賈同全
綜觀近幾年有機題的考查,大多是以多官能團“組團”的方式,以新材料、新醫(yī)藥等科技前沿知識為載體,主要以鍵線式給出有機物的結構簡式??疾榉绞接校捍_定有機物分子式或判斷空間結構,辨別是否含苯環(huán)或判斷實驗現象是否正確,書寫方程式或判斷反應物的定量關系。解決多官能團問題考查有以下策略。
一、明確常見的實驗現象與官能團的對應關系
1.使溴水或溴的CCl4溶液褪色:碳碳雙鍵或碳碳叁鍵
2.使FeCl3溶液顯紫色:酚
3.使石蕊試液顯紅色:羧酸
4.與Na反應產生H2:含羥基化合物(醇、酚或羧酸)
5.與Na2CO3或NaHCO3溶液反應產生CO2:羧酸
6.與Na2CO3溶液反應但無CO2氣體放出:酚
7.與NaOH溶液反應:酚、羧酸、酯或鹵代烴
8.發(fā)生銀鏡反應或與新制的Cu(OH)2懸濁液共熱產生磚紅色沉淀:醛、甲酸、甲酸酯、甲酸的鹽或葡萄糖、麥芽糖等
9.常溫下能溶解Cu(OH)2:羧酸
10.能水解的物質:酯、鹵代烴、二糖、多糖和蛋白質等
11.既能氧化成羧酸又能還原成醇:醛
二、搞清官能團與反應物的定量關系
1.與X2、HX、H2的反應:取代(1 mol H~1 mol X2);加成(1 mol C=C~1 mol X2或1 mol HX或1 mol H2;1molC≡C~2mol X2或2 mol HX或2 mol H2;1 mol ~3 mol H2)
2.銀鏡反應:1 mol─CHO~2 mol Ag(注意:1 mol HCHO~4 mol Ag)
3.與新制的Cu(OH)2反應:1 mol─CHO~2 mol Cu(OH)2;1 mol─COOH~12mol Cu(OH)2
4.與鈉反應:1 mol─COOH~12mol H2;1 mol─OH~12mol H2
5.與NaOH反應:1 mol酚羥基~1 mol NaOH;1 mol羧基~1 mol NaOH;1 mol醇酯~1 mol NaOH;
1 mol酚酯~2 mol NaOH;1 mol R─X~1 mol NaOH(若R為苯環(huán),則1 mol R─X~2 mol NaOH)。
三、掌握判斷有機物是否共線或共面的方法
1.CH4分子為正四面體結構;乙烯分子中所有原子共平面;乙炔分子中所有原子共直線;苯分子中所有原子共平面;HCHO分子中所有原子共平面。
2.是否共面,飽和C、N看——與飽和C相連的任意3個原子和該C原子一定不共面;與飽和N相連的3個原子與該N原子一定不共面。
3.是否共線,碳碳雙鍵看——由乙烯的結構可知,與雙鍵C相連的原子與兩個雙鍵碳一定不共線。
4.有機物分子中的單鍵,包括碳碳單鍵、碳氫單鍵、碳氧單鍵等都可以旋轉的,在判斷“最多、至少或可能”多少個原子共面時要考慮到。
四、經典考題解析
例1(2007年上海)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( )。
OHHOHOCOOH
OHHOHOCOOH
莽草酸鞣酸
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
思路點撥由“碳碳雙鍵、醇羥基、酚羥基、羧基”等官能團組合考查化學性質。特別注意的是注意莽草酸中不是苯環(huán),故B錯;苯環(huán)結構不是簡單的單、雙鍵交替的結構,所以C錯。
答案:A、D。
例2(2013重慶)有機物X和Y可作為“分子傘”給藥載體的傘面和中心支撐架(未表示出原子或原子團的空間排列)。
下列敘述錯誤的是()。
A.1 mol X在濃硫酸作用下發(fā)生消去反應,最多生成3 mol H2O
B.1 mol Y發(fā)生類似酯化的反應,最多消耗2 mol X
C.X與足量HBr反應,所得有機物的分子式為C24H37O2Br3
D.Y和癸烷的分子鏈均呈鋸齒形,但Y的極性較強
思路點撥1 mol X中含有3 mol醇羥基,因此在濃硫酸作用下發(fā)生消去反應時,最多可生成3 mol H2O,A項正確;Y中“-NH2與-NH-”中H原子可與X中X中羧基發(fā)生類似酯化反應的取代反應,結合X、Y結構簡式可知1 mol Y發(fā)生類似酯化反應的反應,最多可消耗3 mol X,B項錯誤;X與HBr在一定條件下反應時,-Br取代X中-OH,C項正確;Y中含有氨基,因此極性大于癸烷,D項正確。
答案:B
例2(2007年江蘇)花青苷是引起花果呈現顏色的一種花色素,廣泛存在于植物中。它的主要結構在不同pH條件下有以下存在形式:
(GlC=葡萄糖基)
下列有關花青苷說法不正確的是()。
A.花青苷可作為一種酸堿指示劑
B.Ⅰ和Ⅱ中均含有二個苯環(huán)
C.Ⅰ和Ⅱ中除了葡萄糖基外,所有碳原子可能共平面
D.Ⅰ和Ⅱ均能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應
思路點撥注意觀察結構,Ⅰ中含有二個苯環(huán),1個C=C,3個酚羥基,Ⅱ中含有1個苯環(huán),3個C=C,1個酚羥基,故B不正確,D正確;苯環(huán)及其所連的6個原子共平面,C=C及其所連的4個原子共平面,C-C鍵可以旋轉,所以C對;由題給反應可知,花青苷在堿性條件下呈藍色,酸性條件下呈紅色,可作酸堿指示劑。答案:B。
例3(2007年四川)咖啡鞣酸具有較廣泛的抗菌作用,其結構簡式如圖1所示:關于咖啡鞣酸的下列敘述不正確的是( )。
A.分子式為C16H18O9
B.與苯環(huán)直接相連的原子都在同一平面上
C.1 mol咖啡鞣酸水解時可消耗8 mol NaOH
D.與濃溴水既能發(fā)生取代反應又能發(fā)生加成反應。
思路點撥咖啡鞣酸是由3個醇羥基,2個酚羥基,1個酯基,一個雙鍵,一個苯環(huán)和1個環(huán)己烷的環(huán)“組團”,由這些結構可確定其性質及消耗NaOH的量;由于苯分子中的12個原子(6個碳原子和6個氫原子)處于同一平面上,因此在咖啡鞣酸中與苯環(huán)直接相連的原子都在同一平面上,則B選項是正確的。
答案:C。
例4(2013年全國新課標卷1)香葉醇是合成玫瑰香油的主要原料,其結構簡式如圖2:
下列有關香葉醇的敘述正確的是() 。
A.香葉醇的分子式為C10H18O
B.不能使溴的四氯化碳溶液褪色
C.不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色 D.能發(fā)生加成反應不能發(fā)生取代反應
思路點撥由該有機物的結構式可以看出:A正確。
B錯誤,因為香葉醇含有碳碳雙鍵,可以使溴的四氯化碳溶液褪色。
C錯誤,因為香葉醇含有碳碳雙鍵、醇羥基,可以使高錳酸鉀溶液褪色
D錯誤,香葉醇有醇羥基,可以發(fā)生酯化反應(取代反應的一種)
答案:A
例4(2007年重慶)氧氟沙星是常用抗菌藥,其結構簡式如圖所示,下列對氧氟沙星敘述錯誤的是( )。
A.能發(fā)生加成、取代反應
B.能發(fā)生還原、酯化反應
C.分子內共有19個氫原子
D.分子內共平面的碳原子多于6個
思路點撥結構是由“1個羧基,1個羰基,1個F原子等官能團和1個苯環(huán),8個飽和C原子,3個飽和N原子等”組成,明確了這些特征,不難得出正確答案為C。
例5(2006年四川)四川盛產五倍子。以五倍子為原料可制得化合物A。A的結構簡式如圖3所示:請解答下列各題:
HOHOOHCOOOHCOOHOH
(1)A的分子式是 。
(2)有機化合物B在硫酸催化條件下加熱發(fā)生酯化反應可得到A。請寫出B的結構簡式: 。
(3)請寫出A與過量氫氧化鈉溶液反應的化學方程式: 。
(4)有機化合物C是合成治療禽流感藥物的原料之一。C可以看成是B與氫氣按物質的量之比
1∶2發(fā)生加成反應得到的產物。C分子中無羥基與碳碳雙鍵直接相連的結構,它能與溴水反應使溴水褪色。請寫出C與溴水反應的化學方程式: 。
思路點撥本題的官能團是“5個酚羥基,1個羧基和1個酚酯基,2個苯環(huán)”組成,應注意的是1 mol酚酯基要消耗2 mol NaOH,1 mol A共消耗8 mol NaOH,而生成的H2O只有7 mol,這兩點是容易出錯的。
水解后(虛線框部分斷裂)生成B,確定B的結構簡式。B與H2按1∶2加成,產物的六元環(huán)上還有一個C=C,又要求羥基不能與C=C直接相連,則產物結構只能為OHOHCOOHOH。
總之,解決有機多官能團問題要熟練掌握有機物的結構特點、官能團的性質及其它們之間的衍變關系、同時還需要有較強的攝取、消化、整合及應用信息的能力等,在題目分析過程中,要注意對關鍵字的分析,要吃透信息,把所給信息與已學的知識有機地結合起來,根據題目所給的信息,找尋解題的突破口,最后通過驗證確定結論的正確性。
(收稿日期:2014-07-15)