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1、第十章第十章有机化学基础有机化学基础(选修选修5)第第33讲讲生命中的基础有机化学物质合成高分子化合物生命中的基础有机化学物质合成高分子化合物微考点微考点大突破大突破微充电微充电大收获大收获微考点微考点大突破大突破 探微提能点点结合探微提能点点结合 一、油脂 1概念 油脂的主要成分是一分子甘油与三分子高级脂肪酸脱水形成的酯。常见的形成油脂的高级脂肪酸有：微考点1生命中的基础有机化学物质 基础微回扣 4物理性质 (1)油脂一般 于水，密度比水 。 (2)天然油脂都是 ，没有固定的沸点、熔点。 含不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯，常温下一般呈 态； 含饱和脂肪酸成分较多的甘油酸，常温下一般呈 态。固固
2、 不溶不溶 小小混合物混合物 液液 5化学性质 (1)油脂的氢化(油脂的硬化)。 经硬化制得的油脂叫人造脂肪，也称硬化油。 如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学方程式为： (2)水解反应。酸性条件下如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为：碱性条件下皂化反应如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为：其水解程度比酸性条件下水解程度大。 脱水缩合物脱水缩合物 多羟基醛多羟基醛 多羟基酮多羟基酮 2葡萄糖与果糖 (1)组成和分子结构。OH C6H12O6 CH2OH(CHOH)4CHO OH CHO C6H12O6 CH2OH(CHOH)3COCH2OH 醇羟基醇羟基 银镜银镜 新制新制Cu(OH)2悬浊液悬浊液
3、己六醇己六醇 麦芽糖麦芽糖 C12H22O11 同分异构体同分异构体 水解水解 蔗糖蔗糖 水解产物不同 蔗糖和麦芽糖发生水解反应的化学方程式分别为： 水解水解 高分子化合物高分子化合物 (C6H10O5)n 不能不能 淀粉淀粉 n值值 氨基酸氨基酸 羧基羧基(COOH) 氨基氨基(NH2) 与酸反应 与碱反应二肽或多肽二肽或多肽 2性质析出析出 鸡蛋白鸡蛋白 丝、毛丝、毛 酸、碱或酶酸、碱或酶 多种氨基酸多种氨基酸 降低降低 氨氨 强酸强酸 强碱强碱 重金属盐重金属盐 凝聚凝聚 黄黄 烧焦羽毛烧焦羽毛 羧羧 氨氨 羧羧 加热加热 催化效率高催化效率高 专一性专一性 温和温和 我的总结 能够发生
4、水解反应的物质归纳： 1盐类水解 (1)强酸弱碱盐水解呈酸性，如CuSO4、NH4NO3、FeCl3、Al2(SO4)3等。 (2)强碱弱酸盐水解呈碱性，如KF、Na2CO3、K2SiO3、NaAl(OH)4等。 7糖类的水解 (1)在酸性介质中低聚糖的水解生成单糖 (2)在酸性介质中多糖的水解生成单糖 8蛋白质的水解：在酶的作用下生成氨基酸判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1淀粉、纤维素的分子式均为(C6H10O5)n，它们是同分异构体( )警示：淀粉、纤维素的分子式中n不同，它们分子式不同，不是同分异构体。2蔗糖溶液中加入稀硫酸，水浴加热一段时间后，冷却加入少量新制氢氧化铜，加热，检验
5、蔗糖水解产生的葡萄糖( )警示：应在冷却后的溶液中加入碱中和掉作催化剂的稀硫酸，才能加入新制氢氧化铜检验葡萄糖，否则加入的新制氢氧化铜与稀硫酸反应。 3蛋白质溶液中加入(NH4)2SO4溶液会变性( )警示：蛋白质溶液中加入重金属盐能使蛋白质变性，加入轻金属盐和铵盐使蛋白质盐析。4淀粉、油脂、蛋白质为有机高分子化合物( )警示：油脂为小分子，淀粉、蛋白质为有机高分子化合物。 三种比较1油和脂肪的比较方法微总结 物质油脂肪区别状态常温下呈液态常温下呈固态结构由不饱和高级脂肪酸生成的甘油酯由饱和高级脂肪酸生成的甘油酯稳定性不太稳定，易氧化变质较稳定不饱和碳原子数目多少来源由植物种子所得的油脂由动物
6、体所得的油脂联系1.都是混合物，无固定熔点、沸点2同属酯类3都可发生水解反应(皂化反应)4油经过催化加氢后可转化为脂肪2.油脂与矿物油的比较判断物质油脂矿物油脂肪油组成多种高级脂肪酸的甘油酯多种烃(石油及其分馏产品)含饱和烃基多含不饱和烃基多性质固态或半固态液态具有烃的性质，不能水解具有酯的性质，能水解并兼有烯烃的性质鉴别加含酚酞的NaOH溶液，加热，红色变浅加含酚酞的NaOH溶液，加热，无变化3.渗析、盐析和变性的比较比较渗析盐析变性内涵利用半透膜分离胶体粒子与分子、离子加入无机盐使胶体中的物质析出一定条件，使蛋白质失去原有生理活性条件胶体、半透膜、水较多量的轻金属盐或铵盐加热、紫外线、X射
7、线、重金属盐、强酸、强碱、甲醛、苯酚等特点可逆，需多次换水可逆，蛋白质仍保持原有活性不可逆，蛋白质已失去原有活性实例淀粉溶胶中NaNO3杂质的除去皂化反应液中加食盐粉末，使肥皂析出；蛋白质溶胶中加浓Na2SO4溶液消毒，灭菌，果树使用波尔多液，保存动物标本 【微典通关1】下列关于蛋白质和氨基酸的说法正确的是() A棉花和蛋白质都是高分子化合物，水解产物相同 B棉花、麻、羊毛及蚕丝都含有纤维素，所以它们都是天然纤维 C氨基酸和蛋白质既能与酸反应又能与碱反应 D向蛋白质溶液中加入浓的Na2SO4或CuSO4溶液均可使蛋白质盐析而分离提纯 解析：棉花的水解产物是葡萄糖，蛋白质的水解产物是氨基酸，A项
8、错误；棉花、麻、羊毛及蚕丝都是天然纤维，但是棉花和麻中含有纤维素，而羊毛和蚕丝主要是蛋白质，B项错误；C项，氨基酸和蛋白质中既含氨基又含羧基，既能与酸反应又能与碱反应，正确；D项，向蛋白质溶液中加入CuSO4溶液可使蛋白质变性，错误。 答案：C 对点微练生命的基础有机化学物质 1美国化学家罗伯特莱夫科维茨和布莱恩克比尔卡因由于突破性地揭示“G蛋白偶联受体”的内在工作机理而获得2012年诺贝尔化学奖，下列有关说法不正确的是() A蛋白质属于有机高分子化合物 B蛋白质仅由C、H、O、N四种元素组成 C蛋白质和纤维素不是同分异构体 D蛋白质水解的最终产物是氨基酸应用微提升 解析：本题考查蛋白质的结构
9、与性质。蛋白质属于有机高分子化合物，水解的最终产物是氨基酸，A、D项正确；蛋白质中还可能含有P、S元素，B项错误；纤维素只含C、H、O元素，与蛋白质不是同分异构体，C项正确。 答案：B 2下列说法正确的是() A硫酸钠溶液和醋酸铅溶液均能使蛋白质变性 B油脂是高级脂肪酸的甘油酯，均不能发生氢化反应 CH2NCH2COOH既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应 D在蛋白质的渗析、盐析、变性过程中都发生了化学变化 解析：硫酸钠溶液是轻金属盐的溶液，不能使蛋白质变性；油脂中具有不饱和键，可以发生氢化反应；蛋白质的渗析、盐析过程中没有发生化学变化。 答案：C 3褪黑素是一种内源性生物钟调节剂，在人体内
10、由食物中的色氨酸转化得到。 下列说法不正确的是() A色氨酸分子中存在氨基和羧基，可形成内盐，具有较高的熔点 B在色氨酸水溶液中，可通过调节溶液的pH使其形成晶体析出 C在一定条件下，色氨酸可发生缩聚反应 D褪黑素与色氨酸结构相似，也具有两性化合物的特性 解析：本题考查有机物的结构和性质，意在考查考生对有机物性质的分析能力。色氨酸分子中存在氨基和羧基，可以分子内脱水形成内盐，色氨酸分子间可以形成氢键，具有较高的熔点，A项对；色氨酸含有氨基和羧基，能与酸、碱反应，因此调节pH能使其形成晶体析出，B项对；色氨酸含有氨基和羧基，分子间可发生缩聚反应，C项对；色氨酸含有氨基和羧基，褪黑素含有酰胺键，二
11、者的结构不相似，但都既能与酸反应又能与碱反应，D项错。 答案：D 一、有机高分子化合物 1有机高分子化合物的特点 (1)相对分子质量只是一个平均值，一般高达104106。 (2)由若干个低分子化合物聚合而成，由各种相对分子质量不等的高分子链组成的混合物。 (3)每个分子都是由若干个重复结构单元组成。 2高分子化合物的组成 (1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的小分子化合物。 (2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单元。微考点2合成高分子化合物 基础微回扣 (3)聚合度：高分子链中含有链节的数目。 3合成高分子化合物的基本反应 (1)加成聚合反应。 概念：由含有 等不饱和键
12、的有机物分子以 的形式结合成高分子化合物的反应，简称加聚反应。 加聚反应的方程式的书写： a乙烯的加聚反应：_。 b1,3丁二烯的加聚反应： _。加成反应加成反应 双键、叁键双键、叁键 (2)缩合聚合反应。概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时产生_的反应，简称缩聚反应。缩聚反应方程式的书写：a羟基酸的缩聚。如CH3CH(OH)COOH缩聚反应的化学方程式为：小分子副产物小分子副产物 b多元醇与多元酸的缩聚。如乙二酸与乙二醇的缩聚，化学方程式为： 二、有机合成 1有机合成的任务易得易得 廉价廉价 3常见的合成路线 (1)一元合成路线：RCH=CH2RCH2CH2XRCH2CH2OHR
13、CH2CHORCH2COOHRCH2COOR 有关反应的化学方程式依次为： (2)二元合成路线： CH2=CH2CH2XCH2X HOCH2CH2OHCHOCHO HOOCCOOHROOCCOOR 有关反应的化学方程式依次为： 1解有机推断的一般方法。 (1)找已知条件最多、信息量最大的内容。这些信息可以是化学反应、有机物性质、反应条件，实验现象、官能团的结构特征、变化前后的碳链或官能团间的差异、数据上的变化等。 (2)根据数据进行推断。数据往往起突破口的作用，常用来确定有机物的分子式，官能团的种类、位置和数目以及碳链结构。 2有机合成中，特别是含有多个官能团的有机物，当需要某一官能团反应或拼
14、接碳链时，其他官能团或者被破坏或者首先反应，需要把分子中某些官能团用恰当的方法保护起来，在适当的时候再将其转变回来，称为官能团保护。 3分析有机合成中官能团的引入、消除及转化时，既要注意反应条件及各类有机物的结构是否符合相应官能团的转化要求，同时还要考虑对其他官能团的影响及官能团的保护。 判断正误，正确的画“”，错误的画“”。 1聚乙烯为纯净物( ) 2聚氯乙烯塑料可用于包装食品( ) 警示：聚氯乙烯塑料中常含有对人体有害的增塑剂，不能用于包装食品。 3高聚物的链节和单体的组成相同、结构不同( )警示：同类单体形成的加聚产物的链节和单体的组成相同、结构不同，不同单体形成的加聚产物和缩聚产物的单
15、体和链节组成不同。4缩聚反应生成的小分子的化学计量数为(n1)( )警示：缩聚反应生成的小分子的化学计量数与单体的数量有关：一种单体时为(n1)；两种单体时为(2n1)。 一、单体与高聚物的互推规律聚合时找准结合点，反推单体时找准分离处，结合点即为分离处。1由单体推断高聚物及加聚反应的书写方法(1)单烯烃型单体加聚时“断开双键，键分两端，添上括号，n写后面”。如方法微总结 2由高聚物推导单体的方法 (1)加聚产物单体的判断方法： 凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即得对应单体。 凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体
16、必为两种，在主链中央画线断开，然后两键闭合即得对应单体。如 (2)缩聚产物单体的判断方法： 【微典通关2】DAP是电表和仪表部件中常用的一种高分子化合物，其结构简式为： 则合成它的单体可能有() 邻苯二甲酸丙烯醇(CH2=CHCH2OH) 丙烯乙烯邻苯二甲酸甲酯 AB C D 二、有机合成 1有机合成路线设计的一般程序 (1)观察目标分子的结构。即观察目标分子的碳骨架特点、官能团种类及其位置。 (2)由目标分子逆推原料分子并设计合成路线。对目标分子中碳骨架先进行构建，然后再引入相应的官能团，或者先进行官能团的转化，然后再进行碳骨架构建等，来进行不同合成路线的设计。 (3)优选不同的合成路线。以
17、绿色化学为指导，尽量采用廉价易得、低毒(最好无毒)、低污染(最好无污染)的原料及选择最优化的合成路线。 2有机合成路线的设计方法 (1)正推法。即从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的目标分子的合成路线。 (2)逆推法。即从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计，从不同的设计路线中选取最合适设计路线。教材中对于乙酰水杨酸的合成路线设计就是采用了逆推法。 (2)碳链减短。 不饱和烃的氧化反应：如烯烃、炔烃在高锰酸钾酸性溶液的作用下不饱和键发生
18、断裂，苯的同系物则被氧化为苯甲酸等。 羧酸或羧酸盐的脱羧反应：如乙酸钠与碱在加热的条件下生成甲烷。 4有机合成中官能团的引入与转化 (1)在碳链上引入卤原子。 烯烃与卤素单质的加成 (3)在碳链上引入醛基(羰基)。 醇的氧化。由前面羟基的引入可知，由不同的方法可以在烯烃上引入羟基而得到醇，利用醇的氧化即可引入羰基。 【微典通关3】化合物H是合成药物盐酸沙格雷酯的重要中间体，其合成路线如下：(1)化合物A中的含氧官能团为_和_(填官能团名称)。(2)反应中，属于取代反应的是_(填序号)。(3)写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式_。羟基羟基 醛基醛基 .分子中含有两个苯环；.分子中
19、有7种不同化学环境的氢；.不能与FeCl3溶液发生显色反应，但水解产物之一能发生此反应。 (4)实现DE的转化中，加入的化合物X能发生银镜反应，X的结构简式为 _。 对点微练有机高分子化合物4丙烯酰胺(H2C=CHCONH2)具有致癌性和遗传毒性。丙烯酰胺主要是由高碳水化合物、低蛋白质的植物性食物在加热(120 以上)烹调过程中形成，特别在烘烤、油炸时更易形成。丙烯酰胺可以进一步形成在工业上有用的聚丙烯酰胺类物质。应用微提升 回答下列问题： (1)D的结构简式为_，F的结构简式为 _。 (2)指明下列反应类型：AB_，CD_。 (3)丙烯酰胺有多种同分异构体，写出分子中同时含有醛基和碳碳双键的
20、同分异构体_ _。水解反应水解反应 H2C=CHCOOH CH2=CHNHCHO、CH2=C(NH2)CHO、H2NHC=CHCHO 消去反应消去反应 (4)写出化学方程式：DE _。 2分子C的浓硫酸作用下可形成一个六元酯环，该反应的化学方程式为 _。CH2=CHCOOHNH3CH2=CHCONH2H2O 真题微探 1(2015北京理综)合成异电高分子材料PPV的反应： 解析：己烷有5种同分异构体： CH3CH2CH2CH2CH2CH3、 CH3CH(CH3)CH2CH2CH3、 CH3CH2CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)3CH2CH3、 CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3，
21、A选项错误；其他各项均正确。 答案：A 3(2015新课标全国卷)A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示：回答下列问题：(1)A的名称是_，B含有的官能团是_。(2)的反应类型是_，的反应类型是_。(3)C和D的结构简式分别为_、_。(4)异戊二烯分子中最多有_个原子共平面，顺式聚异戊二烯的结构简式为_。消去反应消去反应 乙炔乙炔 碳碳双键和酯基碳碳双键和酯基 加成反应加成反应 11 CH3CH2CH2CHO (5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体 _ (填结构简式)。 (6)参照异戊二烯的上述合成路线，设
22、计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3丁二烯的合成路线 _ _。 微充电微充电大收获大收获 听微决疑听微决疑 点点链接点点链接 解题的关键是要熟悉烃的各种衍生物间的转化关系，不仅要注意物质官能团的衍变，还要注意同时伴随着分子中碳、氢、氧、卤素原子数目以及有机物相对分子质量的衍变，这种数量、质量的改变往往成为解题的突破口。由定性走向定量是思维深化的表现，将成为今后高考命题的方向之一。 一、应用特征产物逆向推断 【典例1】已知：CHO(C6H5)3P=CHRCH=CHR(C6H5)3P=O，R代表原子或原子团。W是一种有机合成中间体，结构简式为： 其合成方法如下： 其中，M、X、Y、Z分别代表一种有
23、机物，合成过程中的其他产物和反应条件已略去。X与W在一定条件下反应可以生成酯N，N的相对分子质量为168。 请回答下列问题： (1)W能发生反应的类型有_。(填选项字母) A取代反应B水解反应 C氧化反应 D加成反应16 ACD (3)写出X与W在一定条件下反应生成N的化学方程式 _ _。 (4)写出含有3个碳原子且不含甲基的X的同系物的结构简式_。 HOCH2CH2CH2OH (5)写出第步反应的化学方程式 _ _。OHCCHO2(C6H5)3P=CHCOOC2H52(C6H5)3P=OH5C2OOCCH=CHCH=CHCOOC2H5 (2)W的结构可表示为 (4)遇浓硝酸变黄，则表明该物质
24、是含有苯环结构的蛋白质。 (5)遇I2变蓝则该物质为淀粉。 (6)加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热煮沸有红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成，表示含有CHO。 (7)加入Na放出H2，表示含有OH或COOH。 (8)加入NaHCO3溶液产生气体，表示含有COOH。 2根据数据确定官能团的数目请回答下列问题：(1)一元醇A中氧的质量分数约为21.6%，则A的分子式为_；结构分析显示A只有一个甲基，A的名称为_。(2)B能与新制的Cu(OH)2发生反应，该反应的化学方程式为_。(3)C有_种结构；若一次取样，检验C中所含官能团，按使用的先后顺序写出所用试剂_。(4)第步的反应类型为_；D所
25、含官能团的名称为_。C4H10O 1丁醇丁醇(或正丁醇或正丁醇) 银氨溶液、稀盐酸、溴水银氨溶液、稀盐酸、溴水(或其他合理答案或其他合理答案) 2 羟基羟基 还原反应还原反应(或加成反应或加成反应) (5)写出同时符合下列条件的水杨酸所有同分异构体的结构简式 _ _。 a分子中有6个碳原子在一条直线上； b分子中所含官能团包括水杨酸具有的官能团。 (6)第步的反应条件为_；写出E的结构简式_。浓浓H2SO4，加热，加热 (4)C的相对分子质量是126，D的相对分子质量为130，显然从C到D是C与H2发生的加成反应，且C=C键与CHO都发生了加成反应，生成的D是饱和一元醇。(5)水杨酸的分子式是
26、C7H6O3，不饱和度是5，其同分异构体中含有1个羧基，占有1个不饱和度，则剩余6个碳原子占有4种不饱和度，又要求6个碳原子共线，则分子中必有2个CC，且相邻两个CC键之间不能有饱和碳原子，因此其碳链有两种：CCCCCCCOOH、CCCCCCCOOH。用羟基分别取代CH键上的氢原子可得到4种同分异构体。(6)第步是酯化反应，反应条件是浓硫酸作催化剂并加热。 三、有机反应类型的推断 1有机化学反应类型判断的基本思路 2根据反应条件推断反应类型 (1)在NaOH的水溶液中发生水解反应，可能是酯的水解反应或卤代烃的水解反应。 (2)在NaOH的乙醇溶液中加热，发生卤代烃的消去反应。 (3)在浓H2S
27、O4存在的条件下加热，可能发生醇的消去反应、酯化反应、成醚反应或硝化反应等。 (4)能与溴水或溴的CCl4溶液反应，可能为烯烃、炔烃的加成反应。 (5)能与H2在Ni作用下发生反应，则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛的加成反应或还原反应。 (6)在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下，发生醇的氧化反应。 (7)与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应，则该物质发生的是CHO的氧化反应。(如果连续两次出现O2，则为醇醛羧酸的过程) (8)在稀H2SO4加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。 (9)在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应；在Fe粉、X2条件下发生
28、苯环上的取代反应。 【典例3】(2012天津)萜品醇可作为消毒剂、抗氧化剂、医药和溶剂。合成萜品醇G的路线之一如下： 请回答下列问题： (1)A所含官能团的名称是_。 (2)A催化氢化得Z(C7H12O3)，写出Z在一定条件下聚合反应的化学方程式 _。羰基、羧基羰基、羧基 (3)B的分子式为_；写出同时满足下列条件的B的链状同分异构体的结构简式 _。 核磁共振氢谱有2个吸收峰 能发生银镜反应 (4)BC、EF的反应类型分别为_、 _。酯化反应酯化反应(或取代反应或取代反应) C8H14O3 取代反应取代反应 (5)CD的化学方程式为 _。 (6)试剂Y的结构简式为_。 (7)通过常温下的反应，
29、区别E、F和G的试剂是_和_。 Na(其他合理答案均可其他合理答案均可) CH3MgX(XCl、Br、I) NaHCO3溶液溶液 (8)G与H2O催化加成得不含手性碳原子(连有4个不同原子或原子团的碳原子叫手性碳原子)的化合物H，写出H的结构简式 _。 (4)由BC、EF的反应条件知前者为Br取代OH的反应，后者为酯化反应(取代反应)。 (7)E中含有羧基，F中含有酯基，G中含有羟基，故可先用Na2CO3或NaHCO3溶液等试剂将E区别开(有气泡产生)，然后再用Na将G区别开(有气泡产生)。 (8)因得到的是不含手性碳原子的物质，故加成时羟基应该加到连有甲基的不饱和碳原子上，由此可得到相应的结构简式。