高二化学课件：3.4 《有机合成》（人教版选修5）

欢迎进入化学课堂 1 结合你现有的知识交流讨论 从起始原料 合成路线 操作步骤 环境保护等角度考虑有机合成应遵循的原则 提示 1 起始原料要廉价 易得 低毒性 低污染 通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯 2 应尽量选择步骤最少的合成路线 为减少合成步骤 应尽量选择与目标化合物结构相似的原料 步骤越少 最后产率越高 3 合成路线要符合 绿色 环保 的要求 高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子 使之结合到目标化合物中 达到零排放 4 有机合成反应要操作简单 条件温和 能耗低 易于实现 2 结合学过的有机化学反应 思考讨论在有机物中引入羧基的方法有哪些 举例说明 提示 1 醛被弱氧化剂氧化成酸 例如 CH3CHO 2Cu OH 2 NaOHCH3COONa Cu2O 3H2O 2 醛被氧气氧化成酸 例如 2CH3CHO O22CH3COOH 3 酯在酸性条件下水解 例如 CH3COOCH2CH3 H2OCH3COOH CH3CH2OH 4 含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化 例如 3 探究 制取一氯乙烷 采取以下两种方法 哪种较好 乙烷和Cl2在光照下发生取代反应 乙烯和HCl发生加成反应提示 较好 的缺点是 a 副产物较多 原子利用率低 b Cl2有毒 对大气污染较HCl严重 4 思考 结合官能团的引入或转化方法 分析由乙醇合成乙二醇的路线 并指明每步反应的类型 提示 典例1 已知溴乙烷跟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 请根据下图回答问题 F分子中含有8个原子组成的环状结构 1 反应 中属于取代反应的是 填反应代号 2 写出结构简式E F 思路点拨 1 根据题意选准A为突破口 2 由框图转化结合信息确定A及其他各物质 3 依据题目要求分析解答 自主解答 由A的分子组成及A能与溴发生加成反应可知A为CH3CH CH2 与溴反应生成的加成产物B为CH3CHBrCH2Br 结合所给信息 B与NaCN发生取代反应生成CH3CH CN CH2CN 该物质水解生成E为CH3CH COOH CH2COOH 又知B碱性条件下水解生成CH3CH OH CH2OH E和D发生酯化反应生成F 答案 1 2 1 以煤的干馏产品为原料合成苯甲酸苯甲酯 逆合成法合成路线如下 依据该合成路线 你能设计出几种不同的合成方法 请交流讨论 并比较评价哪种方法最好 提示 分析比较最佳方案 1 路线由甲苯制取苯甲醇和苯甲酸 较合理 2 4 路线中制备苯甲酸步骤多 成本高 且Cl2的使用不利于环境保护 3 的步骤虽然少 但使用了价格昂贵的催化剂LiAlH4和要求无水操作 成本高 2 合成路线要符合 绿色 环保 的要求 其主要考虑的因素有哪些 提示 1 有机合成反应中原子经济性 2 原料是否绿色化 3 试剂与催化剂的无公害性 3 合成路线的总产率与各分步产率有何关系 提示 合成路线的总产率等于各分步产率乘积 因此应选择步骤尽量少 副反应产物最少的合成路线 典例2 2010 天津高考 已知烃基烯基醚 R CH CH O R R CH2CHO R OH烃基烯基醚A的相对分子质量 Mr 为176 分子中碳氢原子数目比为3 4 与A相关的反应如下 请回答下列问题 1 A的分子式为 2 B的名称是 A的结构简式为 3 写出C D反应的化学方程式 4 写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式 属于芳香醛 苯环上有两种不同环境的氢原子 由E转化为对甲基苯乙炔 的一条路线如下 5 写出G的结构简式 6 写出 步反应所加试剂 反应条件和 步反应类型 思路点拨 解答本题应注意以下三点 1 应用逆合成分析法 2 充分利用信息 3 各种有机物 官能团之间的相互转化 自主解答 2 由B可催化氧化成醛和相对分子质量为60可知 B为正丙醇 由B E结合题给信息 逆推可知A的结构简式为 3 C D发生的是银镜反应 反应方程式为 CH3CH2CHO 2Ag NH3 2OHH3CH2COONH4 2Ag 3NH3 H2O 4 符合苯环上有两种不同环境H原子的结构对称程度应较高 有 5 6 生成含有碳碳三键的物质 一般应采取卤代烃的消去反应 故第 步是醛加成为醇 第 步是醇消去成烯烃 第 步是与Br2加成 第 步是卤代烃的消去 答案 1 C12H16O 2 正丙醇或1 丙醇 知识点一 有机合成过程1 从原料和环境方面的要求看 绿色化学对生产中的化学反应提出了一个提高原子利用率的要求 即尽可能不采用那些对产品的化学组成来说没有必要的原料 现有下列3种合成苯酚的反应路线 其中符合原子节约要求的生产过程是 A 只有 B 只有 C 只有 D 解析 选C 直接氧化 一步反应产率高 而生成的副产物也是重要的化工原料 2 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 解析 选C A项可能得到CH3CH CHCH3这种副产物 B项所得的卤代产物有多种 且难于分离 D项所得产物乙酸和乙醇互溶 也难于分离 且反应为可逆反应 产量不高 3 有机物可经过多步反应转变为其各步反应的反应类型是 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 解析 选B 由转变为的合成路线是 知识点二 合成分析法4 已知CH3CH2OH HOCH2CH3CH3CH2 O CH2CH3 H2O 以乙醇 浓硫酸 溴水 水 氢氧化钠为主要原料合成最简便的合成路线需要下列反应的顺序是 氧化 还原 取代 加成 消去 中和 水解 酯化 加聚A B C D 解析 选B 合成的最简便流程为 即反应的顺序为 5 由环己烷可制备1 4 环己醇的二醋酸酯 下面是有关的8步反应 其中所有无机产物都已略去 其中有3步属于取代反应 2步属于消去反应 3步属于加成反应 反应 和属于取代反应 反应 是羟基的引入 反应 和 是消去反应 化合物的结构简式是 B C 反应 所用试剂和条件是 解析 本题是通过官能团的引入 转化 消除等合成有机物 该题的目标是合成1 4 环己醇的二醋酸酯 通过正向合成 可以逐步推出各步未知的中间产物及反应类型 答案 NaOH醇溶液 加热 一 选择题 本题包括4小题 每小题3分 共12分 1 用乙炔为原料制取CHClBr CH2Br 下列方法中最可行的是 A 先与HBr加成后再与HCl加成B 先与H2完全加成后再与Cl2 Br2取代C 先与HCl加成后再与Br2加成D 先与Cl2加成后再与HBr加成 解析 选C 分子中要引入两个溴原子 一个氯原子 最好采用加成的方法而不宜采用取代的方法 因为利用加成反应产生的副产物少 2 2010 十堰高二检测 下列有机反应类型 酯化反应 取代反应 消去反应 水解反应 加成反应 能够在有机物分子中引入羟基官能团的有 A B C D 解析 选D 卤代烃的水解反应得到醇 取代反应 酯的水解反应得到醇 烯烃与水的加成得到醇 故选D 3 以溴乙烷为原料制备1 2 二溴乙烷 下列方案中最合理的是 A CH3CH2BrCH3CH2OHCH2 CH2CH2BrCH2BrB CH3CH2BrCH2BrCH2BrC CH3CH2BrCH2 CH2CH2BrCH3CH2BrCH2BrD CH3CH2BrCH2 CH2CH2BrCH2Br 解析 选D B C过程中都应用了取代反应 难以得到单一的取代产物 而A设计过程的前两步可以合并成一步 即CH3CH2Br在NaOH醇溶液中发生消去反应制乙烯 所以A过程过于复杂 4 已知苯甲酸的酸性比碳酸强 苯酚的酸性比碳酸弱 将转化为的方法是 与足量的NaOH溶液共热 再通入CO2 与稀硫酸共热后 加入足量的NaOH溶液 加热溶液 通入足量的SO2 与稀硫酸共热后 加入足量的NaHCO3溶液A B C D 解析 选B 与足量的NaOH溶液反应可生成和CH3COONa 再通入CO2 则发生反应 由于苯甲酸的酸性比碳酸 强 COONa不能与CO2反应 故 的方法可取 与稀硫酸共然后 生成和CH3COOH 若再加入NaOH溶液 则转化为若用NaHCO3与反应 因酚羟基不与NaHCO3反应 此时转化为故 不合题意 符合 中向中通入SO2 不可能有钠盐产生 故错误 二 非选择题 本题包括2小题 共18分 5 8分 由乙烯合成有机物F 二乙酸乙二酯 采用如图所示合成路线 1 已知有机物的名称为乙二酸二甲酯 请写出F的结构简式 2 在上述反应中属于取代反应的有 填反应代号 3 A D E F中能直接引入C中官能团的物质有 填物质的代号 反应 的化学方程式为 解析 本题可根据框图进行正推法 答案 1 CH3COOCH2CH2OOCCH3 2 3 A D F2CH3COOH HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3 2H2O 6 10分 H2O H218O 空气 乙烯为原料制取写出相关反应的化学反应方程式 解析 采用逆合成分析法 答案 CH2 CH2 H2OCH3CH2OH CH2 CH2 H218OCH3CH218OH 1 10分 多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物 多沙唑嗪的合成路线如下 1 写出D中两种含氧官能团的名称 和 2 写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式 苯的衍生物 且苯环上的一取代产物只有两种 与Na2CO3溶液反应放出气体 水解后的产物才能与FeCl3溶液发生显色反应 3 E F的反应中还可能生成一种有机副产物 该副产物的结构简式为 4 由F制备多沙唑嗪的反应中要加入试剂X C10H10N3O2Cl X的结构简式为 5 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 R Br NaCNR CN NaBr 合成过程中无机试剂任选 合成路线流程图示例如下 解析 1 D中含氧官能团是醚基和羧基 2 由题目要求知D的同分异构体中含有官能团 COOH和且水解后生成酚羟基 取代物有 两种 说明两取代基处于对位 其结构简式可能为 3 EF只有1molE与1mol反应生成1molF 还可能是2molE与1mol反应生成有机副产物 4 采用逆推法 由多沙唑嗪F可知试剂X为 5 采用逆推法 故由苯甲醛和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯的路线为 答案 1 羧基醚基 2 10分 2010 全国卷 有机化合物A H的转换关系如下所示 请回答下列问题 1 链烃A有支链且只有一个官能团 其相对分子质量在65 75之间 1molA完全燃烧消耗7mol氧气 则A的结构简式是 2 在特定催化剂作用下 A与等物质的量的H2反应生成E 由E转化为F的化学方程式是 3 G与金属钠反应能放出气体 由G转化为H的化学方程式是 4 的反应类型是 的反应类型是 解析 1 由H判断G中有5个碳 进而A中5个C 再看A能与H2加成 能与Br2加成 说明A中不饱和度至少为2 又据1molA燃烧 消耗7molO2 故A分子式为 C5H8 再据题意A中只有一个官能团 且含有支链 可以确定A的结构简式如下 CH3 2CHC CH 2 CH3 2CHC CH与等物质的量的H2完全加成后得到E CH3 2CHCH CH2 E再与Br2加成的反应就很好写了 4 反应类型分别是加成反应 或还原反应 取代反应 答案 1 CH3 2CHC CH 4 加成反应 或还原反应 取代反应 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全