资源简介

3.5 有机合成学案
【学习目标】
1.知道有机化合物的习惯命名法，记住系统命名法的基本原则。
2.会命名烷烃、烯烃、炔烃和苯的同系物。
【学习重难点】
1、重点：逆合成分析。
2、难点：有机合成路线的设计。
【预习新知】
有机合成的主要任务
1．构建碳骨架：包括碳链的增长、缩短与成环等
(1)碳链的增长
③羟醛缩合反应：含有α H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β 羟基醛，进而发生消去反应。
(2)碳链的缩短
(3)碳链成环
共轭二烯烃(含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3 丁二烯)与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯 阿尔德反应(Diels Alder reaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。
2．引入官能团
引入官能团的反应类型常见的有取代、加成、消去、氧化还原等。
(1)引入—OH生成醇的反应有
烯与H2O加成，卤代烃水解，酯水解，酮、醛与H2加成等。
(2)引入的反应有醇与卤代烃的消去反应等。
3．官能团的保护
含有多个官能团的有机物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响。此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。如—OH保护过程：
有机合成路线的设计与实施
1．合成的设计方法
(1)从原料出发设计合成路线的方法步骤
基础原料通过有机反应形成一段碳链或连上一个官能团，合成第一个中间体；在此基础上，利用中间体的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成出第二个中间体……经过多步反应，最后得到具有特定结构和功能的目标化合物。
示例：乙烯合成乙酸的合成路线为
(2)从目标化合物出发逆合成分析法的基本思路
基本思路是在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；接下来继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来；依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。可以用符号“”表示逆推过程，用箭头“→”表示每一步转化反应。
示例：乙烯合成乙二酸二乙酯的合成路线逆向合成图(用“”表示逆推过程)
可以得出正向合成路线图：
。
2．设计合成路线的基本原则
(1)步骤较少，副反应少，反应产率高；
(2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；
(3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；
(4)污染排放少；
(5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。
3．有机合成的发展史
(1)20世纪初，维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90%。
(2)20世纪中后期，伍德沃德与多位化学家合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素、维生素B12等一系列结构复杂的天然产物。
(3)科里提出了系统化的逆合成概念，开始利用计算机来辅助设计合成路线。
总之，有机合成的发展，使人们不仅能通过人工手段合成原本只能从生物体内分离、提取的天然产物，还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质。
【巩固训练】
1.某有机物的结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.该有机物能发生加成反应、消去反应
B.1 mol该有机物最多能与4 mol NaOH反应
C.1 mol该有机物与足量的溴水反应，最多能消耗2 mol
D.向该有机物溶液中滴加几滴溶液，有紫色沉淀生成
2.下列说法错误的是( )
A.科尔伯-斯密特反应的反应历程可表示为，其中a物质分子中含有3种官能团
B.根据Knoevenagel反应：，推理也可发生
C.科尔伯反应为中，在电解池的阴极生成乙烷
D.汉斯狄克反应机理为，可以用乙酸制取甲烷
3.高分子M广泛用于牙膏、牙科黏合剂等口腔护理产品中，其合成路线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.物质A的化学式为
B.与B互为同系物且相对分子质量比B大14的有机物有4种
C.物质C可与乙醇发生缩聚反应
D.合成M的整个过程中均发生的是理想的原子经济性反应
4.高分子M广泛用于牙膏、牙科黏合剂等口腔护理产品中，其合成路线如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.试剂a是甲醇 B.化合物B不存在顺反异构体
C.化合物C的核磁共振氢谱有1组峰 D.合成M的聚合反应是缩聚反应
5.在有机合成中官能团的引入或改变是极为重要的，下列说法正确的是( )
A.甲苯在光照下与反应，主反应为苯环上引入Cl原子
B.引入羟基的方法常有卤代烃和酯的水解、烯烃的加成、醛类的还原
C.将与酸性溶液反应即可得到
D.1,3-丁二烯转化为时，先与HCl发生1,2-加成，再水解得到
6.如图为一种重要的有机化合物。下列关于它的说法正确的是( )
A.该物质是芳香烃
B.1 mol该物质最多可与1 mol 发生加成反应
C.与1 mol该物质反应，消耗Na、NaOH、的物质的量之比为2:1:1
D.该物质不能使酸性溶液褪色
7.有机物X具有广谱抗菌活性，其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.X分子中含有6种官能团，能使溶液显色
B.X分子中采取杂化的碳原子共有13个
C.1 mol X与NaOH溶液加热反应，最多可消耗5 mol NaOH
D.有机物X可能发生取代反应、加成反应、消去反应、氧化反应、还原反应、置换反应
8.锦州苹果因具有肉质细嫩致密、汁多松脆、酸甜适口的优点而驰名中外，锦州苹果富含维生素C，维生素C的结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.维生素C的分子式为
B.维生素C中含有6种官能团
C.维生素C能发生取代反应、加成反应、氧化反应和还原反应
D.维生素C分子的核磁共振氢谱图中有4组峰
9.如图所示为某种有机物的结构简式，下列关于它的性质的说法错误的是( )
A.该有机物的分子式为，且含有3种官能团
B.它能与溶液反应产生气体
C.1 mol该有机物最多能和7 mol NaOH反应
D.它可以水解，在酸性条件下水解产物只有1种
10.由氯乙烷制取乙二醇的过程中，依次发生反应的反应类型可能为( )
A.取代反应、加成反应、水解反应 B.消去反应、加成反应、水解反应
C.水解反应、消去反应、加成反应 D.消去反应、水解反应、取代反应
参考答案
1.答案：C
解析：该有机物中含有碳碳双键，能发生加成反应，与羟基相连碳原子的相邻碳原子上没有氢原子，不能发生消去反应，A错误；酚羟基和酚酯基能与NaOH反应，1mol酚酯基消耗2 mol NaOH，故1 mol该有机物最多能与3 mol NaOH反应，B错误；碳碳双键能与发生加成反应，酚羟基的邻、对位能与发生取代反应，故1 mol该有机物与足量的溴水反应，最多能消耗2 mol ，C正确；该有机物中含有酚羟基，向该有机物溶液中滴加几滴溶液，会发生显色反应，溶液不一定显紫色，没有沉淀生成，D错误。
2.答案：C
解析：a中含有碳碳双键、羰基、羧基，共有3种官能团，A正确；反应中转化为，中的—CN代替中的—COOH，所以推理反应可以发生，B正确；是失去电子被氧化的过程，发生氧化反应，应发生在电解池的阳极，C错误；根据反应机理可知，反应产物碳原子减少，当R为时，和反应即可制取甲烷，D正确。
3.答案：B
解析：分析流程图可知，合成高分子M的单体为（B）和，A和发生加成反应生成（B），则A为，化学式为，A错误；由同系物的定义知，与B互为同系物且相对分子质量比B大14的有机物在分子组成上比B多一个“”原子团，该有机物可能的结构如下：、、、，共有4种，B正确；物质C是丁烯二酸，V分子中含有2个羧基，但乙醇分子中只含有1个羟基，故乙醇不能和物质C发生缩聚反应，C错误；C→时，有副产物生成，故合成M的整个过程中发生的不全是理想的原子经济性反应，D错误。
4.答案：D
解析：与试剂a发生加成反应生成B，HOOCCH=CHCOOH分子内脱水生成C,B和C聚合生成M，根据聚合物M的结构简式可知，M的单体为和，由此可知B为，C为，测试剂a为。根据上述分析可知，试剂a为甲醇，A正确；B为，有机物分子中碳碳双键上2个碳原子均连接两个不同的原子或原子团时，能形成顺反异构体B的结构中其中一个双键碳上连接了两个H原子，不存在顺反异构体，B正确；C为，其结构对称，只含有一种化学环境的氢原子，则核磁共振氢谱有1组峰，C正确；M由和发生加聚反应生成，不是缩聚反应，D错误。
5.答案：B
解析：甲苯与在光照条件下反应时，甲基上的氢原子被Cl原子取代，A错误；卤代烃和酯发生水解反应均可得到醇，引入羟基，烯烃与水加成、醛类与加成都可引入羟基，B正确；酸性溶液既可氧化碳碳双键，又可氧化，不能得到，C错误；1,3-丁二烯转化为的流程为先与溴水发生1,4-加成得到，再水解得到，最后与HCl加成可得，D错误。
6.答案：C
解析：烃中仅含碳、氢两种元素，此有机物中含有氧元素，A错误；苯环和碳碳双键均可与发生加成反应，羧基不与发生加成反应，1 mol该物质最多与4 mol 发生加成反应，B错误；羟基和羧基均能与Na反应，羧基能与NaOH、反应，因此消耗三者的物质的量之比为2:1:1，C正确；醇羟基和碳碳双键均能使酸性溶液褪色，D错误。
7.答案：B
解析：X分子中含有5种官能团，分别为酚羟基、酯基、酰胺基、羧基和碳碳双键，酚羟基能使v溶液显色，A错误；苯环、碳碳双键和碳氧双键上的C原子都采取杂化，共有13个，B正确；酚羟基、酯基、酰胺基、羧基均可与NaOH溶液反应，且1 mol酚酯基可以消耗2 mol NaOH，所以1 mol X分子与NaOH溶液加热反应，最多可消耗6 mol NaOH，C错误；酯基和羧基能发生取代反应，苯环和碳碳双键能发生加成反应，碳碳双键和酚羟基能发生氧化反应，碳碳双键能发生还原反应，羧基能反应置换反应，有机物X不能发生消去反应，D错误。
8.答案：C
解析：由维生素的结构可知，其分子式为，A错误；维生素C中含有羟基、碳碳双键、酯基3种官能团，B错误；维生素C中含有羟基、酯基，能发生取代反应，含有碳碳双键，能发生加成反应、氧化反应，有机中的加氢反应也属于还原反应，故碳碳双键与的加成反应也是还原反应，C正确；维生素C分子为不对称结构，不同化学环境的H原子数大于4种，故核磁共振氢谱图中峰的数目大于4组，D错误。
9.答案：C
解析：由该有机物的结构简式可知，其分子式为，且含有酚羟基、羧基和酯基3种官能团，A正确；该有机物中含有羧基，故能与溶液反应产生气体，B正确；该有机物中含有5个酚羟基、1个羧基和1个酯基，酯基水解生成的酚羟基还能与NaOH反应，故1 mol该有机物最多能和8 mol NaOH反应，C错误；由有机物的结构简式可知，该有机物中含有酯基，在酸性条件下水解只有1种产物，即为，D正确。
10.答案：B
解析：由氯乙烷制取乙二醇，需要先将氯乙烷转化为乙烯，再加成得到二氯乙烷，最后水解得到乙二醇。消去反应：；加成反应：；水反应：。故选B。

展开更多......

收起↑