總結(jié)規(guī)律 厘清轉(zhuǎn)化 探究解法
——全國卷有機合成與推斷試題的命題分析與解答策略

黑龍江 欒厚福

有機化學(xué)試題是歷年高考全國卷中選做題之一，試題具有綜合性強，得分率普遍較低的特點。為了梳理這類試題的命題特點和規(guī)律，提高推斷的準確性和試題的得分率，筆者結(jié)合近三年的8套全國卷，主要從以下近10個角度進行統(tǒng)計和對比分析。

表1 2019—2021年全國卷有機化學(xué)綜合題考情統(tǒng)計

分析以上8套試題可知，高考試題大多以新型藥物、具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物為目標產(chǎn)物，結(jié)合8～10種物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化綜合考查有機化學(xué)知識的綜合運用，同時滲透證據(jù)推理與模型認知、變化觀念與平衡思想等學(xué)科核心素養(yǎng)。試題中常給出1～2條陌生信息，考生需讀懂信息，并能運用題中信息和已有的知識等云完成框圖轉(zhuǎn)化，結(jié)合反應(yīng)條件和題中信息等完成各物質(zhì)的推斷。

完成有機物的推斷是解答有機合成與推斷試題的基礎(chǔ)。從近3年高考試題來看，一般設(shè)置5～7個小題，綜合考查以下三方面的知識。

1.有機化學(xué)基礎(chǔ)知識。這部分主要考查有機化合物的命名、官能團名稱或結(jié)構(gòu)簡式的書寫；結(jié)合具體反應(yīng)考查反應(yīng)類型的判斷或化學(xué)方程式的書寫等，以上五方面在高考中考頻非常高，如有機物的命名、官能團名稱和反應(yīng)類型均是8卷7考，結(jié)構(gòu)簡式、化學(xué)方程式的書寫均是8卷6考。以上考點考查較為基礎(chǔ)，完成合成路線推斷即可得分，除了以上常見考查形式外，還可能考查反應(yīng)條件和試劑、分子式的確定、手性碳原子數(shù)目、簡單計算等，試題難度相對都較小。

2.考查同分異構(gòu)體。同分異構(gòu)體在高考試題中的考頻更高，做到8卷8考。主要結(jié)合某具體物質(zhì)和2～4個特定的限定條件，考查符合限定條件的同分異構(gòu)體的數(shù)目，并根據(jù)核磁共振氫譜中吸收峰的面積比，書寫可能的結(jié)構(gòu)簡式等。一般來說，考查同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡式書寫的物質(zhì)具有特殊官能團或?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)。同分異構(gòu)體的考查難度較大，區(qū)分度較高，很多學(xué)生由于審題等原因?qū)е峦之悩?gòu)體種類判斷錯誤。從近2年試題來看，同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷有難度降低的趨勢，大部分同分異構(gòu)體數(shù)目的試題由填空題調(diào)整為數(shù)目判斷的選擇題了。

3.合成路線的設(shè)計。這部分試題難度較大，考頻略低，但此類試題能較好地考查考生的必備能力與核心素養(yǎng)。根據(jù)初始原料合成目標化合物，不僅考查學(xué)過的常見有機物間的相互轉(zhuǎn)化，還要參考題中合成路線中的信息以及試題中給予的信息等，進行綜合分析判斷，實現(xiàn)官能團的轉(zhuǎn)化和碳鏈的改變等，合成目標化合物。

從近幾年試題得分率來看有機合成與推斷試題的推斷難度略有降低，重點考查鹵代烴、醇酚、醛、羧酸和酯類等多種有機物間的相互轉(zhuǎn)化等。這類試題只要能準確推出未知物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式，化學(xué)名稱、官能團、反應(yīng)類型、結(jié)構(gòu)簡式和化學(xué)方程式的書寫等基礎(chǔ)問題都能解決，基礎(chǔ)較好的考生也可確定符合限定條件的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式。試題的信度、效度及區(qū)分度均較好，符合選拔性考試的命題要求。

解決有機合成與推斷試題的關(guān)鍵就是根據(jù)所學(xué)知識和框圖轉(zhuǎn)化、試題信息等完成各物質(zhì)的推斷。下面筆者列舉例題分析這類試題的解答策略。

【例1】(2020·全國卷Ⅱ·36節(jié)選)維生素E是一種人體必需的脂溶性維生素，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、營養(yǎng)品、化妝品等。天然的維生素E由多種生育酚組成，其中α-生育酚(化合物E)含量最高，生理活性也最高。圖1是化合物E的一種合成路線，其中部分反應(yīng)略去。

圖1

已知以下信息：

回答下列問題：

(1)A的化學(xué)名稱為________。

(2)B的結(jié)構(gòu)簡式為________。

(3)反應(yīng)物C含有三個甲基，其結(jié)構(gòu)簡式為________。

(4)反應(yīng)⑤的反應(yīng)類型為________。

(5)反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為____________________。

【參考答案】(1)3-甲基苯酚(或間甲基苯酚)

在解題時，應(yīng)結(jié)合試題中框圖轉(zhuǎn)化和試題中相關(guān)信息，快速找到解答有機合成與推斷的突破口。

(2)結(jié)合給予信息推斷。在推斷前要多角度認真領(lǐng)會給予信息：①反應(yīng)條件，在有機推斷中能根據(jù)相同或相似的條件判斷該反應(yīng)；②弄清楚反應(yīng)的機理，明白反應(yīng)中斷鍵和成鍵情況等，并能在合成路線中根據(jù)已知或待推的物質(zhì)確定生成物等。能做到信息和已有知識的活學(xué)活用。

(3)根據(jù)已有知識綜合推斷。結(jié)合教材中學(xué)過的烴、鹵代烴、醇酚、醛、羧酸和酯等有機物間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系進行推斷，或根據(jù)某些物質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)推斷，如根據(jù)加聚或縮聚產(chǎn)物，可確定其單體，由單體再進行推斷等。推斷時可根據(jù)試題的不同采用順推或逆推等進行綜合分析推理。

總之，推斷時一定要利用好一切可以利用的信息，整合信息和已有知識，逐一確定各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式。

【例2】(2021·全國甲卷·36節(jié)選)近年來，以大豆素(化合物C)為主要成分的大豆異黃酮及其衍生物，因其具有優(yōu)良的生理活性而備受關(guān)注。大豆素的合成及其衍生化的一種工藝路線如圖2：

圖2

回答下列問題：

(2)1 mol D反應(yīng)生成E至少需要________mol氫氣。

(3)寫出E中任意兩種含氧官能團的名稱：________。

(6)化合物B的同分異構(gòu)體中能同時滿足下列條件的有________(填標號)。

a.含苯環(huán)的醛、酮

b.不含過氧鍵(—O—O—)

c.核磁共振氫譜顯示四組峰，且峰面積比為3∶2∶2∶1

A.2個 B.3個 C.4個 D.5個

【參考答案】(2)2

(3)酯基、醚鍵、羥基(任寫兩種)

(6)C

學(xué)生可通過該例題應(yīng)掌握符合限定條件的同分異構(gòu)體數(shù)目的判斷方法。首先，確定可能的官能團。根據(jù)所給的限定條件分析同分異構(gòu)體中可能含有的官能團。如表2所示。

表2

有機合成路線的設(shè)計綜合性很強，能綜合考查考生對給予信息的理解和靈活運用所學(xué)知識的能力。做好這類試題需明確以下幾點：

1.增長碳鏈的方法。通過聚合反應(yīng)、酯化反應(yīng)、醇脫水成醚均能增長碳鏈，還有醛(或酮)與HCN或R—MgX加成、醛的加成反應(yīng)或給予信息等均能實現(xiàn)增長碳鏈。

2.縮短碳鏈的方法。通過酯類水解反應(yīng)、烷烴的裂化、烯烴或炔烴的氧化反應(yīng)等均能實現(xiàn)縮短碳鏈。

4.官能團引入或消除的方法。結(jié)合所學(xué)知識學(xué)生應(yīng)掌握引入鹵原子、羥基、碳碳雙鍵和羧基等官能團的常見反應(yīng)，以及在苯環(huán)上不同位置引入官能團的方法等。通過加成反應(yīng)可消除不飽和鍵，通過水解反應(yīng)可消除酯基、肽鍵和鹵原子，通過加成或氧化反應(yīng)可消除醛基等。

以上改變碳鏈和官能團的方法學(xué)生在實際做題中的陌生合成環(huán)境下應(yīng)做到靈活運用，設(shè)計合成路線時可采用逆合成分析法等，結(jié)合起始原料和目標化合物等進行綜合分析設(shè)計出最佳的合成路線。