5.3有機(jī)合成設(shè)計(jì)（學(xué)生版）-高二化學(xué)講與練（蘇教2019選擇性必修3）

第三單元有機(jī)合成設(shè)計(jì)目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航1．熟悉常見官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)和特征反應(yīng)，說明有機(jī)物中基團(tuán)之間的相互影響；2．認(rèn)識有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系；3．了解設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的一般方法。知識01有機(jī)物基團(tuán)間的相互影響1．苯環(huán)與側(cè)鏈的相互影響(1)苯環(huán)與甲基的相互影響①甲基對苯環(huán)的影響：甲基使苯環(huán)上側(cè)鏈鄰、對位上的H原子變得_______。②苯環(huán)對甲基的影響：苯環(huán)使甲基性質(zhì)活潑而被_______。(2)苯環(huán)與羥基的相互影響①苯酚中苯基對羥基的影響在苯酚分子中，苯基影響了與其相連的羥基上的氫原子，促使它比乙醇分子中羥基上的氫原子更易_______。②苯酚中羥基對苯基的影響(苯和苯酚溴代反應(yīng)的比較)苯苯酚反應(yīng)物液溴、苯濃溴水、苯酚反應(yīng)條件催化劑不需催化劑被取代的氫原子數(shù)1個(gè)3個(gè)反應(yīng)速率慢快2．基團(tuán)之間的相互影響(1)有機(jī)化合物分子中基團(tuán)之間是相互_______和相互_______的。基團(tuán)之間的相互作用會影響物質(zhì)的_______，以及有機(jī)反應(yīng)的_______。(2)有機(jī)反應(yīng)所用的溶劑及其他反應(yīng)條件會影響反應(yīng)的_______和反應(yīng)_______?！炯磳W(xué)即練1】有機(jī)物分子中的原子(團(tuán))之間會相互影響，導(dǎo)致相同的原子(團(tuán))表現(xiàn)不同的性質(zhì)。下列各項(xiàng)事實(shí)不能說明上述觀點(diǎn)的是()A．甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，而甲基環(huán)己烷不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B．乙烯能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，而乙烷不能與溴水發(fā)生加成反應(yīng)C．苯酚可以與NaOH反應(yīng)，而乙醇不能與NaOH反應(yīng)D．苯酚與溴水可直接反應(yīng)，而苯與液溴反應(yīng)需要FeBr3作催化劑知識02重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化1．有機(jī)合成中常見的碳鏈變化碳鏈變化反應(yīng)方式碳鏈增長不飽和有機(jī)物之間的加成或相互加成鹵代烴與氰化鈉或炔鈉的反應(yīng)醛、酮與HCN的加成等碳鏈縮短烯、炔的氧化烷的裂解脫羧反應(yīng)芳香烴側(cè)鏈的氧化2．常見官能團(tuán)引入或轉(zhuǎn)化的方法引入的官能團(tuán)反應(yīng)類型引入碳碳雙鍵鹵代烴的消去反應(yīng)醇的消去反應(yīng)炔烴與H2、HX、X2的不完全加成反應(yīng)引入鹵素原子不飽和烴與鹵素單質(zhì)(或鹵化氫)的加成反應(yīng)烷烴、苯及其同系物與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)醇與氫鹵酸的取代反應(yīng)引入羥基鹵代烴的水解反應(yīng)醛、酮與H2的加成反應(yīng)酯的水解反應(yīng)引入羧基醛的氧化苯的同系物的氧化(酸性高錳酸鉀溶液)酯的水解(酸性條件)3．有機(jī)物分子中官能團(tuán)的消除(1)消除不飽和雙鍵或三鍵，可通過加成反應(yīng)。(2)經(jīng)過酯化、氧化、與氫鹵酸取代、消去等反應(yīng)，都可以消除—OH。(3)通過加成、氧化反應(yīng)可消除—CHO。(4)通過水解反應(yīng)可消除酯基。常見的有機(jī)物轉(zhuǎn)化路線1．烴、鹵代烴、烴的含氧衍生物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系2．一元合成路線3．二元合成路線4．芳香化合物合成路線(1)(2)【即學(xué)即練2】石油化工產(chǎn)品X的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，下列判斷錯(cuò)誤的是 ()A．X→Y是加成反應(yīng)B．乙酸→W是酯化反應(yīng)，也是取代反應(yīng)C．Y能與鈉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣D．W能與NaOH溶液反應(yīng)，但不能與稀硫酸反應(yīng)【即學(xué)即練3】官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化在有機(jī)合成中極為常見，能夠在碳鏈上引入羥基的反應(yīng)是()①取代反應(yīng)②加成反應(yīng)③消去反應(yīng)④水解反應(yīng)⑤還原反應(yīng)⑥氧化反應(yīng)⑦酯化反應(yīng)⑧硝化反應(yīng)A．①②⑥⑦ B．①②④⑤ C．③⑥⑦⑧ D．②③⑤⑥知識03有機(jī)合成的一般過程1．有機(jī)合成定義有機(jī)合成就是利用_______、_______的原料，通過一系列有機(jī)化學(xué)反應(yīng)生成具有_______結(jié)構(gòu)和_______的有機(jī)化合物的過程。2．有機(jī)合成的任務(wù)和過程(1)有機(jī)合成的任務(wù)包括目標(biāo)化合物分子_______的構(gòu)建和__________的轉(zhuǎn)化。(2)基本過程為利用簡單的試劑作為_______材料，通過有機(jī)反應(yīng)連上一個(gè)__________或一段_______，得到一個(gè)中間產(chǎn)物；在此基礎(chǔ)上利用中間體上的_________，進(jìn)行第二步反應(yīng)，以此類推，經(jīng)過多步反應(yīng)，合成目標(biāo)化合物。3．逆合成分析法(1)逆合成分析法是將目標(biāo)化合物_______一步，尋找_______反應(yīng)的中間原料，即前體，依次倒推，最后確定最適宜的______________和最終的合成路線。(2)基本思路：將目標(biāo)分子中的__________切斷或轉(zhuǎn)換_________，推出擬合成目標(biāo)分子的前體，再根據(jù)前體推出最初的原料。即：目標(biāo)化合物→前體1→前體2→……→起始原料(3)逆合成分析法基本思路示例例如：由乙烯合成草酸二乙酯，其思維過程可概括如下：具體路線：寫出合成步驟中相應(yīng)化學(xué)方程式：①_______________________________________________________________②_______________________________________________________________③_______________________________________________________________④_______________________________________________________________⑤_______________________________________________________________4．合成路線選擇的基本原則(1)合成路線的各步反應(yīng)的條件必須比較________，且具有較高的________。(2)所使用的基礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是低________、低________、________和________的?！炯磳W(xué)即練4】以環(huán)己醇為原料有如下合成路線：則下列說法正確的是()A．反應(yīng)①的反應(yīng)條件是NaOH溶液、加熱B．反應(yīng)②的反應(yīng)類型是取代反應(yīng)C．環(huán)己醇屬于芳香醇D．反應(yīng)②中需加入溴水【即學(xué)即練5】乙烯是世界上產(chǎn)量最大的化學(xué)產(chǎn)品之一，乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的75%以上，世界上已將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。由乙烯和其他無機(jī)原料合成環(huán)狀化合物E的流程如下：(1)請?jiān)诜娇騼?nèi)填入合適的化合物的結(jié)構(gòu)簡式。(2)寫出A水解的化學(xué)方程式：_________________________________________。

(3)從有機(jī)合成的主要任務(wù)角度分析，上述有機(jī)合成最突出的任務(wù)是___________________。

題型一有機(jī)物基團(tuán)間的相互影響1．苯在催化劑存在下與液溴反應(yīng)，而苯酚與溴水反應(yīng)不用加熱也不需催化劑，原因是()A．苯環(huán)與羥基相互影響，使苯環(huán)上氫原子活潑B．苯環(huán)與羥基相互影響，使羥基上氫原子變活潑C．羥基影響了苯環(huán)，使苯環(huán)上的氫原子變活潑D．苯環(huán)影響羥基，使羥基上的氫原子變活潑(1)苯基對其他基團(tuán)的影響：水、醇、苯酚提供氫離子的能力大小為R—OH<H—OH<C6H5—OH。(2)羥基對C—H鍵的影響：使和羥基相連的C—H鍵更不穩(wěn)定。題型二重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化2．由環(huán)己醇制取環(huán)己二酸己二酯，最簡單的流程途徑順序正確的是()已知：RCH=CHR'RCHO+RCHO①取代反應(yīng)②加成反應(yīng)③氧化反應(yīng)④還原反應(yīng)⑤消去反應(yīng)⑥酯化反應(yīng)⑦中和反應(yīng)⑧縮聚反應(yīng)A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥ C．⑤②③⑥ D．⑤③④⑦3．官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化在有機(jī)合成中極為常見，能夠在碳鏈上引入羥基的反應(yīng)是()①取代反應(yīng)②加成反應(yīng)③消去反應(yīng)④水解反應(yīng)⑤還原反應(yīng)⑥氧化反應(yīng)⑦酯化反應(yīng)⑧硝化反應(yīng)A．①②⑥⑦ B．①②④⑤C．③⑥⑦⑧D．②③⑤⑥題型三有機(jī)合成的一般過程4．下列合成路線不合理的是()A．用氯苯合成環(huán)己烯：B．用乙醇合成乙二醇：CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(170℃))CH2CH2eq\o(,\s\up7(Cl2),\s\do5())ClCH2CH2Cleq\o(,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(△))HOCH2CH2OHC．用乙烯合成乙酸：CH2=CH2eq\o(,\s\up7(水/催化劑),\s\do5(△))CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(O2/Cu),\s\do5(△))CH3CHOeq\o(,\s\up7(O2/催化劑),\s\do5(△))CH3COOHD．用BrCH2CH=CHCH2Br合成HOOCCHClCH2COOH：BrCH2CH=CHCH2Breq\o(,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(△))HOCH2CH=CHCH2OHeq\o(,\s\up7(KMnO4（H＋）))HOOCCH=CHCOOHeq\o(,\s\up7(HCl),\s\do5())HOOCCHClCH2COOH5．乙醇在與濃硫酸混合共熱的反應(yīng)過程中，受反應(yīng)條件的影響，可發(fā)生兩類不同類型的反應(yīng)：1，4二氧六環(huán)是一種常見的溶劑。它可以通過如圖所示的合成路線制得：其中A可能是()A．乙烯B．乙醇C．乙二醇D．乙酸6．已知合成路線：根據(jù)要求回答下列問題：(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為____________。(2)上述過程屬于加成反應(yīng)的有________(填序號)。(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為__________________________________________________。(4)反應(yīng)③的化學(xué)方程式為________________________________________。(5)反應(yīng)④為________反應(yīng)，化學(xué)方程式為_______________________________________。(6)相對于初始反應(yīng)物來講，產(chǎn)物引入了官能團(tuán)：________________；產(chǎn)物C則引入了官能團(tuán)：________。解決有機(jī)合成題的基本步驟(1)要正確判斷合成的有機(jī)物屬于何種有機(jī)物，它帶有什么官能團(tuán)，它和哪些知識、信息有關(guān)，它所在的位置的特點(diǎn)等。(2)根據(jù)現(xiàn)有原料、信息和有關(guān)反應(yīng)規(guī)律，盡可能合理地把目標(biāo)有機(jī)物解剖成若干片段,或?qū)ふ夜倌軋F(tuán)的引入、轉(zhuǎn)換、保護(hù)方法,或設(shè)法將各片段(小分子化合物)拼接衍變，盡快找出合成目標(biāo)有機(jī)物的關(guān)鍵和突破點(diǎn)。(3)將正向思維和逆向思維相結(jié)合，選擇出最佳合成方案?；A(chǔ)鞏固1．一定條件下，炔烴可以進(jìn)行自身化合反應(yīng)。如乙炔的自身化合反應(yīng)為2HC≡CH→HC≡C—CHCH2。下列關(guān)于該反應(yīng)的說法不正確的是()A．該反應(yīng)使碳鏈增長了2個(gè)碳原子B．該反應(yīng)引入了新官能團(tuán)C．該反應(yīng)是加成反應(yīng)D．該反應(yīng)屬于取代反應(yīng)2．已知酸性：>H2CO3>>HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，綜合考慮反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和原料成本等因素，將轉(zhuǎn)變的方法有()A．與稀H2SO4共熱后，加入足量的NaHCO3溶液B．與稀H2SO4共熱后，加入足量的Na2CO3溶液C．與足量的NaOH溶液共熱后，再加入適量H2SO4D．與足量的NaOH溶液共熱后，再通入足量CO23．從最初的水楊酸()到阿司匹林()，再到長效緩釋阿司匹林，水楊酸系列藥物產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改造經(jīng)歷了數(shù)百年的歷史。一種制備水楊酸的流程如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A．設(shè)計(jì)步驟①的目的是利用—SO3H占位，減少副產(chǎn)物生成B．1mol阿司匹林與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí)，最多可消耗2molNaOHC．若將步驟④、⑤的順序互換，還需在④、⑤之間增加保護(hù)酚羥基的步驟D．要獲得療效更佳、作用時(shí)間更長的緩釋阿司匹林，可以對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾4．有機(jī)物甲的結(jié)構(gòu)簡式為H2NCOOH，它可以通過下列路線合成(分離方法和其他產(chǎn)物已經(jīng)略去)：下列說法不正確的是()A．甲可以發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和酯化反應(yīng)B．步驟Ⅰ的反應(yīng)方程式是C．步驟Ⅳ的反應(yīng)類型是取代反應(yīng)D．步驟Ⅰ和Ⅳ在合成甲過程中的目的是保護(hù)氨基不被氧化5．有機(jī)合成的主要任務(wù)之一是引入目標(biāo)官能團(tuán)。下列反應(yīng)中，能夠在有機(jī)化合物碳鏈上引入羥基官能團(tuán)的是()A．烷烴在光照條件下與氯氣反應(yīng)B．鹵代烴在氫氧化鈉的乙醇溶液中加熱反應(yīng)C．醛在有催化劑并加熱的條件下與氫氣反應(yīng)D．羧酸和醇在有濃硫酸并加熱的條件下反應(yīng)6．已知異氰酸(H—N=C=O)與醇(ROH)混合得到的產(chǎn)物是氨基甲酸酯(H2N—COO—R)，異氰酸酯需要通過如下工藝流程得到：下列說法正確的是()A．反應(yīng)③為取代反應(yīng)，反應(yīng)④為加成反應(yīng)B．化合物4和5為副產(chǎn)物，且互為同分異構(gòu)體C.若R為H，可以用苯甲醇與異氰酸脫水制備異氰酸酯D．若R為—CH3，則原料1的核磁共振氫譜有6組峰7．下列有機(jī)合成設(shè)計(jì)中，所涉及的反應(yīng)類型有錯(cuò)誤的是()A．由丙烯合成1，2丙二醇：第一步加成反應(yīng)，第二步取代反應(yīng)B．由1溴丁烷合成1，3丁二烯：第一步消去反應(yīng)，第二步加聚反應(yīng)C．由乙醇合成乙炔：第一步消去反應(yīng)，第二步加成反應(yīng)，第三步消去反應(yīng)D．由乙烯合成乙二醛：第一步加成反應(yīng)，第二步取代反應(yīng)，第三步氧化反應(yīng)8．作為“血跡檢測小王子”，魯米諾反應(yīng)在刑偵中扮演了重要的角色，其一種合成原理如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A．魯米諾的化學(xué)式為C8H6N3O2B．一定條件，A可以和甘油發(fā)生聚合反應(yīng)C．1molB與足量H2完全反應(yīng)最多消耗5molH2D．(1)、(2)兩步的反應(yīng)類型分別為加成反應(yīng)和還原反應(yīng)9．由環(huán)己烷可制備1，4環(huán)己醇的二乙酸酯。下面是有關(guān)的8步反應(yīng)(其中所有無機(jī)產(chǎn)物都已略去)。(1)屬于取代反應(yīng)的是(填序號，下同)，屬于加成反應(yīng)的是。

(2)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：A，B，C，D。

(1)①⑥⑦③⑤⑧10．工業(yè)上用甲苯生產(chǎn)對羥基苯甲酸乙酯，其生產(chǎn)過程如下：回答：(1)有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)簡式為_____________。

(2)反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式(要注明反應(yīng)條件)：_____________________________________。

(3)反應(yīng)②的反應(yīng)類型是________，反應(yīng)④的反應(yīng)類型屬于________。

A．取代反應(yīng) B．加成反應(yīng) C．氧化反應(yīng) D．酯化反應(yīng)(4)反應(yīng)③的化學(xué)方程式(不用寫反應(yīng)條件，但要配平)：___________________________________。

(5)在合成線路中，設(shè)計(jì)第③和⑥這兩步反應(yīng)的目的是___________________________________。

培優(yōu)競賽1．最理想的“原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)”是指反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物的反應(yīng)。下列屬于最理想的“原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)”的是()A．用丙烯腈在酸性條件下水解制備丙烯酸的反應(yīng)B．用水楊酸與乙酸酐反應(yīng)制備阿司匹林的反應(yīng)C．用乙醛發(fā)生羥醛縮合制備2丁烯醛的反應(yīng)D．用環(huán)氧乙烷與水反應(yīng)制備乙二醇的反應(yīng)2．青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，“青”指的是靛藍(lán)，是人類使用歷史悠久的染料之一，下列為傳統(tǒng)制備靛藍(lán)的過程：下列說法不正確的是()A．浸泡發(fā)酵過程發(fā)生的反應(yīng)為取代反應(yīng)B．吲哚酮的分子式為C8H7NOC．吲哚酚的苯環(huán)上的二氯代物有6種D．1mol靛藍(lán)最多可以與7molH2發(fā)生加成反應(yīng)3．香草醛是一種食品添加劑，合成路線如圖所示。關(guān)于香草醛的合成路線，下列說法正確的是()A．理論上物質(zhì)2→3，原子利用率為100%B．化合物2可發(fā)生氧化、還原、取代、加成、加聚反應(yīng)C．等物質(zhì)的量的四種化合物分別與足量金屬Na反應(yīng)，消耗Na的物質(zhì)的量之比為1∶3∶2∶1D．檢驗(yàn)制得的香草醛中是否混有化合物3，可用氯化鐵溶液4．有機(jī)物F是我國最早批準(zhǔn)的可用于肺炎臨床試驗(yàn)的藥物之一。F的合成路線如圖所示，已知：分子中—Ar表示—C6H5。已知：RCOCH3＋R′COCleq\o(,\s\up7(K2CO3),\s\do5())RCOCH2COR′＋HClROH＋(CH3CO)2O→ROCOCH3＋CH3COOH(1