結(jié)合結(jié)構(gòu)簡式和反應(yīng)條件,快速判斷出反應(yīng)的類型。如對比B和C的分子式(C6H10O4→C8H12O5)可知發(fā)生一元酯化反應(yīng),對比C和D的分子式(C8H12O5→C8H11NO7)可知發(fā)生—OH上的H被—NO2取代的硝化反應(yīng)。
例3二乙酸-1,4-環(huán)己二醇酯可通過下列路線合成:
試確定上述合成路線中A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡式以及各步驟的反應(yīng)類型。
解析:根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物倒推,即可推出合成路線:
反應(yīng)類型分別為:(8)酯化反應(yīng);(7)水解反應(yīng);(6)加成反應(yīng);(5)加成反應(yīng);(4)消去反應(yīng);(3)加成反應(yīng);(2)消去反應(yīng);(1)取代反應(yīng)。
答案:略。
點撥:從目標(biāo)產(chǎn)物到原料反推,即涉及復(fù)雜有機物的合成路線時常用逆合成分析法。它是將目標(biāo)產(chǎn)物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體,依次倒推,直到找到最適宜的基礎(chǔ)原料和確定最終的合成路線。
例4化合物H是一種有機光電材料中間體。實驗室由芳香化合物A制備H的一種合成路線如下:
回答下列問題:
(1)A的化學(xué)名稱是____。
(2)由C生成D和由E生成F的反應(yīng)類型分別是____、____。
(3)E的結(jié)構(gòu)簡式為____。
(4)G為甲苯的同分異構(gòu)體,由F生成H的化學(xué)方程式為____。
解析:從前到后順推,對比題給信息①及由A到B的反應(yīng)條件(CH3CHO,NaOH/H2O,△)可 知,A(芳 香 族 化 合 物)為C6H5CHO(苯甲醛);對比 B(C9H8O)→C(C9H8O2)→D(C9H8Br2O2)的分子式及轉(zhuǎn)化條件,可知B為 C6H5CH═CHCHO,C為C6H5CH═CHCOOH,D 為C6H5CHBrCHBrCOOH。
從后到前逆推,對比題給信息②及由F到H的反應(yīng)條件(催化劑),對有機物H進(jìn)行“切割”,左側(cè)圈內(nèi)結(jié)構(gòu)來源于G(甲苯的同分異構(gòu)體),圈外結(jié)構(gòu)來源于F,則G為,F(xiàn) 為結(jié) 合E→F的反應(yīng)條件,由F繼續(xù)逆推,則E為
答案:(1)苯甲醛 (2)加成反應(yīng) 取代反應(yīng)
點撥:有機物的推斷過程中不僅可以采取從原料到目標(biāo)產(chǎn)物順推的策略,亦可采取從目標(biāo)產(chǎn)物到原料反推的策略,當(dāng)然也可以綜合起來雙管齊下,靈活采取“瞻前顧后,左右擠兌”的策略。此策略的關(guān)鍵是找到“題眼”,即先確定一個結(jié)構(gòu)明晰的有機物,如例4中的A和H。
值得注意的是,第(2)問的解答可以由C→D和E→F的反應(yīng)條件快速突破,不難看出分別發(fā)生了加成反應(yīng)和取代反應(yīng)。
縱觀近兩年的高考有機選考題不難發(fā)現(xiàn),合成路線中總有熟悉的簡單物質(zhì)、熟悉的轉(zhuǎn)化條件和常見的反應(yīng)類型,這些都體現(xiàn)了高考試題“源于課本”的特點,在復(fù)習(xí)備考中可以采取從典型代表物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系、轉(zhuǎn)化條件或反應(yīng)類型的角度全方位多視角地夯實有機化學(xué)基礎(chǔ)知識,在此基礎(chǔ)上再面對高考題中“高于課本”的復(fù)雜新材料、新藥物等真實合成路線時,就能快速入題,從容解答。