第四单元第29讲有机合成与推断.ppt
《第四单元第29讲有机合成与推断.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四单元第29讲有机合成与推断.ppt(140页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第 29 讲 有机合成与推断考纲定位1.举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。2.了解卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点以及它们的相互联系。一、有机合成基本要求(1)原理正确、原料_;(2)途径简捷、便于_;(3)条件适宜、易于_。二、有机合成1官能团的引入(1)引入CC_等与H2加成。(2)引入C=C或CC:_的消去。价廉操作分离C=C或CC卤代烃或醇(3)苯环上引入官能团。(4)引入X:在饱和碳原子上_取代;不饱和碳原子上_加成;醇羟基_取代。(5)引入OH:_水解;_加氢还原;_与H2O加成。(6)引入CHO或酮:_的催化氧化;_与H2O加成。与X2(光
2、照)与X2或HX与HX卤代烃醛或酮C=C醇 CC(7)引入COOH:_氧化;_水化;_水解。(8)引入COOR:醇酯由_酯化;酚酯由_取代。(9)引入高分子:_的单体加聚;酚与醛_、二元羧酸与二元醇(或羟基酸)酯化_、二元羧酸与二元胺(或氨基酸)酰胺化_。2官能团的消除(1)通过_可以消除C=C或CC。如CH2=CH2H2_。醛基CN羧酸酯醇与羧酸酚与羧酸酐含C=C缩聚缩聚缩聚加成反应CH3CH3(2)通过_可消除OH。如CH3CH2OH2CH3CH2OHO2_,_。(3)通过_可消除CHO。如2CH3CHOO2CH3CHOH2_,_。(4)通过_消除COO。如CH3COOC2H5H2O_。消
3、去、氧化CH2=CH2H2O2CH3CHO2H2O加成或氧化2CH3COOHCH3CH2OH水解反应CH3COOHC2H5OH3官能团间的衍变根据合成需要(题目信息中会明示某些衍变途径),可以进行有机物官能团的衍变,使中间产物向目标产物递进,常见的方式有三种类型。(1)利用官能团的衍生关系进行衍变:如伯醇醛羧酸酯等。(2)官能团数目的改变,通过某种化学途径使一个官能团变为两个。如:CH3CH2OH_。CH2=CH2XCH2CH2XHOCH2CH2OH1,2二氯环己烷1,2,3,4四氯环己烷(3)官能团位置的改变,通过某种手段,改变官能团的位置。如:CH3CH2CH2Cl_。CH3CH2CH2O
4、H _ _。消去HCl与HCl加成消去H2O水解与HCl加成CH3CH=CH2CH3CHClCH3CH3CH=CH2CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH34有机合成中碳链的增减(1)碳链的增长:如_;_;_;卤代烃的取代反应等。有机合成题中碳链的增长,一般会以信息形式给出,常见方式为有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。(2)碳链的缩短:酯类、蛋白质、二糖和多糖的_;_;_等。酯化反应加聚反应缩聚反应水解裂化和裂解氧化反应三、据有机物的化学性质推断基本有机反应类型基本反应类型实例取代反应_的光卤代;苯及其同系物的卤代、硝化反应;醇的卤化反应;_与溴水反应;酯化反应;卤代烃、
5、酯类、二糖、多糖、蛋白质的_加成反应碳碳双键、碳碳三键与_、卤素单质、卤化氢、水等的反应;苯环与_的反应;醛基与_反应烷烃酚类水解氢气氢气氢气基本反应类型实例消去反应卤代烃在_、加热条件下的反应;醇在浓硫酸作用下的反应(注意不是所有的醇都能发生消去反应)氧化反应所有有机物的燃烧反应;含碳碳双键和碳碳三键的物质、醇、醛、酚类、苯的同系物等与_的反应;醇的催化氧化;醛与_的反应氢氧化钠的醇溶液酸性高锰酸钾溶液新制银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液【基础导练】1化合物A的结构简式为,若将A变成分子式为C7H5O3Na的化合物,则与A反应的溶液最好选用()。ANaOHCNaHCO3BNaHSO3DNa2CO
6、3解析:因为酚的酸性比碳酸弱而羧酸的酸性比碳酸强。C2从甜橙的芳香油中可分离得到如下结构的化合物:,现有试剂:酸性KMnO4溶液;H2/Ni;Ag(NH3)2OH;新制Cu(OH)2,能与该化合物中所有官能团)。都发生反应的试剂有(ABCD解析:该有机物分子中含有两种官能团,分别是碳碳双键和醛基,酸性KMnO4溶液能将两种官能团氧化,H2/Ni能和这两种官能团发生加成反应,Ag(NH3)2OH和新制的Cu(OH)2只能氧化醛基而不能氧化碳碳双键。答案:A3图4291表示某烯烃所发生的两个不同反应。下列说法正确的是()。图 4291BX肯定不含C=CDY肯定含六元环AX肯定含C=CCY肯定为链状
7、化合物D4下列各组中的反应,属于同一反应类型的是()。A由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与水反应制丙醇B由甲苯硝化制对硝基甲苯;由甲苯氧化制苯甲酸C由氯代环己烷消去制环己烯;由丙烯加溴制1,2二溴丙烷D由乙酸和乙醇制乙酸乙酯;由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇答案:DCH3CH2CH2OH是加成反应,故A错;前者是取代反应,而C6H5CH3C6H5COOH是氧化反应,故B错;前者是卤代烃的消去反应,而CH3CH=CH2Br2CH3CHBrCH2Br是加成反应,故C错;前者是酯化反应或取代反应,后者是水解反应或取代反应,故D正确。一定条件5(2010年四川高考)中药狼把草的成分之一M具有清炎杀菌作用,M的
8、结构如图4292所示:下列叙述正确的是()。AM的相对分子质量是180B1molM最多能与2molBr2发生反应CM与足量的NaOH溶液发生反应时,所得有机产物的化学式为C9H4O5Na4D1molM与足量NaHCO3反应能生成2molCO2图4292答案:C解析:由结构简式推断M的分子式为C9H6O4,Mr(C9H6O4)12916164178,故A错;1molM最多能与3molBr2发生反应,除了苯环上酚羟基邻位上CH键能发生取代反应外,还有另一个环上的C=C键能发生加成反应,故B错;1molM最多能与4molNaOH发生反应,苯环上的酚羟基能消耗2molNaOH,酯基水解能消耗1molN
9、aOH,水解生成的1mol酚羟基还能消耗1molNaOH,根据质量守恒定律推断有1molC9H4O5Na4和3molH2O生成,故C正确;酸性:H2CO3C6H5OH,因此含酚羟基的M与NaHCO3不能发生复分解反应生成H2CO3或CO2,故D错。考点1有机化合物结构的测定有机化合物结构测定的核心工作是确定其分子式、官能团及官能团的位置。1元素组成及其质量分数的测定有机化合物的常见元素有C、H、O、N、X(卤素)等元素,一般采用燃烧和加热方式,测定产物的性质和量的大小,然后确定元素的组成和元素的质量分数。元素测定测定方法质量分数的测定碳元素燃烧分析法(氧气流中)用碱液吸收,测碱液的增重氢元素用
10、吸水剂(如浓硫酸)吸收,测增重氮元素二氧化碳气流中燃烧用KOH溶液吸收二氧化碳,测氮气体积卤素与硝酸银溶液、浓硝酸混合加热水解后测卤化银的沉淀质量,根据该量计算样品中卤素的质量分数氧元素通过测定C、H、N、X等元素的质量分数后,其和小于100%,其差值就是氧元素的质量分数2.分子式的确定确定有机物分子式的常见条件有:燃烧产物和燃烧化学方程式;元素的质量分数和相对分子质量等求得分子式。3有机化合物结构式的确定可以根据有机化合物的性质或结构特点来确定其结构式;也可以通过现代分析方法来测得有机化合物的结构。4计算有机化合物不饱和度:计算公式为:其中n(C)为碳原子数,n(H)为氢原子数。在计算不饱和
11、度时,要注意有机物分子中若含有卤素原子时,可将其视为氢原子;若含有氧原子时,可不考虑;若含有氮原子时,就在氢原子数中减去氮原子数。几种常见的官能团的不饱和度如下表:官能团C=CC=O脂环CC苯环CN不饱和度1112425.测定有机物的相对分子质量的方法用质谱仪测定有机化合物的相对分子质量。质谱图中最右边的分子离子峰对应的质荷比表示其相对分子质量。根据理想气体状态方程测定相对分子质量。理想气体状态方程:pVnRT,式中p为压强、V为样品蒸气气体、n为样品物质的量、R为克拉伯龙常数(R8.314Pam3mol1K1)、T为开氏温度,式中的nm/M,所以测定样品相对分子质量为:MmRT/pV。6官能
12、团确定有机合成主要围绕着官能团的性质及变化,有机推断也主要围绕官能团进行,所以掌握官能团的性质是复习该部分的关键。(1)鉴别和确定有机化合物官能团的常用试剂。酸性高锰酸钾溶液主要用来鉴别和确定不饱和键(包括碳碳双键和碳碳三键)和有侧链烃基的芳香烃(跟苯环相连的碳原子上必须有氢原子),现象是紫色褪去。溴的四氯化碳溶液(或溴水)主要用来检验不饱和键的存在,现象是红棕色(或橙黄色)褪去。浓溴水用于检验酚羟基,现象是产生白色沉淀。氯化铁溶液主要用来检验酚羟基的存在,现象是溶液中显示特殊的紫色。银氨溶液与新制的氢氧化铜悬浊液用来检验醛基的存在。碳酸氢钠溶液用来检验羧基的存在。硝酸银溶液用来检验卤代烃中含
13、有的卤原子。(2)根据性质确定官能团。基团结构性质碳碳双键加成(H2、X2、HX、H2O);氧化(O2、KMnO4);加聚碳碳三键CC加成(H2、X2、HX、H2O);氧化(O2、KMnO4);加聚苯环取代(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、酯化反应);氧化(铜的催化氧化、KMnO4);消去(分子内脱水)基团结构性质酚羟基取代(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酯基COOR水解(稀H2SO4、NaOH
14、溶液)羧基COOH酸性、酯化羰基CO加成或还原(H2)肽键(酰胺键)CONH水解(稀硫酸或氢氧化钠溶液)(3)根据有机反应特殊条件确定官能团。反应条件可能官能团浓硫酸醇的消去(醇羟基);酯化反应(含有羟基、羧基)稀硫酸酯的水解(含有酯基);二糖、多糖的水解NaOH水溶液卤代烃的水解;酯的水解NaOH醇溶液卤代烃消去(HX)H2、催化剂加成(碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯环)O2/Cu、加热醇羟基的氧化(CH2OH等)Cl2(Br2)/Fe苯环Cl2(Br2)/光照烷烃或苯环侧链上烷烃基(4)根据特征现象确定官能团。反应条件可能官能团能与NaHCO3反应羧基能与Na2CO3反应羧基、酚羟基能与Na
15、反应羧基、酚羟基、醇羟基与银氨溶液反应产生银镜或与新制氢氧化铜产生砖红色沉淀醛基能使溴水褪色C=C、CC加溴水产生白色沉淀、遇Fe3显紫色酚羟基ABCA是醇(RCH2OH)或乙烯氧化氧化7.几种重要的数据关系(1)不饱和键数目的确定。一分子有机物加成一分子H2(或Br2)含有一个双键。一分子有机物加成两分子H2(或Br2)含有一个叁键或两个双键。一分子有机物加成三分子H2含有三个双键或一个苯环。一个双键相当于一个环。(2)符合一定碳氢比(物质的量比)的有机物。CH11的有乙炔、苯、苯乙烯、苯酚等。CH12的有甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖、单烯烃等。CH14的有甲烷、甲醇、尿素等。(3)式
16、量相同的有机物和无机物(常见物质)。式量为28的有:C2H4、N2、CO。式量为30的有:C2H6、NO、HCHO。式量为44的有:C3H8、CH3CHO、CO2、N2O。Ca(OH)2、HCOOC2H5、CH3COOCH3。式量为100的有:H2C=CHCH2COOCH3、Mg3N2、CaCO3、KHCO3。式量为46的有:C2H5OH、HCOOH、NO2。式量为60的有:C3H7OH、CH3COOH、HCOOCH3、SiO2。式量为74的有:C4H9OH、C2H5COOH、C2H5OC2H5、式量为120的有:C9H12(丙苯或三甲苯或甲乙苯)、MgSO4、NaHSO4、KHSO3、CaS
17、O3、NaH2PO4、MgHPO4、FeS2。式量为128的有:C9H20(壬烷)、C10H8(萘)。【例1】(2010年全国高考)有机化合物AH的转换关系如下所示:请回答下列问题:(1)链烃A有支链且只有一个官能团,其相对分子质量在6575之间,1molA完全燃烧消耗7mol氧气,则A的结构简式是_,名称是_。(2)在特定催化剂作用下,A与等物质的量的H2反应生成E。由E转化为F的化学方程式是:_。(3)G与金属钠反应能放出气体,由G转化为H的化学方程式是:_。(4)的反应类型是_;的反应类型是_。(5)链烃B是A的同分异构体,分子中的所有碳原子共平面,其催化氢化产物为正戊烷,写出B所有可能
18、的结构简式:_。(6)C也是A的一种同分异构体,它的一氯代物只有一种(不考虑立体异构),则C的结构简式为_。思路指导:A物质的确定是本题的关键,H中含 9个碳原子,可判断 G中也含有 5个碳原子。1molA燃烧,A能与H2加成,消耗 7molO2从而可以确定 A物质的结构。解析:(1)由 H判断 G中有 5个碳,进而 A中 5个C,再看 A能与 H2加成,其产物 E还能与 Br2加成,说明A中不饱和度至少为 2,又据 1molA燃烧,消耗 7molO2,故A分子式为:C5H8,再据题意 A中只有一个官能团,且含有支链,可以确定 A的结构简式如下:(CH3)2CHCCH,命名:3甲基1丁炔。(2
19、)(CH3)2CHCCH与等物质的量的H2完全加成后得到 E:(CH3)2CHCH=CH2,E再与Br2加成的反应就很好写了,见答案(2)。(3)二元醇和二元酸发生酯化反应,注意生成的水不能漏掉,反应条件用 或者都可以,见答案。(4)反应类型略。浓硫酸(5)难度增大,考查了共轭二烯烃的共面问题,超纲!注意有的同学写 CH2=CHCH2CH=CH2是不符合一定共面这个条件的,球棍模型为:;CH3CH=CHCH=CH2(存在顺反异构)是共轭二烯烃,中间单键不能旋转可以满足;CH3CH2CCCH3可以满足,三键周围的四个碳原子是在同一条直线的,那另外那个碳原子无论在哪个位置都是和这 4个碳共面的。(
20、6)难度更大,超出一般考生的想象范围,要抓住不饱和度为 2,一个三键不能满足一氯代物只有一种,同样两个双键也不能满足,一个环,一个双键也不能满足,逼得你想到两个环,5个碳只能是两个环共一个碳了。答案:(1)CH3)2CHCCH(4)加成反应(或还原反应)3甲基1丁炔取代反应2H2O(6)(5)CH2CH=CHCH=CH2(或写它的顺、反异构体)CH3CH2CCCH3【变式训练】1化合物H是一种香料,存在于金橘中,可用如图4293所示路线合成:图4293回答下列问题:(1)11.2L(标准状况)的烃A在氧气中充分燃烧可以产生88gCO2和45gH2O。A的分子式是_。(2)B和C均为一氯代烃,它
21、们的名称(系统命名)分别为_。(3)在催化剂存在下1molF与2molH2反应,生成3苯基1丙醇。F的结构简式是_。(4)反应的反应类型是_。(5)反应的化学方程式为:_。(6)写出所有与G具有相同官能团的G的芳香类同分异构体的结构简式:_。解析:(1)88gCO2为2mol,45gH2O为2.5mol,标准状况下气态烃11.2L,即为0.5mol,所以烃A分子中含C数为4,H数为10,则化学式为C4H10。(2)C4H10存在正丁烷和异丁烷两种,但从框图上看,A与Cl2光照取代时有两种产物,且在NaOH醇溶液作用下的产物只有一种,则只能是异丁烷。取代后的产物为2甲基1氯丙烷和2甲基2氯丙烷。
22、(3)F可以与Cu(OH)2反应,故应含有醛基,与H2之间为12加成,则应含有碳碳双键。从生成的产物3苯基1丙醇分析,F的结构简式为(4)反应为卤代烃在NaOH的醇溶液中的消去反应。(5)F被新制的Cu(OH)2氧化成羧酸,D至E反应条件与已知信息相同的条件,则类比可不难得出E的结构为。E与G在浓硫酸作用下可以发生酯化(6)G中官能团有碳碳双键和羧基,可以将官能团作相应的位置变化而得出其芳香类的同分异构体。反应。答案:(1)C4H10(2)2甲基1氯丙烷、2甲基2氯丙烷考点2有机合成的常规方法1官能团的引入和转换(1)C=C的形成:一元卤代烃在强碱的醇溶液中消去HX;醇在浓硫酸存在的条件下消去
23、H2O;二元卤代烃在锌粉存在的条件下消去X2;烷烃的热裂解和催化裂化。(2)CC的形成:二元卤代烃在强碱的醇溶液中消去两分子的HX;一元卤代烯烃在强碱的醇溶液中消去HX;实验室制备乙炔原理的应用。(3)卤素原子的引入方法:烷烃的卤代(主要应用于甲烷);H的卤代(红磷作催化剂);烯烃、炔烃的加成(HX、X2);芳香烃苯环上的卤代;芳香烃侧链上的卤代;醇与HX的取代;烯烃与HOCl的加成。(4)羟基的引入方法:烯烃与水加成;卤代烃的碱性水解;醛的加氢还原;酮的加氢还原;酯的酸性或碱性水解;苯氧离子与酸反应;烯烃与HOCl的加成。(5)醛基或羰基的引入方法:烯烃的催化氧化;烯烃的臭氧氧化分解;炔烃与
24、水的加成;醇的催化氧化。(6)羧基的引入方法:丁烷的催化氧化;苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化;醛的催化氧化;酯的水解;CN的酸性水解;肽、蛋白质的水解;酰胺的水解。(7)酯基的引入方法:酯化反应;酯交换反应。(8)硝基的引入方法:硝化反应。(9)氰基的引入方法:烯烃与HCN的加成;炔烃与HCN(10)氨基的引入方法:NO2的还原;CN的加氢还原;肽、蛋白质的水解。的加成;卤代烃与CN的取代。2官能团的消除(1)通过加成反应消除不饱和键。(2)通过消去反应或氧化反应或酯化反应等消除羟基(OH)。(3)通过加成反应或氧化反应等消除醛基(CHO)。3碳链的增减(以下方法一般以信息给出)(1)增长碳
25、链的方法:卤代烃与金属钠反应;烷基化反应;C=O与格氏试剂反应;通过聚合反应;羟醛缩合;烯烃、炔烃与HCN的加成反应;卤代烃在醇溶液中与NaCN的取代反应;有机铜锂与卤代烃的反应。(2)缩短碳链的方法:脱羧反应;烯烃的臭氧分解;烯烃、炔烃被酸性高锰酸钾溶液氧化;苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化;烷烃的催化裂化。4有机物成环规律类型方式酯成环(COO)二元酸和二元醇的酯化成环酸醇的酯化成环醚键成环(O)二元醇分子内脱水成环二元醇分子间脱水成环肽键成环二元酸和二氨基化合物成环氨基酸成环不饱和烃小分子加成双烯合成成环三分子乙炔生成苯5.官能团的衍变(1)一元合成路线。卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯(2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 单元 29 有机合成 推断
限制150内