浅析高考化学对有机合成的考察

2018-02-25 13:00
新教育时代电子杂志(学生版) 2018年17期
关键词:区分度陌生路线

(合肥六中 安徽合肥 230000)

有机化学在高考化学中扮演着举足轻重的角色,而有机合成则是有机化学考察的热门考点。高考化学的有机非选择题,以制备陌生有机化合物为主要载体,呈现形式多样,考察高中生对有机化合物种类、性质、结构、推断、合成等知识的综合掌握。其中,有机合成试题灵活多变且综合性较强,考察学生对陌生信息的理解以及将陌生信息与已学知识相结合以综合应用的能力。这种考察方式有利于提高学生的学科素养,激发学科兴趣,下承高中课程,上承高中生化学奥林匹克竞赛和大学化学知识。同时,这些考题难度较大,有一定的区分度。因此,如何突破有机合成题,成为了高中生应当关注的焦点和必须攻克的难点。

本文将在下文分别介绍有机合成的基本反应、陌生反应及试剂、合成路线信息、有机合成与化学竞赛的联系等四个角度论述高考化学对有机化学的考察,并在最后针对教师和考生分别提出建议。

一、关注基本反应

一直以来,教学老师和考生都认为陌生反应是有机合成考察的难点,可以最大程度上体现题目的区分度。同陌生反应相比,基本反应往往被师生忽视。但是基本反应的堆砌为完美的有机合成奠定了基础。因此,从一定程度上来说,考生们所学习过的基本反应才是有机合成中最重要的部分。

高考对有机合成的考察要求考生具有极其严密的逻辑思维和严谨准确的推理能力,否则即使为实验结果的出现投入了大量的时间成本,也有很大的可能出现“一步错,步步错”的情况,造成一着不慎满盘皆输。如果考生准确严谨的推出了考题中信息提示的陌生化合物,但是却遗漏了最为熟悉的基本反应或是出现了其他失误,这将对考生整个考试乃至其他方面造成极大的负面影响。

当前,高中生所学习的简单的取代、加成、氧化、还原、聚合等基本有机反应,都是以最为基础的化学知识设置的,同时以甲烷、乙烯、苯、乙醇等简单有机物为例在学生学习的课本中给以详细的说明。这主要是为了培养考生融会贯通、举一反三的能力,最终可以通过经典的反应条件对应到基本反应。

事实上,高中阶段有机合成中的复杂陌生反应与简单基本反应是交叉串联的,这体现出有机合成的整体性。如果考生过度关注陌生反应但却轻视甚至忽视了基本反应,就是本末倒置的一种意识。

二、重视陌生反应及试剂

陌生反应信息往往给出了反应条件,暗示了反应走向。在高考对有机合成考题的考察中,往往涉及到陌生的反应。命题人往往会在陌生反应处增加难度或是提高标准以考察考生的信息获取能力,提高考题的区分度。这些陌生的反应在解题过程中有着举足轻重的地位,是广大考生应当关注的重点。

有机合成题中的目标产物决定了反应的走向,而官能团的相互转化,则可以体现考生对基本反应的掌握情况。在基本反应的基础上,合成路线的改进过程中非常有可能会夹杂着考生们不熟悉的陌生反应和试剂。对此,考生应当仔细分析官能团间的相互转化关系,了解反应目的,冷静应对陌生反应和陌生试剂。

PIVKA-II在肝癌患者维生素K摄取不足和应用障碍时,γ-谷氨酰羧化酶活性下降,辅酶活性下降,肝癌细胞产生凝血酶原前体蛋白谷氨酸羧化不全引起,凝血酶原释放入血,可刺激癌细胞生长。PIVKA-II作为肝癌诊断的新型肿瘤标记物,其相比常用的AFP肿瘤标记物血清学检测具有特异性高、敏感性高等特点;其浓度同肝癌组织分化、临床分期、病灶大小相关,可以同AFP诊断互为补充,提高肝癌诊断率,可作为肝癌早期诊断的重要肿瘤标志,结合PIVKA-II结果判定预后。PIVKA-II在临床诊断和治疗中具有重要临床价值,值得推广应用。

即使在考生平常较为熟悉的反应中,也可能会有陌生成分。例如HBr 与不饱和键的加成反应,存在高中生不熟悉的马氏规则,即不对称烯烃与卤化氢扫生在加成反应时,氢原子加在含氢多的碳原子上,卤素加在双键含氢少的碳原子上。试题在这步反应中可能会给出过氧化物做催化剂的条件,出现“反马”的现象。此时考生就要从流程中得到信息,做出简单判断,为有机合成服务。

高考有机合成题的热门目标产物是药品和高分子化合物。药品能发挥作用是因为它独特的键合作用和特殊的官能团;高分子化合物的形成则代表加聚或缩聚反应的发生,与之关联的就有不饱和键、酯基、酰胺基等的形成和转化。

高考中出现的有机反应数不胜数,题目灵活多变。,因此在实际的学习中,考生们应当多了解一些有机反应和反应试剂,扩充自己的知识面,使自己的解题更得心应手。

三、把握合成路线信息

高中生在完成题设所要求的目标产物合成时,仅凭借高中所学的知识是不够的。要完成目标产物的合成,必须理解、把握合成路线所给出的隐含信息,结合课本所学知识,完成合成任务。

首先观察目标产物与反应的关系,可知酚羟基需要通过甲氧化作用生成甲氧基,再通过两反应物之间的取代反应,得到目标化合产物。

进一步分析,硝基无法直接发生取代反应生成四级胺,结合题中所给B→C步骤,可知应先将硝基还原为氨基。此时,合成路线涉及到了反应顺序问题,即甲氧化和硝基还原两步反应发生的先后问题。结合所学知识,氨基易被氧化,故应先发生甲氧化反应,再进行还原反应。两步反应的反应条件,可由路线中A、B、C的转化关系得到。

此时,我们再考虑两者间的取代反应。由路线可知(D→E),溴化物易在K2CO3催化作用下取代氨基氢。与题中的反应物相比,很容易想到是将酚羟基转化成溴原子,即伯醇的卤化反应。反应条件只需要HBr。最后类比D→E的转化,即可完成目标产物的合成。

考生们在合成路线的设计中可能存在一个误区。一些考生因为课外知识面较广,了解的反应较多,在设计路线时可能会使用合成路线之外的陌生反应。(如将环己烷脱氢转化为苯。题干中所给出的条件为Pt催化剂,加热;而有些考生则给出了CrO3催化剂,加热的条件。出现了十分离谱的答案)。因此,考生应当尽量避免在设计的合成路线中出现陌生的反应,尽量使用题中所给出的反应条件。

完成有机合成路线设计时,应当多关注题干路线的暗示性,这是解题的一大助手,同时,完成设计后,可以将题干给出的陌生信息回代入合成路线中,检查自己的思路是否正确。

四、高考有机合成与化学竞赛的联系

通过分析近些年来的全国高考题及各省市的高考模拟题,我们可以发现高考有机合成题的反应合成路线以及目标产物等知识点与化学竞赛存在着较大程度的重叠,甚至是原版复刻。许多高考热门考点,通常都会出现在最近几届的化学竞赛中。。

出现这种现象的原因有以下几点。首先,高中化学所学习的有机化学知识十分有限,

课本内容极为浅显。为了达到应有的难度,命题者会将解题所需的超纲知识以信息的形式给出,考察学生的信息获取能力,而给出的信息多为课本知识的自然生长点或大学化学知识。同时,竞赛所考察的内容大多也为课本知识的自然生长点和大学化学内容,两者在一定程度上可能会出现重叠。第二、高考与中国化学奥赛面向的群体是一致的,即在读中学生。中学阶段的化学学习多是为了培养学科兴趣,提高学科素养。命题者关注的焦点大多是国内外的科研成果(如青蒿素全合成,在高考与竞赛试题中均有出现。)故在题目中会有不同程度的涉及。第三、高考题的命题者大多是来自一线的优秀教师,在一定程度上都接触过竞赛,竞赛的思维已经在命题者的脑海中潜移默化。在出题时,很容易就会出现与竞赛交叉的知识。

但另一方面,对于这些陌生反应,命题人在题干与流程图中都没有给出信息,如由异氰酸酯制备酰胺化合物;合成缩酮保护羰基官能团等。若命题人想提高难度,增加区分度,这时候,就要考验同学们的知识储备了。

五、建议

作为考生,在了解出题规律,掌握基本解题方法的同时,更应当努力提升自身的化学学科素养,培养学科兴趣,在学有余力的情况下,可以简单学习大学的化学知识,关注竞赛,以便对课外的部分知识进行更深入的了解和学习。另外,还要始终保持对化学学习的热情,不必刻意去迎合出题人的思路。

对于老师和出题人,可以在日后的教学中,多向学生教授一些课外知识,重视课外学科知识的拓展和深化,让学生多了解一些有机化学中更本质的问题,提升学生的学科素养和逻辑推理能力。这样才能在切实关注学生能力的同时,也可以编出更有区分度、更能体现学科素养的有机化学试题。

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