2021高考化学新增分大一轮复习第34讲生命中的基础有机化学物质合成有机高分子讲义含解析苏教版.docx
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1、第第 3 34 4 讲讲 生命中的基础有机化学物质生命中的基础有机化学物质 合成有机高分子合成有机高分子 考纲要求 1.了解糖类、油脂、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点和主要性质,认识化学科 学在生命科学发展中的重要作用。2.知道简单合成高分子的单体、链节和聚合度。了解合成 高分子的性能及其在高新技术领域中的应用。3.能利用不同类型有机化合物之间的转化关系 设计合理路线合成简单有机化合物。4.认识有机物在生产、生活中的作用和对环境、健康产 生的影响。 考点一考点一 糖类、油脂、蛋白质的组成、结构和性质糖类、油脂、蛋白质的组成、结构和性质 1.糖类 (1)糖类的概念和分类。 概念:从分子结构上看,
2、糖类可以定义为多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。 组成:碳、氢、氧三种元素。大多数糖类化合物的通式为 Cn(H2O)m,所以糖类也叫碳水化 合物。 分类: (2)单糖葡萄糖与果糖 组成和分子结构 分子式 结构简式 官能团 二者关系 葡萄糖 C6H12O6 CH2OH(CHOH)4 CHO OH、 CHO 同分异构体 果糖 CH2OH(CHOH)3 COCH2OH 、 OH 葡萄糖的化学性质 还原性 能发生银镜反应,能与新制 Cu(OH)2悬浊液反应 | 加成反应 与 H2发生加成反应生成己六醇 | 发酵成醇 C6H12O6 葡萄糖 酒化酶2C 2H5OH2CO2 | 生理氧化 C6H12O
3、66O2 6CO26H2O能量 (3)二糖蔗糖与麦芽糖 比较项目 蔗糖 麦芽糖 相同点 分子式 均为 C12H22O11 性质 都能发生水解反应 不同点 是否含醛基 不含 含有 水解产物 葡萄糖和果糖 葡萄糖 相互关系 互为同分异构体 (4)多糖淀粉与纤维素 相似点: a.都属于天然有机高分子化合物,属于多糖,分子式都可表示为(C6H10O5)n。 b.都能发生水解反应,如淀粉水解的化学方程式为C 6H10O5n 淀粉 nH2O 酸或酶nC6H12O6 葡萄糖。 c.都不能发生银镜反应。 不同点: a.通式中n值不同。 b.淀粉遇碘呈现特殊的蓝色。 2.油脂 (1)组成和结构 油脂是高级脂肪酸
4、与甘油反应所生成的酯,由 C、H、O 三种元素组成,其结构可表示为 (2)分类 (3)物理性质 性质 特点 密度 密度比水小 溶解性 难溶于水,易溶于有机溶剂 状态 含有不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯,常温下一般呈液态; 含有饱和脂肪酸成分较多的甘油酯,常温下一般呈固态 熔、沸点 天然油脂都是混合物,没有固定的熔、沸点 (4)化学性质 油脂的氢化(油脂的硬化) 烃基上含有碳碳双键,能与 H2发生加成反应。如油酸甘油酯与 H2发生加成反应的化学方程式 为3H2 Ni 。 经硬化制得的油脂叫人造脂肪,也称硬化油。 水解反应 a.酸性条件下 如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为3H2O H 3C17H35
5、COOH。 b.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 3NaOH 3C17H35COONa; 其水解程度比酸性条件下水解程度大。 3.氨基酸与蛋白质 (1)氨基酸的结构与性质 氨基酸的组成与结构 羧酸分子中烃基的氢原子被氨基取代后的产物。蛋白质水解后得到的几乎都是 -氨基酸, 其通式为,官能团为NH2和COOH。 氨基酸的化学性质 a.两性 氨基酸分子中既含有酸性基团COOH,又含有碱性基团NH2,因此,氨基酸是两性化合物。 如甘氨酸与 HCl、NaOH 反应的化学方程式分别为 HCl ; NaOH H2O。 b.成肽反应 氨基酸在酸或碱存在的条件下加热,通过一分子的氨基与另一
6、分子的羧基间脱去一分子水, 缩合形成含肽键的化合物叫做成肽反应。 两分子氨基酸脱水形成二肽,如: H2O。 多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合,可形成蛋白质。 (2)蛋白质的结构与性质 组成与结构 a.蛋白质含有 C、H、O、N、S 等元素。 b.蛋白质是由氨基酸通过缩聚反应生成的,蛋白质属于天然有机高分子化合物。 性质 水解 在酸、碱或酶的作用下最终生成氨基酸 两性 含有NH2显碱性和含有COOH显酸性 盐析 某些浓的无机盐可降低蛋白质的溶解度而使蛋白 质从水溶液中析出,为可逆过程。可用于分离 提纯蛋白质 变性 加热、加压、紫外线、X射线、强酸、强碱、 重金属盐条件下,一些有机物会使蛋白质变
7、 性,属于不可逆过程。是杀菌、消毒的原理 颜色 反应 含苯环的蛋白质遇浓硝酸,加热显黄色蛋 白质的检验方法 燃烧 有烧焦羽毛的气味检验毛、丝纺织品 (3)酶 大部分酶是一种蛋白质,具有蛋白质的性质。 酶是一种生物催化剂,催化作用具有以下特点: a.条件温和,不需加热 b.具有高度的专一性 c.具有高效催化作用 题组一 糖类、油脂、蛋白质的组成和性质 1.下列有关糖类、油脂和蛋白质的说法正确的是( ) A.油脂水解的共同产物是乙二醇 B.从混合物中分离提纯蛋白质可采用过滤的方法 C.淀粉、油脂和蛋白质都能在 NaOH 溶液中发生水解 D.糖类、油脂和蛋白质中一定都含有碳、氢、氧三种元素 答案 D
8、 2.下列说法正确的是( ) A.在紫外线、饱和 Na2SO4、CuSO4溶液、福尔马林等作用下,蛋白质均会发生变性 B.油脂属于高分子化合物,是混合物 C.在一定条件下,氨基酸之间能发生反应,合成更加复杂的化合物 D.检验淀粉在稀硫酸催化条件下水解产物的方法是:取适量水解液于试管中,加入少量新制 Cu(OH)2悬浊液,加热,观察是否有砖红色沉淀 答案 C 解析 A 项,饱和 Na2SO4溶液可使蛋白质发生盐析;B 项,油脂相对分子质量较小,不属于高 分子化合物;C 项,氨基酸含有氨基、羧基,可发生取代、缩聚反应,可生成二肽、多肽或 蛋白质;D 项,淀粉是在酸性条件下水解,而葡萄糖和新制 Cu
9、(OH)2悬浊液反应必须在碱性条 件下,所以用新制氢氧化铜悬浊液检验葡萄糖时要先中和酸,否则无法成功。 3.下列关于蛋白质的叙述中,不正确的是( ) 蛋白质溶液里加入饱和硫酸铵溶液,有沉淀析出,再加入蒸馏水,沉淀不溶解 人工合成的具有生命活力的蛋白质结晶牛胰岛素是我国科学家在 1965 年首次合成的 重金属盐能使蛋白质变性,所以误食重金属盐会中毒 浓硝酸溅在皮肤上,使皮肤呈黄色是由于浓硝酸与蛋白质发生了颜色反应 蛋白质溶液里的蛋白质能透过半透膜 A.B.C.D. 答案 C 解析 属于蛋白质的盐析,再加蒸馏水沉淀溶解;蛋白质溶液属于胶体,蛋白质分子不 能透过半透膜。 题组二 氨基酸的成肽规律及蛋
10、白质的水解 4.下列有关蛋白质的说法正确的是 ( ) 氨基酸、淀粉均属于高分子化合物 蛋白质是结构复杂的高分子化合物,分子中都含有 C、H、O、N 若两种二肽互为同分异构体,则二者的水解产物一定不一致 用甘氨酸()和丙氨酸()缩合最多可形成四种二肽 A.B.C.D. 答案 D 解析 淀粉属于高分子化合物,氨基酸不属于高分子化合物,错误;蛋白质是由氨基酸 缩合而成的高分子化合物,都含有 C、H、O、N,有的也含 S,正确;如甘氨酸和丙氨酸缩 合形成的两种二肽互为同分异构体,但水解产物相同,错误;两种氨基酸自身缩合可形成 两种二肽,交叉缩合又可形成两种二肽,故最多能形成四种二肽,正确。 5.下图表
11、示蛋白质分子结构的一部分,图中(A)、(B)、(C)、(D)标出了分子中不同的键,当 蛋白质发生水解反应时,断裂的键是( ) 答案 C 解析 两个氨基酸分子,在酸或碱的存在下加热,通过一分子的氨基和另一分子的羧基间脱 去一分子水缩合形成含有肽键的化合物,称为成肽反应,所以蛋白质水解断裂的是肽键,所 以应断裂的键是 C。 氨基酸的成肽规律 (1)2 种不同氨基酸(只含一个氨基和一个羧基), 脱水可形成 4 种二肽(可以是相同分子之间, 也可以是不同分子之间),如甘氨酸与丙氨酸混合后可形成以下 4 种二肽: (2)分子间或分子内脱水成环 2H2O H2O (3)氨基酸分子缩聚成高分子化合物 nH2
12、O 考点二考点二 合成有机高分子合成有机高分子 1.基本概念 (1)单体:能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。 (2)链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。 (3)聚合度:高分子链中含有链节的数目。 如: 2.合成高分子化合物的两个基本反应 (1)加聚反应:小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应。 (2)缩聚反应:单体分子间缩合脱去小分子(如 H2O、HX 等)生成高分子化合物的反应。 3.高分子化合物的分类及性质特点 其中,塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为“三大合成材料”。 4.加聚反应、缩聚反应方程式的书写方法 (1)加聚反应的书写方法 单烯烃型单体加聚时
13、,“断开双键,键分两端,添上括号,右下写n”。例如: nCH2=CHCH3 催化剂 二烯烃型单体加聚时,“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,右下写n”。例 如: nCH2=CHCH=CH2 一定条件 CH2CH=CHCH2 含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,右下写n”。例如: nCH2=CH2 催化剂 (2)缩聚反应的书写方法 写缩聚反应方程式时,除单体物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致外,也要注意生成的 小分子的物质的量。由一种单体进行缩聚反应,生成的小分子物质的量为n;由两种单体进 行缩聚反应,生成的小分子物质的量应为 2n。例如: a.聚酯类:OH
14、与COOH 间的缩聚 nHOCH2CH2OHnHOOCCOOH 催化剂 2nH2O。 nHOCH2CH2COOH 催化剂 nH2O。 b.聚氨基酸类:NH2与COOH 间的缩聚 nH2NCH2COOH 催化剂 nH2O。 nH2NCH2COOH 催化剂 2nH2O。 c.酚醛树脂类: nHCHOn H (n1)H2O。 (1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶都属于天然高分子化合物() (2)盛放汽油的试剂瓶不能用橡胶塞() (3)天然橡胶是高聚物,不能使溴水褪色() (4)为防止污染,可以将塑料购物袋直接烧掉() (5)天然橡胶聚异戊二烯()为纯净物() (6)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料()
15、(7)聚乙烯可包装食品,而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品() (8)高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类() (9)的单体是 CH2=CH2和() 按要求完成下列方程式并指出反应类型 (1)由苯乙烯合成聚苯乙烯。 _,_。 答案 n 催化剂 加聚反应 (2)由对苯二甲酸与乙二醇合成涤纶。 _,_。 答案 nHOCH2CH2OH 催化剂 2nH2O 缩聚反应 (3)由 2-氯-1,3-丁二烯合成氯丁橡胶。 _,_。 答案 催化剂 加聚反应 1.今有高聚物,对此分析正确的是( ) A.它是一种体型高分子化合物 B.其单体是 CH2=CH2和 C.其链节是 D.其单体是 答
16、案 D 解析 高聚物为线型高分子化合物,其链节为 ,是的加聚产物,据此进行判断。 2.下列关于合成材料的说法中,不正确的是( ) A.结构为CH=CHCH=CHCH=CHCH=CH的高分子的单体是乙炔 B.聚氯乙烯可制成薄膜、软管等,其单体是 CH2=CHCl C.合成酚醛树脂()的单体是苯酚和甲醇 D.合成顺丁橡胶()的单体是 CH2=CHCH=CH2 答案 C 解析 A 项,根据加聚产物的单体推断方法,凡链节的主链上只有两个碳原子(无其他原子) 的高聚物,其合成单体必为一种,将两半键闭合即可知其单体为 CHCH;B 项,聚氯乙烯的 单体是 CH2=CHCl;C 项,合成酚醛树脂的单体是苯酚
17、和甲醛。 3.环己烯常用于有机合成。现通过下列流程,以环己烯为原料合成环醚、聚酯、橡胶,其中 F 可以作内燃机的抗冻剂,J 分子中无饱和碳原子。 已知:R1CH=CHR2 O3,Zn/H2OR 1CHOR2CHO (1)的反应条件是_。 (2)H 的名称是_。 (3)有机物 B 和 I 的关系为_(填字母)。 A.同系物 B.同分异构体 C.都属于醇类 D.都属于烃 (4)写出下列反应的化学方程式并注明反应类型: 反应_,_; 反应_,_; 反应_,_; 反应_,_。 (5)写出两种 D 的属于酯类的链状同分异构体的结构简式:_。 答案 (1)NaOH 醇溶液、加热 (2)聚乙二酸乙二酯 (3
18、)C (4)2NaOH 水 2NaBr 取代反应 nn 催化剂 2nH2O 缩聚反应 HOCH2CH2CH2CH2OH 浓硫酸 CH2=CHCH=CH22H2O 消去反应 nCH2=CHCH=CH2 一定条件 CH2CH=CHCH2 加聚反应 (5)CH2=CHCOOCH3、HCOOCH2CH=CH2(其他合理答案也可) 解析 根据题中信息结合已学知识可知流程图中的各步反应为 Br2 NaOH水溶液 (A) (B) NaOH 醇溶液 O3 Zn/H2O (A) (C)(D) H2催化剂 浓硫酸 一定条件 合成橡胶 (D) (I)(J) H2催化剂 浓硫酸 (C) (F) (G) O2催化剂 F
19、催化剂 。 (C) (E)(H) 高聚物单体的推断方法 推断单体时,一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物,并找准分离处。 (1)加聚产物的主链一般全为碳原子,按“凡双键,四个碳;无双键,两个碳”的规律画线断 键,然后半键闭合、单双键互换。如的单体为 CH2=CH2和 CH2=CHCN, 的单体为 CH2=CHCH3和 CH2=CHCH=CH2。 (2)缩聚产物的链节中不全为碳, 一般有“、”等结构, 在或 画线处断键,碳原子上连OH,氧原子和氮原子上连H,即得单体。 考点三考点三 有机合成的思路与方法有机合成的思路与方法 1.有机合成题的解题思路 2.有机合成中碳骨架的构建 (1)碳链增长的反应
20、 加聚反应; 缩聚反应; 酯化反应; 利用题目信息所给反应,如:醛酮中的羰基与 HCN 加成。 CH3CHOHCN 加成 水解 (2)碳链减短的反应 烷烃的裂化反应; 酯类、糖类、蛋白质等的水解反应; 利用题目信息所给反应,如:烯烃、炔烃的氧化反应,羧酸及其盐的脱羧反应 (3)常见由链成环的方法 二元醇成环: 如:HOCH2CH2OH 浓硫酸 H2O; 羟基酸酯化成环: 如: 浓硫酸 H2O; 氨基酸成环: 如:H2NCH2CH2COOH H2O; 二元羧酸成环: 如:HOOCCH2CH2COOH 浓硫酸 H2O; 利用题目所给信息成环,如常给信息二烯烃与单烯烃的聚合成环: 一定条件 。 3.
21、有机合成中官能团的转化 (1)官能团的引入 引入官能团 引入方法 引入卤素原子 烃、酚的取代; 不饱和烃与 HX、X2的加成; 醇与氢卤酸(HX)反应 引入羟基 烯烃与水加成; 醛、酮与氢气加成; 卤代烃在碱性条件下水解; 酯的水解 引入碳碳双键 某些醇或卤代烃的消去; 炔烃不完全加成; 烷烃裂化 引入碳氧双键 醇的催化氧化; 连在同一个碳上的两个羟基脱水; 含碳碳叁键的物质与水加成 引入羧基 醛基氧化; 酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解 (2)官能团的消除 通过加成反应可以消除不饱和键(双键、叁键、苯环); 通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基; 通过加成或氧化反应等消除醛基; 通过水解反应消除酯
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