有机合成题的解题策略.doc

有机合成题的解题策略编稿:房鑫 审稿：曹玉婷【高考展望】考试说明中明确要求掌握烃（烷、烯、炔和芳香烃）及其衍生物（卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯）的组成、结构特点和性质，认识不同类型化合物之间的转化关系，能设计合理路线合成简单有机化合物，能举例说明烃及其衍生物在有机合成和有机化工中的重要作用。有机合成与推断是高考的必考内容，此类题目综合性强，难度大，情景新，要求高，只有在熟练掌握各类有机物及相互衍变关系的基础上，结合具体的实验现象和数据，再综合分析，才能作出正确、合理的推断。题型以填空题为主，命题多以框图的形式给出，有时还给出一定的新信息来考查学生的思维能力和知识迁移能力。解决这类题目的法宝就是：熟练掌握各类官能团之间的衍变关系，做到以不变应万变。【知识网络】烃及其衍生物的衍生关系【方法点拨】一、有机合成的一般思路和方法：1有机合成的任务：目标化合物碳骨架的构建和官能团的转化。2. 有机合成的要求：选择合理的有机合成途径和路线3. 原则：原料价廉，原理正确，途径简便，便于操作，条件适宜，易于分离。4.有机合成的一般思路和方法： （1）判断原料、产物各有哪些官能团，官能团如何转化、如何引入和保护。 （2）读懂信息，认真分析信息中涉及到官能团或碳链结构的变化、与原料和产品有何联系。 (3)采用顺推、逆推或中间向两边推的推理方式得出合成路线。正向合成分析法的过程基础原料中间体中间体目标化合物 逆向合成分析法的过程目标化合物中间体中间体基础原料 二、碳链改变和官能团改变的基本方法： 有机合成中可通过加成、取代、消去、氧化、还原等反应实现官能团的引入、消除及转化，分析时既要注意反应条件及各类有机物的结构是否符合相应官能团的转化，同时要考虑它对其他官能团的影响。1碳链的改变：增长碳链（酯化；炔、烯加HCN；聚合等）缩短碳链（酯的水解；裂化；裂解；烯催化氧化）2成环反应（酯化；分子间脱水；缩合等）3官能团的引入(1)引入卤素原子的方法烃与卤素单质(X2)取代。不饱和烃与卤素单质(X2)或卤化氢(HX)加成。醇与HX取代。(2)引入羟基(OH)的方法烯烃与水加成。卤代烃碱性条件下水解。醛或酮与H2加成。酯的水解。酚钠盐中滴加酸或通入CO2。(3)引入碳碳双键或叁键的方法醇、卤代烃的消去；炔的不完全加成4官能团的消除(1)通过加成反应消除不饱和键。(2)通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。(3)通过加成或氧化反应等消除醛基。5官能团间的衍变(1)利用官能团的衍生关系进行衍变，如(伯醇即与羟基直接相连的碳原子上至少有两个氢原子的醇：CH2OH)(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如 (3)通过某种手段，改变官能团的位置。【知识升华】一、有机物的官能团及其性质： 官能团结构性质碳碳双键加成（H2、X2、HX、H2O）氧化（O2、KMnO4）加聚碳碳叁键CC加成（H2、X2、HX、H2O）氧化（O2、KMnO4）、加聚 苯取代（X2、HNO3、H2SO4）加成（H2）、氧化（O2）卤素原子X水解（NaOH水溶液）消去（NaOH醇溶液）醇羟基ROH取代（活泼金属、HX、分子间脱水、酯化反应）氧化(铜的催化氧化、燃烧)消去 酚羟基取代（浓溴水）、弱酸性、加成（H2）显色反应（Fe3+）醛基CHO加成或还原（H2）氧化(O2、银氨溶液、新制Cu(OH)2)羰基加成或还原（H2） 羧基COOH酸性、酯化 酯基 水解 (稀H2SO4、NaOH溶液)二、反应类型与官能团的关系： 反应类型可能官能团加成反应CC、CC、CHO、羰基、苯环 加聚反应CC、CC酯化反应羟基或羧基水解反应X、酯基、肽键 、多糖等单一物质能发生缩聚反应分子中同时含有羟基和羧基或羧基和氨基 【典型例题】类型一：官能团数目和位置的改变例1、从环己烷可制备1,4环己二醇的二醋酸酯，下面是有关的化学反应过程(其中的无机物均已略去)。回答下列有关问题。(1)反应的类型是_，反应的类型是_。(2)反应的条件、试剂是_。(3)写出B、C的结构简式：B_；C_。(4)写出反应的化学方程式：_， 。【思路点拨】反应的条件没有光照，应考虑A与氯气发生加成反应。反应中醋酸酐为催化剂。【答案】(1)消去反应加成反应(2)NaOH醇溶液加热【解析】从合成路线中可以看出，反应为环己烷与Cl2的取代反应。反应为的消去反应生成环己烯。反应的条件没有光照，A与氯气发生加成反应。反应是在NaOH醇溶液作用下发生消去反应生成二烯烃。反应发生1,4加成反应。反应为水解反应。反应为酯化反应。反应为加成反应。【总结升华】通过一定的化学途径可使有机物引入官能团，并能使官能团的数目发生变化。举一反三：【变式1】现由2-溴丙烷为主要原料，制取1，2-丙二醇时，需要经过的反应是A加成-消去-取代 B消去-加成-取代C取代-消去-加成 D取代-加成-消去【答案】B【解析】如果溴丙烷先与卤素单质发生取代反应，引入的卤原子个数和位置都不好确定，想得到的产物产率不高，所以先发生消去反应，生成乙烯，然后与氯气或溴单质加成反应，生成二卤代烃，最后在氢氧化钠的水溶液中加热，卤原子发生取代变成乙二醇。 【变式2】在有机反应中，反应物相同而条件不同，可得到不同的主产物。下式中R代表烃基,副产物均已略去。请写出实现下列转变的各步反应的化学方程式,特别注意要写明反应条件。(1)由CH3CH2CH2CH2Br分两步转变为CH3CH2CHBrCH3(2)由(CH3)2CHCH=CH2分两步转变为(CH3)2CHCH2CH2OH【答案】 类型二：合成路线选择例2、已知：乙醇可被强氧化剂直接氧化为乙酸。可由CH2BrCH=CHCH2Br经三步反应制取 HOOCCHClCH2COOH，发生反应的类型依次是A水解反应、加成反应、氧化反应             B加成反应、水解反应、氧化反应C水解反应、氧化反应、加成反应             D加成反应、氧化反应、水解反应【思路点拨】醇羟基被氧化时，不能有碳碳双键，因碳碳双键也能被氧化。【答案】A 【解析】 B项，先与HCl加成再水解，将得到三个羟基，都会被氧化。C项，先水解再氧化，醇羟基被氧化的同时，碳碳双键也能氧化。D项，水解反应在最后，将得到三个羟基。【总结升华】有机合成中要注意反应的顺序，优化合成路线。例3、请认真阅读下列3个反应 利用这些反应，按以下步骤从某烃A合成一种燃料中间体DSD酸请写出(A)、(B)、(C)、(D)的结构简式。(A)_；(B)_；(C)_；(D)_；【思路点拨】由逆向思维，注意取代基的位置；注意NH2有还原性，易被氧化剂NaClO氧化。 【解析】应先利用信息由C制取D，再利用信息由D制取DSD酸，避免氨基被氧化。【答案】【总结升华】有机合成中要注意合理应用题目所给信息，优化合成路线。举一反三：【变式1】据报道，目前我国结核病的发病率有抬头的趋势。抑制结核杆菌的药物除雷米封外，PASNa(对氨基水杨酸钠)也是其中的一种。它与雷米封同时服用可以产生协同作用。 已知：下面是PASNa的一种合成路线：请按要求回答下列问题：(1)写出下列反应的化学方程式并配平 ：_， ：_；(2)写出下列物质的结构简式：C_ 、D_；(3)指出反应类型：I_、II_、III_；(4)所加试剂的名称：X_、Y_。【答案】(3)I 取代 II氧化 III还原(4)X为酸性KMnO4溶液 Y为NaHCO3【高清课堂369463例2】【变式2】某吸水材料与聚酯纤维都是重要化工原料。合成路线如下： RCOOR，+ R，OHRCOOR，+ R，OH （R、R，、R，代表烃基）H+已知： A由C、H、O三种元素组成，相对分子质量为32。A催化剂CH3COOHBC(高分子)COH2OCH3COOH CH2CH nOHHBrCODCH3EFACOOCH3COOCH3CH2OHCH2OH聚酯纤维G(H+氧化（吸水材料）化合物M催化剂加成)H+（1）A的结构简式是 。（2）B中的官能团名称是 。（3）DE的反应类型是 。（4） 乙酸与化合物M反应的化学方程式是 。 G聚酯纤维的化学方程式是 。（5）E的名称是 。（6）G的同分异构体有多种，满足下列条件的共有 种。 苯环上只有两个取代基CHOCH3 1 mol 与足量的NaHCO3溶液反应生成2 mol CO2气体（7）写出由 合成 的流程图。（注明反应条件）【答案】（1）CH3OH （2）酯基、碳碳双键 （3）取代反应（4） CH3COOH + CHCH CH3COOCHCH2（5）对二甲苯（1,4二甲苯）（6）12（7）CH3Cl2光CH2OHCH2ClNaOH溶液CHOO2催化剂 类型三：基团保护例4、已知：乙醇可被强氧化剂直接氧化为乙酸。由CH2BrCH=CHCH2Br可经三步反应制取HOOCCH=CH2COOH ，发生反应的类型依次是A水解反应、加成反应、氧化反应、消去反应             B加成反应、水解反应、氧化反应、消去反应  C水解反应、氧化反应、加成反应 、消去反应              D水解反应、氧化反应【思路点拨】醇羟基被氧化时，不能有碳碳双键，因碳碳双键也能被氧化。【答案】A 【解析】 B项，先与HCl加成再水解，将得到三个羟基，都会被氧化。C项，先水解再氧化，醇羟基被氧化的同时，碳碳双键也能氧化。D项，先水解再氧化，碳碳双键也被氧化。【总结升华】为保护碳碳双键，暂时先与HCl加成使之被破坏，等羟基被氧化成羧基后，再通过消去使碳碳双键复原，从而优化了合成路线。举一反三：【变式1】从甲苯出发，按下面流程可以合成苯甲酸苯甲酯和水杨酸。已知水杨酸的结构简式为 ，请回答：（1）写出下列反应的条件：、；（2）C、F的结构简式分别为：C 、F ；（3）写出反应、的化学方程式： ；（4）、两步反应能否互换，为什么？。（5）同时符合下列条件的水杨酸的同分异构体共有种。苯环上有3个取代基能发生银镜反应与足量NaOH溶液反应可消耗2molNaOH【答案】（1）光照、 Cu 加热 （2） （2分） （3） （4）不能 ，因为酚羟基容易被氧化，如果互换则得不到水杨酸。（5）6 【变式2】已知水解聚马来酸酐(HPMA)普遍用于锅炉用水中作阻垢剂。按下图步骤可以从不饱和烃A合成HPMA。 (1)写出下列物质的结构简式：A_C_(2)反应属于_反应，反应属于_反应(填反应类型)(3)写出的化学方程式，_， _， _。(4)在上述的合成路线中，有人提议略去，由C直接制H而使实验简化，请你评论此建议是否合理_，理由是_。【答案】(1)A、CH2CHCHCH2 C、HOCH2CHCHCH2OH(2)加成；取代(4)不合理；在氧化的过程中，C=C可被氧化【变式3】对乙酰氨基酚，俗称扑热息痛，具有很强的解热镇痛作用，工业上通过下列方法合成：请按要求填空：（1）扑热息痛中除肽键外其他的官能团有 （填写名称）。写出扑热息痛与氢氧化钠溶液反应的化学方程式： 。（2）写出的反应类型： 。（3）写出化合物D的结构简式： 。（4）反应、的目的是。（5）扑热息痛有很多同分异构体，同时符合下列要求的同分异构体有 种：() 苯环上有两个对位取代基，一个含氮不含碳，另一个含碳不含氮。() 两个氧原子处于同一官能团中。 例如： 【答案】（1）苯环、（酚）羟基 （2）取代反应 （3） （4）保护酚羟基不被硝酸氧化 （5）5 类型四：综合型合成题例5、根据图示回答下列问题： （1）写出A、E、G的结构简式：A_，E_，G_；（2）反应的化学方程式（包括反应条件）是_，反应化学方程式（包括反应条件）是_；（3）写出、的反应类型：_、_。【思路点拨】由分子式可知D 为CH2=CHCl，由逆向思维可推知G为HOOC(CH2)4COOH。【答案】（1）CH2CH2 HOOC(CH2)4COOH（2）（3）加成 缩聚【解析】由分子式可得到A 为CH2=CH2，F 为CH2(OH)CH2(OH)，再由F与G在浓硫酸加热条件下缩聚得到高聚物，可推知G为HOOC(CH2)4COOH。由分子式可知D 为CH2=CHCl，综合反应可知C为CH2ClCH2Cl，B为Cl2。又知D发生加聚得到E，E必为，其余题目迎刃而解。【总结升华】本题考查了有机化合物合成与推断，涉及到加聚和缩聚两种合成有机高分子的基本方法。举一反三：【变式1】（1）A的含氧官能团的名称是_。（2）A在催化剂作用下可与H2 反应生成B。该反应的反应类型是_。（3）酯类化合物C的分子式是C15H14O3 ，其结构简式是_。（4）A发生银镜反应的化学方程式是_。（5）扁桃酸有多种同分异构体。属于甲酸酯且含酚羟基的同分异构体共有种，写出其中一种含亚甲基的同分异构体的结构简式_。（6）F与M合成高分子树脂的化学方程式是_。（7）N在NaOH溶液中发生水解反应的化学方程式是_。【思路点拨】第一问到第四问，很容易运用基本知识来做答。第五、第六、第七问考查学生的推理能力和临场的应变能力。在回答这几个问题的时一定要做到有序思维，特别是第六、第七问，很多学生觉得缺少信息，其实信息隐藏在高聚物中，F和M要进行反应，类似于苯酚和甲醛的缩聚。应先从高聚物来反推F和M到底是什么，我们可以分析出F应该是对羟基甲苯，M是甲醛。再由E和F反应生成N，我们可以把N得出来，再进行碱性水解。【答案】【解析】根据A可与银氨溶液反应推知A含有醛基官能团，又根据A可与H2 反应生成B判断反应类型为加成反应，这两个空很简单。再根据给定的反应原理推知A为，这样就可以完成（4）的方程式书写。又知B是A与氢气加成的产物，则B为，这样根据酯化反应原理“酸脱羟基醇脱氢”写出C的结构简式。【总结升华】本题将有机物的组成、结构与性质的分析置于药物和树脂等有机物的合成流程中，要求考生应用研究有机化合物的一般方法和思路，确定有机物的结构、从官能团的角度理解有机物结构与性质的关系、建立有机物间的联系、制取具有特定结构与功能的有机物。本题重点考查了同分异构体的判断第（5）小题；根据所学典型官能团的性质、反应条件、分子组成和所给信息，对官能团进行正、逆向分析，推断有机物结构，正确书写化学方程式第（6）、（7）小题。本题考查了考生获取信息以及应用信息和所学知识解决问题的能力，考查了思维的有序性、整体性和严密性。本题难度为0.52。