高考化学一轮复习 第三节 有机合成 .ppt

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1、1 烃和烃的衍生物的综合应用 2 了解有机合成的一般方法 第三节有机合成 1 有机合成的过程 1 有机合成是指利用 的原料 通过有机反应 生成具有和的有机物的过程 2 有机合成遵循的原则有 起始原料要价廉 易得 低毒性 低污染 合成路线简捷 易于分离 产率 条件适宜 操作 能耗低 易于实现 简单 易得 特定结构 功能 较高 简便 3 有机合成的任务包括目标化合物的构建和的转化 4 有机合成的过程是利用简单的试剂作为基础原料 通过有机反应连上官能团或一段碳链 得到一个中间体 在此基础上利用中间体上的官能团 加上辅助原料 进行第二步反应 合成第二个中间体 经过多步反应 按照目标化合物的要求 合成具

2、有一定碳原子数目 一定结构的目标化合物 其合成过程示意图如下 分子骨架 官能团 2 有机合成的方法 正逆合成分析法 1 有机合成的方法包括分析法和分析法等 2 正向合成分析法是从已知的原料入手 找出合成所需要的直接或间接的 逐步推向合成的目标有机物 其合成示意图是 3 逆向合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法 它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的 该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物 而这个中间体 又可以由上一步的中间体得到 依次类推 最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线 如下图所示 正向合成 逆向合成 中间体 中间体 有机合成题的解题思路是什么 提示 有机合成题的解

3、题思路是 1 首先要正确判断要合成的有机物的类别 它含有哪几种官能团 与哪些知识和信息有关 2 其次是根据现有的原料 信息和有关反应规律 尽可能合理地把目标化合物分成若干片断 或寻找官能团的引入 转换 保护方法 或设法将各片断拼接衍变 尽快找出合成目标化合物的关键 3 最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较 选择出最佳的合成方案 其解题思路可简要列如下表 1 取代反应 1 取代反应指的是有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应 2 烃的卤代 芳香烃的硝化或磺化 卤代烃的水解 醇分子间的脱水反应 醇与氢卤酸的反应 酚的卤代 酯化反应 酯的水解和醇解以及蛋白质

4、的水解等都属于取代反应 3 在有机合成中 利用卤代烷的取代反应 将卤原子转化为羟基 氨基等官能团 从而制得用途广泛的醇 胺等有机物 2 加成反应 1 加成反应指的是有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团相互结合生成新化合物的反应 2 能与分子中含碳碳双键 碳碳叁键等有机物发生加成反应的试剂有氢气 卤素单质 氢卤酸 水等 此外 苯环的加氢 醛 酮与H2 X2 HX HCN NH3等的加成 也是必须掌握的重要的加成反应 3 加成反应过程中原来有机物的碳骨架结构并未改变 这一点对推测有机物的结构很重要 4 利用加成反应可以增长碳链 也可以转换官能团 在有机合成中有广泛的应用 3 消去反应 1

5、消去反应指的是在一定条件下 有机物脱去小分子物质 如H2O HX等 生成分子中含双键或叁键的不饱和有机物的反应 2 醇分子内脱水 卤代烃分子内脱卤化氢是中学阶段必须掌握的消去反应 醇分子内脱水 卤代烃脱卤化氢 主 3 卤代烃发生消去反应时 主要是卤素原子与相邻碳原子上含氢较少的碳原子上的氢一起结合生成卤化氢脱去 如果相邻碳原子上无氢原子 则不能发生消去反应 如发生消去反应时主要生成 也有少量的 CH3 2CH CH CH2生成 而CH3X和 CH3 3C CH2X却不能发生消去反应 4 醇类发生消去反应的规律与卤代烃的消去规律相似 但反应条件不同 醇类发生消去反应的条件是浓硫酸 加热 而卤代烃

6、发生消去反应的条件是浓NaOH 醇 加热 或NaOH的醇溶液 要注意区分 5 在有机合成中 利用醇或卤代烷的消去反应可以在碳链上引入双键 叁键等不饱和键 4 有机化学中的氧化反应和还原反应 1 有机化学中 通常将有机物分子中加入氧原子或脱去氢原子的反应称为氧化反应 而将有机物分子中加入氢原子或脱去氧原子的反应称为还原反应 2 在氧化反应中 常用的氧化剂有O2 酸性KMnO4溶液 O3 银氨溶液和新制的Cu OH 2悬浊液等 在还原反应中 常用的还原剂有H2 LiAlH4和NaBH4等 3 有机物的燃烧 有机物被空气氧化 有机物被酸性KMnO4溶液氧化 醛基被银氨溶液和新制的Cu OH 2悬浊液

7、氧化 烯烃被臭氧氧化等都属于氧化反应 而不饱和烃的加氢 硝基还原为氨基 醛基或酮基的加氢 苯环的加氢等都属于还原反应 4 利用氧化反应或还原反应 可以转变有机物的官能团 实现醇 醛 羧酸等物质间的相互转化 如 5 加聚反应 1 相对分子质量小的化合物 也叫单体 通过加成反应互相聚合成为高分子化合物的反应叫做加聚反应 2 加聚反应的特点是 链节 也叫结构单元 的相对分子质量与单体的相对分子质量 或相对分子质量和 相等 产物中仅有高聚物 无其他小分子生成 但生成的高聚物由于n值不同 是混合物 注意 实质上是通过加成反应得到高聚物 3 加聚反应的单体通常是含有键或 C C 键的化合物 可利用 单双键

8、互换法 巧断加聚产物的单体 常见的单体主要有 乙烯 丙烯 氯乙烯 苯乙烯 丙烯腈 1 3丁二烯 异戊二烯和甲基丙烯酸甲酯 等 6 缩聚反应 1 单体间的相互反应生成高分子 同时还生成小分子 如H2O HX等 的反应叫做缩聚反应 2 缩聚反应与加聚反应相比较 其主要的不同之处是缩聚反应中除生成高聚物外同时还有小分子生成 因而缩聚反应所得高聚物的结构单元的相对分子质量比反应的单体的相对分子质量小 7 显色反应 1 某些有机物跟某些试剂作用而产生特征颜色的反应叫显色反应 2 苯酚遇FeCl3溶液显紫色 淀粉遇碘单质显蓝色 某些蛋白质遇浓硝酸显黄色等都属于有机物的显色反应 苯酚遇FeCl3溶液显紫色

9、淀粉遇碘单质显蓝色 这是一个特征反应 常用于淀粉与碘单质的相互检验 某些蛋白质遇浓硝酸显黄色 含有苯环的蛋白质遇浓硝酸显黄色 这是由于蛋白质变性而引起的特征颜色反应 通常用于蛋白质的检验 常用于苯酚或酚类物质的鉴别 例1 以乙醇为原料 用下述6种类型的反应 氧化 消去 加成 酯化 水解 加聚 来合成乙二酸乙二酯 的正确顺序是 A B C D 解析 其合成路线可表示如下 答案 C 对有机反应的学习应注意以下几点 1 理解并掌握各类有机化学反应的反应机理 2 正确标示有机反应发生的条件 有机反应必须在一定条件下才能发生 反应条件不同 反应类型和反应产物也有可能不同 3 准确书写有机反应的化学方程式

10、 有机物可用结构简式表示 标明反应必须的条件 不漏写其他生成物 将方程式进行配平 1 氯普鲁卡因盐酸盐是一种局部麻醉剂 麻醉作用较快 较强 毒性较低 其合成路线如下 请把相应反应名称填入下表中 供选择的反应名称如下 氧化 还原 硝化 磺化 氯化 酸化 碱化 成盐 酯化 酯交换 水解 氯普鲁卡因盐酸盐 解析 此题以甲苯为原料 经八步反应最终合成容易看出 反应 为硝化 但接下来的两步反应的生成物没有给出 只写出 A B 经反应 的产物不难看出 两步反应在苯环上引进了氯原子 且变成了酯 而反应 为酯化反应 则反应 分别进行了氯代和氧化 进行酯交换反应 生成物C是 反应 则是还原 NO2为 NH2的反

11、应 反应 是成盐的反应 答案 硝化氯代氧化酯化还原 有机合成的思路是通过有机反应构建目标化合物的分子骨架 并引入或转化所需的官能团 根据所学过的有机反应 应掌握有机物官能团的引入 消除和转化的各种方法 1 官能团的引入 1 引入碳碳双键 卤代烃的消去 醇的消去 炔烃的不完全加成 2 引入卤原子 X 烷烃或苯及其同系物的卤代 不饱和烃与HX X2的加成 醇与氢卤酸的取代 3 引入羟基 OH 烯烃与水的加成 醛 酮 的加成 卤代烃的水解 酯的水解 2 官能团的消除 1 通过有机物加成可消除不饱和键 2 通过消去 氧化或酯化可消除羟基 3 通过加成或氧化可消除醛基 4 通过消去或取代可消除卤原子 3

12、 官能团的转变 1 利用官能团的衍生关系进行转变 如 醇 醛 羧酸 2 通过不同的反应途径增加官能团的个数 如 3 通过不同的反应 改变官能团的位置此外 我们还可以利用不同的有机反应增长或减短有机物的碳链 例2 2010 广东珠海模拟 有机物A是不饱和链烃 且不含甲基 A到G的合成路线如下面框图所示 图中括号内数据表示相对分子质量 D不存在同分异构体 G是有香味的物质且可以使溴水褪色 已知 回答下列问题 1 指出反应类型 B C E F 2 写出下列物质的结构简式A E F 3 写出下列反应的化学方程式 B C F G 4 写出G使溴水褪色反应的化学方程式 解析 设A的分子式为CnH2n或Cn

13、H2n 2 根据其相对分子质量进行讨论 可得A的分子式为C4H6 由于A分子中不含甲基 所以不能为炔 只能为CH2 CH CH CH2 B的相对分子质量比A大160 所以B中含两个Br原子 结构简式为CH2Br CH CH CH2Br或CH2Br CHBr CH CH2 则C的结构简式为CH2OH CH CH CH2OH或CH2OH CHOH CH CH2 由于D不存在同分异构体 可推知C的结构简式只能为CH2OH CH CH CH2OH 则B的结构简式只能为CH2Br CH CH CH2Br 所以D的结构简式为CH2OH CH2 CHCl CH2OH D完全氧化得到E E的结构简式为HOOC

14、 CH2 CHCl COOH E发生消去反应得到F F的结构简式为HOOC CH CH COOH F发生酯化反应得G G的结构简式为C2H5OOC CH CH COOC2H5 答案 1 取代反应 或水解反应 消去反应 2 CH2 CH CH CH2HOOC CH2 CHCl COOHHOOC CH CH COOH 3 CH2Br CH CH CH2Br 2H2OHOCH2 CH CH CH2OH 2HBrHOOC CH CH COOH 2C2H5OHC2H5OOC CH CH COOC2H5 2H2O 4 C2H5OOC CH CH COOC2H5 Br2 C2H5OOC CHBr CHBr

15、COOC2H5 有机合成的分析方法1 正合成分析法 是采用正向思维方法 从已知原料入手 找出合成所需要的直接或间接的中间体 逐步推向待合成有机物 其思维程序是 原料 中间体 产品 2 逆合成分析法 是采用逆向思维方法 从产品的组成 结构 性质入手 找出合成所需要的直接或间接的中间体 逐步推向已知原料 其思维程序是 产品 中间体 原料 3 综合比较法 是采用综合思维的方法 将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较 从而得到最佳的合成路线 例如 由乙烯合成草酸二乙酯 其思维过程概括如下 2 有机化学反应因反应条件不同 可生成不同的有机产品 例如 1 2 苯的同系物与卤素单质混合 若在光照条件下 侧

16、链上的氢原子被卤素原子取代 若在催化剂作用下 苯环上的氢原子被卤素原子取代 工业上利用上述信息 按下列路线合成结构简式为的物质 该物质是一种香料 请根据上述路线 回答下列问题 1 A的结构简式可能为 2 反应 的反应类型分别为 3 反应 的化学方程式为 有机物写结构简式 并注明反应条件 4 工业生产中 中间产物A需经反应 得D 而不采取直接转化为D的方法 其原因是 5 这种香料具有多种同分异构体 其中某些物质有下列特征 其水溶液遇FeCl3溶液呈紫色 分子中有苯环且苯环上的一溴代物有两种 写出符合上述条件的物质可能的结构简式 只写两种 解析 据题目信息 2 苯的同系物在光照条件下与Cl2反应 氯原子取代侧链上的氢 故A可能的结构为 结合目标产物及反应 的条件 可知反应 为消去反应生成B为 据题目信息 1 及目标产物结构 B与HCl应在H2O2存在下发生加成反应生成C为 在碱性条件下水解生成D为 氧化后得目标产物 答案 1 2 加成反应消去反应水解或取代反应 3 4 的水解产物的不能经 氧化反应而得到产品 或A中的水解产物不在链端 不能氧化成 CHO 其他合理答案也可 5 例1 乙烯在硫