2016新课标三维人教化学选修5 第四节有机合成.doc

第四节有机合成课标要求1掌握有机化学反应的主要类型(取代、加成、消去反应)、原理及应用，初步学会引入各种官能团的方法。2在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化的基础上，初步学习设计合理的有机合成路线。3初步学会使用逆向合成法合理地设计有机合成的路线。4了解有机合成对人类生产、生活的影响。1.引入碳碳双键的三方法：卤代烃，醇的消去，炔烃的不完全加成。2引入卤素原子的三方法：醇的取代，烯烃(炔烃)的加成，烷烃(苯及苯的同系物)的取代。3引入羟基的四方法：烯烃与水的加成，卤代烃的水解，酯的水解，醛、酮与H2的加成。4官能团之间的转化：RCH=CH2RCH2CH2ClRCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOH5有机合成路线要求各步反应条件温和、产率高，基础原料和辅助原料低毒性、低污染，易得而廉价。1有机合成的概念有机合成指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。2有机合成的任务通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。3有机合成的过程4官能团的引入(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)引入卤素原子的方法醇(酚)的取代，烯烃(炔烃)的加成，烷烃(苯及苯的同系物)的取代。(3)引入羟基的方法烯烃与水的加成，卤代烃的水解，酯的水解，醛的还原。特别提醒(1)有机合成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。(2)有机合成过程中要注意官能团的保护。1如何由溴乙烷制取乙二醇？提示：由溴乙烷制取乙二醇的转化流程为CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH。1常见的取代反应中，官能团的引入或转化(1)烷烃的取代，如CH4Cl2CH3ClHCl。(3)卤代烃的水解，如CH3CH2XNaOHCH3CH2OHNaX。(4)酯的水解，如CH3COOC2H5H2OCH3COOHC2H5OH。2常见的加成反应中，官能团的引入或转化(1)烯烃的加成反应，如CH2=CH2HXCH3CH2X。其他如H2O、X2等均可以引入或转化为新的官能团。(2)炔与X2、HX、H2O等的加成如HCCHHClH2C=CHCl。(3)醛、酮的加成，如CH3CHOH2CH3CH2OH。3常见的氧化反应中，官能团的引入或转化(1)烯烃的氧化，如2CH2=CH2O22CH3CHO。(2)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化，如被KMnO4酸性溶液氧化为。(3)醇的氧化，如2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O。(4)醛的氧化，如2CH3CHOO22CH3COOH、CH3CHO2Cu(OH)2CH3COOHCu2O2H2O。4常见的消去反应中，官能团的引入或转化(1)卤代烃消去：NaOHCH2=CHCH3NaClH2OCH2ClCH2Cl2NaOHCHCH2NaCl2H2O(2)醇消去：CH3CH2OHCH2=CH2H2O5官能团的消除(1)通过有机物加成可消除不饱和键。(2)通过消去、取代、氧化或酯化可消除羟基。(3)通过加成或氧化可消除醛基。(4)通过消去或取代可消除卤素原子。1可在有机物中引入羟基的反应类型是()取代加成消去酯化ABC D解析：选B消去反应形成碳碳双键或碳碳三键，酯化反应消除羟基。21,4二氧六环 可通过下列方法制取：烃ABC1,4二氧六环。则该烃A为()A乙炔 B1丁烯C1,3丁二烯 D乙烯1基本思路例如：由乙烯合成草酸二乙酯，其思维过程可概括如下：具体路线：写出合成步骤中相应化学方程式：CH2=CH2H2OCH3CH2OH；。2基本原则(1)合成路线的各步反应的条件必须比较温和，且具有较高的产率。(2)所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。特别提醒(1)有机合成应尽量选择步骤最少的合成路线，步骤越少，最后产率越高。(2)绿色合成的主要出发点：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等。1下面是有机合成的三个步骤：对不同的合成路线进行优选；由目标分子逆推原料分子并设计合成路线；观察目标分子的结构。其中正确的顺序是什么？提示：逆合成分析法可表示为：目标化合物中间体基础原料。故正确的顺序为。2如何确定最佳合成路线？提示：当有几条不同的合成路线时，就需要通过优选的方法来确定最佳合成路线：(1)必须考虑合成路线是否符合化学原理，产率是否高，副反应是否少，成本是否低，原料是否易得；(2)合成操作是否安全可靠等；(3)是否符合绿色合成的思想。1常见有机物的合成路线(1)一元合成路线：RCH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯。(2)二元合成路线：CH2CH2CH2XCH2X二元羧酸链酯、环酯、聚酯。(3)芳香化合物合成路线：2有机合成路线的设计1以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案中最合理的是()ACH3CH2BrCH3CH2OHCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇BCH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇CCH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br乙二醇DCH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇解析：选DB、C过程中都应用了取代反应，难以得到单一的有机取代产物；而A设计过程的前两步可以合并成一步，即CH3CH2Br在NaOH醇溶液中发生消去反应制乙烯，所以A过程过于复杂。2已知：乙烯在催化剂和加热条件下能被氧气氧化为乙醛，这是乙醛的一种重要的工业制法；两个醛分子在NaOH溶液作用下可以发生加成反应，生成一种羟基醛，产物不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛：(1)若两种不同的醛，例如乙醛与丙醛在NaOH溶液中最多可以形成的羟基醛有_。A1种 B2种C3种 D4种(2)设计一个以乙烯为原料合成1丁醇的合理步骤，写出各步反应的化学方程式并注明反应类型。解析：(1)乙醛、丙醛在NaOH溶液中发生加成可以有乙醛与乙醛、丙醛与丙醛、乙醛与丙醛(乙醛打开C=O键)和丙醛与乙醛(丙醛打开C=O键)，共4种：(2)CH2=CH2催化氧化可制得CH3CHO,2分子的CH3CHO可制得。下一步是把羟基醛先转化成烯醛还是先转化成二元醇，这是值得推敲的。显然如果先把羟基醛还原成二元醇，再消去便生成了二烯烃，最后再加氢还原得到的是烃而不是一元醇。可见首先把羟基醛转化为烯醛，再经加氢还原便可得到饱和一元醇。1根据有机物的性质推断官能团或物质类别有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质，这些都是有机物分子结构推断的突破口。(1)能使溴水褪色的物质可能含有“”、“CC”、“CHO”和酚类物质(产生白色沉淀)。(2)能使KMnO4酸性溶液褪色的物质可能含有“”、“CC”、“CHO”或酚类、苯的同系物等。(3)能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液煮沸后生成红色沉淀的物质一定含有CHO。(4)能与钠反应放出H2的物质可能为醇、酚、羧酸等。(5)能与Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊溶液变红的有机物中含有COOH。(6)能水解的有机物中可能含有酯基或是卤代烃。(7)能发生消去反应的为醇或卤代烃。2根据性质和有关数据推知官能团的数目(1)CHO(2)2OH(醇、酚、羧酸)H2(3)2COOHCO2，COOHCO2(5) 如某醇与足量CH3COOH发生酯化反应后所得产物的相对分子质量比醇多84，则说明该醇为二元醇。3根据某些产物推知官能团的位置(1)由醇氧化成醛(或羧酸)，OH一定在链端(即含CH2OH )；由醇氧化成酮，OH一定在链中(即含 )；若该醇不能被催化氧化，则与OH相连的碳原子上无氢原子。(2)由消去反应的产物可基本确定“OH”或“X”的位置。(3)由取代反应的产物的种数可确定碳链结构。(4)由加氢后碳架结构确定的位置。4根据反应中的特殊条件推断反应的类型(1)NaOH水溶液，加热卤代烃，酯类的水解反应。(2)NaOH醇溶液，加热卤代烃的消去反应。(3)浓H2SO4，加热醇消去、酯化、苯环的硝化等。(4)溴水或溴的CCl4溶液烯烃、炔烃的加成反应，浓溴水酚类的取代反应。(5)O2/Cu醇的氧化反应。(6)新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液醛氧化成羧酸。(7)稀H2SO4酯的水解、淀粉的水解等。(8)H2、催化剂烯烃(炔烃)的加成反应，芳香烃的加成反应，醛的加成反应等。1中茶公司是世界500强之一中粮集团成员企业，是中国领先的多元化茶叶产品和服务供应商。物质A是从茶叶中提取出的芳香族化合物，A分子中苯环上有2个取代基，均不含支链且处于苯环的对位，遇FeCl3溶液能发生显色反应。F分子中除了2个苯环外，还含有一个六元环。它们的转化关系如下：请回答下列问题：(1)A中含氧官能团的名称是_，1 mol A与足量溴水反应最多可以消耗_ mol Br2。(2)反应中属于加成反应的有_(填序号)。(3)C的结构简式为_，F的结构简式为_。(4)AB的化学方程式是_。解析：从AB转化可知，A中含有羧基且其分子式为C9H8O3；比较A和C的分子式可知反应为加成反应，则A中含有碳碳双键，因A能够与FeCl3发生显色反应，故含有酚羟基，又因为A的侧链不含有支链，所以A的结构为。答案：(1)羟基、羧基3(2)2已知两个醛分子在NaOH溶液作用下可以发生加成反应，生成一种羟基醛：肉桂醛F(分子式为C9H8O)在自然界存在于桂油中，是一种常用的植物调味油，工业上主要是按如下路线合成的已知：反应为含羟基的物质在浓硫酸催化作用下分子内脱水的反应，反应为碱性条件下醛醛加成反应。请回答：(1)肉桂醛F的结构简式为_。E中含氧官能团的名称为_。(2)写出下列转化的化学方程式：_。_。写出有关反应的类型：_，_。(3)符合下列要求的E物质的同分异构体有_种(苯环上有两个取代基，其中有一个甲基在对位且属于酯类)。解析：通过反应的条件和信息可知：A为C2H5OH，B为CH3CHO，C为苯甲醇()，D 为苯甲醛()，E为，F为。(1)根据以上分析可得F的结构简式，E中含有羟基、醛基官能团。(2)反应为乙醇的催化氧化反应，反应的方程式为2C2H5OHO22CH3CHO2H2O；反应为氯代烃的取代反应，反应的方程式为反应是乙烯的加成反应；反应是羟基的氧化反应。(3)苯环上有两个取代基，其中有一个甲基在对位且属于酯类，符合条件的同分异构体有3种，分别为答案：(1) 羟基、醛基(2)2C2H5OHO22CH3CHO2H2O加成反应氧化反应(3)3方法技巧有机合成中官能团的保护方法1.有机合成中酚羟基的保护由于酚羟基极易被氧化，在有机合成中，如果遇到需要用氧化剂进行氧化时，经常先将酚羟基通过酯化反应转化为酯，保护起来，待氧化过程完成后，再通过水解反应，将酚羟基恢复。2.有机合成中醛基的保护醛与醇反应生成缩醛：RCHO2ROHH2O，生成的缩醛比较稳定，与稀碱和氧化剂均难反应，但在稀酸中微热，缩醛会水解为原来的醛。三级训练节节过关1若以溴乙烷为主要原料制备乙二酸，则经过的最佳途径反应顺序为()A取代消去加成氧化B消去加成取代氧化C消去取代加成氧化D取代加成氧化消去解析：选B以溴乙烷为主要原料制备乙二酸，可让溴乙烷中的溴原子消去，生成乙烯，再在乙烯中通过加成反应引入两个溴原子，再将溴原子通过取代反应引入羟基，最后将羟基氧化成羧基。2下列反应中，引入羟基官能团的是()ACH2=CH2Br2CH2BrCH2BrBCH3CH2BrNaOHCH3CH2OHNaBrCnCH2=CH2CH2CH2DCH3CH2CH2BrNaOHCH3CH=CH2NaBrH2O解析：选B引入羟基的方法：烯烃与水的加成；卤代烃的水解；酯的水解；醛的还原，故选B。3有以下一系列反应，如下图所示，最终产物为草酸(HOOCCOOH)。ABCDEFHOOCCOOH已知B的相对分子质量比A的大79，请推测用字母代表的化合物的结构简式。A_，B_，C_，D_，E_，F_。解析：结合反应条件可逆推知AHOOCCOOH，碳的骨架未变，AF均含2个C。由M(B)M(A)79知A中一个H被一个Br取代，结合反应条件及有机物转化规律逆推得转化过程如下：4工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯回答：(1)有机物A的结构简式为_。(2)反应的化学方程式(要注明反应条件)：_。(3)反应的反应类型是_，反应的反应类型属于_。A取代反应B加成反应C氧化反应 D酯化反应(4)反应的化学方程式(不用写反应条件，但要配平)：_。(5)在合成线路中，设计第和这两步反应的目的是_。解析：本题中既给出了合成原料，又给出了目标产物的结构简式，所以可用正推法和逆推法相结合的方法得出A和B的结构简式。A为甲苯在催化剂条件下与Cl2发生反应得到的产物，并且该物质在一定条件下可以得到对甲基苯酚，所以A为；反应为羟基取代氯原子，应为取代反应；反应为苯环上的甲基被氧化为羧基，为氧化反应；与乙醇发生反应得到B物质，该反应应为酯化反应，所以B的结构简式为。在合成路线中，第步将OH转化为OCH3、第步将 OCH3转化为OH，是为了避免在氧化苯环上的甲基时，酚羟基也被氧化了，起到了保护酚羟基的作用。(3)AC(5)第步将 OH转化为 OCH3、第步将 OCH3转化为 OH，防止酚羟基被氧化(或答“防止酚羟基被氧化”“保护酚羟基”均对)1由2氯丙烷制得少量的CH2OHCHOHCH3需要经过下列几步反应()A消去加成水解B加成消去取代C取代消去加成 D消去加成消去解析：选A2氯丙烷首先与NaOH的乙醇溶液在加热时发生消去反应，形成丙烯，再由丙烯与溴水发生加成反应形成1,2二溴丙烷，1,2二溴丙烷与NaOH的水溶液在加热时发生取代反应产生CH2OHCHOHCH3。因此由2氯丙烷制得少量的CH2OHCHOHCH3需要经过的反应类型是消去加成水解，故A正确。2下列有机物能发生水解反应生成醇的是()ACH3CH2Br BCH2Cl2CCHCl3 DC6H5Br解析：选AA项在碱性条件下CH3CH2Br水解的产物是乙醇。B项CH2Cl2水解后生成CH2(OH)2，即在一个碳原子上有两个羟基生成。大量事实证明，在分子结构中，若有两个羟基连在同一个碳原子上，就会脱去水分子形成羰基，如碳酸非常容易脱去一分子水形成CO2。因此CH2Cl2水解生成CH2(OH)2，脱去水分子后生成甲醛。C项CHCl3水解生成CH(OH)3，脱去1分子水后生成甲酸。D项C6H5Br为芳香卤代烃，水解后生成酚。3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溴苯解析：选C由苯与浓硝酸和浓硫酸发生硝化反应，制得硝基苯；苯与氢气发生加成反应，生成环己烷；苯与液溴可发生取代反应，生成溴苯；羟基不能直接引入到苯环上。4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%。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()A只有 B只有C只有 D只有解析：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。5武兹反应是重要的有机增碳反应，可简单表示为2RX2NaRR2NaX，现用CH3CH2Br、C3H7Br和Na一起反应不可能得到的产物是()ACH3CH2CH2CH3B(CH3)2CHCH(CH3)2CCH3CH2CH2CH2CH3D(CH3CH2)2CHCH3解析：选DCH3CH2Br与Na反应得到A；C3H7Br有两种同分异构体：1溴丙烷与2溴丙烷，2溴丙烷与Na反应得到B；CH3CH2Br和1溴丙烷与Na反应得到C；无法通过反应得到D。6由环己醇制取己二酸己二酯，最简单的流程途径顺序正确的是()取代反应加成反应氧化反应还原反应消去反应酯化反应中和反应缩聚反应ABC D解析：选B该过程的流程为：7一种有机玻璃的结构简式为 关于它的叙述不正确的是()A该有机玻璃的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯B该有机玻璃可用2甲基丙烯酸和甲醇为原料，通过酯化反应、加聚反应制得C它在一定条件下发生水解反应时，可得到另外一种高分子化合物D等物质的量的有机玻璃和2甲基丙烯酸甲酯耗氧量相同解析：选D该有机玻璃的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，A正确；该高分子化合物的单体为甲基丙烯酸甲酯，可以由2甲基丙烯酸和甲醇通过酯化反应生成，然后再通过加聚反应制得聚甲基丙烯酸甲酯，B正确；它在一定条件下发生水解反应时，生成聚甲基丙烯酸和甲醇，C正确；等物质的量的有机玻璃和2甲基丙烯酸甲酯含有的各种原子的个数不同，耗氧量不同，D错误。8某优质甜樱桃中含有一种羟基酸(用M表示)，M的碳链结构无支链，分子式为C4H6O5；1.34 g M与足量NaHCO3溶液反应，生成标准状况下的气体0.448 L。M在一定条件下可发生如下反应：MABC(M、A、B、C分子中碳原子数目相同)。下列有关说法中不正确的是()AM的结构简式为HOOCCHOHCH2COOHBB的分子式为C4H4O4Br2C与M的官能团种类、数量完全相同的同分异构体有2种DC不能溶于水解析：选D由M的分子式可知，其相对分子质量为134，故1.34 g M的物质的量为0.01 mol，与足量的NaHCO3溶液反应生成0.02 mol CO2，由此可推出M分子中含有2个羧基，由M的碳链结构无支链，M可发生一系列转化可知，M的结构简式为HOOCCHOHCH2COOH。MA发生的是消去反应，AB发生的是加成反应，BC的反应包含 COOH与NaOH溶液的中和反应及Br的水解反应，C分子中含有多个亲水基，C可溶于水，A、B项均正确，D项错误；符合条件的M的同分异构体有，共2种，C项正确。9由环己烷可制备1,4环己二醇二醋酸酯，下列是有关的八步反应(其中所有无机反应物都已略去)。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。(1)反应_和_属于取代反应。(2)化合物的结构简式：B_，C_。(3)反应所需的试剂和条件是_。解析：根据题中所给各物质结构及反应条件，可推知各步反应类型及各物质转化如下：答案：(1)(3)NaOH醇溶液，加热10食品安全一直是社会关注的话题。过氧化苯甲酰( )过去常用作面粉增白剂，但目前已被禁用。合成过氧化苯甲酰的流程图如下：请回答下列问题：(1)A的结构简式为_；的反应类型为_。(2)写出反应的化学方程式：_；过氧化苯甲酰在酸性条件下水解的化学方程式为_。(3)下列有关苯乙烯的说法正确的是_(填字母)。A苯乙烯能使溴水褪色B苯乙烯存在一种同分异构体，其一氯代物仅有一种C苯乙烯分子中8个碳原子可能共平面D苯乙烯、庚烷燃烧耗氧量肯定相等(4)苯甲酰氯()能与水反应生成苯甲酸，同样也能与乙醇反应，写出其与乙醇反应生成的有机产物的名称：_。(5)写出一个符合下列要求的过氧化苯甲酰的同分异构体的结构简式_。分子中不含碳碳双键或三键；分子中只含有一种含氧官能团；核磁共振氢谱有3组峰，其峰面积之比为122。1用丙醛(CH3CH2CHO)制聚丙烯过程中发生的反应类型为()取代消去加聚缩聚氧化还原ABC D解析：选C可逆推反应流程： CH2=CHCH3HOCH2CH2CH3CH3CH2CHO，则从后往前推断可发生加成(还原)、消去、加聚反应，C正确。2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=CH2CH3CHOCH3COOHClCH2COOHHOCH2COOH。故反应类型：氧化氧化取代水解。3某有机物甲经氧化后得乙(分子式为C2H3O2Cl)；而甲经水解可得丙，1 mol丙和2 mol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。4以乙醇为原料，用下列6种类型的反应：氧化，消去，加成，酯化，水解，加聚，来合成乙二酸乙二酯的正确顺序是()A BC D解析：选C由乙醇合成乙二酸乙二酯的路线可表示为5已知：乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。BrCH2CH=CHCH2Br可经三步反应制取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、水解反应解析：选A由于Cl能发生水解反应，能发生氧化反应，所以BrCH2CH=CHCH2Br经三步制HOOCCHClCH2COOH，应先水解制得：HOCH2CH=CHCH2OH，再与HCl加成制得：HOCH2CHClCH2CH2OH，最后氧化得到最终产物。6己烷雌酚的一种合成路线如下：已知：连有四个不相同的原子或原子团的碳原子叫做手性碳原子。下列叙述正确的是()AY的分子式为C18H20O2B在一定条件，化合物Y可与HCHO发生缩聚反应C在NaOH水溶液中加热，化合物X可发生消去反应D化合物Y中不含有手性碳原子解析：选BA项，分子式为C18H22O2，错误；B项，化合物Y的官能团有酚羟基，邻位碳上有氢，所以可以和甲醛发生缩聚反应，正确；C项，化合物X中溴原子在氢氧化钠的水溶液中发生取代反应，错误；D项，化合物Y中间的碳原子连接四个不同的原子团，属于手性碳原子，错误。7乙烯酮(CH2=C=O)在一定条件下能跟含活泼氢原子的化合物发生加成反应，反应的通式可表示为CH2=C=O (极不稳定)CH3CAO，试指出下列反应不合理的是()ACH2=C=OHClCH3COClBCH2=C=OH2OCH3COOHCCH2=C=OCH3CH2OHCH3COCH2CH2OHDCH2=C=OCH3COOH(CH3CO)2O解析：选C由所给方程式可以看出乙烯酮与活泼氢化合物加成是加成，而不加成；活泼的氢原子加在CH2上，活泼氢化合物中其余部分与羰基碳相连。故C项不正确。8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()乙烯乙二醇：CH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH溴乙烷乙醇：CH3CH2BrCH2=CH2CH3CH2OH1溴丁烷1,3丁二烯：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH=CH2CH3CH2CHBrC