有机合成学案

1、第 三 章 有 机 合 成 学 案【知识梳理】一、有机合成的原则、方法、关键1、有机合成遵循的原则（1）起始原料要价廉、易得、简单，通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。（2）尽量选择步骤最少的合成路线。（3）“绿色、环保”。（4）操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。（5）不能臆造不存在的反应事实。2、有机合成的解题方法首先要看目标产物属于哪一类、带有何种官能团。然后结合所学过的知识或题给信息，寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法。3、解答有机合成题的关键在于：(1)选择合理简单的合成路线。(2)熟练各类物质的组成、结构、性质、相互衍生关系以及官能团的引进和消去等基础知识。二、有

2、机物的种类、官能团之间的转换1、官能团的引入（1）引入羟基（OH）：烯烃与水加成，卤代烃水解，酯的水解，醛、酮与H2加成还原等。（2）引入卤原子（X）：烃的取代，不饱和烃与X2、HX的加成，醇或酚与HX的取代等。（3）引入C=C：卤代烃消去 醇消去 炔烃不完全加成。引入：醇的催化氧化2、官能团的消除（1）通过加成消除不饱和键。（2）通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基。（3）通过消去或氧化或酯化等消去羟基。3、官能团的衍变（1）利用衍生关系引入官能团，如醇醛羧酸（2）通过化学反应增加官能团如C2H5OHCH2=CH2（3）通过某种手段，改变官能团位置如：CH3CH2CH2OHCH3CH=CH

3、24、各类官能团之间的互换和变化，一般来说有以下几种情况(1)相互取代关系：如卤代烃与醇的关系，RXROH （X与OH之间的取代）。(2)氧化还原关系：如醇与醛、酸之间的转化，CH2OHCHOCOOH(3)消去加成关系：如ROH与浓硫酸共热170 消去反应生成C=C和水，而C=C在催化剂、加热、加压条件下与水发生加成反应生成ROH。又如：RX在NaOH的醇溶液中消去成C=C、和HX，而C=C在催化加热下与HX加成为RX(4)结合重组关系：如醇与羧酸的酯化与酯的水解RCOOHROHRCOORH2O。 5、碳骨架的增减增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出。变短：如烃的裂化、裂解，某些

4、烃的氧化。三、有机合成题的解题方法（1）顺合成法：其思维程序是：原料中间产物产品。（2）逆合成法：此法是采用逆向思维方法，从产品的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：（3）综合比较法：此法是采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得到最佳的合成路线。四、相关链接1.有机反应类型及相应有机物种类（1）取代反应：烷烃（卤代），苯及其同系物（卤代、硝化、磺化），醇（卤代），苯酚（溴代）。（2）加成反应：烯烃（X2、H2、HX、H2O），炔烃（X2、H2、HX），苯（H2），醛（H2），油脂（C=C氢化）。（3）消去反应

5、：卤代烃脱HX，醇分子内脱H2O。（4）酯化反应：醇和羧酸，纤维素和酸，甘油和酸，醇和无机含氧酸。（5）水解反应：卤代烃，酯、油脂，二糖和多糖，蛋白质。（6）氧化反应：烯、炔、烷基苯、醇、醛等。（7）还原反应：醛、葡萄糖与H2加成。（8）加聚反应：乙烯、异戊二烯、氯乙烯等。（9）缩聚反应：苯酚和甲醛等。2.重要的有机反应规律（1）双键的加成和加聚：双键之一断裂，加上其他原子或原子团或断开键相互连成链。（2）醇的消去反应：消去和羟基所在C相邻的C上的H，若相邻的C上无H则不能发生消去。（3）醇的催化氧化反应：和羟基相连的C上若有H则可被氧化为醛或酮，若无H则不能被氧化。（4）有机物成环反应：a.

6、二元醇脱水，b.羟酸的分子内或分子间酯化，c.氨基酸脱水，d.二元羧酸脱水，e.以上化合物之间的脱水或酯化。五、拓展迁移1、碳链的增长或缩短（1）增长：有机物与HCN加成；单体通过加聚或缩聚等。如CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH。（2）减少：烃的裂化或裂解，脱羧反应（如制CH4），苯的同系物的氧化，烯烃的氧化等。2、原子经济性最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放。原子经济性可以用原子利用率来衡量。原子的利用率越高，原子经济性越强。原子利用率=×100% 【典型题例】【课本合成案例】1、卡托普利的合成（课本66页）答案：93.0%×81.7

7、%×90. 0%×85.6%=58.5%2、草酸二乙酯的合成（课本66页）考点一、官能团的消除（参见知识梳理的二、2）【例1】：某种医用胶的成分为某同学以乙烯为起始物，设计了这种医用胶的合成路线：请思考：在上述合成过程中，碳骨架是如何构建的？官能团是如何转化的？【思路分析】：逐步分析如下：反应，乙烯水化，烯键转化为醇羟基。反应，醇羟基氧化，醇羟基转化为醛基。反应，醛基氧化，醛基转化为羧基。反应，甲基氯代，在甲基上引入了官能团Cl原子。反应，酸醇酯化，羧基转化为酯基，并完成了碳链的增长。反应，Cl原子转化为氰基（CN）。反应，亚甲基上的1个H原子加成到醛羰基的O原子上形成醇烃

8、基，醛羰基上的C原子连接到亚甲基的C原子上，是取代加成反应，既引入了醇羟基，也增长了碳链：。反应，消去了醇羟基，引入了烯键。答案：略。考点二、官能团的引入（参见知识梳理的二、1）【例2 】： 已知+HCN，R为烃基或H，以丙酮为原料合成有机玻璃的路线如下，在框内填入相应化合物的结构简式。生成B时同时生成的副产物是_（写化学式）。【解析】： 据题给信息，可写出丙酮A：再据题给信息,可写出AB：BC是醇的消去反应：+H2O （B） （C）CD是酸和醇的酯化反应： （D）答案： NH3【思维启示】：羰基加成遵循正负电性相吸的原则，即加成时，正电基团与负电基团相互吸引而结合在一起。考点三、官能团的衍变

9、（参见知识梳理的二、3）【例3】 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）：_；_；_；_。【思路分析】：对比给出的原料与目标产物可知：原料为卤代醇，产品为同碳原子数的环内酯，因此，可应用醇羟基氧化成羧基；卤素原子再水解成羟基，最后酯化。答案：2CH2ClCH2CH2CH2OH+O2 2CH2ClCH2CH2CHO+2H2O2CH2ClCH2CH2CHO+O22CH2ClCH2CH2COOH+H2O【思维启示】：当有机分子内既含有羟基，又含有羧基时，羧羟之间可进行分子内酯化生成环酯，也可进行分子间酯化生成链酯或聚酯。考点四、顺合成法【例4】：由丁炔

10、二醇制备1，3-丁二烯的流程图如下图所示。试解答下列问题：（1）写出A、B的结构简式：A._；B._。（2）用化学方程式表示转化过程。【思路解析】：本题可由起始物出发，根据题给条件：加成反应生成A和消去反应生成1，3-丁二烯，可推出A是由丁炔二醇完全氢化的产物，A推出后，则B的结构简式也就解决了。答案：（1） BrCH2CH2CH2CH2BrCH2=CHCH=CH2+2NaBr+2H2OCH2=CHCH=CH2+2H2O考点五、逆推法【例5】：已知CH2=CHCH=CH2 + ，试以CH2=CHCH=CH2和为原料合成。【思路解析】： 答案：考点六、综合比较法【例6】：由乙烯和其他无机物原料合

11、成环状化合物E，请在下列方框内填入合适的化合物的结构简式。请写出A和E的水解方程式：A水解：_；E水解：_。【思路解析】：可采用正向思维和逆向思维相结合的分析方法，由乙烯为原料合成环状化合物乙二酸乙二酯。由最终产物E和图示合成路线不难推出B、D分别为乙二醇(HOCH2CH2OH)和乙二酸（HOOCCOOH），因B为乙二醇，且为A的水解产物，故A为二元溴代烷，即1，2-二溴乙烷，两物质的水解方程式为：A水解：BrCH2CH2Br+2H2OHOCH2CH2OH+2HBrE水解： 或 答案：BrCH2CH2Br+2H2OHOCH2CH2OH+2HBr【课后练习】1、 抗坏血酸（维生素C）的分子式为C

12、6H8O6，结构简式为下列有关说法，正确的是它能够发生加成、酯化等反应它可看作某物质的一种自身酯化产物（内酯）它本身并不具有酸性，它显示酸性是因为发生了水解它从形式上看，可在一定条件下转化为葡萄糖酸A. B. C. D.全部2、绿色化学对化学反应提出理想的“原子经济性反应”是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的是A.乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷 B.乙烷与氯气制备氯乙烷C.苯和乙醇为原料，在一定条件下生成乙苯 D.乙醇与浓硫酸共热制备乙烯 3、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

13、%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是置换反应 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 A. B. C. D. 4、由 转变成需经过下列哪种合成途径（ ）A.消去加成消去 B.加成消去脱水C.加成消去加成 D.取代消去加成 5、已知反应：2CH3CH2Br+2NaCH3CH2CH2CH3+2NaBr下列可以合成环丙烷的是A.CH3CH2CH2Br B.CH3CHBrCH2BrC.CH2BrCH2CH2Br D.CH3CHBrCH2CH2Br 6、要合成氯乙烷、聚氯乙烯等，现有NaCl、H2O、空气，还需一种固体原料，是_。7、怎样以H2O、空气、乙烯为原料制

14、取？写出有关的方程式。8、以甲苯合成苯甲酸苯甲酯（），写出有关反应的化学方程式。9、有以下一系列反应，终产物为草酸：已知B的相对分子质量比A大79，请推下列化合物的结构简式：C_，F_。10、试以CH2=CH2为原料合成环醚 ，写出有关反应方程式。11、从丙醇合成丙三醇，可采用下列四步反应：已知：CH2=CHCH3 + Cl2 CH2=CHCH2Cl + HCl(1)写出各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型。_；_。_；_。_；_ _。_；_。（2）如果所用丙醇中混有异丙醇CH3CH（OH）CH3，对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由：_。12、卤代烃RX与金属钠作用，可增加碳链，如

15、：RX+2Na+XR1 RR1+2NaX，R、R1为烃基，可相同，也可不相同，X为卤原子，试以苯、乙炔、Br2、HBr、钠为原料合成聚苯乙烯。用反应方程式表示：（1）制溴苯：_ _。（2）制溴乙烯：_。（3）制苯乙烯：_。（4）合成聚苯乙烯:_ _。13、(2006江苏高考，23)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：CH3CH=CHCH2CH3CH3COOH+CH3CH2COOHRCH=CH2RCH2CH2Br请完成下列问题：（1）写出化合物C的

16、结构简式_。（2）化合物D有多种同分异构体，其中一类同分异构体是苯的二取代物，且水解后生成的产物之一能发生银镜反应。这类同分异构体共有_种。（3）在上述转化过程中，反应步骤BC的目的是_。（4）请设计合理方案从合成（用反应流程图表示 ，并注明反应条件）。例：由乙醇合成聚乙烯的流程图可表示为：CH3CH2OHCH2=CH2 14、化合物A（C8H8O3）为无色液体，难溶于水，有特殊香味。从A出发，可发生如图所示的一系列反应。图中的化合物A硝化时可生成四种一硝基取代物；化合物H的分子式为C6H6O；G能进行银镜反应。完成以下问题：（1）下列化合物可能的结构简式：A_；E_；K_。（2）反应类型：（

17、）_；（）_；（）_。（3）反应化学方程式：H K_；C E_；C + FG_。15、世纪金榜53页11题16、已知下列化学反应原理：RX+H2OROH+HX请用化学方程式表示以苯、水、溴、浓硫酸、烧碱为原料合成 的过程：【参考答案】1、解析：从维生素C的结构简式可以看出，分子中含有C=C和OH，能够发生加成反应和酯化反应，维生素C本身不具有酸性，但结构中有，可发生水解生成葡萄糖酸而显示酸性，另外维生素C可看作葡萄糖酸自身发生酯化反应的产物。答案：D2、答案：A 3、答案：B 4、 答案：A 5、答案：C 6、答案：电石7、答案：CH2=CH2 + H2OCH3CH2OH CH2=CH2+H2

18、18OCH3CH218OH2CH3CH218OH + O2 + 2H2O8、答案：9、解析：本题可以采用逆推或正推。逆推：FHOOCCOOH，乙醛在催化剂存在条件下可被氧化为乙酸，同理可被氧化为。 E，乙醇在催化剂存在条件下可被氧化成乙醛，同理可被氧化为。依次推出D为，C为CH2=CH2，B为CH3CH2Br，A为CH3CH3，在整个合成过程中碳的原子个数不变。正推：由B，可知A发生溴代反应，由试题给出的信息可知B是一溴代物。B与氢氧化钠的醇溶液共热，发生消去反应从分子中脱去HBr，生成烯烃C。烯烃C加Br2发生加成反应生成二溴代物D。二溴代物D在NaOH存在条件下跟水发生水解反应得到二元醇E。二元醇E在催化剂存在条件下氧化为二元醛F。二元醛F在催化剂存在条件下氧化为二元酸。在整个过程中碳原子个数不变。由以上两种方法都可推出有机物的结构简式。 答案：CH2=CH2 10、答案：(1)CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br； (2)CH2BrCH2Br+2NaOH;11、答案：（1）CH3CH2CH2OH CH3CH=CH2+H2O 消去反应CH3=CHCH2 + Cl2CH2ClCH=CH2+HCl 取代反应CH2ClCH=CH2 + Cl2CH2ClCHClCH2Cl 加成反应CH