微专题10有机合成高二化学期中期末复习微专题（人教版2019选择性必修3）

微专题10有机合成考点1有机合成中官能团的转化[典例1]有机物可经过多步反应转变为，其各步反应的反应类型是()A．加成→消去→脱水B．消去→加成→消去C．加成→消去→加成D．取代→消去→加成[解析]。[答案]B[典例2]叠氮化合物应用广泛，如NaN3可用于汽车安全气囊，PhCH2N3可用于合成化合物Ⅴ(见图，仅列出部分反应条件，Ph—代表苯基即)(1)下列说法中不正确的是________(填字母)。A．反应①④属于取代反应B．化合物I可生成酯，但不能发生氧化反应C．一定条件下化合物Ⅱ可能生成化合物ⅠD．一定条件下化合物Ⅱ能与氢气反应，反应类型与反应②相同(2)化合物Ⅱ发生聚合反应的化学方程式为________________________________________________________(不要求写出反应条件)。(3)反应③的化学方程式为________________________________________________________________(要求写出反应条件)。(4)化合物Ⅲ与PhCH2N3发生环加成反应生成化合物V，不同条件下环加成反应还可生成化合物V的同分异构体。该同分异构体的分子式为____________，结构简式为____________。[解析](1)反应①：PhCH2CH3→是—H被—Cl所取代，为取代反应；反应④：PhCH2Cleq\o(→,\s\up15(NaN3))PhCH2N3，可以看做是—Cl被—N3所取代，为取代反应，A正确；化合物Ⅰ含有羟基，为醇类物质，与羟基相连的碳原子上存在一个氢原子，故可以发生氧化反应，B错；化合物Ⅱ为烯烃，在一定条件下与水发生加成反应，可能会生成化合物Ⅰ，C正确；化合物Ⅱ为烯烃，能与氢气发生加成反应，与反应②(反应②是烯烃与溴加成)的反应类型相同，D正确。(3)反应③是在光照条件下进行的，发生的是取代反应：PhCH3＋Cl2eq\o(→,\s\up15(光照))PhCH2Cl＋HCl。(4)书写同分异构体要从结构简式出发，注意碳碳双键上苯基位置的变化，即。[答案](1)B(2)nPhCH=CH2→(3)PhCH3＋Cl2eq\o(→,\s\up15(光照))PhCH2Cl＋HCl(4)C15H13N3[关键能力]有机合成中官能团的转化1．官能团引入：引入方法及举例(化学方程式)引入卤素原子①烷烃与X2的取代反应：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up15(光照))CH3Cl＋HCl；②不饱和烃与HX或X2的加成反应：CH2=CH2＋Br2→；③醇与HX的取代反应：CH3CH2OH＋HBreq\o(→,\s\up15(△))CH3CH2Br＋H2O引入羟基①烯烃与水的加成反应：CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up15(催化剂))CH3CH2OH；②醛或酮与H2的加成反应：CH3CHO＋H2eq\o(→,\s\up15(催化剂))CH3CH2OH；③卤代烃的水解反应：CH3CH2Br＋NaOHeq\o(→,\s\up15(H2O),\s\do14(△))CH3CH2OH＋NaBr；④酯的水解反应： CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up15(浓硫酸),\s\do14(△))CH3COOH＋C2H5OH引入双键①醇的消去反应：CH3CH2OHeq\o(→,\s\up15(浓硫酸),\s\do14(170℃))CH2=CH2↑＋H2O；②卤代烃的消去反应：＋NaOHeq\o(→,\s\up15(醇),\s\do14(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O；③炔烃的加成反应：CH≡CH＋HCl→CH2=CHCl；④醇的催化氧化反应：2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up15(催化剂),\s\do14(△))2CH3CHO＋2H2O引入羧基①醛的氧化反应：2CH3CHO＋O2eq\o(→,\s\up15(浓硫酸),\s\do14(△))2CH3COOH；②酯的水解反应：CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up15(浓硫酸),\s\do14(△))CH3COOH＋C2H5OH；2.官能团的转化：包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。①官能团种类变化：利用官能团的衍生关系进行衍变，如卤代烃醇eq\o(,\s\up15([O]),\s\do14(H2))醛eq\o(→,\s\up15([O]))羧酸CH3CH2OHeq\o(→,\s\up15(氧化))CH3CHOeq\o(→,\s\up15(氧化))CH3COOH。②官能团数目变化：通过不同的反应途径增加官能团的个数，如③官能团位置变化：通过不同的反应，改变官能团的位置，如CH3CH2CH2OHeq\o(→,\s\up15(消去))CH3CH=CH2eq\o(→,\s\up15(HBr),\s\do14(一定条件))3．从分子中消除官能团的方法：①经加成反应消除不饱和键。②经取代、消去、酯化、氧化等反应消除—OH。③经加成或氧化反应消除—CHO。④经水解反应消除酯基。⑤通过消去或水解反应可消除卤原子。[特别提醒]1.在解答有机合成题目时，除了分析各物质组成和结构的差异外还要掌握反应的特征条件，而这些特征条件往往会成为解答有机合成类推断题的突破口。例如，特征反应反应条件卤代烃的水解NaOH水溶液并加热卤代烃的消去NaOH的乙醇溶液并加热烷烃(或烷烃基)的取代Cl2、光照2.碳链的增长与变短(1)增长：常见的方法有不饱和化合物间的聚合、羧酸或醇的酯化、有机物与HCN的反应等。(2)变短：常见的方法有烃的裂化与裂解、某些烃(如苯的同系物、烯烃)的氧化等。[提升1]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分别为()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[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，①为加成反应，②为水解反应，③为加成反应，④为消去反应。[答案]A[提升2]香豆素是一种常用香料，分子式为C9H6O2，分子中除有一个苯环外，还有一个六元环。香豆素的一种合成路线如下：(1)有机物A能够与新制的银氨溶液发生银镜反应；有机物A能跟FeCl3溶液反应，使溶液呈特征颜色。A分子中的含氧官能团的名称是________、________。(2)反应Ⅰ和Ⅲ的反应类型是________、________。(3)有机物A的同分异构体有多种，其中属于芳香族化合物的同分异构体的结构简式是(写出两种即可)____________、____________。(4)反应Ⅱ的化学方程式是________________________________________________________________。(5)香豆素的结构简式是________。[答案](1)醛基酚羟基(2)加成反应消去反应(3)(任意两种即可)(4)(5)考点2有机合成方法的设计[典例3](1)从CH2=CH2合成CH3CH2OH的可用路径如下：Ⅰ.CH2=CH2→CH3CH2Breq\o(→,\s\up15(NaOH溶液),\s\do14(△))CH3CH2OHⅡ.CH2=CH2eq\o(→,\s\up15(H2O))C2H5OH为提高产率，应选择________途径(“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(2)以CH2=CH2和Heq\o\al(18,2)O为原料，自选必要的其他无机试剂，合成，写出有关反应的化学反应方程式。_______________________________________________________________________________________。[解析](1)有机合成中，要想得到较高的产率，合成步骤应尽可能的少。(2)采用逆合成分析法：[答案](1)Ⅱ(2)CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up15(催化剂),\s\do14(加热、加压))CH3CH2OH，CH2=CH2＋Heq\o\al(18,2)Oeq\o(→,\s\up15(催化剂),\s\do14(加热、加压))CH3CHeq\o\al(18,2)OH，2CH3CHeq\o\al(18,2)OH＋O2eq\o(→,\s\up15(Cu),\s\do14(△))＋2H2O，，[典例4]以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到一种重要的化工产品增塑剂G，如图。请完成下列各题：(1)写出下列反应类型：反应①______________，反应④______________。(2)写出下列反应条件：反应③___________________________________________________，反应⑥______________________________________________。(3)反应②③的目的是________________________________________。(4)写出反应⑤的化学方程式：________________________________________________________________。(5)B被氧化成C的过程中会有中间产物生成，该中间产物可能是____________________(写出一种物质的结构简式)，检验该物质存在的试剂是______________________。(6)写出G的结构简式________________________________。[解析]1,3－丁二烯经过反应，①生成A，然后转化成了HO—CH2—CH=CH—CH2—OH，所以反应①是1,3－丁二烯与卤素的1,4－加成反应。HO—CH2—CH=CH—CH2—OH经过一系列反应生成了E，从反应条件和组成看，E是HOOC—CH=CH—COOH，由于B→C是氧化反应，所以②是加成反应，③是消去反应，安排这两步反应的目的是防止碳碳双键被氧化。从物质的组成、结构及反应条件看，反应④是CH2=CHCH3中饱和碳原子上的取代反应，反应⑤是加成反应，反应⑥是取代(水解)反应，HOCH2CH2CH2OH和E到G的反应是以酯化反应形式进行的缩聚反应。[答案](1)加成反应取代反应(2)NaOH/醇溶液(或KOH/醇溶液)，加热NaOH/水溶液，加热(3)防止碳碳双键被氧化(4)CH2=CHCH2Br＋HBreq\o(→,\s\up15(一定条件))CH2Br—CH2—CH2Br(5)HOCH2CHClCH2CHO(或OHCCHClCH2CHO或OHCCHClCH2COOH，任选一种答案即可)新制氢氧化铜悬浊液(或银氨溶液)(6)[关键能力]有机合成方法选择1．设计有机合成路线的常规方法正合成分析法设计有机合成路线时，从确定的某种原料分子入手，逐步经过碳链的连接和官能团的引入来完成，基本思维模式：原料→中间体→中间体目标产物逆合成分析法此法采用逆向思维方法，从目标化合物的组成、结构和性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维模式：目标产物→中间体→中间体原料综合推理法设计有机合成路线时，用正合成分析法不能得到目标产物，而用逆合成分析法也得不到起始原料时，往往结合这两种思维模式，采用从两边向中间“挤压”的方式，使问题得到解决2.合成路线的选择(1)一元合成路线：R—CH=CH2eq\o(→,\s\up15(HX))卤代烃eq\o(→,\s\up15(NaOH水溶液),\s\do14(△))一元醇eq\o(→,\s\up15([O]))一元醛eq\o(→,\s\up15([O]))一元羧酸→酯(2)二元合成路线：CH2=CH2eq\o(→,\s\up15(X2))CH2X—CH2Xeq\o(→,\s\up15(NaOH水溶液),\s\do14(△))CH2OH—CH2OHeq\o(→,\s\up15([O]))OHC—CHOeq\o(→,\s\up15([O]))HOOC—COOH→链酯、环酯、聚酯(3)芳香族化合物合成路线3．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：R—CHO＋2R′OH→＋H2O，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。[归纳总结]有机合成遵循的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。(2)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，产物的产率越高越好。(3)合成路线要满足“绿色化学”的要求。最大限度地利用原料中的每一个原子，达到零排放。(4)有机合成反应要尽量操作简单、条件温和、能耗低、易实现。(5)尊重客观事实，按一定顺序反应，不能臆造不存在的反应。要综合运用顺推或者逆推的方法导出最佳的合成路线。原料eq\o(,\s\up15(顺推),\s\do14(逆推))中间产物eq\o(,\s\up15(顺推),\s\do14(逆推))产品[提升1]已知：A完全燃烧只生成CO2和H2O，其蒸气密度是相同状况下氢气密度的43倍，分子中H、O原子个数比为3：1。它与Na或Na2CO3都能反应产生无色气体。(1)A中含有的官能团的名称是________。(2)F是A的一种同分异构体，F的核磁共振氢谱图显示分子中有两种不同的氢原子。存在下列转化关系：写出F的结构简式：________________________________________________________________。写出反应①的化学方程式：________________________________________________________________。写出反应③的化学方程式：________________________________________________________________。[解析]由信息可知A的相对分子质量是86，分子中H、O原子个数比为3：1。且“它与Na或Na2CO3都能反应产生无色气体”可知A中含有羧基，羧基中有两个氧原子，则A中氢原子的个数是6，由此可推出A分子中