2017-2018學年高二化學有機合成綜合應用知識點歸納以及典例導析

1、第1頁有機合成綜合應用【學習目標】1、了解有機合成的過程，掌握有機合成的基本原則；2、了解逆合成分析法，通過簡單化合物的逆合成分析，鞏固煌、鹵代煌、煌的含氧衍生物的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化關系，并認識有機合成在人類生活和社會進步中的重大意義。初步學會設計合理的有機合成路線；3、掌握碳鏈的增長與縮短、官能團的引入和轉(zhuǎn)化的方法，加深對有機合成的關鍵步驟的認識。【要點梳理】要點一、有機合成的過程1.有機合成的定義。有機合成是指利用簡單、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物的過程。2.有機合成遵循的原則。(1)起始原料要廉價、易得、低毒性、低污染。通常采用四個碳以下的單官能團化合物和單取代苯

2、。(2)應盡量選擇步驟最少的合成路線。為減少合成步驟，應盡量選擇與目標化合物結構相似的原料。步驟越少，最后產(chǎn)率越局。(3)合成路線要符合“綠色環(huán)?！钡囊?。高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標化合物中，達到零排放。(4)有機合成反應要操作簡單、條件溫和、能耗低、易于實現(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。綜合運用有機反應中官能團的衍變規(guī)律及有關的提示信息，掌握正確的思維方法。有時則要綜合運用順推或逆推的方法導出最佳的合成路線。3 .有機合成的任務。有機合成的任務包括目標化合物分子碳骨架的構建和官能團的引入與轉(zhuǎn)化。4 .有機合成的過

3、程。有機合成的過程是利用簡單的試劑作為基礎原料，通過有機反應連上一個官能團或一段碳鏈，得到一個中間體；在此基礎上利用中間體上的官能團，加上輔助原料，進行第二步反應，合成第二個中間體經(jīng)過多步反應，按照目標化合物的要求，合成具有一定碳原子數(shù)目、一定結構的目標化合物。其合成過程示意圖如下：要點二、有機合成的關鍵有機合成的關鍵是目標化合物分子的碳骨架的構建和官能團的引入與轉(zhuǎn)化。1 .碳骨架的構建。構建碳骨架是合成有機物的重要途徑。構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：有機合成所用的有機原料分子中所含碳原子數(shù)若小于目標物質(zhì)的分子中的碳原子數(shù)，就需

4、要增長碳鏈。碳骨架增長舉例：鹵代煌的取代反應。a.澳乙烷與氧化鈉的醇溶液共熱：CH3CH2Br+NaCN幺CH3CH2CN+NaBr(取代反應)CH3CH2CN+2H2O+H+-CH3CH2COOH+NH4+(酸性條件下水解)b.澳乙烷和丙快鈉反應：2CH3c三CH+2Na2CH3c三CNa+H2TCH3CH2Br+CH3C三CNafCH3CH2三CCH3+NaBr醛與氫氟酸的加成反應。原料刪工I中間產(chǎn)物胖|產(chǎn)品第2頁酮與氫氟酸的加成反應。醛、酮和烷基鋰的加成。烯、快與氫氟酸的加成反應。HC三CH+HCNCC2?CH2=CHCN醛、酮與醛的加成。各類縮合反應。酯化反應。CH3COOH+CH3C

5、H20HCH3COOCH2CH3+H2O(2)碳鏈的減短。條件：有機合成所用的有機原料分子中所含碳原子數(shù)大于目標物分子，就需要減短碳鏈。烯燒、快煌的氧化反應。CHj0015TIICH3CHC6乩-7CH3CH+CHCCH1如：小竣酸或竣酸鹽脫去竣基。如：CECOONa+NaOH占CH4T+W2CO3水解反應。CH3COOCH3+NaOH二CH3C00Na+CH30HH2NCH2C0NHCH2C00H+H20-2H2NCH2COOH一一一一一一催化劑一一一(C6Hio05)n+nH2。nC6H12。6苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化。(3)成環(huán)反應。二元醇成環(huán)。羥基酸分子內(nèi)酯化。二元竣酸成環(huán)。

6、氨基酸成環(huán)。(4)開環(huán)反應。環(huán)烯煌被酸性KMnO4溶液氧化2.官能團的引入、消除和轉(zhuǎn)化。有機合成的思路是通過有機反應構建目標化合物的分子骨架，并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團。機反應，應掌握有機物官能團的引人、消除和轉(zhuǎn)化的各種方法。官能團的引入。/C=C引入碳碳雙鍵(/、)。醇.人一_a.鹵代煌的消去：CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2T+NaBr+H2Ob.醇的消去：根據(jù)所學過的有c.快燃的不完全加成:第3頁引入鹵原子（X）。a.烷煌或苯及其同系物的鹵代：光CH4+C12CH3C1+HC1b.不飽和煌和HX、X2的加成：CH2=CH2+HBr-CH3CH2BrHC三CH+2Br2fCHBr2C

7、HBr2c.醇與氫鹵酸的取代：CH3CH2OH+HBrfCH3CH2Br+H2O引入羥基（一OH）。a.烯煌與水的加成：一催化劑一CH2=CH2+H2O-二CH3CH20Hb.醛（酮）的加成：c.鹵代燃的水解：RX+H20OH鼻ROH+HXd.酯的水解：RCOOR/+NaOH-RCOONa+R，OH（2）官能團的消除。通過有機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）官能團的轉(zhuǎn)變。利用官能團的衍生關系進行轉(zhuǎn)變，如：醇=醛一-竣酸通過不同的反應途徑增加官能團的個數(shù)，如：通過不同的反應，改變官能團的位置。官能團的轉(zhuǎn)化是有機合成

8、中常見的方法，鹵代煌在官能團的轉(zhuǎn)化中起著橋梁作用。因此要熟練記住有機物之間相互轉(zhuǎn)化的關系圖并能熟練運用。要點三、有機合成的方法一逆合成分析法1 .有機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有機物，其合成示意圖是：基礎原料InI中間體InI中間體II目標化合物3 .逆合成分析法是在設計復雜化合物的合成路線時常用的方法。它是將目標化合物倒推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，而這個中間體的合成與目標化合物一樣，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

9、的基礎原料和最終的合成路線（如下圖所示）：目標化合物|二|中間體|二|中間體|基礎原料-要點四、有機合成路線的設計4 .有機合成路線設計的程序。設計有機合成路線，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的安裝來完成。運用逆推法，優(yōu)選最佳合成路線。在優(yōu)選合成路線時，必須考慮是否符合綠色化學原理，以及合成操作是否安全可靠等問題。HC三CH+HClCH2=CHCl第4頁綠色合成的主要出發(fā)點是：有機合成中的原子經(jīng)濟性；原料的綠色化；試劑與催化劑的無公害性。5 .有機合成題的解題思路。(1)首先要正確判斷需合成的有機物的類別，它含有哪種官能團，與哪些知識和信息有關；(2)其次是根據(jù)現(xiàn)有的

10、原料、信息和有關反應規(guī)律，盡可能合理地把目標化合物分成若干片斷，或?qū)ふ夜倌軋F的引入、轉(zhuǎn)化、保護方法，或設法將各片段拼接衍變，盡快找出合成目標化合物的關鍵；(3)最后將正向推導和逆向推導得出的若干個合成路線加以綜合比較，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/和=/為原料合成請用合成反應的流程圖表示出最合理的合成方案(注明必要的反應條件)。RCH2CH=CH2+Cl2一統(tǒng) CTRCHClCH=CH2+HCl;合成反應流程圖可表示如下圖(無機試劑可任選)。A反應物-反應物小A一!甲 TB一TC【思路點撥】本題可用逆合成法解答，其思維過程為:【答案】【解析】逆

11、合成分析思路為:【總結升華】逆合成分析法是在設計復雜化合物的合成路線時常用的方法。它是將目標化合物倒推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，而這個中間體的合成與目標化合物一樣，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。它的核心結構是芳香內(nèi)酯A,其分子式為C9H6。2。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：小KMNO4,OH-CH3CH=CHCH2CH3-HO+*CH3COOH+CH3CH2COOHRCH=CH

12、2一冠BrjRRCH2_CH2_Br請回答下列問題：(1)寫出化合物C的結構簡式。(2)化合物D有多種同分異構體，其中一類同分異構體是苯的二取代物，且水解后生成的產(chǎn)物之一能發(fā)生銀鏡反應。這類同分異構體共有種。(3)在上述轉(zhuǎn)化過程中，反應步驟B-C的目的是。C型C1八/%產(chǎn)%一見/5(4)請設計合理方案從CODH合成0(用反應流程圖表示，并注明反應條件)。由此確定可按以上6步合成第5頁例：由乙醇合成乙烯的反應流程圖可表示為:高溫，高壓CH2=CH2WCT-34CH2-CH2jn(2)9(3)保護酚羥基，使之不被氧化類型二：有機框圖題例2物質(zhì)A(CiiHi8)是一種不飽和燒，它廣泛存在于自然界中，

13、也是重要的有機合成中間體之一。某化學實驗小組從A經(jīng)反應到完成了環(huán)醒F的合成工作：分別代表一種或多種物質(zhì)。已知:CH3CH20H【答案】CH=CH=H HC00HC00H0CH0CH3 3該小組經(jīng)過上述反應，最終除得到Fi()外，還得到它的同分異構體，其中B、C、D、E、Fc=c/-_2)Zn,H2O丸此Xc=o/比c=o/(Ri,R2,R3,R4為燒基或H)請完成：(1)寫出由(2)寫出A制備環(huán)醒Fi的合成路線C的結構簡式:B的一種結構簡式；寫出由該B出發(fā)經(jīng)過上述反應得到Fi的同分異構體的結構簡式:(3)該小組完成由A到F的合成工作中，最多可得到種環(huán)醛化合物?！舅悸伏c撥】本題給出有機物鍵線式的

14、表達方法。根據(jù)反應物可以逐步推斷產(chǎn)物由產(chǎn)物逐步倒推。兩種方法綜合應用即可解答。分析時注意反應條件及產(chǎn)物。B、C;然后再由逆合成法(3)5【解析】本題主要考查有機物的結構性質(zhì)在有機合成中的應用。(1)可采用逆推法，由F可推得E為0H0H。(2)由于,則C可能的結構為:濃硫酸0 00 0,根據(jù)題給信息知C的結構簡式為由于D一見小LTE,所以D的結構可能為第6頁種環(huán)醛化合物。的目標有機物。實際解答題目時，往往是正向合成法與逆向合成法兩者聯(lián)合應用。舉一反三：【變式1】化合物G的合成路線如下:(1)D中含氧官能團的名稱為,1molG發(fā)生加成反應最多消耗molH2。(2)除掉E中含有的少量D的試劑和操作是

15、;下列有關E的說法正確的是(填字母序號)。A.可發(fā)生氧化反應B.催化條件下可發(fā)生縮聚反應C.可發(fā)生取代反應D.是CH2=CHCOOCH2CH3的同系物E.易溶于水(3)寫出A-B的化學反應方程式：。(4)反應E+F-G屬于下列麥克爾加成反應類型，則F的結構簡式為。(5)比G少2個氫原子的物質(zhì)具有下列性質(zhì)：遇FeCl3溶液顯紫色；苯環(huán)上的一氯取代物只有1種；1mol物質(zhì)最多可消耗2molNa和1molNaOH。任寫一種該物質(zhì)的結構簡式：?！敬鸢浮?1)竣基2(2)向混合物中加入飽和碳酸鈉溶液，充分振蕩后，靜置，分液或者蒸儲ACD(3)CH2CCH=CH2+NaOH春 tCH20HCH=CH2+N

16、aCl【解析】由框圖信息可推知C是CH2=CHCH0,B是CH2=CHCH2OH,A是CH2=CHCH2Cl。(1)G中的?；芘cH2發(fā)生加成反應，但酯基不能。(2)A項，E中含有碳碳雙鍵，可發(fā)生氧化反應，正確；B項，E中只含酯基和碳碳雙鍵，所以能發(fā)生加聚反應，但不能發(fā)生縮聚反應，錯誤；C項，酯基可發(fā)生水解反應，也屬于取代反應，正確；D項，結構相似，分子組成上相差1個或若干個一CH?基團的有機物互為同系物，正確；E項，E不溶于水，錯誤。(3)A-B是鹵代煌在NaOH溶液、加熱條件下的水解反應。(4)由信息反應可知，F(xiàn)是CH3COCH2COCH3。(5)遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應說明含有酚羥基，酚羥基與Na和NaOH都能反應，但羥基只能與Na反應，所以應該有1個酚羥基和1個醇羥基，