2018版高中化学第3章烃的含氧衍生物第4节有机合成学案

1 第四节第四节 有机合成有机合成 1 掌握构建碳链骨架的方法和引入官能团的方法及有机物官能团之间的相互转化 重难点 2 掌握有机合成的途径和条件的合理选择 以及逆合成分析法 重难点 3 了解有机合成对人类生产 生活的影响 有机合成的过程 基础 初探 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 化合物的过程 2 有机合成的任务 有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化 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 卤代烃的消去反应 醇的消去反应 炔烃的不完全加成反应 2 引入卤素原子的方法 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 引入羟基的方法 烯烃与水的加成 卤代烃的水解 酯的水解 醛的还原 探究 升华 思考探究 2 1 由怎样转变为 提示 由转化成的流程为 NaOH 通入CO2 2 如何由乙烯合成乙酸乙酯 提示 由乙烯合成乙酸乙酯的转化流程为 CH2 CH2CH3CH2Cl HCl 加成 NaOH H2O 水解 认知升华 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 CH4 Cl2CH3Cl HCl 光照 2 芳香烃的取代 如 Br2 HBr FeBr3 3 卤代烃的水解 如 CH3CH2X NaOHCH3CH2OH NaX H2O 4 酯的水解 如 CH3COOC2H5 H2OCH3COOH C2H5OH 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 CH2 HX CH3CH2X 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 HC CH HClH2C CHCl 催化剂 3 醛 酮的加成 如 CH3CHO H2CH3CH2OH Ni 3 氧化反应中 官能团的引入或转化 1 烯烃的氧化 如 2CH2 CH2 O22CH3CHO 一定条件 3 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 2CH3CH2OH O22CH3CHO 2H2O Cu Ag 4 醛的氧化 如 2CH3CHO O22CH3COOH CH3CHO 2Cu OH 催化剂 2 NaOH CH3COONa Cu2O 3H2O 4 消去反应中 官能团的引入或转化 1 卤代烃消去 NaOHCH2 CH CH3 NaCl H2O 醇 CH2Cl CH2Cl 2NaOHCH CH 2NaCl 2H2O 醇 2 醇消去 CH3CH2OHCH2 CH2 H2O 浓硫酸 170 题组 冲关 1 下列反应中 引入羟基官能团的是 A CH2 CH2 Br2 CH2BrCH2Br B CH3CH2Br NaOHCH3CH2OH NaBr H2O C nCH2 CH2 CH2 CH2 一定条件 D CH3CH2CH2Br NaOHCH3CH CH2 NaBr H2O 醇 解析 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 答案 B 2 由 1 3 丁二烯合成 2 氯 1 3 丁二烯的路线如下 本合成中各步的反应类型为 A 加成 水解 加成 消去B 取代 水解 取代 消去 C 加成 取代 取代 消去D 取代 取代 加成 氧化 4 解析 根据合成路线中各中间产物中官能团的异同 可确定每步转化的反应类型 答案 A 3 工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯 其生产过程 如下 A Cl2 催化剂 一定条件下 CH3I B C2H5OH HI 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 填字母 下同 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 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 答案 1 5 2 C2H5OH H2O 3 A C 4 CH3I HI 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 4 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 属于取代反应 2 化合物的结构简式是 B C 3 反应 所需的试剂和条件是 解析 本题考查有机物官能团的引入与转化 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 6 2 3 NaOH 醇溶液 加热 逆合成分析法 基础 初探 1 逆合成分析法示意图 目标化合物 中间体 中间体基础原料 2 草酸二乙酯的合成 1 逆合成分析 2 合成步骤 用化学方程式表示 CH2 CH2 H2OCH3CH2OH 反应类型 加成反应 浓硫酸 CH2 CH2 Cl2 反应类型 加成反应 2NaOH 2NaCl 反应类型 水解 或取代 反应 H2O HOCH2CH2OHHOOC COOH 反应类型 氧化反应 O HOOC COOH 2C2H5OH 2H2O 反应类型 酯化 或取代 反应 探究 升华 思考探究 1 由有机物 A 合成有机物 B 的流程如下 7 其中 D 能发生银镜反应 试判断 A B C D 各为什么物质 提示 由 A B C D 的转化关系可知 A 为醇 B 为醛 C 为羧酸 D 为酯 且 A B C 碳原子数相同 D 能发生银镜反应 则 D 为甲酸甲酯 进而推知 A 为甲醇 B 为甲 醛 C 为甲酸 2 利用逆合成法分析由 CH2ClCH2CH2CH2OH 为原料制备的中间过程 提示 HOCH2CH2CH2COOH CH2ClCH2CH2COOH CH2ClCH2CH2CHO CH2ClCH2CH2CH2OH 认知升华 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 R CH CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸 酯 HX NaOH 水溶液 氧化 氧化 3 二元合成路线 CH2 CH2CH2X CH2X二元醇二元醛二元羧酸 链酯 X2 NaOH水溶液 氧化 氧化 环酯 聚酯 4 芳香族化合物合成路线 8 特别提醒 有机合成原则 经济 环保 原料利用率高 题组 冲关 1 乙醇在与浓硫酸混合共热的反应过程中 受反应条件的影响 可发生两类不同类型 的反应 1 4 二氧六环是一种常见的溶剂 它可以通过下图所示的合成路线制得 其中 A 可能是 A 乙烯 B 乙醇 C 乙二醇 D 乙酸 解析 由 A 的类别 烃类 A 可得答案为 A 答案 A 2 下列有机物可能经过氧化 酯化 加聚三种反应制得高聚物 9 的是 A CH3 CH2 CH2 OHB C D 解析 利用逆合成分析法可推知 答案 C 3 乙酰水杨酸 又名邻乙酰氧基苯甲酸 是阿司匹林的主要成分 白色晶体或粉末 略有酸味 易溶于乙醇等有机溶剂 微溶于水 是常用的解热镇痛药 下面是某化学小组 利用逆推法设计乙酰水杨酸合成路线的过程 1 查阅资料 通过查阅资料得知 以水杨酸为原料合成乙酰水杨酸的反应为 由苯酚制备水杨酸的途径 10 2 实际合成路线的设计 观察目标分子 乙酰水杨酸的结构 乙酰水杨酸分子中有 2 个典型的官能团 即 由目标分子逆推原料分子并设计合成路线 首先 考虑酯基的引入 由水杨酸与乙酸酐反应制得 然后分头考虑水杨酸和乙酸酐 的合成路线 其中 乙酸酐的合成路线为 3 根据信息和以前所学知识 水杨酸可以有以下几种不同的合成路线 途径 1 途径 2 以上两种合成路线中较合理的为 理由是 解析 通过观察 乙酰水杨酸分子中有 2 个典型的官能团即羧基 酯基 根据所 学知识逆推 乙酸酐可由乙酸合成 乙酸可由乙醛氧化得到 乙醛可由乙烯氧化得到 而 乙烯是一种基本的原料 因此乙酸酐的合成路线为 CH2 CH2 CH3CHO CH3COOH 水杨酸的 2 种合成路线中 邻甲基苯酚上的甲基氧化为羧基 时 所用的氧化剂 如酸性高锰酸钾溶液 还会将酚羟基氧化 需要在氧化甲基前将酚羟基 转化为不能被氧化剂氧化的基团 在氧化甲基后再把酚羟基还原出来 由于此过程较为复 杂