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2019-2020年高中化学第三章有机合成及其应用合成高分子化合物第1节有机化合物的合成教学案鲁科版选修5第1课时 有机合成的关键—————————————————————————[课标要求]1.了解有机合成的基本程序和方法2.理解卤代烃在不同条件下的取代反应和消去反应3.掌握碳链的增长和引入官能团的化学反应 1.引入碳碳双键的方法卤代烃的消去、醇的消去、炔烃的不完全加成2.引入卤原子的三种方法是醇或酚的取代、烯烃或炔烃的加成、烷烃或苯及苯的同系物的取代3.引入羟基的四种方法是烯烃与水的加成、卤代烃的水解、酯的水解、醛酮的加氢4.引入羰基的方法部分醇的氧化5.引入羧基的方法醛的氧化、烯烃的氧化、苯的同系物的氧化、酯的水解1.有机合成的基本程序1有机合成的基本流程明确目标化合物的结构→设计合成路线→合成目标化合物→对样品进行结构测定,试验其性质或功能→大量合成2合成路线的核心合成路线的核心在于构建目标化合物分子的碳骨架和引入必需的官能团2.碳骨架的构建构建碳骨架,包括在原料分子及中间化合物分子的碳骨架上增长或减短碳链、成环或开环等1碳链的增长
①利用卤代烃的取代反应例如用溴乙烷制取丙酸的化学方程式为CH3CH2Br+NaCN―→CH3CH2CN+NaBr,CH3CH2CNCH3CH2COOH
②利用炔钠的反应例如用丙炔制2戊炔的化学反应方程式为2CH3C≡CH+2Na2CH3C≡CNa+H2,CH3CH2Br+NaC≡CCH3―→CH3CH2C≡CCH3+NaBr
③利用羟醛缩合反应例如两分子乙醛反应的化学方程式为2碳链的减短
①烯烃、炔烃的氧化反应CH2===CHCH3酸性CO2+CH3COOH
②脱羧反应例如无水醋酸钠与碱石灰反应的化学方程式为CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO31.与碱石灰共热得到的有机物是什么?提示—COONa与NaO—结合生成Na2CO3,有机产物为2.具有怎样结构的醛酮才能发生羟醛缩合反应?提示并不是所有的醛、酮都能发生羟醛缩合反应,只有含有αH的醛、酮才能发生羟醛缩合反应1.常见碳链的增长和减短方法1常见增长碳链的方法增长碳链的反应主要有卤代烃的取代反应,醛、酮的加成反应等
①醛、酮与HCN加成
②醛、酮与RLi加成
③醛、酮与RMgX加成
④卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代RCl+NaCN―→RCN+NaCl
⑤卤代烃与活泼金属作用2CH3Cl+2Na―→CH3—CH3+2NaCl2常见碳链减短的反应减短碳链的反应主要有烯烃、炔烃和芳香烃的氧化反应、羧酸及其盐的脱羧反应以及烷烃的裂化反应2.常见碳链的成环和开环的方法1常见碳链成环的方法
①二元醇成环
②羟基酸酯化成环
③二元羧酸成环
④氨基酸成环2常见碳链开环的方法
①环酯、环醚、酸酐开环,如上面成环的逆反应
②环烯被氧化开环HOOCCH2CH2CH2CH2COOH1.在有机合成中,有时需要通过减短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化,某同学设计的下列反应中,可成功实现碳链减短的是 A.乙烯的聚合反应B.烯烃与酸性KMnO4溶液的反应C.酯化反应D.卤代烃与NaCN的取代反应解析选B A、C、D均会引起碳链的增长,只有B可使碳链变短,如CH3CHCHCH32CH3COOH2.下列物质中,不能形成环状的是 A.HO—CH2—CH2—CH2—COOHB.Cl—CH2—CH2—CH2—CH2—ClD.NH2—CH2—CH2—CH2—COOH解析选C 因为HOCH2CH2CH2COOH有两个官能团,可以生成环状酯;Cl—CH2—CH2—CH2—CH2—Cl与金属钠反应生成;不能直接反应形成环状;NH2—CH2CH2CH2—COOH两端反应形成肽键可结合成环状1.官能团的引入比较常用的是引入卤素原子—Cl、—Br等、引入—OH、形成双键1引入卤素原子—X
①烃与X2取代CH4+Cl2CH3Cl+HCl;
②不饱和烃与HX或X2加成CH2===CH2+Br2―→CH2BrCH2Br;
③醇与HX取代C2H5OH+HBr―→C2H5Br+H2O;
④有机化合物中αH的取代RCH2COOH+Cl2RCHClCOOH+HCl2引入羟基—OH
①烯烃与水的加成CH2===CH2+H2OCH3CH2OH;
②卤代烃R—CH2X的水解R—CH2XR—CH2OH;
③醛酮与氢气的还原加成反应CH3CHO+H2CH3CH2OH;
④羧酸的还原用LiAlH4还原RCOOHRCH2OH;
⑤酯的水解CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH3引入羰基
①醇的氧化2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O;
②乙烯的氧化2CH2===CH2+O22CH3CHO4引入羧基—COOH
①醛的氧化CH3CHO+2CuOH2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O;
②酯的水解CH3COOCH3+H2OCH3COOH+CH3OH;
③腈的水解CH3CH2CNCH3CH2COOH;
④氧化苯的同系物制取芳香酸5引入双键C===C
①某些醇的消去CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O;
②卤代烃的消去CH3CH2Br+NaOHCH2===CH2↑+NaBr+H2O;
③炔烃的加成CH≡CH+Br2―→CHBr===CHBr2.官能团的转化在有机合成中,官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现以乙烯为起始物,通过一系列化学反应实现的某些官能团间的相互转化如图所示1.醇中—OH的消去反应与卤代烃中—X的消去反应条件有何区别?二者有何相似之处?提示1醇中—OH消去反应的条件为浓硫酸,加热,而卤代烃中—X的消去反应条件为碱的醇溶液,加热2二者发生消去反应时的结构特征都必须含有βH2.怎样才能实现由溴乙烷到乙二醇的转化?请用流程图表示提示CH3CH2BrCH2===CH2CH2Br—CH2BrHOCH2CH2OH1.官能团的消除1通过加成反应消除不饱和键2通过消去反应、氧化反应、酯化反应等消除羟基3通过加成反应或氧化反应等消除醛基2.官能团的衍变根据合成需要有时题目信息中会明示某些衍变途径可进行有机化合物官能团的衍变,以使中间物向产物递进常见的有三种方式1利用官能团的衍生关系进行衍变,如烃卤代烃醇醛酸酯2通过某种化学途径使一个官能团变为两个,例如CH3CH2OHCH2===CH2Cl—CH2—CH2—ClHO—CH2—CH2—OH3通过某种手段,改变官能团的位置等如3.官能团的保护有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的1酚羟基的保护因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH2碳碳双键的保护碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键例如,已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下3氨基—NH2的保护如在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2具有还原性也被氧化4醛基的保护醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为Ⅱ.R—CH2—OHR—CHO再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制CuOH2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验1.下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是 A.苯和溴水共热B.光照甲苯与溴的蒸气C.溴乙烷与NaOH溶液共热D.溴乙烷与NaOH的醇溶液共热解析选B 苯与溴水不发生反应,A项不正确;甲苯与溴蒸气在光照条件下可发生取代反应生成溴代烃,B项正确;C项发生取代反应脱去溴原子;D项发生消去反应也脱去溴原子,故C、D项也不正确2.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容下面是某同学设计的引入羧基的几种方案,请判断其中无法实现实验目的的是 A.卤代烃的水解 B.腈R—CN在酸性条件下水解C.醛的氧化D.烯烃的氧化解析选A 卤代烃水解引入的是羟基,而不是羧基;腈R—CN在酸性条件下水解可得R—COOH;醛被氧化为羧酸;烯烃如R—CH===CH2也可被酸性KMnO4溶液氧化为RCOOH3.用短线连接Ⅰ与Ⅱ两栏相应内容答案A—
①③④ B—
③④ C—
①② D—
①④[三级训练·节节过关] 1.在有机化合物中引入羟基的反应类型有
①取代反应
②加成反应
③消去反应
④酯化反应
⑤加聚反应
⑥缩聚反应
⑦氧化反应
⑧还原反应A.
①②③④ B.
①②⑦⑧C.
⑤⑥⑦⑧D.
③④⑤⑥解析选B 卤代烃、酯的水解反应,烯烃等与H2O的加成反应,醛、酮与H2的还原反应,醛的氧化反应均能在有机物中引入羟基2.下列反应可使碳链增长的有
①加聚反应
②缩聚反应
③酯化反应
④卤代烃的氰基取代反应
⑤乙酸与甲醇的反应A.全部 B.
①②③C.
①③④D.
①②③④解析选A 题中所给反应都能使产物的碳原子数增多,碳链增长3.已知卤代烃可以和钠发生反应例如溴乙烷与钠发生反应为2CH3CH2Br+2Na―→CH3CH2CH2CH3+2NaBr应用这一反应,下列所给出的化合物中可以与钠反应合成环丁烷的是 A.CH3BrB.CH3CH2CH2CH2BrC.CH2BrCH2BrD.CH3CHBrCH2CH2Br解析选C 由题给信息可知,要合成环丁烷,可用两分子CH2Br—CH2Br与Na反应生成;或者由一分子BrCH2CH2CH2CH2Br与Na反应生成4.由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH,需要经历的反应类型有 A.氧化——氧化——取代——水解B.加成——水解——氧化——氧化C.氧化——取代——氧化——水解D.水解——氧化——氧化——取代解析选A 由乙烯CH2===CH2合成HOCH2COOH的步骤CH2===CH2―→CH3CHO―→CH3COOH―→Cl—CH2COOH―→HOCH2COOH故反应类型氧化——氧化——取代——水解5.由环己烷可制备14环己二醇的二醋酸酯,下列有关的八步反应其中所有无机产物都已略去其中有3步属于取代反应,2步属于消去反应,3步属于加成反应试回答1反应________属于取代反应2写出上述化合物结构简式B________,C________3反应
④所用的试剂和条件是_____________________________________________解析在NaOH浓溶液、醇、加热条件下发生消去反应生成A,A与Cl2在不见光的条件下反应生成B,可知A与Cl2加成得,又因B可转化成,故可知B也应在NaOH浓溶液、醇、加热条件下发生消去反应;与Br2发生14加成生成;又因C与醋酸酐反应,且最终得到,故可知C应为醇,可由水解得到,即C为,D为,D再与H2加成得到产物14环己二醇的二醋酸酯答案1
①⑥⑦3NaOH浓溶液、醇、加热1.下列关于有机合成的叙述中正确的是 A.现在人们只能从动植物等有机体中获取有机化合物B.有机合成造成了“白色污染”的环境问题,应限制其发展C.有机合成除了得到一些材料之外没有什么其他用途D.人工可以合成自然界中没有的有机物解析选D 现在人们可以使用无机物合成有机物,A是错误的;有机合成虽然造成了“白色污染”等环境问题,但是也创造了许多有用的物质,随着有机合成工业的发展,科学家会制造出可降解的、对环境没有污染的有机材料,因此不应限制有机合成的发展,B是错误的;有机合成除了创造出一些物质丰富了人们的生活之外,对完善有机化学理论和对生命奥秘的探索等方面也有重要意义,C是错误的;有机合成既可以合成自然界中存在的有机物,也可以合成自然界中没有的有机物,D是正确的2.下列反应不能在有机化合物分子中引入羟基的是 A.乙酸和乙醇的酯化反应 B.聚酯的水解反应C.油脂的水解反应D.烯烃与水的加成反应解析选A 聚酯的水解反应、油脂的水解反应和烯烃与水的加成反应都能引入羟基3.一定条件下,炔烃可以进行自身化合反应如乙炔的自身化合反应为2H—C≡C—H―→H—C≡C—CH===CH2下列关于该反应的说法不正确的是 A.该反应使碳链增长了2个C原子B.该反应引入了新官能团C.该反应是加成反应D.该反应属于取代反应解析选D 乙炔自身化合反应为H—C≡C—H+H—C≡C—H―→H—C≡C—CH===CH2,实质为一个分子中的H和—C≡C—H加在另一个分子中的不饱和碳原子上,使碳链增长,同时引入碳碳双键4.下列反应能够使碳链减短的有
①乙苯被酸性KMnO4溶液氧化
②重油裂化为汽油
③CH3COONa跟碱石灰共热
④炔烃与溴水反应A.
①②③④B.
②③④C.
①②④D.
①②③解析选D ,
③CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3,
④,只有
④不能减短碳链5.下列属于碳链增长的反应是 A.CH3CH===CH2+Br2―→CH3CHBrCH2BrB.C6H5CH2Cl+NaCN―→C6H5CH2CN+NaClC.CH3CH2CH2Cl+H2OCH3CH2CH2OH+HClD.CH2===CHCH3CH3COOH+CO2解析选B 选项A为烯烃的加成反应,在反应后的分子中碳原子数目没有变化;选项B是发生在苯环支链上的取代反应,反应的结果是在苯环上增加了一个支链碳原子;选项C是卤代烃的取代反应,反应的结果是卤原子被羟基取代,分子中碳原子数目没有变化;选项D发生烯烃氧化,碳链减短6.碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机化合物向较大分子有机化合物转化的主要途径某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是 A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热D.CH3CH2CH3和Br2g光照解析选A B、C可实现官能团的转化,D中可引入Br原子,但均不会实现碳链增长,A中反应为CH3CH23Br+NaCNCH3CH23CN+NaBr,可增加一个碳原子7.判断在一定条件下,通过反应既能引入碳碳双键,又能引入羟基的是 解析选B 一般卤代烃在强碱的水溶液中均可发生水解反应,但要发生消去反应,就要求卤代烃分子中应含有βHA项、C项和D项分子中无βH,两者只能发生水解反应,不能发生消去反应,即只能引入羟基,而不能引入碳碳双键8.已知
①苯环上的硝基可被还原为氨基
②苯胺还原性很强,易被氧化则由苯合成对氨基苯甲酸的合理步骤是 A.苯甲苯XY对氨基苯甲酸B.苯硝基苯XY对氨基苯甲酸C.苯甲苯XY对氨基苯甲酸D.苯硝基苯XY对氨基苯甲酸解析选A 因为苯胺具有很强的还原性,易被氧化,因此制得对硝基甲苯后,应先氧化甲基得到对硝基苯甲酸,再还原硝基得到对氨基苯甲酸9.下列物质在一定条件下发生转化已知2RCHO+O22RCOOH试回答下列问题1有机物的名称A________,B________,C________2有机物的结构简式D________3反应A―→B的化学方程式是______________________________________________________________________________________________________________________4B―→C的反应类型属于________反应,B+D―→E的反应类型属于________反应解析B―→C―→D为连续氧化过程,则B为醇,C为醛,D为酸;B+D―→E为酯化反应,E为乙酸乙酯,则B为乙醇,D为乙酸,C为乙醛,A为乙烯1三种物质的名称分别为乙烯、乙醇、乙醛2D为乙酸,其结构简式为CH3COOH3乙烯与水加成得乙醇,故反应A―→B的化学方程式是CH2===CH2+H2OCH3CH2OH;4B―→C的反应类型是氧化反应,B+D―→E的反应类型是酯化反应答案1乙烯 乙醇 乙醛 2CH3COOH3CH2===CH2+H2OCH3CH2OH4氧化 酯化或取代10.如图是工业上常用的一种阻垢剂中间体E的合成路线请回答下列问题1合成路线中的乙烯能不能用乙烷代替?________填“能”或“不能”,原因是________________________________________________________________________2写出下列有机反应的类型反应
①是___________________________________;反应
②是________________3B转化为C的过程中,C分子中增加的碳原子来源于________4能与E发生反应的试剂有________写两种,分别体现E分子所含的两种官能团的性质5写出B的同分异构体的结构简式___________________________________________解析1乙烷与溴发生取代反应时,可能有1~6个氢原子被取代,得到多种有机物的混合物,难以分离2对比C与D的结构简式可知反应
②是取代反应3观察B转化为C的反应条件可知C分子中增加的碳原子来源于CO2答案1不能 乙烷与溴发生取代反应的产物不唯一2加成反应 取代反应 3CO24酸性高锰酸钾溶液或溴水、NaHCO3溶液或Na、NaOH溶液其他合理答案也可 5CH3CHBr21.以氯乙烷为原料制取乙二酸HOOC—COOH的过程要依次经过下列步骤中的
①与NaOH的水溶液共热
②与NaOH的醇溶液共热
③与浓硫酸共热到170℃
④在催化剂存在情况下与氯气加成
⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热
⑥与新制的CuOH2共热A.
①③④②⑥B.
①③④②⑤C.
②④①⑤⑥D.
②④①⑥⑤解析选C 采取逆向分析可知,乙二酸→乙二醛→乙二醇→12二卤代烃→乙烯→氯乙烷然后再逐一分析反应发生的条件,可知C项符合题意2.用乙炔为原料制取CHClBr—CH2Br,下列方法中最可行的是 A.先与HBr加成后再与HCl加成B.先与H2完全加成后再与Cl
2、Br2取代C.先与HCl加成后再与Br2加成D.先与HCl加成后再与HBr加成解析选C 以乙炔为原料制取CHClBr—CH2Br,即在分子中引入一个氯原子和两个溴原子,与HCl加成即可引入一个Cl原子,而与Br2加成即可在分子中引入两个溴原子所以可以是乙炔先与HCl加成,然后再与Br2加成,或者是乙炔先与Br2加成,然后再与HCl加成3.曾有人说“有机合成实际上就是有机物中官能团的引入、转变”已知有机反应
①酯化反应,
②取代反应,
③消去反应,
④加成反应,
⑤水解反应,其中能在有机物分子中引入羟基官能团的反应的正确组合是 A.
①②③B.
④⑤C.
②④⑤D.
②③④⑤解析选C 酯化反应使—OH发生转化,转化为酯基;卤化烃的取代反应可引入—OH;消去反应如醇也是转化—OH的反应;醛、酮的加成反应可引入—OH;酯的水解反应可引入—OH,故选C4.武兹反应是重要的有机增碳反应,可简单表示为2R—X+2Na―→R—R+2NaX,现用CH3CH2Br、C3H7Br和Na一起反应不可能得到的产物是 A.CH3CH2CH2CH3B.CH32CHCHCH32C.CH3CH2CH2CH2CH3D.CH3CH22CHCH3解析选D 2个CH3CH2Br与Na一起反应得到A;C3H7Br有两种同分异构体1溴丙烷与2溴丙烷,2个2溴丙烷与Na反应得到B;1个CH3CH2Br和1个1溴丙烷与Na反应得到C;无法通过反应得到D5.下列说法正确的是 A.卤代烃的消去反应比水解反应更容易进行B.在溴乙烷中加入过量NaOH溶液,充分振荡,然后加入几滴AgNO3溶液,出现淡黄色沉淀C.消去反应是引入碳碳双键的唯一途径D.在溴乙烷与NaCN、CH3C≡CNa的反应中,都是其中的有机基团取代溴原子的位置解析选D 卤代烃的消去反应和水解反应的条件不同,无法比较哪个更容易进行,A错误在溴乙烷中加入过量NaOH溶液,充分振荡,溴乙烷水解生成乙醇和NaBr,加入几滴AgNO3溶液生成了AgBr沉淀,但由于NaOH溶液是过量的,同时生成AgOH,可转化为棕色的Ag2O,观察不到淡黄色沉淀,B错误消去反应是引入碳碳双键的主要途径,但不是唯一途径,如乙炔与H2按1∶1加成可生成乙烯,C错误在取代反应中,一般是带相同电荷的基团相互取代,金属有机化合物中,金属带正电荷,有机基团带负电荷,取代溴乙烷中溴原子的位置,D正确6.如图表示4溴1环己醇所发生的4个不同反应其中产物只含有一种官能团的反应是 A.
②③B.
①④C.
①②④D.
①②③④解析选A 根据反应条件分析A为,B为,C为,D为或7.卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应,可得格林试剂R—MgX,它可与醛、酮等羰基化合物加成所得产物经水解可以得到醇,这是某些复杂醇的合成方法之一现欲合成CH33C—OH,下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是 A.乙醛和氯乙烷B.甲醛和1溴丙烷C.甲醛和2溴丙烷D.丙酮和一氯甲烷解析选D 由题给信息可知产物中与—OH相连的碳原子是羰基碳原子,要合成需要丙酮和一氯甲烷8.用丙醛CH3CH2CHO制取聚丙烯CH2CHCH3的过程中发生的反应类型为
①取代
②消去
③加聚
④水解
⑤氧化
⑥还原A.
①④⑥B.
⑤②③C.
⑥②③D.
②④⑤解析选C CH3CH2CHO先与H2加成生成CH3CH2CH2OH,再发生消去反应生成CH3CH===CH2,最后发生加聚反应生成聚丙烯9.工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯一种常用的化妆品防霉剂,其生产过程如图反应条件没有全部注明回答下列有关问题1写出有机物A的结构简式___________________________________________2写出反应
⑤的化学方程式______________________________________________3反应
②的反应类型为________填编号,反应
④的反应类型为________填编号a.取代反应 B.加成反应 c.消去反应d.酯化反应 e.氧化反应4写出反应
③的化学方程式_____________________________________________________________________________________________________________________5在合成路线中,设计第
③和第
⑥这两步反应的目的是________________________________________________________________________解析比较反应路线中各有机物的结构简式得出
①为在催化剂存在下的氯代反应,
②为卤代烃的水解反应,
③为—CH3取代—OH上H原子的反应,
④为苯环上的—CH3被氧化的反应,
⑤为酯化反应,
⑥为H原子取代—OCH3上—CH3的反应5防止酚羟基在第
④步反应时被氧化10.环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到实验证明,下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化现仅以丁二烯为有机原料,无机试剂任选,按下列途径合成甲基环己烷请按要求填空1A的结构简式是________________;B的结构简式是________________2写出下列反应的化学方程式和反应类型反应
④______________________,反应类型____________________________________;反应
⑤______________________,反应类型__________________________________解析分析题意可知
①发生加成反应生成,
②发生氧化反应生成,
③发生加成反应生成,
④发生消去反应生成,
⑤发生加成反应生成甲基环己烷第2课时 有机合成路线的设计有机合成的应用—————————————————————————[课标要求]1.了解设计合成路线的一般程序2.在了解合成的一般程序的基础上,继续熟悉有机合成路线的核心——碳骨架的构建和官能团的引入与转化3.了解有机合成的意义及应用4.了解绿色合成在有机合成中的地位,形成可持续发展的意识 1.设计有机合成的路线,首先要比较原料分子和目标分子在官能团和碳骨架两方面的异同,然后设计由原料分子转向目标化合物的合成路线2.设计有机合成路线也可以采用逆推法完成3.绿色合成的主要出发点是原子经济性;原料的绿色化;试剂与催化剂的无公害性1.有机合成路线的设计1正推法从确定的某种原料分子开始,逐步经过碳链的连接和官能团的安装来完成首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同,包括官能团和碳骨架两个方面的异同然后,设计由原料分子转向目标化合物分子的合成路线2逆推法采取从产物逆推出原料,设计合理的合成路线的方法在逆推过程中,需要逆向寻找能顺利合成目标分子的中间有机化合物,直至选出合适的起始原料3优选合成路线依据
①合成路线是否符合化学原理
②合成操作是否安全可靠
③绿色合成绿色合成主要考虑有机合成中的原子经济性、原料的绿色化、试剂与催化剂的无公害性2.利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线1观察目标分子的结构 2逆推,设计合成路线3合成方法的设计设计四种不同的合成方法4合成方法的优选
①路线由甲苯制取苯甲酸和苯甲醇,较合理
②④路线中制备苯甲酸步骤多、成本较高,且Cl2的使用不利于环境保护
③的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求无水操作,成本高1.试分析卤代烃在有机合成中有哪些重要应用?提示
①可以实现碳骨架增长,如卤代烃与C2H5ONa、CH3C≡CNa、NaCN发生取代反应、使碳骨架增长
②卤代烃水解反应,使卤素原子转化为羟基,实现官能团转化
③卤代烃消去反应,生成烯烃,使官能团发生转化2.下面是有机合成的三个步骤
①对不同的合成路线进行优选
②由目标化合物分子逆推原料分子并设计合成路线
③观察目标化合物分子的结构,正确顺序是什么?提示
③②①1.有机合成的三种常见方法1正向合成法此法采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向目标合成有机物,其思维程序是原料―→中间产物―→产品2逆向合成法简称逆推法,此法采用逆向思维方法,从目标合成有机物的组成、结构、性质入手,找出合成所需的直接或间接的中间产物,逐步推向已知原料,其思维程序是产品―→中间产物―→原料3类比分析法此法要点是采用综合思维的方法,其思维程序为“比较题目所给知识原型→找出原料与合成物质的内在联系→确定中间产物→产品”2.有机合成路线设计应遵循的五个原则1符合绿色化学思想2符合原子经济性的要求3原料价廉,原理正确4路线简捷,便于操作,条件适宜5易于分离,产率高3.有机合成常见的三条合成路线1一元合成路线R—CH===CH2→卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯3芳香化合物合成路线 1.由溴乙烷制取12二溴乙烷,下列转化方案中最好的是 A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2===CH2CH2BrCH2BrB.CH3CH2BrCH2BrCH2BrC.CH3CH2BrCH2===CH2 CH3CH2BrCH2BrCH2BrD.CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br解析选D A项步骤较多,B项副产物较多,浪费原料,C项步骤多,生成物不唯一,原子利用率低,D项合理2.由1丙醇制取,最简便的流程需要下列反应的顺序应是 a.氧化B.还原 c.取代 d.加成 e.消去 f.中和 g.缩聚 h.酯化A.b、d、f、g、h B.e、d、c、a、hC.a、e、d、c、hD.b、a、e、c、f解析选B CH3CH2CH2OHCH3CH===CH2CH3CHBrCH2BrCH3CHOHCH2OH1.绿色合成思想的基本出发点有机合成中的原子经济性、原料绿色化、试剂与催化剂无公害性2.绿色化学1绿色化学的目标研究和寻找能充分利用的无毒害原材料,最大限度地节约能源,在化工生产各种环节都实现净化和无污染的反应途径2绿色化学的特点在始端应采用预防实际污染的科学手段,其过程和终端均为零排放和零污染3绿色化学的研究意义绿色化学是人类和自然界的生物和谐相处的化学,是对环境更友善的化学这种绿色意识是人类追求自然完善的一种高级表现,它不把人看成自然界的主宰者,而是看作自然界中普通的一员,追求的是人对自然的尊重以及人与自然和谐的关系3.绿色合成的具体要求1原料要廉价、易得、低毒性、低污染,选择与目标产物结构相似的四个碳以下的单官能团化合物或单取代苯2零排放,零污染3减少步骤,合成反应操作要简单,条件要温和,耗能低,易于实现1.在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%
①置换反应
②化合反应
③分解反应
④取代反应
⑤加成反应
⑥消去反应
⑦加聚反应
⑧缩聚反应等反应类型中能体现这一原子最经济原则的是 A.只有
①②⑤ B.只有
②⑤⑦C.只有
⑦⑧D.只有
⑦解析选B 根据原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比,比值越高,原子利用率越高,显然原子利用率达到100%时最高,即反应物完全转化为目标产物2.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率,原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比,在下列制备环氧乙烷的反应中,原子利用率最高的是 解析选C C中乙烯氧化制备环氧乙烷的反应中,所有原子全部转化为产物,反应完全,因此原子利用率最高[三级训练·节节过关] 1.下列有机物不能以苯为原料一步制取得到的是 解析选C A中物质可以通过苯与浓硫酸直接反应制得;B中物质可以通过苯与氢气直接加成制得;D中物质可以通过苯的卤代反应直接制得;而C中物质不能以苯为原料一步完成2.由乙醇制备乙二酸二乙酯,最简单的流程途径顺序正确的是
①取代反应
②加成反应
③氧化反应
④还原反应
⑤消去反应
⑥酯化反应A.
⑤②①③⑥B.
⑤③②①⑥C.
③⑤①②⑥D.
③④⑤①⑥解析选A 可采用逆推法,制取乙二酸二乙酯,需要乙二酸制取乙二酸需要从乙醇开始,写出反应过程即可乙醇乙烯12二溴乙烷乙二醇乙二酸乙二酸二乙酯3.绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”原子节约的新概念及要求理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变为所需产物,不产生副产物,实现零排放以下反应均可在一定条件下进行,其符合绿色化学原理的是
①乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷
②乙烷与氯气制备氯乙烷
③乙醇与浓硫酸共热制取乙烯
④乙烯在一定条件下制备聚乙烯A.
①②B.
②③C.
③④D.
①④解析选D 以“原料分子中原子全部转变成所需产物”为解题依据进行分析,乙烷与氯气发生取代反应,生成产物有一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等及氯化氢,原子不能全部转化为一种产物,不符合题意要求;乙醇在浓硫酸作用下,生成乙烯、水及其他副产物,也不符合要求;而
①、
④中反应物的原子可以完全转化为产物,符合要求4.写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料制备的各步反应方程式无机试剂自选
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________解析对比给出的原料与目标产物可知,原料为卤代醇,产品为等碳原子数的环酯,因此,制备过程是醇羟基氧化成羧基,卤素原子再水解成羟基,最后发生酯化反应答案
①2CH2ClCH2CH2CH2OH+O22CH2ClCH2CH2CHO+2H2O
②2CH2ClCH2CH2CHO+O22CH2ClCH2CH2COOH
③CH2ClCH2CH2COOH+H2OHO—CH2—CH2—CH2—COOH+HCl5.已知CH2===CH—CH===CH2+CH2===CH2,试以CH2===CH—CH===CH2和HOCH2CH2CHO为原料合成写出各步反应的化学方程式解析对比目标产物和给出的原料,借助题目给出的信息,可采用逆推的方法找出合成路线1.“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%在用CH3CCH合成CH2===CCH3COOCH3的过程中,欲使原子利用率达到最高,还需要的其他反应物有 A.CO和CH3OHB.CO2和H2OC.H2和CO2D.CH3OH和H2解析选A 题述合成反应中,每分子反应时增加了2个C、2个O、4个H,故A项符合要求2.用乙醇作原料,下列物质不能一步制得的是 A.CH3CH2Cl B.CH2===CH2C.CH2BrCH2BrD.CH3COOCH2CH3解析选C A项,CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2O;B项,CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O;C项,CH3CH2OHCH2===CH2CH2Br—CH2Br;D项,CH3COOH+HOC2H5CH3COOC2H5+H2O3.有下述有机反应类型
①消去反应;
②水解反应;
③加聚反应;
④加成反应;
⑤还原反应;
⑥氧化反应已知CH2Cl—CH2Cl+2NaOHCH2OH—CH2OH+2NaCl,以丙醛为原料制取12丙二醇,所需进行的反应类型依次是 A.
⑥④②① B.
⑤①④②C.
①③②⑤D.
⑤②④①解析选B 用逆推法分析,然后从原料到产品依次发生还原反应或加成反应、消去反应、加成反应、水解反应4.由CH3CH2CH2OH制备,所发生的化学反应至少有
①取代反应;
②消去反应;
③加聚反应;
④酯化反应;
⑤还原反应;
⑥水解反应等当中的 A.
①④B.
②③C.
②③⑤D.
②④解析选B 制备过程为CH3CH2CH2OH5.下图是一些常见有机物的转化关系,关于反应
①~
⑦的说法不正确的是 A.反应
①是加成反应B.只有反应
②是加聚反应C.只有反应
⑦是取代反应D.反应
④⑤⑥是取代反应解析选C 乙酸乙酯的水解及乙醇与乙酸发生酯化反应均为取代反应6.在有机合成中,常需要将官能团消除或增加,下列变化过程中的反应类型及相关产物不合理的是
①乙烯→乙二醇CH2===CH2CH2Br―→CH2BrHOCH2—CH2OH
②溴乙烷→乙醇CH3CH2BrCH2===CH2CH3CH2OH
③1溴丁烷→13丁二烯CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH===CH2CH3CH2CHBr—CH2BrCH2===CH—CH===CH2
④乙烯→乙炔CH2===CH2CH2Br—CH2BrCH≡CHA.
①②B.
②③C.
②④D.
①④解析选B
②项由溴乙烷→乙醇,只需溴乙烷在碱性条件下水解即可,路线不合理;
③项合成过程中CH3CH2CHBr—CH2Br发生消去反应所得产物为CH3CH2C≡CHCH3CH===C===CH2不稳定,合成路线及相关产物不合理7.由环己醇制取己二酸己二酯,最简单的流程顺序正确的是
①取代反应
②加成反应
③氧化反应
④还原反应
⑤消去反应
⑥酯化反应
⑦中和反应
⑧缩聚反应A.
③②⑤⑥B.
⑤③④⑥C.
⑤②③⑥D.
⑤③④⑦解析选B 由环己醇制取己二酸己二酯,需要制得己二醇和己二酸,因此环己醇需要开环,即先要在环上引入双键,可利用醇的消去反应,再氧化双键开环8.分析下列合成路线则B物质应为下列物质中的 解析选D 结合产物特点分析A为14加成产物CH2BrCHCHCH2Br,经过三步反应生成,—COOH由—CH2OH氧化而来,为防止双键被氧化,需保护双键,先加成再氧化,因此B为HO—CH2—CH===CH—CH2OH,C为,最后消去HCl得到碳碳双键9.乙酸苯甲酯可提高花或果的芳香气味,常用于化妆品工业和食品工业下图是乙酸苯甲酯的一种合成路线部分反应物、产物和反应条件略去请回答1运用逆合成分析法推断,C的结构简式为________2的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________3与互为同分异构体的芳香化合物有________种,其中一种同分异构体的核磁共振氢谱有三种类型氢原子的吸收峰,该同分异构体的结构简式为______________解析D和发生酯化反应生成,则D为CH3COOH,由A―→BCDCH3COOH,逆推知C为醛,B为乙醇,与互为同分异构体的芳香化合物的结构有,其中核磁共振氢谱上有3种类型氢原子的是答案1CH3CHO10.工业上以丙酮为原料制取有机玻璃的合成路线如图所示1写出A、B的结构简式A____________________,B____________________2写出B→C、C→D的化学方程式B→C_____________________________________________________________________;C→D_____________________________________________________________________1.某有机物甲经氧化后得乙分子式为C2H3O2Cl;而甲经水解可得丙,1mol丙和2mol乙反应得一种含氯的酯C6H8O4Cl2,由此推断甲的结构简式为 解析选A 因为有机物甲既可被氧化,又可水解,所以B、D选项不正确,C选项中水解后只含一个羟基,只能与一个羧基发生酯化反应,无法形成含碳原子数为6的物质2.甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体,旧法合成的反应是CH32C===O+HCN―→CH32COHCN,CH32COHCN+CH3OH+H2SO4―→CH2===CCH3COOCH3+NH4HSO420世纪90年代新法合成的反应是CH3CCH+CO+CH3OHCH2===CCH3COOCH3,与旧法比较,新法的优点是 A.原料无爆炸危险B.原料都是无毒物质C.没有副产物,原料利用率高D.条件较简单解析选C 新法有CO参与,CO有毒且可燃,有爆炸危险,所以A、B两项错误;新法需要催化剂而旧法不用,所以D项错误;比较两种合成方法,新法的优点是没有副产物,原料利用率高,所以C项正确3.下列有机合成路线设计经济效益最好的是 A.CH2===CH2―→CH3CH2ClB.CH3CH3―→CH3CH2ClC.CH3CH2OH―→CH3CH2ClD.CH2ClCH2Cl―→CH3CH2Cl解析选A A项利用CH2===CH2+HCl―→CH3CH2Cl,反应产物单一,反应程度较为完全,原子利用率高,是理想的合成路线;B项利用CH3CH3与Cl2发生取代反应生成CH3CH2Cl,反应副产物多,难以分离,原子利用率也低;C项利用CH3CH2OH与HCl发生取代反应生成CH3CH2Cl,反应难以进行到底,原子利用率低;D项应经过CH2ClCH2Cl―→CH2===CHCl―→CH3CH2Cl,反应难以控制,转化率低,故不是理想合成路线4.已知卤代烃可与金属钠反应,生成碳链较长的烃R—X+2Na+R′—X―→R—R′+2NaX现有碘乙烷和碘丙烷的混合物,使其与金属钠反应,不可能生成的烃是 A.戊烷B.丁烷C.2甲基己烷D.己烷解析选C 两分子碘乙烷之间可反应生成丁烷,两分子碘丙烷之间可反应生成己烷,一分子碘乙烷和一分子碘丙烷反应可生成戊烷,不可能生成的是2甲基己烷5.化合物A可由环戊烷经三步反应合成XY则下列说法错误的是 A.反应1可用试剂是氯气B.反应3可用的试剂是氧气和铜C.反应1为取代反应,反应2为消去反应D.A可通过加成反应合成Y解析选C 实现此过程,反应1为与卤素单质取代,反应2为卤代环戊烷与NaOH的水溶液取代生成醇,反应3为醇的催化氧化;故A、B正确,C错误;酮可催化加氢变成相应的醇,故D正确6.某研究小组利用“钯催化交叉偶联反应”合成了有机物丙,合成路线如下下列分析判断正确的是 A.分离提纯有机物丙宜在NaOH热溶液中进行B.利用NaOH溶液、AgNO3溶液即可确定有机物甲中含有溴元素C.可用酸性KMnO4溶液检验有机物丙中是否含有机物乙D.PbCl2的作用是提高反应物的活性,加快反应速率解析选D 丙分子中含有酯结构,在碱性条件下能水解,A错;有机物甲在NaOH溶液中能水解,但在检验水解生成的溴离子时,应先用硝酸将混合液中和,再加入硝酸银溶液,B错;丙分子中含有碳碳双键,能被高锰酸钾氧化,C错;PbCl2在该反应中作催化剂,D正确7.药用有机化合物AC8H8O2为一种无色液体从A出发可发生如图所示的一系列反应 具有香味的液体则下列说法正确的是 A.根据D和浓溴水反应生成白色沉淀可推知D为三溴苯酚B.G的同分异构体中属于酯且能发生银镜反应的只有一种C.上述各物质中能发生水解反应的有A、B、D、GD.A的结构简式为解析选D 从反应条件和现象易推知D为苯酚,F为三溴苯酚,故A项错误;G的同分异构体中属于酯且能发生银镜反应的有HCOOCH2CH2CH3和HCOOCHCH32两种,故B项错误;D是苯酚,不能发生水解反应,故C项错误;综合推知A的结构简式为,故D项正确8.肉桂醛在自然界中存在于桂油中,是一种常用的植物调味油工业上主要以CH2===CH2和甲苯为主要原料进行合成请回答1E中含氧官能团的名称是________2反应
①~
④中属于加成反应的是________3反应
②的化学方程式是___________________________________________________________________________________________________________________________4用流程图表示出制备的方案,例如解析1由框图可知A是乙醇,B是乙醛;在碱性条件下两个醛分子间可以发生反应,生成羟基醛,故E中的含氧官能团有羟基和醛基;2从给出的反应原理来看,两个醛分子间的反应实质是加成反应,同时乙烯和水的反应也是加成反应;4在设计流程时一定要标明反应的条件答案1羟基、醛基2
①③32CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O9.H是一种香料,可用下图的设计方案合成已知
①在一定条件下,有机物有下列转化关系
②烃A和等物质的量的HCl在不同的条件下发生加成反应,既可以生成只含有一个甲基的B,也可以生成含有两个甲基的F1D的结构简式为__________________________2烃A→B的化学反应方程式是____________________________________________________________________________________________________________________3F→G的化学反应类型为________4E+G→H的化学反应方程式______________________________________________________________________________________________________________________5H有多种同分异构体,其中含有一个羧基,且其一氯代物有两种的是________________用结构简式表示解析由图示的转化关系和题中信息可知A应为CH3CH===CH2,由C→D→E可知C应为CH3CH2CH2OH,则B为CH3CH2CH2Cl,F为,则D、E、G的结构简式可分别推出1D应为丙醛CH3CH2CHO2A→B的反应是在H2O2条件下发生加成反应3F→G的反应是卤代烃的水解反应,属于取代反应4E为丙酸,G为2丙醇,生成H的反应为酯化反应5H属于酯类,与6个碳原子的饱和一元羧酸为同分异构体,因烃基上的氢原子只有两种不同的化学环境,故其结构简式为答案1CH3CH2CHO2CH3CH===CH2+HClCH3CH2CH2Cl3取代反应或水解反应4CH3CH2COOH+CH3CHOHCH3CH3CH2COOCHCH32+H2O。