1、第四节有机合成第1课时有机合成的过程学习目标定位1.知道寻找原料与合成目标分子之间的关系与差异。2.掌握构建目标分子骨架，官能团引入、转化或消除的方法。3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。一、有机合成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方法。2有机合成的任务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改变官能团数目(2)CHCH碳链转变为碳环(3)CH3CH2CH2Br改变官能团的位置(4)C
2、H3CH=CH2CH3CH2CH2COOH改变官能团的种类和碳原子数目3.有机合成的过程有机合成的起始原料通常采用四个碳原子以下的单官能团化合物和单取代苯，如乙烯、丙烯、甲苯等。有机合成(1)有机合成的任务通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。(2)有机合成的原则起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。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。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。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。在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先引入的官
3、能团的保护。例1由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需要经历的反应类型有()A氧化氧化取代水解B加成水解氧化氧化C氧化取代氧化水解D水解氧化氧化取代答案A解析由乙烯CH2=CH2合成HOCH2COOH的步骤：2CH2=CH2O22CH3CHO,2CH3CHOO22CH3COOH，CH3COOHCl2ClCH2COOHHCl，ClCH2COOHH2OHOCH2COOHHCl，故反应类型：氧化氧化取代水解。【考点】有机合成思想【题点】有机合成任务和过程选择例2从丙烯合成“硝化甘油”(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反应：丙烯1,2,3-三氯丙烷() 硝化甘油。已知：CH2=CHCH3Cl2CH2
4、ClCHClCH3CH2=CHCH3Cl2CH2=CHCH2ClHCl(1)写出、各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型。(2)写出以丙醇作原料制丙烯的化学方程式，并注明反应类型。(3)如果所用丙醇中混有异丙醇(CH3CHOHCH3)对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由。答案(1)CH2=CHCH3Cl2CH2=CHCH2ClHCl(取代反应)，CH2=CHCH2ClCl2CH2ClCHClCH2Cl(加成反应)，CH2ClCHClCH2Cl3NaOHCH2OHCHOHCH2OH3NaCl水解(或取代)反应，CH2OHCHOHCH2OH3HNO33H2O酯化(或取代)反应。(2)CH3
5、CH2CH2OHCH3CH=CH2H2O(消去反应)。(3)无影响。异丙醇在此反应条件下脱水也得到丙烯，因此不会影响产物的纯度。解析将题给信息用结构简式表示：CH3CH=CH2 可以清楚地看到、两步中必定有一步是取代(Cl原子取代H原子)反应，有一步是加成(碳碳双键上加氯原子)反应，关键是哪一步在先。由题中所给信息知道，虽然丙烯有很多碳氢键，但是丙烯的甲基中的碳氢键却是可被选择取代的，氯的位置是一定的，因此认定是取代反应，是加成反应。再看反应和，总结果是将Cl换成ONO2，卤代烃要成为硝酸酯，在中学没有学过，只学过由醇生成酯，而且还学过卤代烃水解成为醇，于是认为是水解(也是取代反应)，是酯化(
6、也是取代反应)。丙醇(CH3CH2CH2OH)和异丙醇(CH3CHOHCH3)分子内脱水，都生成丙烯。二、有机合成中的碳链变化和官能团衍变1有机合成中常见的碳链变化(1)使碳链增长的反应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。(2)使碳链缩短的反应烯、炔的氧化，烷的裂解，脱羧反应，芳香烃侧链的氧化等。2常见官能团引入或转化的方法(1)引入或转化为碳碳双键的三种方法卤代烃的消去反应，醇的消去反应，炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应。(2)引入卤素原子的三种方法不饱和烃与卤素单质(或卤化氢)的加成反应，烷烃、苯及其同系物与卤素单质发生取代反应，醇与
7、氢卤酸的取代反应。(3)在有机物中引入羟基的三种方法卤代烃的水解反应，醛、酮与H2的加成反应，酯的水解反应。(4)在有机物中引入醛基的两种方法醇的氧化反应、烯烃的氧化反应。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。例3可在有机物中引入羟基的反应类型是()取代加成消去酯化还原A BC D【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案B解析卤代烃或酯的水解(取代)，烯烃与H2O(加成)，醛或酮和H2(加成或还
8、原)，均能引入羟基。消去是从分子中消去X或OH形成不饱和键，酯化是酸与醇形成酯(减少OH)，这些都不能引入OH。例4已知溴乙烷与氰化钠反应后再水解可以得到丙酸：CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH产物分子比原化合物分子多了一个碳原子，增长了碳链。请根据以下框图回答问题。图中F分子中含有8个碳原子组成的环状结构。(1)反应 中属于取代反应的是_(填反应序号)。(2)写出结构简式：E_，F_。【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中常见的碳链变化答案(1)(2)或解析本题主要考查了有机物转化过程中碳链的延长和碳环的生成，延长碳链的方法是先引入CN，再进行水解；碳环
9、的生成是利用酯化反应。A是丙烯，从参加反应的物质来看，反应是一个加成反应，生成的B是1,2-二溴丙烷；反应是卤代烃的水解反应，生成的D是1,2-丙二醇；结合题给信息可以确定反应是用CN 代替B中的Br，B中有两个Br，都应该被取代了，生成的C再经过水解，生成的E是2-甲基丁二酸。有机合成的任务是目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。官能团的转化体现在烃及其衍生物相互转化关系之中：1绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷()的反应中，原子利用率最高的是()ACH2=CH2 (过氧乙酸)BCH2=CH2Cl2Ca(OH)2CaCl
10、2H2OC2CH2=CH2O2 D HOCH2CH2OCH2CH2OH2H2O【考点】有机合成思想【题点】有机合成的原则答案C解析A中存在副产品CH3COOH，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；B中存在副产品CaCl2和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C中反应物全部转化为目标产物，原子的利用率为100%，原子利用率最高；D中存在副产品HOCH2CH2OCH2CH2OH和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低。2有4种有机物：CH3CH=CHCN其中可用于合成结构简式为的高分子材料的正确组合为()A BC D【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变
11、【题点】有机合成中常见碳链的转化答案D解析根据所给高聚物的结构简式和加聚反应原理可知主链上碳原子为不饱和碳原子，根据碳的4个价键规则可作如下的断键处理 ( 断键处用虚线表示 )，断键后两半键闭合可得高聚物的单体为CH3CH=CHCN、和，故选D。3已知：含C=C的物质(烯烃)一定条件下能与水发生加成反应，生成醇(含羟基的烃的衍生物)；有机物AD间存在图示的转化关系：下列说法不正确的是()AD的结构简式为CH3COOCH2CH3BA能使酸性高锰酸钾溶液褪色CB与乙酸发生了取代反应D可用B萃取碘水中的碘单质【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案D解析C被氧化
12、生成乙酸，则C为CH3CHO，B在加热条件下和氧化铜发生氧化反应生成C，则B为CH3CH2OH，A和水发生加成反应生成B，则A为CH2=CH2，乙酸和乙醇发生酯化反应生成D，D为CH3COOCH2CH3。4有机化学反应因反应条件不同，可生成不同的有机产品，例如：.苯的同系物与卤素单质混合，若在光照条件下，侧链上的氢原子被卤素原子取代；若在催化剂作用下，苯环上的氢原子被卤素原子取代。工业上利用上述信息，按下列路线合成结构简式为的物质，该物质是一种香料。A(一氯代物)BCD请根据上述路线回答下列问题：(1)A的结构简式可能为_。(2)反应、的反应类型分别为_、_。(3)反应的化学方程式为_。(4)
13、工业生产中，中间产物A需经反应得D，而不采取直接转化为D的方法，其原因是_。(5)这种香料具有多种同分异构体，其中某些同分异构体有下列特征：苯环上连接着羟基；分子中有苯环，且苯环上的一溴代物有两种。请写出符合上述条件的同分异构体可能的结构简式(只写两种)：_。【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案(1)(2)加成反应消去反应(3)(4)A的结构有2种，若直接转化为D，得到的D也有2种，其中一种不能转化为最终产品(香料)，原料利用率低(5) (写出两种即可)解析光照条件下反应因苯环的侧链上有两类氢原子可取代，故A有两种：为提高原料的利用率和产物的纯度，A发
14、生消去反应，生成B：，B在过氧化氢存在的条件下与HCl加成得到单一产物C：。该香料的同分异构体苯环上的一溴代物有两种，故可为对位二元取代物，依据相关信息可写出其结构简式。对点训练题组一有机官能团的引入和消除1有机化合物分子中能引进卤素原子的反应是()A消去反应 B酯化反应C水解反应 D取代反应【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案D解析引进卤素原子只能通过加成反应或取代反应。2在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是()A乙烯乙二醇：CH2=CH2B溴乙烷乙醇：CH3CH2BrCH2=CH2CH3CH2OHC1-溴
15、丁烷1-丁炔：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH=CH2CH3CH2CCHD乙烯乙炔：CH2=CH2CHCH【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案B解析B项，由溴乙烷乙醇，只需溴乙烷在碱性条件下水解即可，路线不合理，且由溴乙烷乙烯为消去反应。3有机物可经过多步反应转变为，其各步反应的类型是()A加成消去脱水 B消去加成消去C加成消去加成 D取代消去加成答案B解析【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法题组二有机反应类型的判断4下列属于取代反应的是()CH3CH=CH2Br2CH3CHBrCH2BrCH3CH2O
16、H3O22CO23H2OCH3COOHCH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2OC6H6HNO3C6H5NO2H2OA BC D【考点】有机反应类型的判断【题点】有机反应类型的判断答案B解析为丙烯与溴单质的加成反应，为乙醇的燃烧，为氧化反应，为酯化反应，属于取代反应，为苯的硝化反应，属于取代反应，B项正确。5下列各组中两个变化所发生的反应，属于同一类型的是()由乙醇制乙醛、由溴乙烷制乙烯乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色、苯酚使溴水褪色由乙烯制聚乙烯、由异戊二烯制聚异戊二烯由油脂制肥皂、由淀粉制葡萄糖A只有 B. 只有C只有 D只有【考点】有机反应类型的判断【题点】有机反应类型的判断答案B解析考查
17、有机反应类型的判断。中分别是氧化反应、消去反应。中分别是加成反应、取代反应。中都是加聚反应。中都是取代反应。6有下述有机反应类型：消去反应，水解反应，加聚反应，加成反应，还原反应，氧化反应。以丙醛为原料制取1,2-丙二醇，所需进行的反应类型依次是()A BC D【考点】有机反应类型的判断【题点】有机反应类型的判断答案B解析合成过程为CH3CH2CHOCH3CH2CH2OHCH3CH=CH2题组三简单有机合成路线的设计与选择7对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知苯环上的硝基可被还原为氨基，产物苯胺还原性强，易被氧化，则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是( )A甲苯XY对氨基苯甲酸B甲苯XY对氨
18、基苯甲酸C甲苯XY对氨基苯甲酸D甲苯XY对氨基苯甲酸【考点】有机合成思想【题点】有机合成任务和过程选择答案A解析由甲苯制取产物时，需发生硝化反应引入硝基，再还原得到氨基，将甲基氧化才得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基还原前，否则生成的氨基也被氧化，故先将甲基氧化为羧基，再将硝基还原为氨基，故C、D选项错误。另外还要注意CH3为邻、对位取代定位基，而COOH为间位取代定位基，所以B选项也不对。8以1-丙醇制取，最简便的流程需要下列反应的顺序是()a氧化b还原c取代d加成e消去f中和g加聚h酯化Ab、d、f、g、h Be、d、c、a、hCa、e、d、c、h Db、a、e、c、f【考
19、点】有机合成思想【题点】有机合成任务和过程选择答案B解析CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHBrCH2BrCH3CHOHCH2OH9工业生产中有实用价值的反应往往产物较纯净且容易分离，据此判断下列有机反应在工业上没有实用价值的是()A3H2BnCH2=CH2CH2CH2CCH3CH2CH3Cl2CH3CH2CH2ClHClD【考点】有机合成思想【题点】有机合成任务和过程选择答案C解析丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，产物种类很多，且不易分离。题组四有机物碳链的改变10烯烃在一定条件下发生氧化反应时C=C键发生断裂，RCH=CHR可以氧化成RCHO和RCHO，在该条件下烯烃分别
20、被氧化后产物可能有CH3CHO的是()A(CH3)2C=CH(CH2)2CH3BCH2=CH(CH2)2CH3CCH3CH=CHCH=CH2DCH3CH2CH=CHCH2CH3【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中常见碳链的转化答案C解析烯烃在一定条件下发生氧化反应时C=C键发生断裂，RCH=CHR，可以氧化成RCHO和RCHO，可知要氧化生成CH3CHO，则原烯烃的结构应含有CH3CH=，CH3CH=CHCH=CH2结构中含CH3CH=，所以氧化后能得到CH3CHO。11卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格林试剂RMgX，它可与醛、酮等羰基化合物加成：所得产物经水解可以
21、得到醇，这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成(CH3)3COH，下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是()A乙醛和氯乙烷 B甲醛和1-溴丙烷C甲醛和2-溴丙烷 D丙酮和一氯甲烷【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中常见碳链的转化答案D解析由题给信息可知产物中与OH相连的碳原子是羰基碳原子，要合成，需要丙酮和一氯甲烷。A选项中反应得到的是CH3CH(OH)CH2CH3，B选项中反应得到的是CH3CH2CH2CH2OH，C选项中反应得到的是HOCH2CH(CH3)2。12三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获2005年度诺贝尔化学奖，烯烃复分解反应的示意图如
22、下：下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成的是()【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中常见碳链的转化答案A解析A中两个碳碳双键断裂后，生成物中新形成的环为六元环，且新环中所形成的碳碳双键位置符合要求；B中两个碳碳双键断裂后，合成的是五元环；C中两个碳碳双键断裂后，合成了六元环，但是碳碳双键的位置不正确；D中两个碳碳双键断裂后，得到的是五元环。综合强化13现有、溴、浓硫酸和其他无机试剂，请设计出由的正确合成路线。【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案解析本题中需要保护原有官能团碳碳双键，在设计合成路线时，可以暂时使碳碳双键发生加成反
23、应，等引入新的官能团后，再通过消去反应生成碳碳双键。14已知，产物分子比原化合物分子多出一个碳原子，增长了碳链。分析下图变化，并回答有关问题：(1)写出下列物质的结构简式：A_；C_。(2)指出下列反应类型：CD：_；FG：_。(3)写出下列反应的化学方程式：DEF：_；FG：_。【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中常见碳链的转化答案(1) (2)消去反应加聚反应(3)H2O解析有机物A(C3H6O)应属于醛或酮，因无银镜反应，只能是酮，可推知A为丙酮()，其他根据流程图路线，结合题给信息分析。15用甲苯生产一种常用的化妆品防霉剂，其生产过程如图(反应条件没有全部注明)。
24、A回答下列问题：(1)有机物A的结构简式为_。(2)在合成路线中，设计第步反应的目的是_。(3)写出反应的化学方程式：_。(4)请写出由生成C7H5O3Na的化学方程式：_。(5)下列有关说法正确的是_(填字母)。 莽草酸 对羟基苯甲酸a莽草酸、对羟基苯甲酸都属于芳香族化合物b1 mol莽草酸与NaOH溶液反应，最多消耗4 mol NaOHc二者均可以发生酯化、氧化、加成等反应d利用FeCl3溶液可区别莽草酸和对羟基苯甲酸(6)写出同时符合下列要求的的所有同分异构体的结构简式：_。a含苯环b可与FeCl3溶液发生显色反应c一氯代物有两种d能发生银镜反应，不能发生水解反应【考点】有机合成中的碳链
25、变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案(1)(2)保护酚羟基，防止其被氧化(3)C2H5OHH2O(5)cd解析(1)由可知与氯气发生甲基对位取代，A的结构简式为(2)第步反应是CH3I与酚羟基反应生成醚键，反应是醚键与HI反应生成酚羟基，目的是保护酚羟基，防止其在第步中被氧化。(3)反应是羧酸与醇的酯化反应。(4)生成物中只有1个Na，说明只有COOH反应而酚羟基没有反应，可选用NaHCO3溶液(NaOH、Na2CO3均能与酚羟基反应)。(5)a项，莽草酸中无苯环，错误；b项，1 mol莽草酸与NaOH溶液反应，最多消耗1 mol NaOH，错误；c项，两者均有COOH，均能发生酯化反应，OH均能被氧化(燃烧也是氧化反应)，前者有碳碳双键，后者有苯环，均能发生加成反应，正确；d项，前者没有酚羟基，后者有酚羟基，正确。(6)结构中有CHO，有酚羟基，根据分子中的氧原子个数可判断结构中有两个酚羟基，一氯代物有两种，说明是对称结构。
