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1、高中化学 第三章 第4节 有机合成导学案 新人教版选修5第三章 烃的含氧衍生物第四节 有机合成 新知导学.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,生成具有特定结构和功能的有机化合物。2有机合成的任务包括目标化合物官能团的构建和分子骨架的转化,按照目标化合物的要求,合成具有一定碳原子数目、一定结构的目标化合物。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醇的消去，卤代烃的消去,炔烃的不完全加成。（2)引入卤素原子的方法烯烃(炔烃)的加成，醇（酚)的取代，烷烃(
2、苯及苯的同系物)的取代。(3)引入羟基的方法烯烃与水的加成,酯的水解，卤代烃的水解，醛的还原。5逆合成分析法的基本思路可用示意图表示为:.有机合成的遵循原则：(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染;(2)尽量选择步骤少的合成路线;（)尽量满足“绿色化学”的要求，步骤少,原料利用率高,达到零排放;(4)操作温和、条件简单、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。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，得到草酸和两分子乙醇，说明目标化合物可由两分子的乙醇和草酸通过酯化反应得到：（）羧酸可由醇氧化得
3、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,-二氯乙烷，1,-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）: CH2=H2H2OCH3C2OH； ; 。自主探究1.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。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:CHCOOHC2H5OHCH3COC2H5+H2.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
4、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。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
5、（1）烃与卤素单质的取代反应。例如：CH3CH3+C2HClCH3CH2C(还有其他的卤代烃)(还有其他的氯代苯甲烷)H2=H-C3+Cl2CH=-H2ClHC（)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如：CH=CHH3C2BrCBrCH3CH2=CHCH3+HBCrCH3CHH+ClH2=HCl(3)醇与氢卤酸的取代反应。例如：ROH+HXR-X+H2O2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:H2=CH2H2OH3CH2-H卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。例如:H3H2-BrH2CH3COHBr醛或酮与氢气加成生成醇。例如:CH3CHOH2H3H2OH 酯水解生成醇。例
6、如:C3COO2CH3H2OCCOOHC3H2OH(2)酚羟基的引入方法酚钠盐溶液中通入C2生成苯酚。例如：苯的卤代物水解生成苯酚，例如:3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:CH3CHOHCH=H2+2O卤代烃的消去反应引入碳碳双键。例如：H3CH2BrC2=CH2+HBr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：CHH+HClCH=CHCl（2) 键的引入。醇的催化氧化。例如:2RH2OH+O22RCH2H2R2CHO+O22R2C=2H24羧基的引入方法(1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如：CH3CO+2Cu(O)2CH3COHC
7、u2O22O（2）醛被氧气氧化成酸。例如：C3CHOO22CHCOOH()酯在酸性条件下水解。例如:CH3OOH2CH3H2OCH3COOHCHHOH(4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如：5有机物官能团的转化（)利用官能团的衍生关系进行衍变:如:醇醛羧酸(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个,如:(）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
8、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。()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）注意对某些基团的保护。典例透析(2014江苏南京一模)化合物(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（）和香料的合成路线如下(部分反应条件已略去)：已知:B的分子式为C7HO2,不能发生银镜反应,也不能与NH溶液反应。（1)写出E中含氧官能团的名称:_和_。(2）写出反应C的反应类型:_。(3）写出反应AB的化学方程式：_。(4
9、）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)。()根据已有知识并结合流程中相关信息，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：3C2BrH2=CHH2H2【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Br2-Br在碱性条件下生成HO-CH2H,与HO-CH
10、OH发生分子间脱水生成。(5) 在碱性条件下发 【答案】 ()醚键 羰基(2)取代反应(4） 或其他合理答案) 变式训练(204广西南宁适应性测试）有机物E常用作美白产品的添加剂,其合成路线如图所示: 回答下列问题：(1）X的反应类型为_,C的结构简式为_。（)鉴别有机物和可用试剂_，检验B中是否含有C，可用试剂_。(）D的结构简式为_，1mol与足量溴水反应时,最多能消耗_moBr。(4)写出X的化学方程式_。(5)E的同分异构体中，满足下列条件的有_ （用结构简式表示)。苯环上仅有3个侧链含有2个酚羟基、1个羧基 苯环上的一取代物仅有2种解析:根据B、的结构简式及、XY的反应条件推出的结构
11、简式为,类比已知反应推出C的结构简式为。根据DE的反应条件可推出D的结构简式为。(1)XY是醛基发生氧化反应。(2）中含有酚羟基，遇氯化铁溶液显紫色,用氯化铁溶液可鉴别和B。B与的区别在于B中含有醛基而C中含有羧基，检验羧基可用碳酸氢钠溶液。（3）1lD与足量溴水反应时，苯环上的氢原子全部被溴原子取代，消耗moB,碳碳双键消耗1olBr。(4)结合、X的结构简式即可写出反应的化学方程式。()两个酚羟基为两个侧链,则剩余3个碳原子和个氧原子都位于另一个侧链上。E中除苯环外还有3个不饱和度,其同分异构体中个羧基占个不饱和度,所以“另一个侧链”上必含碳碳三键,即该侧链为CCCOOH。又苯环上的一取代
12、物仅有两种,所以为对称结构。根据上述分析即可写出结构简式。答案:(1)氧化反应 （)FeCl3溶液（或其他合理答案) NaO3溶液(或其他合理答案)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。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
13、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 5.合成路线的选择(1）一元合成路线：-CH=2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯(2）二元合成路线:H=CC2X-CH2XH2OH-COHCHO-HOHOOCCOOH链酯、环酯、聚酯()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
14、识。和Cl的反应,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 (204郑州质检一)已知1，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:某实验室用和H-CH=C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:CH2CH=CH2l2RCHlC=CH2HC;合成反应流程图可表示如下图（无机试剂可任选)。BC【解析】本题可用逆合成法解答,其思维过程为: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.(14南昌高三调研)以乙烯和水(H)为原料，自选其他无机试剂、合成CHCO18OCH2CH3。用化学
15、方程式表示实现上述合成最理想的反应步骤。解析:从题意知，欲制得酯CH3C18CH2CH3，需用CH3COOH和CHO。因此其合成思路应是如何制备CH3COH和CH3CHOH。本题基本可用正向思维方法分析：答案：()CH2=H2+H2OH3COH (2）2H3H2OH+O22CH3CHOH2（3)2C3COO2H3COH (4)CH2=H2HCOH（)CH3COOH+CHCHHCH3CO18OHCH32O1有机化合物分子中能引进卤原子的反应是（)A消去反应 酯化反应 水解反应 D.取代反应答案:D2.从溴乙烷制取，二溴乙烷，下列制取方案中最好的是( )A.CH3-CH2BrCHH2H2=C2HB
16、CH2Br.CH3-CHBrCBr-CH2BrC.H3H2BCH2=CH2BrCH3C2B-CH2D.-C2BH=CH2CHBr-CH2B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(2014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( ) BH-3+l2C3CH2Cl+H CH3COC2H5H2OCCO+CH5H解析：选项所得的卤代产物有多种,且难于分离；选项所得产物C
17、HCOH和2H5O互溶，也难于分离，且反应为可逆反应,产率不高。答案：A4(204河北保定调研)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(）的分子式为C6H2O6用NOH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H3OO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C6126,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NOH溶液除去乙酸乙酯中混有的乙酸,应用饱和Na2CO3溶液，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
18、取代反应,选项正确；乙醇和乙酸反应生成乙酸乙酯,所以N为C3OOH，D选项正确。答案:B5(204江苏南通二次调研)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：实验步骤如下：如图甲所示，在三颈烧瓶中加入1.5g镁屑,在滴液漏斗中加入.7L溴苯和无水乙醚，先加入混合液于烧瓶中，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3.7g苯甲酰氯和无水乙醚,水浴加热1h后,在冷水浴下慢慢滴加氯化铵的饱和溶液0.0mL。将三颈烧瓶内的物质水浴加热蒸去乙醚,然后加入0.0m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
19、却抽滤,将固体用0.0%的乙醇溶液重结晶，最终得到产品。()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。（）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800%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。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。()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()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()红外光谱法.(201九江七校联考)已知卤代烃在一定条件下可发生如下反应-X+2N+R-RR+2NX。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。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：()HCCH+HBrCH=CHr