聚焦有機框圖推斷試題中信息方程式的書寫

■四川省瀘州市瀘縣二中 劉 宇

有機框圖推斷試題是高考的熱點和難點，其中依據(jù)信息進行陌生方程式的書寫又是近年高考全國卷中有機主觀題的一種考查趨勢。這類試題需要考生結(jié)合信息和有機反應的實質(zhì)(化學鍵的斷裂與形成)進行有機物的重新組建，難度相對較大，區(qū)分度高，因此熱度逐年提升。

一、信息方程式書寫的基本步驟

信息方程式是我們書寫有機方程式的模板，結(jié)合有機反應發(fā)生的基本原理，依據(jù)具體信息的呈現(xiàn)，可以得出基本的解題步驟。

例1下列反應是一種由烯烴直接制備不飽和酯的新方法：

利用類似反應的方法，僅以乙烯為原料合成有機化合物 CH2═CHCOOCH2CH3，涉及的反應方程式為____。

解析：對于此類試題的解答，一般思路和步驟如下：

(1)信息的提取。

有機反應的本質(zhì)就是反應物特殊位置的化學鍵發(fā)生斷裂，反應后形成新的化學鍵，因此有機化學反應發(fā)生后原有機物的碳鏈骨架不變，結(jié)合題干信息，原反應的原理為：

對比反應前后有機物的結(jié)構(gòu)關(guān)系，反應物分子中實線框與虛線框之間的化學鍵斷裂，實線框的部分結(jié)合形成反應主產(chǎn)物，虛線框的部分組合成水。

(2)信息的處理。

結(jié)合提取的信息，將信息用自己熟悉的表示方法表述出化學鍵的斷裂與形成，將信息加工、轉(zhuǎn)化與整合，形成結(jié)論或者規(guī)律。

該方程式即原有雙鍵碳原子連接的氫原子、醇羥基中的氫原子與氧氣提供的氧原子結(jié)合形成水分子，剩余的部分與CO斷鍵后形成的羰基連接形成酯。

(3)信息的運用。

CH2═CHCOOCH2CH3是以乙烯為原料合成的有機化合物，那么可確定該物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化學鍵的形成過程為：

結(jié)合分析可知，該有機物的直接反應物包括CH2═CH2、CO、HOCH2CH3，HOCH2CH3可 通過CH2═CH2加水得到。

答案2 CH2═CHCOOCH2CH3+2 H2O

在以上的信息中，主要包括了類似于高中所學過的幾種反應類型，下面以實例加以說明。

二、常見的信息呈現(xiàn)類型

1.脫縮反應。

脫縮反應是指某個(或多個)有機化合物分子斷裂部分舊化學鍵，脫出部分原子(或原子團)形成小分子，余下的原子(或原子團)重新通過新化學鍵連接形成有機物的過程。這一類化學反應在高中階段較為陌生，但結(jié)合有機反應的斷鍵(成鍵)原理進行分析，難度不太大。

例2高血脂嚴重影響人體健康，化合物E是一種臨床治療高血脂癥的藥物。E的合成路線如下(部分反應條件和試劑略)：

第⑥步反應的化學方程式是____。

解 析：在NaOH水溶液中加熱水解得到BB被稀鹽酸酸化得到在加熱條件下發(fā)生反應⑥得到D。結(jié)合已知信息可知，在兩個羧基和兩個烷基同時連接在一個碳原子上的有機物，加熱情況下，其中一個羧基中的整體脫出形成CO2，余下氫原子接在原連接羧基的碳原子上，從而可知反應⑥為

例3姜黃素是從姜科植物中提取的一種色素，它的主要藥理作用有抗氧化、保肝護肝、抑制腫瘤生長等，它具有對稱性結(jié)構(gòu)。

已知：①E、G能發(fā)生銀鏡反應。

② R—CHO + R'—CH2—CHOR'表示烴基或氫)。

根據(jù)以上信息可知E→F反應的化學方程式為____。

解析：乙烯與溴發(fā)生加成反應生成A(BrCH2CH2Br)，A發(fā)生反應得到B，B可以連續(xù)發(fā)生氧化反應，則A在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下水解得到B(HOCH2CH2OH)，則C為OHC—CHO，D 為 OHC—COOH，結(jié) 合分子式C7H8O2，可知 Y 為脫羧得到J(C8H8O3)，則J為與反應得到姜黃素(C21H20O6)，結(jié)合信息可知姜黃素為乙烯與氧氣反應得到E，E可以發(fā)生銀鏡反應，則E為CH3CHO，結(jié)合已知可知F為CH3CH═CHCHO ，F(xiàn)與氫氣發(fā)生加成反應得到G，G可以發(fā)生銀鏡反應，則G為CH3CH2CH2CHO。根據(jù)已知②可得出E→F的反應為CH3—CHO+CH3—CHO

能力提升：對于脫縮反應，不論反應物是一個或多個，不論是脫去中間部分原子(團)還是分別脫去端點的原子(團)，結(jié)合試題中具體的信息，結(jié)合具體反應中的斷鍵和成鍵情況即可快速書寫。

2.類取代反應。

取代反應是指有機物分子中的原子或原子團被其他原子或原子團替代的反應。如一般斷裂的化學鍵為單鍵，但在試題中常常其他化學鍵也發(fā)生類似的反應，我們類比解答即可。

例4有機化合物A、B、C、D等有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：

寫出D的結(jié)構(gòu)簡式：____。

解析：CH2═CH—CN在酸性溶液中反應生成酸性物質(zhì)B(C3H4O2)，即丙烯酸丙 烯 酸 進 一 步 與CH3OH在H2SO4催化作用下酯化得到C(CH2═CH—COOCH3)。結(jié) 合 已 知 信息，連接兩個氫原子的雙鍵碳原子原有氫原子被R—X中的R(不飽和烴基或苯環(huán))取代，取代出的氫原子與鹵原子結(jié)合生成HX。

答案

能力提升：類取代反應與取代反應的本質(zhì)即是有機物分子中的原子(或原子團)被其他原子(或原子團)占據(jù)位置的過程。在占據(jù)位置的過程中可能斷裂的是單鍵(高中教材的主要呈現(xiàn)形式)、雙鍵或者三鍵，另外的原子(原子團)依據(jù)成鍵理論接入即可。這些反應在有機框圖中以信息的形式呈現(xiàn)，同時受到框圖中前后物質(zhì)的約束，我們在解題時結(jié)合信息解答即可，目前無需考慮斷鍵與成鍵的緣由。

3.類加成反應。

加成反應是指有機物分子中的不飽和鍵(雙鍵或三鍵)兩端的碳原子與其他原子或原子團直接結(jié)合生成新的化合物的反應。

例5功能高分子P的合成路線如下：

(1)A的分子式是C7H8，其結(jié)構(gòu)簡式是____。

(2)E的分子式是C6H10O2。E中含有的官能團為____。

(3)已 知：2 CH3CHO

以乙烯為起始原料，選用必要的無機試劑合成E，寫出合成路線(用結(jié)構(gòu)簡式表示有機物)，用箭頭表示轉(zhuǎn)化關(guān)系，箭頭上注明試劑和反應條件)。

解析：根據(jù)高分子P的結(jié)構(gòu)和A的分子式為C7H8，可推知D為對硝基苯甲醇因 此 A 是 甲 苯結(jié)合D和P的結(jié)構(gòu)簡式可知D和G發(fā)生酯化反應得到P，因此G的結(jié)構(gòu)簡式為水解生成G和乙醇，因此 F 的結(jié)構(gòu)簡式為E在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化為F，這說明反應④是碳碳雙鍵的加聚反 應，因 此 E 的 結(jié) 構(gòu) 簡 式 為CH3CH═CHCOOC2H5，所含官能團為碳碳雙鍵和酯基。

乙烯和水可以直接加成生成乙醇，乙醇氧化生成乙醛，乙醛發(fā)生已知條件中的反應就可以使碳鏈增長，由于碳碳雙鍵易被氧化，因此首先發(fā)生消去反應，然后再氧化醛基為羧基，羧酸和乙醇發(fā)生酯化反應，即可得物質(zhì)E，合成路線為：

能力提升：類加成反應就像加成(或加聚)反應一樣，將原有有機物分子中的π鍵斷裂，另一分子也斷裂一根化學鍵，將拆出的原子(原子團)分別接入原π鍵(可能是碳碳雙鍵、碳碳三鍵等)兩端的原子，這些反應有的也與低聚反應類似，只是該處涉及雙鍵和三鍵共同參與降飽和度的反應。