高考有機化學試題,無論是推斷題還是合成題,都是綜合考查有機物性質的一類試題,試題具有源于課本、又略高于課本的特點。由于有機物的性質主要由官能團決定,而一種有機物可能同時具有多種官能團。因此,我們在進行有機物專題復習時,要在牢固掌握各類“基團”的特征性質的基礎上,綜合運用“基團”的組合來解決有機化學問題。
一、 以基團為基礎,熟悉各類基團的特征性質
1.各類有機物的特征基團和特征性質
特征基團是有機物的基礎,因此有機物復習要熟練掌握各類基團的特征性質,并將它們進行比較。
例1 從甜橙的芳香油中可分離得到如圖結構的化合物,現有試劑:①KMnO4酸性溶液、②H2/Ni、③Ag(NO3)2OH、④新制Cu(OH)2,能與該化合物中所有官能團都發生反應的試劑有()。
A.①②B.②③C.③④D.①④
解析 本題主要是考查各官能團的性質,從所給化合物的結構式可以看出,該化合物主要含有—CHO和>C=C<兩種官能團,根據它們的性質可以判斷,兩種官能團都能使KMnO4酸性溶液褪色,能在催化劑存在情況下與H2發生加成反應,但>C=C<不能與③、④兩種試劑反應。所以選A。由此可以看到,牢固掌握各類基團的化學性質是解答有機化學試題的基礎。
2.各類特征基團反應的斷裂方式
在熟悉各類有機物特征基團及其所具有的特征性質的基礎上,還應該深入理解各類反應的斷鍵方式。
以醇類為例,乙醇發生催化氧化反應的時候,斷的是O—H鍵和α碳上的C—H鍵。
據此,可以推斷醇發生催化氧化反應條件是α碳上具有H原子,可知丙醇能夠發生催化氧化反應,而2—甲基—2—丙醇就不能發生催化氧化反應。
乙醇的消去反應則斷裂的是羥基與β碳上的C—H鍵。
例2 具有相同分子式的幾種一溴代烷,其水解后的產物在紅熱銅絲催化下,最多可被氧化成4種不同的醛,這種一溴代烷的分子式是()。
A.C3H7Br B.C5H11Br C.C4H9Br D.C6H13Br
解析 解答此題的關鍵是要理解醇在銅絲催化下發生氧化反應時的斷鍵方式,然后推斷出只有含有—CH2OH基團的醇才能被氧化成醛。因此一溴代烷的結構簡式可表示為R—CH2Br,變化如下:R—CH2Br→R—CH2OH→R—CHO,因為丁基有4種同分異構體,所以選B。
二、 注意基團間的相互影響與相互協作
1.注意基團的相互影響對有機物性質的影響
當有機物分子中存在多種基團時,有機物除具有各基團所具有的性質外,由于基團之間的相互影響,還會使有機物的性質發生一些變化。解題時,要首先理清這些基團互相影響導致的性質變化,比較它們的共性和個性。常見的有以下幾點:
(1)醇、苯酚和羧酸中的羥基的活潑性 醇、酚、酸中都含有羥基,但由于R—、C6H6—和RCO—基團對—OH的影響不同,導致—OH的活潑性不同。活潑性由醇到酸依次增強。體現在它們的化學性質上,有如下特征。
共性:
乙醇、苯酚和乙酸都能與金屬鈉發生置換反應。
遞變性:
R—OH:中性,不能與NaOH、Na2CO3反應;
C6H5—OH:弱酸性,酸性比碳酸弱,不能使指示劑變色,能與NaOH、Na2CO3反應,不能與NaHCO3反應;
R—COOH:弱酸性,具有酸的通性,能與NaOH、Na2CO3、NaHCO3反應。
(2)苯酚和苯 分子中都有苯環,所以都能與溴發生取代反應,但由于受苯酚中—OH的影響,苯酚中苯環的鄰、對位上的氫原子要比苯活潑,所以比苯容易發生反應。
反應條件為液溴、催化劑,生成一溴取代物。
反應條件為溴水、無催化劑,生成三溴取代物。
(3)苯與甲苯 由于受甲苯中甲基的影響,甲苯中的苯環變得比較活潑,體現在與硝酸的硝化反應上。
苯的硝化反應:
甲苯的硝化反應:
(4)甲基與甲烷 甲苯可看作是甲烷分子中的一個氫原子被苯基取代的產物,但由于甲苯中的苯基影響,使得甲基比甲烷要活潑,所以甲基能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色。
2.尋找特征基團,推斷物質的性質
既然有機物的性質是由其特征基團決定的,在解題時,我們就要首先找出有機物所含有的特征基團,再根據這些特征基團的性質推斷所給有機物的性質。
例3 莽草酸是一種合成治療禽流感藥物達菲的原料,鞣酸存在于蘋果、生石榴等植物中。下列關于這兩種有機化合物的說法正確的是()。
A.兩種酸都能與溴水反應
B.兩種酸遇三氯化鐵溶液都顯色
C.鞣酸分子與莽草酸分子相比多了兩個碳碳雙鍵
D.等物質的量的兩種酸與足量金屬鈉反應產生氫氣的量相同
解析 分析莽草酸和鞣酸的結構,可以看出莽草酸結構中含有醇羥基、碳碳雙鍵和羧基三種官能團,鞣酸結構中則含有酚羥基、苯基、羧基三種特征基團。碳碳雙鍵能夠和溴水發生加成反應,酚可以與溴水發生取代反應,所以兩種都能與溴水反應,A選項正確。只有鞣酸中含有酚羥基,能夠遇三氯化鐵溶液顯色,B項不正確。鞣酸結構中的苯環并不存在單、雙鍵交替,所以C項不正確。在兩種酸中,能夠與金屬鈉反應的是醇羥基、酚羥基和羧基,二者都含有三個羥基和一個羧基,所以等物質的量的兩種酸與鈉反應放出的氫氣一樣多,D選項正確。
例4 根據圖示填空
(1)化合物A含有的官能團是_________________。
(2)1 mol A與2 mol H2反應生成1 mol E,其反應方程式是__________。
(3)與A具有相同官能團的A的同分異構體的結構簡式是__________。
(4)B在酸性條件下與Br2反應得到D,D的結構簡式是__________。
(5)F的結構簡式是__________,由E生成F的反應類型是__________。
分析 解答本題的關鍵是能夠綜合題給的信息片斷,推斷出A的結構式,而要推斷A的結構式就要能夠推斷出A中所含的官能團。由A→C的變化可以推斷出A中含有一個羧基;由A→B的變化可以推斷出A中含有一個醛基;B應該為羧酸鹽,由B→D的反應可推斷出B中含有一個碳碳雙鍵,再結合問題(2)中“1 mol A與2 mol H2反應生成1 mol E”的提示可以推斷,A中醛基和碳碳雙鍵應各為一個。再結合F的化學式為C4H6O2(A中含有4個碳)和“D中碳鏈沒有支鏈”的信息,可以推斷出A的結構簡式為OHC—CH=CH—COOH。
解 (1)碳碳雙鍵、醛基、羧基
總之,有機化學的復習一定要牢固掌握各類有機物的特征基團和特征性質,熟悉各種基團反應時的斷裂方式,綜合有機物結構中所含的特征基團來推斷有機物的性質。