1、成才之路 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修烃的含氧衍生物 第三章 第四节 有机合成第三章 新知识导学探究2新思维名师讲堂3新考题随堂自测4新视点专家博客6新提升达标作业5新情境激趣入题1新情境激趣入题有机合成赋予人类神奇的创造力，它使人们能用简单的原料和反应制造出各种各样的有机化合物。从19世纪20年代人类开始进行有机合成的研究以来，有机化学家们不断地合成出功能各异、性能卓越的各种有机物，以弥补自然资源的不足，还可以对天然有机物进行局部改造和修饰，使其性能更加完美，甚至可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。有机化合物的合成在现实生活中的应用越来越广
2、泛，了解和认识有机合成的基础知识已成为必然。传统的有机合成存在着原料毒性大、生产过程步骤多、三废污染严重等问题，给人类健康和环境治理带来了一系列的难题。近年来，随着绿色化学的提出，有机合成的绿色化开始引起了人们的重视。何为绿色化学？有机合成的基本思路是什么？怎样来设计有机合成路线？你思考过合成有机物需要解决哪些问题吗？同学们，让我们一起走进教材第四节来学习有机化合物的合成吧！新知识导学探究1有机合成的定义有机合成是利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定_和_的有机化合物。2有机合成的任务包括目标化合物_的构建和_的转化，按照目标化合物的要求，合成具有一定_数目、一定_的目标化合物。新
3、知导学结构功能分子骨架官能团碳原子结构3有机合成的过程示意图：有机合成的过程，就像建筑师建造一座大厦，从基础开始，一层一层的向上构建。中间体目标化合物4官能团的引入或转化方法(1)引入碳碳双键的方法_，_，_。(2)引入卤素原子的方法_，_，_。(3)引入羟基的方法 _，_，_，_。卤代烃的消去醇的消去炔烃的不完全加成醇(酚)的取代烯烃(炔烃)的加成烯烃(炔烃)的加成烯烃与水的加成卤代烃的水解酯的水解醛的还原5逆合成分析法的基本思路可用示意图表示为：目标化合物 中间体 中间体基础原料6有机合成的遵循原则：(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低_；(2)尽量选择步骤少的_；(3)尽量满足“绿色化学
4、”的要求，步骤少，原料利用率高，达到_；(4)操作_、条件_、能耗低、易实现；(5)按照一定的顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。污染合成路线零排放简单温和7用逆合成分析法分析草酸二乙酯的合成(1)草酸二乙酯分子中含有两个酯基，按酯化反应规律将酯基断开，得到_和_，说明目标化合物可由_通过酯化反应得到：草酸两分子乙醇两分子的乙醇和草酸(2)羧酸可由醇氧化得到，草酸前一步的中间体应该是乙二醇：_；(3)乙二醇的前一步中间体是 1,2-二氯乙烷，1,2-二氯乙烷可通过乙烯的加成反应而得到：_；(4)乙醇通过乙烯与水的加成得到。根据以上分析，合成步骤如下(用化学方程式表示)：_；_；_；
5、CH2=CH2H2O催化剂CH3CH2OHCH2=CH2Cl22NaOHH2O2NaCl _。2CH3CH2OH浓H2SO42H2O1回忆化学必修2所学内容，想一想：有没有使有机分子碳链增长的例子？如果有，试列举之。自主探究提示：化学必修 2中所学酸和醇生成酯的反应属于碳链增长的反应。如：CH3COOHC2H5OH 浓H2SO4CH3COOC2H5H2O2西药引入之前，中国传统治疗发烧的方法是发汗法，由于效果不佳，不知有多少生命葬送在高烧之中。西药引入之后，高烧夺去生命的事件已变得微乎其微。你知道这种退烧药中的有效成分是什么吗？大量应用的退烧药来源于自然界还是有机合成？提示：退烧药的有效成分是
6、乙酰水杨酸，仔细阅读过药品说明书的同学，应该有点印象，它的医学应用品是人工合成的。3有机物是天然存在的多，还是有机合成的多？你知道被誉为有机合成大师的科学家是谁吗？提示：人类合成的有机物比天然存在的多得多。被称为有机合成大师的科学家是伍德沃德。4有机合成中，在引入多种官能团时，为什么要考虑引入的先后顺序？提示：因为在引入不同的官能团时，采用不同的反应条件，若不考虑引入的先后顺序，前面引入的官能团，在引入后面的官能团时可能会受到破坏。新思维名师讲堂有机合成过程中常见官能团的引入和转化教材点拨1卤原子的引入方法(1)烃与卤素单质的取代反应。例如：CH3CH3Cl2光照 HClCH3CH2Cl(还有
7、其他的卤代烃)Br2催化剂HBrCl2光照 HCl(还有其他的氯代苯甲烷)CH2=CHCH3Cl2 500600CH2=CHCH2ClHCl(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如：Br2CH2=CHCH3Br2CH2BrCHBrCH3CH2=CHCH3HBrCH3CHBrCH3CHCHHCl催化剂CH2=CHCl(3)醇与氢卤酸的取代反应。例如：ROHHXRXH2O2羟基的引入方法(1)醇羟基的引入方法烯烃水化生成醇。例如：CH2=CH2H2OH2SO4或H3PO4加热、加压 CH3CH2OH卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。例如：CH3CH2BrH2ONaOHCH3CH2OHHBr醛
8、或酮与氢气加成生成醇。例如：CH3CHOH2NiCH3CH2OHCH3COCH3H2Ni酯水解生成醇。例如：CH3COOCH2CH3H2OHCH3COOHCH3CH2OH(2)酚羟基的引入方法酚钠盐溶液中通入 CO2 生成苯酚。例如：CO2H2ONaHCO3苯的卤代物水解生成苯酚，例如：H2OHCl3碳碳双键的引入方法(1)碳碳双键的引入醇的消去反应引入碳碳双键。例如：CH3CH2OH浓硫酸170 CH2=CH2H2O卤代烃的消去反应引入碳碳双键。例如：CH3CH2BrNaOH，醇CH2=CH2HBr炔烃与氢气、卤代氢、卤素单质加成(限制物质的量)可得到碳碳双键。例如：CHCHHCl催化剂CH
9、2=CHCl(2)键的引入。醇的催化氧化。例如：2RCH2OHO2催化剂2RCHO2H2O2R2CHOHO2催化剂2R2C=O2H2O4羧基的引入方法(1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如：CH3CHO2Cu(OH)2CH3COOHCu2O2H2O(2)醛被氧气氧化成酸。例如：2CH3CHOO2催化剂2CH3COOH(3)酯在酸性条件下水解。例如：CH3COOCH2CH3H2O H CH3COOHCH3CH2OH(4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如：KMnO4，H5有机物官能团的转化(1)利用官能团的衍生关系进行衍变：如：(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如：CH3CH2OH 消去H2
10、O CH2=CH2 加成Cl2水解HOCH2CH2OH(3)通过某种手段，改变官能团的位置，如：(4)碳链的增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式为有机物与 HCN 的反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。(5)碳链的变短：如烃的裂化裂解，某些烃(如苯的同系物，烯烃)的氧化，羧酸盐脱羧反应等。提示：(1)要注意特征反应条件。如与氢氧化钠醇溶液共热，一般为卤代烃的消去反应；与氢氧化钠水溶液共热一般为卤代烃、酯类等的水解反应；与卤素单质光照条件下反应，一般是烷烃或芳香烃侧链取代氢的反应。(2)要注意反应的先后顺序。如有时需要先取代再氧化，有时则需要先氧化再取代。(3)注意对
11、某些基团的保护。典例透析(2015甘肃部分中学联考)化合物 A(分子式为：C6H6O2)是一种有机化工原料，在空气中易被氧化。由 A 合成黄樟油(E)和香料 F 的合成路线如下(部分反应条件已略去)：导学号 06050501 已知：B的分子式为C7H6O2，不能发生银镜反应，也不能与NaOH溶液反应。(1)写出E中含氧官能团的名称：_和_。(2)写出反应CD的反应类型：_。(3)写出反应AB的化学方程式：_。(4)某芳香化合物是D的同分异构体，且分子中只有两种不同 化 学 环 境 的 氢。写 出 该 芳 香 化 合 物 的 结 构 简 式：_(任写一种)。(5)根 据 已 有 知 识 并 结
12、合 流 程 中 相 关 信 息，写 出 以为主要原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下：CH3CH2BrNaOH醇溶液CH2=CH2烷基铝CH2CH2【解析】本题考查了有机反应类型、官能团、同分异构体、结构简式、有机方程式的书写等，意在考查考生对相关知识的理解与应用能力。根据合成路线和已知信息推知 A 为B 为。(1)根据 E 的结构简式可知其中含氧官能团有羰基和醚键。(2)对比 C 和 D 的结构简式和反应条件可知，CD 为取代反应。(3)AB 可 以 理 解 为 BrCH2Br 在 碱 性 条 件 下 生 成HOCH2OH，与 HOCH2OH 发生分子间脱水生成。
13、(5)在 碱 性 条 件 下 发 生 水 解 反 应 生 成然后被氧化为在与 H2O 作用下生成 与 HBr 发生取代反应生成两分子在 Mg 存在条件下生成【答案】(1)醚键 羰基(2)取代反应(3)CH2Br2 2NaOH2NaBr2H2O(写成CH2Br2NaOH2HBr 也可以)(4)(或其他合理答案)(5)NaOH溶液O2Cu/变式训练1(2014山东高考)3-对甲苯丙烯酸甲酯(E)是一种用于合成抗血栓药的中间体，其合成路线如下：导学号 06050502已知：HCHOCH3CHO OH，CH2=CHCHOH2O(1)遇 FeCl3溶液显紫色且苯环上有两个取代基的 A 的同分异 构 体
14、有 _ 种。B中 含 氧 官 能 团 的 名 称 为_。(2)试剂 C 可选用下列中的_。a溴水 B银氨溶液c酸性 KMnO4 溶液D新制 Cu(OH)2 悬浊液(3)是 E 的一种同分异构 体，该 物 质 与 足 量 NaOH 溶 液 共 热 的 化 学 方 程 式 为_。(4)E 在一定条件下可以生成高聚物 F，F 的结构简式为_。解析：理解新信息是关键。新信息中发生的反应是甲醛断开碳氧双键，乙醛断开 CH 键发生了加成反应，后再发生消去反应。由此可知 B 的结构简式为所含官能团为醛基和碳碳双键；BD 是CHO 生成了COOH，DE是发生了酯化反应。(1)“遇 FeCl3 溶液显紫色”说明
15、含有酚羟基；A中的醛基是不饱和的，故结构中应还含有CH=CH2，在苯环上有邻、间、对3种同分异构体。(2)将CHO氧化成COOH的试剂可以是银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液，但不能用酸性KMnO4溶液，它能将碳碳双键也氧化；也不能用溴水，它能与碳碳双键加成。(3)水解时消耗 1 mol H2O，生成的酚和羧酸消耗 2 mol NaOH 的同时生成 2 mol H2O，故反应方程式为2NaOHCH3CH=CHCOONaH2O。(4)E 中 含 有 碳 碳 双 键，能 够 发 生 加 聚 反 应 生 成。答案：(1)3 醛基(2)bd有机合成的分析方法可归纳为以下3种情况：1正向合成分析法(又称
16、顺推法)，合成示意图：基础原料中间体中间体目标化合物，此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出可直接合成的所需要的中间产物，并同样找出它的下一步产物，依次类推，逐步推向合成目标有机物。有机合成的分析方法及中学常用合成路线的选择教材点拨2逆向合成分析法(又称逆推法)，合成示意图：目标化合物中间体中间体基础原料，其特点是从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料(中间体)，并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。3综合分析法：此法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，得出最佳合成路线。4烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系RH烃卤代消去 RX
17、卤代烃水解取代 ROH醇类氧化加氢 RCHO醛类氧化RCOOH羧酸酯化水解 RCOOR酯类5合成路线的选择(1)一 元 合 成 路 线：RCH=CH2 HX卤 代 烃NaOH水溶液一元醇O 一元醛O 一元羧酸酯(2)二元合成路线：CH2=CH2X2CH2XCH2XNaOH水溶液CH2OHCH2OHO CHOCHOOHOOCCOOH链酯、环酯、聚酯(3)芳香化合物合成路线：提示：有机合成与推断中常常涉及到信息的迁移问题。处理这类问题时，应该是先读取信息、领会信息、提炼信息，在此基础上迁移应用。一般此类问题起点高落点低，虽然涉及到的内容和方法课本上没有，但处理问题仍然用课本知识。和 Cl2 的反应
18、，应特别注意条件的变化；光照只取代甲基上的氢，Fe 做催化剂取代苯环邻、对位上的氢。典例透析已知 1,3-丁二烯与烯烃可发生成环反应，化学上称为双烯加成反应。例如：导学号 06050503某实验室用和 CH3CH=CH2 为原料合成请用合成反应的流程图，表示出最合理的合成方案(注明反应条件)。提示：RCH2CH=CH2Cl2500 RCHClCH=CH2HCl；合成反应流程图可表示如下图(无机试剂可任选)。A 反应物反应条件B 反应物反应条件CH【解析】本题可用逆合成法解答，其思维过程为：中间体 起始原料其逆合成分析思路为由此确定可按以上 6 步合成【答案】变式训练2以乙烯和水(H182 O)
19、为原料，自选其他无机试剂、合成CH3CO18OCH2CH3。用化学方程式表示实现上述合成最理想的反应步骤。导学号 06050504解析：从题意知，欲制得酯 CH3CO18OCH2CH3，需用CH3COOH 和 CH3CH182 OH。因此其合成思路应是如何制备CH3COOH 和 CH3CH182 OH。本题基本可用正向思维方法分析：答案：(1)CH2=CH2H2O催化剂CH3CH2OH(2)2CH3CH2OHO2催化剂2CH3CHO2H2O(3)2CH3CHOO2催化剂2CH3COOH(4)CH2=CH2H182 O催化剂CH3CH182 OH(5)CH3COOHCH3CH182 OH浓H2S
20、O4CH3CO18OCH2CH3H2O新考题随堂自测答案：D1 有 机 化 合 物 分 子 中 能 引 进 卤 原 子 的 反 应 是导学号 06050505()A消去反应 B酯化反应C水解反应D取代反应2从溴乙烷制取 1,2-二溴乙烷，下列制取方案中最好的是导学号 06050506()ACH3CH2Br NaOH水溶液 CH3CH2OH浓硫酸170 CH2=CH2Br2 CH2BrCH2BrBCH3CH2BrBr2 CH2BrCH2BrCCH3CH2BrNaOH醇溶液 CH2=CH2HBr CH2BrCH3Br2 CH2BrCH2BrDCH3CH2Br NaOH醇溶液 CH2=CH2Br2
21、CH2BrCH2Br解析：B项步骤虽然最少，但取代反应难以控制取代的位置，多伴有其他副产物的产生。D项只需两步，并且消去反应和加成反应无副反应发生，得到的产物比较纯。所以D项方案最好。答案：D3(2015经典习题选萃)(双选)在有机合成中，制得的有机物较纯净并且容易分离，则在工业生产中往往有实用价值，试判断下列有机反应在工业上有生产价值的是 导学号 06050507()解析：选项B所得的卤代产物有多种，且难于分离；选项D所得产物CH3COOH和C2H5OH互溶，也难于分离，且反应为可逆反应，产率不高。答案：ACBCH3CH3Cl2光CH3CH2ClHCl DCH3COOC2H5H2O HCH3
22、COOHC2H5OH4制备乙酸乙酯的绿色合成路线之一为：下列说法不正确的是 导学号 06050508()AM 的分子式为 C6H12O6B用 NaOH 溶液可除去乙酸乙酯中混有的乙酸C、发生的反应均属于取代反应DN 的化学式为 CH3COOH解析：本题考查了乙酸乙酯的制备知识，意在考查考生对相关知识的掌握情况。淀粉或纤维素完全水解生成葡萄糖，葡萄糖分子式为C6H12O6，A选项正确；虽然氢氧化钠与乙酸反应，但在碱性条件下乙酸乙酯水解，所以不用NaOH溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸，应用饱和Na2CO3溶液，B选项错误；反应是水解反应，水解反应属于取代反应，反应是酯化反应，酯化反应属于取代反应，C
23、选项正确；乙醇和乙酸反应生成乙酸乙酯，所以N为CH3COOH，D选项正确。答案：B5(2015湖北六校联考)三苯甲醇是一种重要的有机合成中间体，可以通过下列原理进行合成：导学号 06050509实验步骤如下：如图甲所示，在三颈烧瓶中加入 1.5 g 镁屑，在滴液漏斗中加入 6.7 mL 溴苯和无水乙醚，先加入13混合液于烧瓶中，待镁屑表面有气泡产生时，开始搅拌，并逐滴加入余下的混合液，使反应液保持微沸状态，至反应完全。继续加入 3.7 g 苯甲酰氯和无水乙醚，水浴加热 1 h 后，在冷水浴下慢慢滴加氯化铵的饱和溶液 30.0 mL。将三颈烧瓶内的物质水浴加热蒸去乙醚，然后加入 30.0 mL
24、水进行水蒸气蒸馏(图乙用作水蒸气发生装置)，直至无油状物蒸出。冷却抽滤，将固体用80.0%的乙醇溶液重结晶，最终得到产品。(1)步骤中“逐滴加入余下的混合液”是为了防止_。(2)若水蒸气蒸馏装置中出现堵塞现象，则图乙玻璃管中水位会突然升高，此时应_，待故障排除后再进行蒸馏。(3)抽滤用到的主要仪器有气泵、_，抽滤优于普通过滤的显著特点是_。(4)步 骤 中 用 80.0%的 乙 醇 溶 液 重 结 晶 的 目 的 是_。(5)用光谱法可检验所得产物是否纯净，其中用来获得分子中含有何种化学键和官能团信息的方法是_。解析：本题考查三苯甲醇的制备，考查考生对实验反应条件的控制、仪器的选用和目的的分析
25、。难度中等。(1)题目中“使反应液保持微沸状态”，说明反应剧烈放热。所以“逐滴加入余下的混合液”的目的应是防止反应过于剧烈。(2)堵塞时，应立即降低体系的压强和温度，所以应立即打开旋塞，移去热源。(4)重结晶的目的是除去杂质，提纯三苯甲醇。答案：(1)反应过于剧烈(2)立即打开旋塞，移去热源(3)布氏漏斗、吸滤瓶 过滤速度快(4)提纯三苯甲醇(5)红外光谱法6(2015九江七校联考)已知卤代烃在一定条件下可发生如下反应 RX2NaRXRR2NaX。试以乙炔、苯为有机原料(无机试剂任选)合成，写出有关反应的化学方程式。导学号 06050510解析：本题可采用逆合成法分析。其思路如下：据此写出有关合成时的化学方程式。答案：(1)HCCHHBrCH2=CHBr 新提升达标作业（点此链接）新视点专家博客石油化学工业石油化学工业是国民经济的重要支柱之一，它是以石油和天然气为原料，生产石油产品和石油化工产品的工业。石油经过炼制可以得到石油产品，主要包括各种燃料油(汽油、煤油、柴油等)、润滑油以及液化石油气、石油焦炭、石蜡、沥青等。对一些石油产品和天然气进行一步或多步化学加工可以获得石油化工产品，主要包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等基本化工原料以及大约200多种有机化工原料和合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶)等。广义的石油化工还包括氨、尿素以及硝酸的生产。