有機(jī)合成綜合應(yīng)用(知識點(diǎn)歸納總結(jié)+典例解析)

1、有機(jī)合成綜合應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 、了解有機(jī)合成的過程，掌握有機(jī)合成的基本原則；2、了解逆合成分析法，通過簡單化合物的逆合成分析，鞏固烴、鹵代烴、烴的含氧衍生物的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn) 化關(guān)系，并認(rèn)識有機(jī)合成在人類生活和社會進(jìn)步中的重大意義。初步學(xué)會設(shè)計(jì)合理的有機(jī)合成路線；3、掌握碳鏈的增長與縮短、官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化的方法，加深對有機(jī)合成的關(guān)鍵步驟的認(rèn)識。要點(diǎn)一、有機(jī)合成的過程1 有機(jī)合成的定義。有機(jī)合成是指利用簡單、易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)物的過程。2有機(jī)合成遵循的原則。(1)起始原料要廉價(jià)、易得、低毒性、低污染。通常采用四個(gè)碳以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。(2)應(yīng)盡量選

2、擇步驟最少的合成路線。為減少合成步驟，應(yīng)盡量選擇與目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)相似的原料。步驟越少，最后產(chǎn)率越高。(3)合成路線要符合“綠色環(huán)?！钡囊蟆８咝У挠袡C(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之 結(jié)合到目標(biāo)化合物中，達(dá)到零排放。(4)有機(jī)合成反應(yīng)要操作簡單、條件溫和、能耗低、易于實(shí)現(xiàn)。(5) 要按一定的反應(yīng)順序和規(guī)律引入官能團(tuán)，不能臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)。綜合運(yùn)用有機(jī)反應(yīng)中官能團(tuán)的衍變規(guī)律及有關(guān)的提示信息，掌握正確的思維方法。有時(shí)則要綜合運(yùn)用順推或逆推的方法導(dǎo)出最佳的合成路線。順推順推逆推3有機(jī)合成的任務(wù)。有機(jī)合成的任務(wù)包括目標(biāo)化合物分子碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)化。4有機(jī)合成的過程。有機(jī)

3、合成的過程是利用簡單的試劑作為基礎(chǔ)原料，通過有機(jī)反應(yīng)連上一個(gè)官能團(tuán)或一段碳鏈，得到一個(gè)中間體； 在此基礎(chǔ)上利用中間體上的官能團(tuán)，加上輔助原料，進(jìn)行第二步反應(yīng)，合成第二個(gè)中間體經(jīng)過多步反應(yīng)，按照目標(biāo)化合物的要求，合成具有一定碳原子數(shù)目、一定結(jié)構(gòu)的目標(biāo)化合物。其合成過程示意圖如下：要點(diǎn)二、有機(jī)合成的關(guān)鍵有機(jī)合成的關(guān)鍵是目標(biāo)化合物分子的碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)化。1 碳骨架的構(gòu)建。構(gòu)建碳骨架是合成有機(jī)物的重要途徑。構(gòu)建碳骨架包括在原料分子及中間化合物分子中增長或縮短碳鏈、成環(huán)或開環(huán)等。(1)碳骨架增長。條件： 有機(jī)合成所用的有機(jī)原料分子中所含碳原子數(shù)若小于目標(biāo)物質(zhì)的分子中的碳原子數(shù)，就需要增長

4、碳鏈。碳骨架增長舉例：鹵代烴的取代反應(yīng)。a溴乙烷與氰化鈉的醇溶液共熱：CH 3CH2Br+NaCNCH3CH2CN+NaBr( 取代反應(yīng))CH3CH2CN+2H 2O+H+CH3CH2COOH+NH 4+(酸性條件下水解)b溴乙烷和丙炔鈉反應(yīng)：液氨2CH 3C CH+2Na2CH3C CNa+H 2CH3CH2Br+CH 3C CNaCH3CH2 CCH3+NaBr醛與氫氰酸的加成反應(yīng)。酮與氫氰酸的加成反應(yīng)。醛、酮和烷基鋰的加成。烯、炔與氫氰酸的加成反應(yīng)。CuCl2溶液HC CH+HCN 2CH2 CH CN醛、酮與醛的加成。各類縮合反應(yīng)。酯化反應(yīng)。CH3COOH+CH 3CH2OH 濃硫酸C

5、H3COOCH2CH3+H2O(2)碳鏈的減短。條件：有機(jī)合成所用的有機(jī)原料分子中所含碳原子數(shù)大于目標(biāo)物分子，就需要減短碳鏈。羧酸或羧酸鹽脫去羧基。如：CH3COONa+NaOHCH4 +Na2CO3水解反應(yīng)。CH3COOCH3+NaOHCH3COONa+CH3OHH2N CH2 CONH CH2COOH+H 2O 2H2N CH2COOH催化劑(C 6H 10O5)n+nH 2OnC6H 12O6苯的同系物被酸性KMnO 4溶液氧化。(3)成環(huán)反應(yīng)。二元醇成環(huán)。羥基酸分子內(nèi)酯化。二元羧酸成環(huán)。(4)開環(huán)反應(yīng)。環(huán)烯烴被酸性KMnO 4溶液氧化2官能團(tuán)的引入、消除和轉(zhuǎn)化。并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團(tuán)

6、。根據(jù)所學(xué)過的有有機(jī)合成的思路是通過有機(jī)反應(yīng)構(gòu)建目標(biāo)化合物的分子骨架，機(jī)反應(yīng)，應(yīng)掌握有機(jī)物官能團(tuán)的引人、消除和轉(zhuǎn)化的各種方法。(1)官能團(tuán)的引入。引入碳碳雙鍵(a鹵代烴的消去：CH 3CH 2Br+NaOH醇CH 2 CH 2 +NaBr+H 2Ob醇的消去：CH3CH2OH濃硫酸170 CCH2 CH2 +H2Oc炔烴的不完全加成：一定條件HC CH+HClCH 2 CHCl引入鹵原子( X)。a烷烴或苯及其同系物的鹵代：光 CH4+Cl 2CH3Cl+HClb不飽和烴和HX、 X2的加成：催化劑CH 2 CH2+HBrCH 3 CH 2BrHC CH+2Br2CHBr2 CHBr 2c醇與

7、氫鹵酸的取代：CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O引入羥基( OH)。a烯烴與水的加成：催化劑CH 2 CH2+H 2OCH 3 CH 2OHb醛(酮 )的加成：c鹵代烴的水解：R X+H 2O OHR OH+HXd酯的水解：R COOR +NaOHR COONa+R OH (2)官能團(tuán)的消除。通過有機(jī)物加成可消除不飽和鍵；通過消去、氧化或酯化可消除羥基；通過加成或氧化可消除醛基；通過消去或取代可消除鹵原子。(3)官能團(tuán)的轉(zhuǎn)變。利用官能團(tuán)的衍生關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)變，如：醇醛羧酸通過不同的反應(yīng)途徑增加官能團(tuán)的個(gè)數(shù)，如：通過不同的反應(yīng)，改變官能團(tuán)的位置。官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化是有機(jī)合成中常見的方法，鹵

8、代烴在官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化中起著橋梁作用。因此要熟練記住有機(jī)物之要點(diǎn)三、有機(jī)合成的方法逆合成分析法1 有機(jī)合成的方法包括正向合成分析法和逆合成分析法等。2正向合成分析法是從已知的原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間體，逐步推向合成的目標(biāo)有機(jī)物，其合成示意圖是：基礎(chǔ)原料中間體中間體 目標(biāo)化合物3逆合成分析法是在設(shè)計(jì)復(fù)雜化合物的合成路線時(shí)常用的方法。它是將目標(biāo)化合物倒推一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，該中間體同輔助原料反應(yīng)可以得到目標(biāo)化合物，而這個(gè)中間體的合成與目標(biāo)化合物一樣，又可以由更上一步的中間體得到。依次倒推，最后確定最適宜的基礎(chǔ)原料和最終的合成路線(如下圖所示)：目標(biāo)化合物中間體中間體 基礎(chǔ)原料

9、要點(diǎn)四、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)1 有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的程序。設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線，可以從確定的某種原料分子開始，逐步經(jīng)過碳鏈的連接和官能團(tuán)的安裝來完成。運(yùn)用逆推法，優(yōu)選最佳合成路線。在優(yōu)選合成路線時(shí)，必須考慮是否符合綠色化學(xué)原理，以及合成操作是否安全可靠等問題。綠色合成的主要出發(fā)點(diǎn)是：有機(jī)合成中的原子經(jīng)濟(jì)性；原料的綠色化；試劑與催化劑的無公害性。2有機(jī)合成題的解題思路。(1)首先要正確判斷需合成的有機(jī)物的類別，它含有哪種官能團(tuán)，與哪些知識和信息有關(guān)； (2)其次是根據(jù)現(xiàn)有的原料、信息和有關(guān)反應(yīng)規(guī)律，盡可能合理地把目標(biāo)化合物分成若干片斷，或?qū)ふ夜倌?3)最后將正向推導(dǎo)和逆向推導(dǎo)得出的若干個(gè)合成路線加以綜合

10、比較，選擇出最佳的合成方案。 其解題思路如下表：【典型例題】類型一：逆合成分析法例 1 以為原料合成）。（注提示：A 反應(yīng)條件B 反應(yīng)條件C RCH 2CH CH 2+Cl 2500C RCHClCH CH 2+HCl ；合成反應(yīng)流程圖可表示如下圖（無機(jī)試劑可任選）。反應(yīng)物反應(yīng)物【總結(jié)升華】逆合成分析法是在設(shè)計(jì)復(fù)雜化合物的合成路線時(shí)常用的方法。它是將目標(biāo)化合物倒推一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，該中間體同輔助原料反應(yīng)可以得到目標(biāo)化合物，而這個(gè)中間體的合成與目標(biāo)化合物一樣，又可以由更上一步的中間體得到。依次倒推，最后確定最適宜的基礎(chǔ)原料和最終的合成路線。舉一反三：【變式 1 】香豆素是廣泛存在于植物

11、中的一類芳香族化合物，大多具有光敏性，有的還有抗菌和消炎作用。它的核心結(jié)構(gòu)是芳香內(nèi)酯A，其分子式為C9H 6O2。該芳香內(nèi)酯A 經(jīng)下列步驟轉(zhuǎn)變?yōu)樗畻钏岷鸵叶?。提示?CH 3CH CHCH 2CH 3 H O,+CH 3COOH+CH 3CH 2COOH R CH CH2 過氧化物 HBrR CH2 CH2 Br請回答下列問題：(1)寫出化合物C 的結(jié)構(gòu)簡式。(2)化合物 D 有多種同分異構(gòu)體，其中一類同分異構(gòu)體是苯的二取代物，且水解后生成的產(chǎn)物之一能發(fā)生銀種。(3)在上述轉(zhuǎn)化過程中，反應(yīng)步驟BC 的目的是。(4)請?jiān)O(shè)計(jì)合理方案從合成例：由乙醇合成乙烯的反應(yīng)流程圖可表示為：濃硫酸高溫, 高壓

12、CH3CH2OH170 CCH2 CH2 催化劑(用反應(yīng)流程圖表示，并注明反應(yīng)條件)。CH2 CH2 n(2)9(3) 保護(hù)酚羥基，使之不被氧化例 2 物質(zhì) A(C 11H18)是一種不飽和烴，它廣泛存在于自然界中，也是重要的有機(jī)合成中間體之一。某化學(xué)A 經(jīng)反應(yīng)到完成了環(huán)醚F 的合成工作：該小組經(jīng)過上述反應(yīng)，最終除得到B、 C、 D、 E、 F(R1， R2， R3， R4為烴基或H)請完成：(1)寫出由(2)寫出A 制備環(huán)醚F1 的合成路線B 的一種結(jié)構(gòu)簡式C 的結(jié)構(gòu)簡式：_；寫出由該B 出發(fā)經(jīng)過上述反應(yīng)得到F1 的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：(3)該小組完成由A 到 F的合成工作中，最多可得到種

13、環(huán)醚化合物?！舅悸伏c(diǎn)撥】本題給出有機(jī)物鍵線式的表達(dá)方法。根據(jù)反應(yīng)物可以逐步推斷產(chǎn)物B 、 C；然后再由逆合成法(3)5本題主要考查有機(jī)物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)在有機(jī)合成中的應(yīng)用。1 ) 可采用逆推法，由 F 可推得 E 為C 的結(jié)構(gòu)簡式為C 可能的結(jié)構(gòu)為：D 可能的結(jié)構(gòu)為：E 可能為上述結(jié)構(gòu)對應(yīng)的二元醇，經(jīng)分子內(nèi)脫水可得D H2 / NiE，所以D 的結(jié)構(gòu)可能為F1 的同分異構(gòu)體為：種環(huán)醚化合物?！究偨Y(jié)升華】正向合成分析法是從已知的原料入手，的目標(biāo)有機(jī)物。實(shí)際解答題目時(shí)，往往是正向合成法與逆向合成法兩者聯(lián)合應(yīng)用。舉一反三：【變式 1】化合物G 的合成路線如下：(1)D 中含氧官能團(tuán)的名稱為(2)由于(3)

14、由 (2)的分析可知最多可得到5找出合成所需要的直接或間接的中間體，逐步推向合成發(fā)生加成反應(yīng)最多消耗1 mol Gmol H 2。(2)除掉 E 中含有的少量D 的試劑和操作是E 的說法正確的是( 填字母序號)。A 可發(fā)生氧化反應(yīng)C可發(fā)生取代反應(yīng)苯環(huán)上的一氯取代物只有1 種； 1 molACDB 催化條件下可發(fā)生縮聚反應(yīng)D是CH2 CHCOOCH 2CH3的同系物E易溶于水(3)寫出 A B 的化學(xué)反應(yīng)方程式：(4)反應(yīng)E+FG 屬于下列麥克爾加成反應(yīng)類型，則F的結(jié)構(gòu)簡式為(5)比 G 少 2 個(gè)氫原子的物質(zhì)具有下列性質(zhì)：遇FeCl3溶液顯紫色；物質(zhì)最多可消耗2 mol Na 和 1 mol

15、NaOH 。任寫一種該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：【答案】(1)羧基22 2) 向混合物中加入飽和碳酸鈉溶液，充分振蕩后，靜置，分液或者蒸餾(3)CH 2Cl CH CH2+NaOH水CH2OH CH CH2+NaCl【解析】由框圖信息可推知C 是 CH2 CHCHO ， B 是 CH2 CHCH2OH， A 是 CH2 CHCH2Cl。 (1)G 中的羰基能與H 2發(fā)生加成反應(yīng)，但酯基不能。(2)A 項(xiàng)， E 中含有碳碳雙鍵，可發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；B 項(xiàng)， E 中只含酯基和碳碳雙鍵，所以能發(fā)生加聚反應(yīng)，但不能發(fā)生縮聚反應(yīng)，錯(cuò)誤；C 項(xiàng)，酯基可發(fā)生水解反應(yīng)，也屬于取代反應(yīng)，正確；D 項(xiàng)，結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差1 個(gè)或若干個(gè)CH 2 基團(tuán)的有機(jī)物互為同系物，正確；E 項(xiàng)， E不溶于水，錯(cuò)誤。