2022年最新高中化学选修五-第三章-第四节-有机合成 .pdf
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1、精品文档精品文档第四节有机合成一、有机合成遵循的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤,应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少,最后产率越高。(3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标化合物中,达到零排放。(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团,不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息,掌握正确的思维方法。有时则要综合运用
2、顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。原料中间产物产品二、中学常用的合成路线1烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系2一元合成路线RCHCH2HX一定条件卤代烃 一元醇 一元醛 一元羧酸 酯3二元合成路线CH2CH2X2二元醇 二元醛 二元羧酸 酯 (链酯、环酯、聚酯) 4芳香族化合物合成路线:顺推逆推顺推逆推名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档特别提醒和 Cl2的反应,应特别注意条件的变化;光照只
3、取代甲基上的氢,Fe做催化剂取代苯环邻、对位上的氢。三、有机合成题的解题思路1 首先要正确判断需合成的有机物的类别,它含有哪种官能团, 与哪些知识和信息有关;2其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律,尽可能合理地把目标化合物分成若干片断,或寻找官能团的引入、转换、保护方法,或设法将各片段拼接衍变,尽快找出合成目标化合物的关键;3最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较,选择出最佳的合成方案。其解题思路可简要列如下表:类型 1 有机合成路线的选择和确定例 1已知:请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件)。答案(1)CH2=CH
4、2H2OCH3CH2OH (2)2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档(3)2CH3CHO(4)CH3CH=CHCHO H2O (5)CH3CH=CHCHO 2H2CH3CH2CH2CH2OH 解析由题给信息知:两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应,得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有4 个碳原子,
5、原料乙烯分子中只有2 个碳原子,运用题给信息,将乙烯氧化为乙醛,两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛,最后用 H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应,便可得到正丁醇。本题基本采用正向思维方法。乙烯 O乙醛 自身加成丁烯醛 H2正丁醇。本题中乙烯合成乙醛的方法有两种:其一:乙烯 H2O乙醇 O乙醛其二:乙烯O2催化剂乙醛设计有机合成的路线,可以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。在这样的有机合成路线设计中,首先要比较原料分子和目标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分子的合成路线。在逆推过程中,需要逆向寻找能顺利合成目
6、标分子的中间有机化合物,直至选出合适的起始原料。只要每步逆推是合理的,就可以得出科学的合成路线。当得到几条不同的合成路线时,就需要通过优选确定最佳合成路线。在优选合成路线时,必须考虑合成路线是否符合化学原理,以及合成操作是否安全可靠等问题。类型 2 逆合成分析法例 2碱存在下,卤代烃与醇反应生成醚(ROR):RXROH KOH室温ROR HX 化合物 A 经下列四步反应可得到常用溶剂四氢呋喃,反应框图如下:请回答下列问题:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 2
7、5 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档(1)1 mol A和 1 mol H2在一定条件下恰好反应,生成饱和一元醇Y,Y 中碳元素的质量分 数 约 为65% , 则Y的 分 子 式 为 _ , A分 子 中 所 含 官 能 团 的 名 称 是_ ,A 的结构简式为 _ 。(2)第步反应类型分别为_。(3)化合物 B 具有的化学性质(填写字母代号 )是_。a可发生氧化反应b强酸或强碱条件下均可发生消去反应c可发生酯化反应d催化条件下可发生加聚反应(4)写出 C、D 和 E 的结构简式:C_、D_、E_。(5)写出化合物C 与 NaOH 水溶液反应的化学方程式:_ 。(6)写
8、出四氢呋喃链状醚类的所有同分异构体的结构简式:_ _ 。答案(1)C4H10O羟基、碳碳双键(2)加成反应取代反应(3)abc 解析本题为有机信息推断题,综合考查了有机物分子式、结构简式、方程式、同分异构体的书写等知识,着重考查学生利用所学知识结合所给信息分析问题、解决问题的能力和自学能力。(1)由 1 mol A 和 1 mol H2恰好反应生成饱和一元醇Y 知, A 中含有一个碳碳双键,且Y的通式可写为CnH2n2O,又因 Y 中碳元素的质量分数约为65%,则有12n14n216100%名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -
9、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档65%,解得n4,即Y 的分子式为C4H10O;再由反应框图从而推出A 的结构简式为CH2=CHCH2CH2OH。B 应发生 A 与溴的加成反应,BB 应发生 A 与溴的加成反应,BC 应发生生成醚的取代反应。(3)因 B 为,含有 Br 和OH,故应具有a、b、c 所述的化学性质。(6)因四氢呋喃为环状醚,要写成链状醚时,其碳碳链上一定含有一个碳碳双键,从而写出可能的同分异构体。类型 3 有机综合推断题“突破口 ”的寻找例 3下图中 A、B、C、D、E、F、G、H
10、 均为有机化合物。回答下列问题:(1)有机化合物A 的相对分子质量小于60,A 能发生银镜反应,1 mol A 在催化剂作用下能与 3 mol H2反应生成 B,则 A 的结构简式是 _,由 A 生成 B 的反应类型是 _;(2)B 在浓硫酸中加热可生成C,C 在催化剂作用下可聚合生成高分子化合物D,由 C 生成 D 的化学方程式是_ _ ;(3)芳香族化合物E 的分子式是C8H8Cl2。E 的苯环上的一溴取代物只有一种,则E 的所有可能的结构简式是_ ;E在 NaOH 溶液中可转变为F,F 用高锰酸钾酸性溶液氧化生成G(C8H6O4)。 1 mol G与足量的NaHCO3溶液反应可放出44.
11、8 L CO2(标准状况 ),由此确定E 的结构简式是_ ;(4)G 和足量的 B 在浓硫酸催化下加热反应可生成H,则由 G 和 B 生成 H 的化学方程式是_ 。该反应的反应类型是_。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档解析(1)A 的相对分子质量小于60,A 能发生银镜反应,则A 中有。1 mol A能与 3 mol H2发生反应生成B,则 A 分子中有两个双键或一个三键,若有两个双键,则其相对
12、分子质量一定超过60,因此A 的结构简式为,B 的结构简式为CH3CH2CH2OH,由 A 到 B 发生的反应为加成反应(或还原反应 )。(2)CH3CH2CH2OH在 浓H2SO4作 用 下 , 发 生 消 去 反 应 , 生 成 烯 烃C(CH3CH=CH2),丙烯发生加聚反应生成聚丙烯,化学方程式为(3)芳香族化合物C8H8Cl2,其苯环上的一溴取代物只有一种,则 E 的结构应该非常对名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 25 页 - - - - - -
13、- - - 精品文档精品文档称,因此E 的结构简式为1 mol G 与足量的 NaHCO3反应生成 44.8 L CO2,即 2 mol CO2,则 G 分子中一定有两个COOH ,因此 E 的结构简式为。(4)G 为,B 为 CH3CH2CH2OH,G 和 B 发生酯化反应的化学方程式为找解题的“突破口”的一般方法是:(1)找已知条件最多的地方,信息量最大的。(2)寻找最特殊的 特殊物质、特殊的反应、特殊颜色等等。(3)特殊的分子式,这种分子式只能有一种结构。 (4)如果不能直接推断某物质,可以假设几种可能,认真小心去论证,看是否完全符合题意。有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分
14、子骨架,并引入或转化所需的官能团。你能利用所学的有机反应,列出下列官能团的引入或转化方法吗?1 引入碳碳双键的三种方法是_ ;_;_ 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档2 引入卤原子的三种方法是_ ;_;_ 。3 引入羟基的四种方法是_;_ ;_;_。点拨1.卤代烃的消去反应醇的消去反应炔烃的不完全加成反应2烷烃或苯及其同系物的卤代(取代 )反应不饱和烃与HX 、X2的加成反应醇与氢卤酸的取代反
15、应3烯烃与水的加成反应卤代烃的水解反应(或取代反应 )醛(酮)的加成反应酯的水解(或取代 )反应卡托普利为血管紧张素抑制剂,临床上用于治疗高血压和充血性心力衰竭,以2甲基丙烯酸为原料,通过 4步反应得到目标化合物,各步反应的产率如下:93.0%A81.7%B90.0%C85.6%。请计算一下该合成路线的总产率是多少?点拨总产率 93.0%81.7%90.0%85.6%58.5%。1(1)CH3CH=CH CH3HCl 催化剂CH3CHCl CH2CH3(2)CH3CH=CH CH3H2O催化剂CH3CHOH CH2CH3(3)CH3CH=CH CH3Cl2CH3CHCl CHCl CH3(4)
16、CH3CH=CH CH3Cl2CH3CHCl CHCl CH3CH3CHCl CHCl CH32NaOHH2OCH3CHOH CHOHCH32NaCl (5)CH3CH=CH CH3Cl2CH3CHCl CHCl CH3CH3CHCl CHCl CH32NaOH乙醇CH2=CHCH=CH22NaCl2H2O 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档点拨在有机物中引入一些官能团,往往是先引入卤素原子。2点
17、拨在有机合成推断题解答时,有时要正向推理,有时要逆向推理,但更多的情况是名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档正向与逆向相结合。3 1,3丁二烯与Cl2的 1,4加成反应卤代烃在NaOH 水溶液中的取代反应双键与HCl 的加成反应醇在浓硫酸存在下的消去反应点拨逆向分析法是有机化学推断题中常用的方法。1用苯作原料,不能经一步化学反应制得的是()A硝基苯B环己烷C苯酚D溴苯答案C 2在有机物分子中,不能引
18、入羟基的反应是() A氧化反应B水解反应C消去反应D加成反应答案AC 3“绿色、高效”概括了2005 年诺贝尔化学奖成就的特点。换位合成法在化学工业中每天都在应用,主要用于研制新型药物和合成先进的塑料材料。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应中的原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%。置换反应化合反应分解反应取代反应加成反应消去反应加聚反应缩聚反应等反应类型中能体现这一原子最经济原则的是() ABC只有D只有答案B 4由乙炔为原料制取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Cl2、Br2取代C先与 HCl
19、加成后再与Br2加成D先与 Cl2加成后再与HBr 加成答案C 5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Ab、d、f、g、h Be、d、c、a、h Ca、e、d、c、h Db、a、e、c、f 答案B 6化合物丙 (C4H8Br2)由如下反应得到:C4H10O 浓硫酸,C4H8Br2,CCl4丙(C4H8Br2) 则丙的结构不可能是() ACH3CH2CHBrCH2Br BCH3CH(CH2Br)2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -
20、 - - - - - 第 10 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档CCH3CHBrCHBrCH3D(CH3)2CBr CH2Br 答案B 7下列有机物可能经过氧化、酯化、加聚三种反应制得高聚物的是 () 答案C 解析利用逆合成分析法可推知:8 写出以 CH2ClCH2CH2CH2OH 为原料制备的各步反应方程式(必要的无机试剂自选)。_ ;_ ;_ ;_ 。答案2CH2ClCH2CH2CH2OHO2催化剂2CH2ClCH2CH2CHO2H2O 2CH2ClCH2CH2CHO O2催化剂2CH2ClCH2CH2COOH CH2ClCH2CH2COOHH2ONa
21、OHHCl 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 25 页 - - - - - - - - - 精品文档精品文档稀H2SO4H2O 解析分析比较给出的原料与所要制备的产品的结构特点可知:原料为卤代醇,产品为同碳原子数的环内酯,因此可以用醇羟基氧化成羧基,卤原子再水解成为OH,最后再酯化。但氧化和水解的先后顺序不能颠倒,因为先水解后无法控制只氧化一个OH。9具有 CCH 结构的炔烃,在加热和催化剂的条件下,可以跟醛或酮分子中的羰基()发生加成反应,生成具有CC结
22、构的炔类化合物,例如:其中 R1和 R2可以是烃基,也可以是氢原子。试写出以电石、 水、甲醛、 氢气为基本原料和适当的催化剂制取聚1,3丁二烯的各步反应的化学方程式。答案CaC22H2OCHCH Ca(OH)2 10香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物,大多具有光敏性,有的还具有抗菌和消炎作用。它的核心结构是芳香内酯A,其分子式为C9H6O2。该芳香内酯A 经下列步骤转变为水杨酸和乙二酸。提示:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 25 页 - - -
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