高二化學有機合成人教實驗版知識精講

1、用心 愛心 專心高二化學高二化學有機合成有機合成人教實驗版人教實驗版【本講教育信息本講教育信息】一. 教學內(nèi)容：有機合成1. 各類有機物的性質(zhì)和相互轉化關系2. 有機合成的過程3. 逆向合成分析法二. 重點、難點1. 熟悉各類有機物的性質(zhì)和相互轉化關系2. 初步認識逆向合成法的思維方法三. 教學過程（一）各類有機物的性質(zhì)和相互轉化關系1、烴的衍生物的重要類別和主要化學性質(zhì)：用心 愛心 專心類別 通式 官能團 代表性物質(zhì) 分子結構特點 主要化學性質(zhì) 鹵 代 烴 RX X 溴乙烷 C2H5Br CX 鍵有極性，易斷裂。 1.取代反應：與NaOH 溶液發(fā)生取代反應，生成醇。2.消去反應：與強堿的醇溶

2、液共熱，脫去鹵化氫，生成烯烴。 醇 ROH OH 乙醇 C2H5OH 有 CO 鍵和OH鍵，有極性； OH 與鏈烴基直接相連。 1.與金屬鈉反應，生成醇鈉和氫氣。2.氧化反應：在空氣中燃燒，生成二氧化碳和水；被氧化劑氧化為乙醛。3.脫水反應： 170時，發(fā)生分子內(nèi)脫水，生成乙烯。 4.酯化反應：與酸反應生成酯。 酚 OH OH 直接與苯環(huán)相連。 1.弱酸性：與 NaOH 溶液反應，生成苯酚鈉和水。 2.取代反應：與濃溴水反應，生成三溴苯酚白色沉淀。3.顯色反應：與鐵鹽(FeCl3)反應，生成紫色物質(zhì)。 醛 乙醛 C=O 雙鍵有極性，具有不飽和性。 1.加成反應：用 Ni 作催化劑，與氫加成，生

3、成乙醇。2.氧化反應：能被弱氧化劑氧化成羧酸(如銀鏡反應、還原氫氧化銅) 羧 酸 乙酸 受 C=O 影響， OH 鍵能夠電離，產(chǎn)生 H。 1.具有酸的通性 2.酯化反應：與醇反應生成酯 酯 (R 和 R可以相同，也可以不同) 乙酸乙酯 分子中RCO和 OR之間的鍵易斷裂。 水解反應：生成相應的羧酸和醇 2、烴的衍生物之間的轉化關系：3、有機反應的主要類型（1）取代反應取代反應:甲烷、苯、醇的鹵代,苯的硝化、磺化，醇與活潑金屬反應，醇的分子間脫水，酯化反應，酯的水解反應等。用心 愛心 專心是原子或原子團與另一原子或原子團的交換；兩種物質(zhì)反應，生成兩種物質(zhì)，有進有出的；該反應前后的有機物的空間結構

4、沒有發(fā)生變化；取代反應總是發(fā)生在單鍵上；這是飽和化合物的特有反應。（2）加成反應加成反應:烯烴、苯、醛、油脂等分子中含有 C、C 雙鍵或 C、O 雙鍵，可與H2、HX、X2、H2O 等加成 。加成反應發(fā)生在不飽和碳原子上；該反應中加進原子或原子團，只生成一種有機物相當于化合反應） ，只進不出；加成前后的有機物的結構將發(fā)生變化，烯烴變烷烴，結構由平面形變立體形；炔烴變烯烴，結構由直線形變平面形；加成反應是不飽和化合物的特有反應，另外，芳香族化合物也有可能發(fā)生加成反應。 （3）消去反應：消去反應：有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個小分子（如 H2O） ，而形成不飽和化合物的反應。如鹵代烴

5、、醇。消去反應發(fā)生在分子內(nèi)；發(fā)生在相鄰的兩個碳原子上；消去反應會脫去小分子，即生成小分子；消去后生成的有機物會產(chǎn)生雙鍵或叁鍵；消去前后的有機物的分子結構發(fā)生變化，它與加成反應相反，因此，分子結構的變化正好與加成反應的情況相反。（4）氧化反應：氧化反應：有機物加氧或去氫的反應，如：絕大多數(shù)有機物都能燃燒。能使酸性 KMnO4溶液褪色的有機物有：烯烴、炔烴、苯的同系物、醇、酚、醛。因發(fā)生氧化反應而使溴水褪色的有機物有：酚和醛。能發(fā)生催化氧化反應的是醇、醛。能和弱氧化劑銀氨溶液、新制 Cu(OH)2懸濁液反應的有機物有：醛(或含醛基的有機物)。（5）還原反應還原反應：有機物加氫或去氧的反應，如：烯烴

6、、苯、醛、油脂等與氫氣的加成反應。（6）聚合反應：聚合反應：由小分子生成高分子化合物的反應。又分為加聚反應和縮聚反應。烯烴、炔烴可發(fā)生加聚反應；苯酚和甲醛可發(fā)生縮聚反應；多元醇和多元羧酸也可發(fā)生酯化型縮聚反應。（二）有機合成的過程以有機反應為基礎的有機合成，是有機化學的一個重要內(nèi)容。以有機反應為基礎的有機合成，是有機化學的一個重要內(nèi)容。1、有機合成的概念：用心 愛心 專心利用簡單、易得的原料，通過有機反應，生成具有特定結構和功能的有機化合物。2、有機合成的任務：有機合成的任務包括目標化合物分子骨架的構建和官能團的轉化。3、有機合成的過程：4、有機合成遵循的原則：（1）起始原料要廉價、易得、低毒

7、、低污染通常采用 4 個 C 以下的單官能團化合物和單取代苯。（2）盡量選擇步驟最少的合成路線反應副反應少、產(chǎn)率高、產(chǎn)品易分離。（3）滿足“綠色化學”的要求反應步驟少，原料利用率高，達到零排放。（4）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)。（5）要按一定的反應順序和規(guī)律引入官能團，不能臆造不存在的反應事實。5、官能團的引入：練習練習請你盡可能多用不同的方法，制取下列物質(zhì)。（1）制取乙烯( CH2=CH2 )（2）制取氯乙烷( CH3CH2Cl )（3）制取乙醇( CH3CH2OH )用心 愛心 專心歸納總結歸納總結（1）引入碳碳雙鍵的方法：鹵代烴的消去、醇的消去、炔烴的不完全加成。（2）引入鹵原子

8、的三種方法是：醇（或酚）的取代、烯烴（或炔烴）的加成、烷烴（或苯及苯的同系物）的取代。（3）引入羥基的四種方法是：烯烴與水的加成、鹵代烴的水解、酯的水解、醛的還原。（三）逆向合成分析法設計有機合成路線時，主要考慮如何形成目標化合物的分子骨架分子骨架，以及它所含有的官官能團能團。首先將原料與產(chǎn)品的結構從以下兩方面對照分析：分子骨架有何變化；官能團有何變更。能否直接引入官能團，間接引入的方法是什么？學習時總結官能團引入和轉化的一些技巧和方法對學習是非常有益的。1、正向合成分析法：此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接和間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標合成有機物。2、逆向合成分析法：

9、將目標化合物倒退一步尋找上一步反應的中間體，該中間體同輔助原料反應可以得到目標化合物教材講評教材講評由乙烯合成草酸二乙酯，請寫出各步合成的方程式。（1）思考方法：（2）設計程序：（逆推逆推）（3）書寫方程式：（順寫順寫）用心 愛心 專心【典型例題典型例題】例 1. 甲基丙烯酸甲酯是世界上年產(chǎn)量超過 100 萬噸的高分子單體，舊法合成的反應是：（CH3）2C=OHCN（CH3）2C（OH）CN（CH3）2C（OH）CNCH3OHH2SO4CH2=C（CH3）COOCH3NH4HSO490 年代新的反應是：CH3CCHCOCH3OHPdCH2=C（CH3）COOCH3與舊法比較，新法的優(yōu)點是A.

10、原料無爆炸危險 B. 原料都是無毒物質(zhì)C. 沒有副產(chǎn)物，原料利用率高 D. 對設備腐蝕性較小分析：分析：新舊方法的原料分別是：舊：丙酮、HCN、CH3OH、H2SO4；新：丙炔、CO、CH3OH；從中看出原料均無爆炸性，故排除 A 項；又其中 HCN、CO 為有毒物質(zhì)，可排除 B 項。然后分析給出反應，舊法有副產(chǎn)物 NH4HSO4生成，故 C 正確；又舊法中使用 H2SO4、HCN 等對設備有腐蝕作用，故 D 也正確。答案為 CD。例 2. 以乙烯為初始反應物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)。已知兩個醛分子在一定條件下自身加成。下式中反應的中間產(chǎn)物（III）可看成是由（I）中的碳氧

11、雙鍵打開，分別跟（II）中的 2位碳原子和 2位氫原子相連而得：（III）是一種 3羥基醛，此醛不穩(wěn)定，受熱即脫水而生成不飽和醛(烯醛)：請運用已學過的知識和上述給出的信息寫出由乙烯制正丁醇各步反應的化學方程式(不必寫出反應條件)。分析：分析：由信息可知，由醛的互相反應可增長碳鏈，所以由乙烯制正丁醇應首先制得乙醛，然后進入信息，后續(xù)反應也即可完成。答案：答案：CH2=CH2H2OCH3CH2OH2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O用心 愛心 專心例 3. 2，4，5三氯苯酚和氯乙酸反應可制造除草劑 2，4，5三氯苯氧乙酸。某生產(chǎn)該除草劑的工廠曾在一次事故中泄漏出一種有毒的二惡英，簡稱

12、TCDD。有關物質(zhì)的結構式如下：請寫出：(1)生成 2，4，5三氯苯氧乙酸反應的化學方程式。(2)由 2，4，5三氯苯酚生成 TCDD 反應的化學方程式。分析：分析：此題主要考查了有機合成及有機化學方程式的書寫，反應(1)的反應物和主要產(chǎn)物都已給出，只要看出副產(chǎn)物 HCl 即可。而 TCDD 的生成，顯然是兩分子 2，4，5三氯苯酚縮減兩分子 HCl 生成的。答案：答案：例 4. 氯普魯卡因鹽酸鹽是一種局部麻醉劑，麻醉作用較快、較強，毒性較低，其合成路線如下：用心 愛心 專心請把相應反應名稱填入下表中，供選擇的反應名稱如下：氧化、還原、硝化、碘化、氯代、酸化、堿化、成鹽、酯化、酯交換、水解分析

13、：分析：此題主要考查的有機化學的反應類型，只要明確了合成路線中的各步反應的條件及 A、B 產(chǎn)物的結構，問題就能順利解決。答案：答案：硝化 氯代 氧化 酯化 還原例 5. 由乙烯和其他無機原料合成環(huán)狀化合物 E，請在方框內(nèi)填入合適的化合物的結構簡式，并寫出 A 的水解方程式。分析：分析：本題是有機合成推斷題，解題的關鍵是在熟練掌握烴和烴的衍生物之間的相互轉變關系的基礎上，進行逆向思維和正向思維相結合的推導，所以掌握烴和衍生物之間的相互轉變關系十分重要。由已知物乙烯和最后產(chǎn)物 CCOOH2CH2COO ，按照上圖所示的條件用逆向思維和正向思維相結合進行推導。首先由乙烯與 Br2 加成生成 1，2-

14、 二溴乙烷，再水解生成二醇，再氧化生成乙二醛，再氧化生成乙二酸，最后乙二酸與乙二醇發(fā)生化學反應生成乙二酸乙二酯 CCOOH2CH2COO。答案：答案：（A）：BrCH2CH2Br；（B）：HOCH2CH2OH；（C）：OHCCHO；（D）：HOCCOOH。H2SO4用心 愛心 專心例 6. 已知： 試以 1丁烯為主要原料合成，并寫出有關化學方程式。分析：分析：此題的要求高、難度大。要正確解答此題，須有扎實的基礎知識、較高的概括水平、靈活的遷移能力。其思路為：通過分析找規(guī)律，從給出的反應中可找出烯烴與水反應的規(guī)律。即水與烯烴加成反應中OH 加在雙鍵中兩端 H 原子較少的碳原子上。同時從給出的反應

15、中可找出醇類氧化的規(guī)律。通過找聯(lián)系，確定合成的中間產(chǎn)物。題目中要求用 1丁烯合成：，由逆推法可得產(chǎn)物分解為：。經(jīng)過比較，就可以看成原型和用 1丁烯來制取產(chǎn)物的聯(lián)系。根據(jù)要求理順思路，得合成路線為： 例 7. 已知烯烴中 C=C 雙鍵在某些強氧化劑作用下易發(fā)生斷裂，因而在有機合成中有時需要對其保護。保護的過程可簡單表示如下：用心 愛心 專心又知鹵代烴在堿性條件下易發(fā)生水解，例如：但烯烴中雙鍵在酸性條件下才能與水發(fā)生加成反應?，F(xiàn)用石油產(chǎn)品丙烯及必要的無機試劑合成丙烯酸，設計的合成流程如下：請寫出、三步反應的化學方程式。分析：分析：本題涉及合成路線如何選擇，如反應 I；是取代還是加成，須根據(jù)路線選擇

16、的原則結合題設條件（限定 6 步反應等）推知。本題注重研究官能團的引入途徑及引入的先后順序，介紹官能團的保護，是有機合成的重要環(huán)節(jié)，值得研究。解答時，要認真審題，獲取有用信息，挖掘隱含信息（反應 I） ，結合舊知識（有機物的相互轉變） ，逐步解題。由 CH3CH=CH2CH2=CHCOOH 可知合成的關鍵在于雙鍵如何保護，CH3中有一個 H 原子逐步轉化成COOH。結合題中信息可知本題的知識主線為烴鹵代烴醇醛羧酸。由此可知答案。答案：答案：CH2 CH CH2 OH+ Br2CH2 CH CH2 OHBrBr+ CH2 CH CHO2H2OBrBr2CH2 CH CH2 OHBrBrO2催催催

17、+ 例 8. 乙酸苯甲酯對花香和果香的香韻具有提升作用，故常用于化妝品工業(yè)和食品工業(yè)。乙酸苯甲酯可以用下面的設計方案合成。用心 愛心 專心寫出 A、C 的結構簡式：A： ，C： 分析：分析：從生成物倒推，C 與 CH3COOH 發(fā)生了酯化反應，由酯化反應的原理可推出 C的結構簡式，由 B 的分子式可知發(fā)生了取代反應，即可得知 A 的結構簡式。答案：答案：【模擬試題模擬試題】1. 下圖中每一方框的字母代表一種反應物或生成物：已知氣態(tài)烴 D（其密度在同溫同壓下是氫氣密度的 13 倍）跟物質(zhì) F 反應時產(chǎn)生明亮而帶濃烈黑煙的火焰。請寫出下列字母代表的物質(zhì)的化學式（分子式）：A 、B 、D_、E 、H

18、_2. 聚甲基丙烯酸羥乙酯的結構簡式為，它是制作軟質(zhì)隱形眼鏡的材料。請寫出下列有關反應的化學方程式：（1）由甲基丙烯酸羥乙酯制備聚甲基丙烯酸羥乙酯（2）由甲基丙烯酸制備甲基丙烯酸羥乙酯（3）由乙烯制備乙二醇3. 苯酚是重要的化工原料，通過下列流程可合成阿司匹林、香料和一些高分子化合物。已知： （1）寫出 C 的結構簡式 。用心 愛心 專心（2）寫出反應的化學方程式 。（3）寫出 G 的結構簡式 。（4）寫出反應的化學方程式 。（5）寫出反應類型： 。（6）下列可檢驗阿司匹林樣品中混有水楊酸的試劑是 。(a)三氯化鐵溶液 (b)碳酸氫鈉溶液 (c)石蕊試液4. 已知乙烯酮與活潑的氫化物易發(fā)生加成

19、反應，如與 HCl 的反應如下：從乙酸出發(fā)，可發(fā)生下圖轉化：CH 3 COOH 70 o C催化劑H 2 O-H 2 OC 2 H 5 OH H + ,H 2 O+BD BBC(分子式C 4 H 6 O 3 )A回答下列問題：（1）上面轉化圖中，將每一類型反應的個數(shù)填入空格，取代反應_個，加成反應_個，消去反應_個。（2）C 的結構簡式為_，D 的結構簡式為_。（3）C 的同分異構體甚多，其中含 1 個OH 和四元環(huán)(由 3 個 C、一個 O 構成)的環(huán)酯類化合物有_種。（4）寫出 AD 的化學方程式_。5. 有一種廣泛用于汽車、家電產(chǎn)品上的高分子涂料，是按下列流程圖生產(chǎn)的，圖中M（C3H4O

20、）和 A 都可以發(fā)生銀鏡反應，N 和 M 的分子中碳原子數(shù)相等。A 的烴基上的一氯取代位置有三種。試寫出：（1）物質(zhì)的結構簡式，A： ，M： ； （2）N+BD 的化學方程式為： ；（3）反應類型：X ，Y： 。6. 乙醛是重要的化工原料和化學試劑。實驗室可用乙醇制乙醛，工業(yè)上目前使用兩種方法制取乙醛：(1) 乙炔水化法 (2) 乙烯氧化法。兩種制法制乙醛的有關信息見下表：物質(zhì)項目乙炔水化法乙烯氧化法原料乙炔、水乙烯、空氣用心 愛心 專心反應條件HgSO4、100125PdCl2CuCl2 100125平衡轉化率乙炔轉化率 90%乙烯轉化率 80%日產(chǎn)量2.5t(某設備條件下)3.6t(相同設

21、備條件下)原料來源生產(chǎn)工藝CaCO3 高溫CaO電爐 CCaC2 飽和食鹽水C2H2石油裂解氣（1）寫出下列化學方程式：實驗室乙醇制乙醛_乙炔水化法制乙醛_（2）將乙醛滴入新制的氫氧化銅懸濁液并加熱，其現(xiàn)象是_，反應的化學方程式為_。（3）比較兩種乙醛的工業(yè)制法，從化學反應速率的角度分析，在相同的條件下，較快的是_(填字母)(A) 乙炔水化法 (B) 乙烯氧化法（4）乙烯由石油裂化氣進一步催化裂解而來。裂解氣中各成分的體積百分含量分別為：甲烷 5%、乙烯 40%、丙烯 10%、丁二烯 7%、硫化氫 2%、氫氣 36%。如將上述裂解氣通入溴水中，觀察到的現(xiàn)象為_。經(jīng)溴水充分吸收，剩余氣體經(jīng)干燥后

22、的平均相對分子質(zhì)量為_（精確到 0.1）（5）現(xiàn)代工業(yè)上乙烯氧化法有逐步取代乙炔水化法的趨勢，試通過表中提供的信息，說出其中的兩個原因：_、_7. 已知具有雙鍵結構的有機物可被酸性高錳酸鉀溶液氧化成二元醇，如：，現(xiàn)以甲基丙烯（）為原料合成環(huán)狀化合物 F 和高分子化合物 E 和 G。（1）C 中的官能團名稱是_。（2）B 的一種同類別同分異構體的結構簡式_BC 的化學方程式_，BG 的反應類型_，G 的結構簡式_（3）BF 的化學方程式_，兩分子 B 之間發(fā)生酯化反應除生成酯 F 外，還可能生成另外一種酯，該酯的結構簡式為_（4）DE 的化學方程式_。用心 愛心 專心8. 2005 年諾貝爾化學

23、獎由法國科學家 YvesChauvin、美國科學家 RobertH. Orubbs、 RichardR. Schrock 共同獲得。以表彰他們在烯烴復分解反應方面研究與應用所作出的貢獻。已知烯烴的交叉復分解反應機理為雙鍵斷裂，換位連接?？杀硎緸椋河袡C物 R 是烴的含氧衍生物(分子式為：C9H14O6)，常用作纖維的增塑劑以及化妝晶等，F(xiàn) 也可由油脂水解得到，有機物 R 的合成路線如下：試回答下列問題：（1）寫出反應、的反應條件：條件 1 ；條件 2 。（2）寫出結構簡式，A： ；E： 。（3）寫出反應的化學方程式： 。9. 已知有如下反應：2CH3CHO+O22CH3COOH。請以乙烯，空氣，水為主要原料，寫出合成乙酸乙酯的化學方程式。_。_。 。_。10. 從環(huán)己烷可制備 1,4-環(huán)己二醇的二醋酸酯。下面是有關的 8 步反應（其中所有無機產(chǎn)物都已略去）：其中有 3