1、基础课时16有机合成设计学 习 任 务1比较常见官能团的结构和特征反应，能举例说明有机物中基团之间的相互影响。2能从官能团入手揭示一定条件下有机物之间的相互转化关系。3能运用逆合成分析法设计简单的有机合成路线。一、有机物基团间的相互影响1苯环与甲基的相互影响(1)甲基对苯环的影响，使苯环上侧链邻、对位上的氢原子变得活泼。(2)苯环影响甲基，使甲基性质活泼而被氧化。2苯环与羟基的相互影响(1)苯酚中苯基对羟基的影响在苯酚分子中，苯基影响了与其相连的羟基上的氢原子，促使它比乙醇分子中羟基上的氢原子更易电离。(2)苯酚中羟基对苯基的影响苯和苯酚溴代反应的比较苯苯酚反应物液溴、苯浓溴水、苯酚反应条件催
2、化剂不需催化剂被取代的氢原子数1个3个结论：在苯酚分子中，羟基反过来影响了与其相连的苯基上的氢原子，使邻、对位的氢原子更活泼，更容易被其他原子或原子团取代。3有机化合物分子中基团之间是相互影响和相互制约的。基团之间的相互作用会影响物质的性质，以及有机反应的速率。4有机反应所用的溶剂及其他反应条件会影响反应的速率和反应产物。如乙醇在浓硫酸催化作用下，加热到140 时主要发生分子间脱水生成乙醚，而加热到170 时主要发生分子内脱水生成乙烯。在研究有机化学反应时，要同时关注反应物结构和反应条件的影响。(2021济南高二检测)有机物分子中的原子(或原子团)之间会相互影响，导致相同的原子(或原子团)表现
3、不同的性质。下列各项事实不能说明上述观点的是()A甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而甲基环己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色B乙烯能与溴水发生加成反应，而乙烷不能发生加成反应C苯酚可以与NaOH反应，而乙醇不能与NaOH反应D苯酚与浓溴水可直接反应，而苯与液溴反应则需要FeBr3作催化剂B甲苯中苯环对CH3的影响，使CH3可被酸性KMnO4氧化为COOH，从而使酸性KMnO4溶液褪色；乙烯能与溴水发生加成反应，是因为含碳碳双键；苯环对羟基产生影响，使酚羟基中氢原子更易电离，表现出弱酸性；苯酚中，羟基对苯环产生影响，使苯酚分子中羟基邻、对位氢原子更活泼，更易被取代。二、重要有机物之间的相互转化1常见有
4、机物的转化关系以溴乙烷为例写出上述有机物转化的化学方程式：CH3CH2BrNaOHCH3CH2OHNaBr；CH3CH2BrNaOHCH2=CH2NaBrH2O；CH2=CH2HBrCH3CH2Br；CH2=CH2H2OCH3CH2OH；CH3CH2OHHBrCH3CH2BrH2O；CH3CH2OHCH2=CH2H2O；2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O；CH3COOHCH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2O；CH3COOCH2CH3H2OCH3COOHCH3CH2OH。2有机化合物之间转化的实质有机化合物之间的转化，实质就是在一定条件下官能团发生的变化。如：医药工业中合成“扑
5、热息痛”的过程是一种有机烯醚，可由链烃A通过下列路线制得。下列说法正确的是()AB中含有的官能团有溴原子、碳碳双键BA的结构简式是CH2=CHCH2CH3C该有机烯醚不能发生加聚反应D的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应A由题述分析可知，A为CH2=CHCH=CH2，B为BrCH2CH=CHCH2Br，C为HOCH2CH=CHCH2OH。B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键，故A正确；A为CH2=CHCH=CH2，故B错误；该有机烯醚含有碳碳双键，能发生加聚反应，故C错误；的反应类型分别为加成、水解(取代)、取代，故D错误。三、有机合成的一般过程1有机合成的概念有机合成就是利用简单、易得
6、的原料，通过一系列有机化学反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程。2有机合成的任务和过程3有机合成的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。(4)按照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事实。4有机合成的分析方法分析方法内容正合成分析法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向待合成有机物，其思维程序：原料中间产物目标化合物逆合成分析法采用逆向思维方法，从目
7、标化合物的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间原料，逐步推向已知原料，其思维程序：综合比较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，从而得到最佳合成路线对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。原料分子目标分子主要任务示例CH2=CH2CH3COOH改变官能团种类(1)CH3CH2OH(2)CH3CH2CH2Br(3)CH3CH=CH2CH3CH2CH2COOH答案(1)改变官能团数目(2)改变官能团的位置(3)改变官能团的种类和碳原子数目有机合成中的碳链变化和官能团衍变由乙烯合成乙二酸二乙酯，其合成路线可概括如下：1结合
8、我们前边学过的知识，你能想到的在有机物中引入卤素原子的方法有哪些？提示醇(酚) 的取代；烯烃(炔烃)的加成；烷烃、苯及苯的同系物的取代。2根据情境素材，结合官能团的引入和转化方法，分析如何由乙烯合成乙酸乙酯？写出合成路线，并指明每步反应的类型。提示1有机合成中常见的碳链变化碳链变化反应方式碳链增长不饱和有机物之间的加成或相互加成卤代烃与氰化钠或炔钠的反应醛、酮与HCN的加成等碳链缩短烯、炔的氧化烷的裂解脱羧反应芳香烃侧链的氧化2常见官能团引入或转化的方法引入的官能团反应类型引入碳碳双键卤代烃的消去反应醇的消去反应炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应引入卤素原子不饱和烃与卤素单质(或卤化氢)的
9、加成反应烷烃、苯及其同系物与卤素单质发生取代反应醇与氢卤酸的取代反应引入羟基卤代烃的水解反应醛、酮与H2的加成反应酯的水解反应引入羧基醛的氧化苯的同系物的氧化(酸性高锰酸钾溶液)酯的水解(酸性条件)3有机物分子中官能团的消除(1)消除不饱和双键或三键，可通过加成反应。(2)经过酯化、氧化、与氢卤酸取代、消去等反应，都可以消除OH。(3)通过加成、氧化反应可消除CHO。(4)通过水解反应可消除酯基。4有机合成中常见官能团的保护(1)(酚)羟基的保护：因(酚)羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH溶液反应，把OH变为ONa(或使其与ICH3反应，把OH变为OCH3)将其保护起来，待
10、氧化后再酸化将其转变为OH。(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。(3)氨基(NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把CH3氧化成COOH之后，再把NO2还原为NH2。防止当KMnO4氧化CH3时，NH2(具有还原性)也被氧化。1官能团的转化在有机合成中极为常见，能够在碳链上引入醇羟基的反应类型是()取代反应加成反应消去反应水解反应还原反应氧化反应酯化反应硝化反应ABC DB在碳链上引入醇羟基，可由Cl、Br在碱性条件下水解(或取代)生成，则正确；也可由与氢气发生加成反应生成
11、或由与水发生加成反应生成，该反应也为还原反应，则正确；也可由酯发生水解反应生成，则正确；消去反应、氧化反应、酯化反应以及硝化反应不能引入醇羟基。2苯乙酸乙酯()是一种常见的合成香料。请设计合理的方案以苯甲醛()和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯(用合成路线流程图表示，并注明反应条件)。提示：(1)RBrNaCNRCNNaBr，RCNRCOOH；(2)合成过程中无机试剂任选；(3)合成路线流程图示例如下：CH3CH2OHH2C=CH2BrCH2CH2Br。解析采用逆合成分析法合成苯乙酸乙酯：常见的有机物转化路线已知：醛与醛之间可发生如下的加成和消去反应：1根据上面已知路线的目标产物的碳骨架，要得到CH3
12、CH2CH2CH2OH，需要先合成哪种物质？提示CH3CH2CH2CH2OH有四个碳原子，而原料分子只有两个碳原子，由已知信息，可以先制得乙醛(乙烯乙醇乙醛)，然后通过已知中的反应生成含有4个碳原子的碳链。2在前面完成目标产物的碳骨架的基础上，如何完成官能团的转化？提示根据已知信息，在制得乙醛的基础上可以合成，然后通过消去反应，得到CH3CH=CHCHO，再用氢气还原得到目标产物：CH3CH2CH2CH2OH。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3二元合成路线4芳香化合物合成路线1(2021临沂高二月考)以环己醇为原料有如下合成路线：，则下列说法正确的是()A反应的反应条件
13、是NaOH溶液、加热B反应的反应类型是取代反应C环己醇属于芳香醇D反应中需加入溴水D此题可以应用逆推法。由产物的结构和反应的条件知C应为二元卤代烃；则反应应该是醇的消去反应，反应条件为浓硫酸、加热；反应应该是烯烃的加成反应，故D正确；环己醇中不含苯环，不属于芳香醇。2根据某有机合成的片段：写出以C2H5OH为原料合成乳酸(CHCH3OHCOOH)的路线(其他试剂任选)：_。1有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致它们化学性质的改变。下列叙述能说明上述观点的是()A苯酚能与NaOH溶液反应，而乙醇不行B苯和甲苯都能与H2发生加成反应C乙烯可发生加成反应，而乙烷不能D等物质的量的甘油和乙醇
14、分别与足量金属钠反应，前者反应生成的H2多AA苯酚能与NaOH溶液反应而乙醇不能，是由于苯环对羟基的影响，故A正确；B苯和甲苯都含有苯环，结构相似，不能说明官能团间的相互影响，故B错误；C因为乙烯的结构中含有碳碳双键不饱和键，能发生加成反应，而烷烃中没有不饱和键，故是自身的官能团性质，不是原子团间的相互影响导致的化学性质，故C错误；D羟基与钠反应生成氢气，甘油中羟基数目比乙醇中多，由官能团数目不同导致，不能说明，故D错误。2(2021枣庄高二检测)苯在催化剂存在下与液溴反应，而苯酚与溴水反应不用加热也不需催化剂，原因是()A苯环与羟基相互影响，使苯环上氢原子活泼B苯环与羟基相互影响，使羟基上氢
15、原子变活泼C羟基影响了苯环，使苯环上的氢原子变活泼D苯环影响羟基，使羟基上的氢原子变活泼C由于羟基是很强的邻、对位定位基，酚中p共轭使苯环上的电子云密度增大，所以苯酚很容易发生亲电取代反应，且生成在酚羟基的邻、对位取代为主的产物，即羟基影响了苯环，使苯环上的氢原子变活泼，而导致苯酚比苯易发生取代反应。3(2021河北石家庄高二质检)如图所示是一些常见有机物间的转化关系。下列关于反应的说法不正确的是()A反应是加成反应B反应是加聚反应C只有反应是取代反应D反应都是取代反应C乙酸乙酯的水解反应及乙醇与乙酸发生的酯化反应均为取代反应。 4(2021德州高二质检)由环己烷可制备1，4环己醇的二乙酸酯。下面是有关的8步反应(其中所有无机产物都已略去)。(1)属于取代反应的是_(填序号，下同)，属于加成反应的是_。(2)写出下列物质的结构简式：A_、B_、C_、D_。解析由合成路线图可知，发生消去反应生成，发生加成反应生成，在NaOH醇溶液加热的条件下发生消去反应生成，与溴发生1，4加成反应生成，在NaOH溶液的作用下，发生水解反应(或取代反应)生成，发生酯化反应(或取代反应)生成酯，最后与H2发生加成反应生成。