高中化学 第三章 第4节 有机合成导学案 新人教版选修5电子版本

2015年高中化学第三章第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①醇的消去，②卤代烃的消去，③炔烃的不完全加成。

(2)引入卤素原子的方法①烯烃(炔烃)的加成，②醇(酚)的取代，③烷烃(苯及苯的同系物)的取代。

(3)引入羟基的方法①烯烃与水的加成，②酯的水解，③卤代烃的水解，④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、低污染；(2)尽量选择步骤少的合成路线；(3)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：(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)：①CH 2===CH 2＋H 2O ――→浓硫酸CH 3CH 2OH ；②； ③；⑤。

●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：CH 3COOH ＋C 2H 5OH ――→浓H 2SO 4△CH 3COOC 2H 5＋H 2O2．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(1)烃与卤素单质的取代反应。

例如：CH 3CH 3＋Cl 2――→光照HCl ＋CH 3CH 2Cl(还有其他的卤代烃)(还有其他的氯代苯甲烷)CH 2===CH －CH 3＋Cl 2――→500℃～600℃CH 2===CH －CH 2Cl ＋HCl (2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。

例如：CH 2===CHCH 3＋Br 2―→CH 2Br －CHBrCH 3 CH 2===CHCH 3＋HBr ―→CH 3－CHBrCH 3CH≡CH＋HCl ――→催化剂CH 2===CHCl(3)醇与氢卤酸的取代反应。

例如：R －OH ＋HX −→−∆R －X ＋H 2O2．羟基的引入方法 (1)醇羟基的引入方法①烯烃水化生成醇。

例如：CH 2===CH 2＋H 2O ――→H 2SO 4或H 3PO 4加热、加压CH 3CH 2－OH②卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。

例如：CH 3CH 2－Br ＋H 2O ――→NaOHCH 3CH 2－OH ＋HBr ③醛或酮与氢气加成生成醇。

例如：CH 3CHO ＋H 2――→Ni△CH 3CH 2－OH④酯水解生成醇。

例如：CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O ――→H＋△CH 3COOH ＋CH 3CH 2OH (2)酚羟基的引入方法①酚钠盐溶液中通入CO 2生成苯酚。

例如：②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①醇的消去反应引入碳碳双键。

例如：CH 3CH 2OH ――→浓硫酸170℃CH 2===CH 2↑＋H 2O ②卤代烃的消去反应引入碳碳双键。

例如：CH 3CH 2Br ――→NaOH ，醇△CH 2===CH 2↑＋HBr③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：CH≡CH＋HCl ――→催化剂CH 2===CHCl (2)键的引入。

醇的催化氧化。

例如：2RCH 2OH ＋O 2――→催化剂△2RCHO ＋2H 2O2R 2CHOH ＋O 2――→催化剂△2R 2C===O ＋2H 2O 4．羧基的引入方法(1)醛被弱氧化剂氧化成酸。

例如：CH 3CHO ＋2Cu(OH)2−→−∆CH 3COOH ＋Cu 2O↓＋2H 2O (2)醛被氧气氧化成酸。

例如：2CH 3CHO ＋O 2――→催化剂△2CH 3COOH(3)酯在酸性条件下水解。

例如：CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O H＋△CH 3COOH ＋CH 3CH 2OH(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(1)利用官能团的衍生关系进行衍变：如：醇[O]H 2醛[O]羧酸(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如：(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)注意对某些基团的保护。

●典例透析(2014·江苏南京一模)化合物A(分子式为：C 6H 6O 2)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)：已知：B 的分子式为C 7H 6O 2，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C →D 的反应类型：_____________________。

(3)写出反应A →B 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：CH 3CH 2Br ――――→NaOH 醇溶液△CH 2===CH 2――→烷基铝CH 2－CH 2【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，C→D 为取代反应。

(3)A→B 可以理解为Br －CH 2－Br 在碱性条件下生成HO －CH 2－OH ，与HO －CH 2－OH 发生分子间脱水生成。

(5) 在碱性条件下发【答案】 (1)醚键 羰基 (2)取代反应(4) 或其他合理答案)●变式训练1．(2014·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→Y的反应类型为________，C的结构简式为________。

(2)鉴别有机物A和B可用试剂________，检验B中是否含有C，可用试剂________。

(3)D的结构简式为________，1molD与足量溴水反应时，最多能消耗________molBr2。

(4)写出B→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)。

①苯环上仅有3个侧链②含有2个酚羟基、1个羧基③苯环上的一取代物仅有2种解析：根据B、Y的结构简式及B→X、X→Y的反应条件推出X的结构简式为，类比已知反应推出C的结构简式为。

根据D→E的反应条件可推出D的结构简式为。

(1)X→Y是醛基发生氧化反应。

(2)A中含有酚羟基，遇氯化铁溶液显紫色，用氯化铁溶液可鉴别A和B。

B与C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)1molD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2molBr2，碳碳双键消耗1molBr2。

(4)结合B、X的结构简式即可写出反应的化学方程式。

(5)两个酚羟基为两个侧链，则剩余3个碳原子和2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1个羧基占1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 (2)FeCl3溶液(或其他合理答案) NaHCO3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)，并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。