有機(jī)合成基礎(chǔ)知識(shí)

1、有機(jī)合成基礎(chǔ)知識(shí)編稿：宋杰審稿：張燦麗【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的主要類型：取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、消去反應(yīng)的概念，反應(yīng)原理及其應(yīng)用；2、了解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的氧化還原反應(yīng)，能根據(jù)碳原子的氧化數(shù)法判斷有機(jī)化學(xué)反應(yīng)是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng);3、了解加成聚合反應(yīng)和縮合聚合反應(yīng)的特點(diǎn)，能寫出簡(jiǎn)單的聚合反應(yīng)的化學(xué)方程式；4、了解官能團(tuán)與有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型之間的關(guān)系，能判斷有機(jī)反應(yīng)類型，能正確書寫有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的方程式?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的主要類型取代反應(yīng)。取代反應(yīng)指的是有機(jī)物分子中的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)。有機(jī)物與極性試劑發(fā)生取代反應(yīng)的結(jié)果可以用下面的通式來表示。劉耳

2、+ A2 B2 A1 - B2 + A2 - B1烴的鹵代、芳香烴的硝化或磺化、鹵代烴的水解、醇分子間的脫水反應(yīng)、醇與氫鹵酸的反應(yīng)、酚的鹵 代、酯化反應(yīng)、酯的水解和醇解，以及即將學(xué)到的蛋白質(zhì)的水解等都屬于取代反應(yīng)。鹵代。CH4+X2 光CH3X+HX硝化。OOno. + h2o磺化。+H0SO(濃)4+a H的取代。Cl2+CH2=CHCH3 50Q6QQc CH2=CHCH2Cl+HCl脫水。chchqh+hochch客濃硫酸 chchochch+ho3 22 3 140C3 22 3 2酯化。CHCOOH+HOCH硫CHCOOCH+HO33332水解。RX+H2O -T ROH+HXRCO

3、OR，+H2O、H+ 土 RCOOH+R，OH酶-ECCHNHCCHNH 士 + 2nHg *G % Q 0nllOOC-CHWH2 + nHUOCCHNH2Ri取代反應(yīng)發(fā)生時(shí)，被代替的原子或原子團(tuán)應(yīng)與有機(jī)物分子中的碳原子直接相連，否則就不屬于取代反 應(yīng)。在有機(jī)合成中，利用鹵代烷的取代反應(yīng)，將鹵原子轉(zhuǎn)化為羥基、氨基等官能團(tuán)，從而制得用途廣泛的 醇、胺等有機(jī)物；也可通過取代反應(yīng)增長(zhǎng)碳鏈或制得新物質(zhì)。特別提示：取代反應(yīng)的特點(diǎn)是“下一上一，有進(jìn)有出”，類似于置換反應(yīng)，如鹵代烴在氫氧化鈉存在下的水解反應(yīng)CH2Br+NaOH CH3OH+NaBr就是一個(gè)典型的取代反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)是帶負(fù)電的原子團(tuán)(為OH-)

4、代替鹵代烴中的鹵原子，上述反應(yīng)可表示為CH3Br+OH- CH3OH+Br-。2 .加成反應(yīng)。加成反應(yīng)指的是有機(jī)物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團(tuán)相互結(jié)合生成新化合物的反應(yīng)。加成反應(yīng)的一般歷程可用下面的通式來表示：S+ B - 占+ UAj+ A2 _& A | BjB2 a2能與分子中含碳碳雙鍵、碳碳三鍵等有機(jī)物發(fā)生加成反應(yīng)的試劑有氫氣、鹵素單質(zhì)、氫鹵酸、氫氤酸、 水、氨等，其中不對(duì)稱烯烴(或炔烴)與HX、H2O、HCN加成時(shí)，帶正電的氫原子主要加在含氫較多的不飽和 碳原子上；1，3-丁二烯與等物質(zhì)的量的H2、Br2等加成時(shí)以1，4加成為主。此外，苯環(huán)與H2、X2、HX、HCN、NH3

5、等的加成也是必須掌握的重要的加成反應(yīng)。烯烴(或炔烴)的加成。CHCH=CH+H CHCHCH322323CH3CH=CH2+Br2-CH3CHBrCH2BrCH3CH=CH2+HC1-CH3CHClCH3一咨務(wù)件CH, CCH + HC1 竺竺一 CH3C=CH2Cl一宗條件CH3CH=CH2 + H20 CH,CHT%OH一室條彳牛CHjC=CH + H.0 CH,CCH,0一宗條件CH,CH=CHw + HCN CH，一CHT%CN苯環(huán)的加成。rY淄斗y醛(或酮)的加成。R-CHO+H2 催化劑 RCH2OH0HRT翕 + H3 催？ RCH-CH,0OH身rjHCN 一混-R，CN加成反

6、應(yīng)過程中原來有機(jī)物的碳骨架結(jié)構(gòu)并未改變，這一點(diǎn)對(duì)推測(cè)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)很重要。利用加成反應(yīng)可以增長(zhǎng)碳鏈，也可以轉(zhuǎn)換官能團(tuán)，在有機(jī)合成中有廣泛的應(yīng)用。特點(diǎn)提示：加成反應(yīng)的特點(diǎn)是“斷一上二”(即斷一個(gè)碳碳鍵，加兩個(gè)原子或原子團(tuán))類似于化合反應(yīng)。從 反應(yīng)結(jié)果看，使有機(jī)物從不飽和趨于飽和。3.消去反應(yīng)。消去反應(yīng)指的是在一定條件下，有機(jī)物脫去小分子物質(zhì)(如H2O、HX等)生成分子中含雙鍵或三鍵 的不飽和有機(jī)物的反應(yīng)。醇分子內(nèi)脫水、鹵代烴分子內(nèi)脫鹵化氫是中學(xué)階段必須掌握的消去反應(yīng)。醇分子內(nèi)脫水。pu 一pu CT4濃硫酸_ pu = pu I i tj cCH3 CH2OH 17Qc CH2 CH2，+H2O鹵

7、代烴分子內(nèi)脫鹵化氫。CH.CHCHCH3g CH3OH、還原 HCHO 氧化 HCOOH特別提示：(1)有機(jī)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)仍然是反應(yīng)過程中有電子的轉(zhuǎn)移。與無機(jī)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)相同。有機(jī)物的加氧或脫氫實(shí)質(zhì)上是有機(jī)物的元素(如C)失去電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)；有機(jī)物 的加氫或去氧實(shí)質(zhì)上是有機(jī)物的元素(如C)得到電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)。要點(diǎn)三、合成高分子的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)加聚反應(yīng)。相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物(也叫單體)通過加成反應(yīng)互相結(jié)合成為高分子化合物的反應(yīng)叫做加聚反應(yīng)。加聚反應(yīng)的特點(diǎn)是：鏈節(jié)(也叫結(jié)構(gòu)單元)的相對(duì)分子質(zhì)量與單體的相對(duì)分子質(zhì)量(或相對(duì)分子質(zhì)量和)相等。產(chǎn)物中僅有高聚物，

8、無其他小分子生成，但生成的高聚物由于n值不同，是混合物(注意!)。實(shí)質(zhì)上是通過加成反應(yīng)得到高聚物。加聚反應(yīng)的單體通常是含有C=C鍵或C三C鍵的化合物?？衫谩皢坞p鍵互換法”巧斷加聚產(chǎn)物的 單體。常見的單體主要有：乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯、丙烯腈(CH2=CHCN)，1，3-丁二烯、異戊二烯和 甲基丙烯酸甲酯CH2=C(CH3)COOCH3 等。加聚反應(yīng)的種類和反應(yīng)過程分別介紹如下：含一個(gè)C=C鍵的單體聚合時(shí)，雙鍵打開，彼此相連而成高聚物。nCHj =C% 催化劑*士CN毛 CN毛 CH,CH 士CN催化劑CH催化劑nCH=CCOOCH,.+ -Fch2一C玉 加熱、加壓 -2|nCH=CCO

9、OCH,cooch3 I I /c=cc=c含共軛雙鍵（/-）的單體加聚時(shí)，“破兩頭移中間”而成高聚物（加成規(guī)律）。nCHwYCH=CH,ICl瞥芝-七CHlC=HnCHwYCH=CH,IClC1CHCH2CHCH2癡E七CHJ=CHCH,M天然橡膠）含有雙鍵的不同單體發(fā)生加聚反應(yīng)時(shí)，雙鍵打開，彼此相連而成高聚物。FtCH2=CH2 + nCH2=CH 匚亍乎，1加熱、加任CH,七2H=CH上士（乙丙樹脂）CH）催化劑nCH2=CHCHCH, + rtCH2=CH 一，”1加熱、加壓X%CH=CHCH/C電一CH玉（丁苯橡膠）A縮聚反應(yīng)。（1）單體間的相互反應(yīng)生成高分子，同時(shí)還生成小分子（如H

10、2O、HX等）的反應(yīng)叫做縮聚反應(yīng)。（2）縮聚反應(yīng)與加聚反應(yīng)相比較，其主要的不同之處是縮聚反應(yīng)中除生成高聚物外同時(shí)還有小分子生成， 因而縮聚反應(yīng)所得高聚物的結(jié)構(gòu)單元的相對(duì)分子質(zhì)量比反應(yīng)的單體的相對(duì)分子質(zhì)量小。（3）縮聚反應(yīng)主要包括酚、醛縮聚，氨基酸的縮聚，聚酯的生成等三種情況。酚、醛的縮聚：0H% TOC o 1-5 h z n.+ nRCH+ 迎。氨基與羧基間的縮聚：催化削nNJI.CHCOOH + 吊NH,THTOOH -*CH. HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 00IIII-ENHCH CNHCHC 玉+2nH2Och3 乩羥基與羧基間

11、的縮聚:+ 2nH:00 I! 二OCH+ 2nH:0聚乙烯醇與甲醛的縮聚:0-tCH*CH士 + nNCH +CH士 -箜坦嘰!IOHOHfCHj HCH】H 士 + nHjO0Hj0【高清課堂：有機(jī)合成基礎(chǔ)知識(shí)#未知物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的推斷】要點(diǎn)四、有機(jī)物的顯色反應(yīng)1 .某些有機(jī)物跟某些試劑作用而產(chǎn)生特征顏色的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。2.苯酚遇FeCl3溶液顯紫色，淀粉遇碘單質(zhì)顯藍(lán)色，某些蛋白質(zhì)遇濃硝酸顯黃色等都屬于有機(jī)物的顯色反 應(yīng)（常用于苯酚或酚類的鑒別）。（1）苯酚遇FeCl3溶液顯紫色6C6H5OH+Fe3+- Fe（C6H5O）63 =6H+（2）淀粉遇碘單質(zhì)顯藍(lán)色這是一個(gè)特征反應(yīng)，常用于淀粉與

12、碘單質(zhì)的相互檢驗(yàn)。（3）某些蛋白質(zhì)遇濃硝酸顯黃色含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇濃硝酸顯黃色。這是由于蛋白質(zhì)變性而引起的特征顏色反應(yīng)，通常用于蛋白質(zhì)的檢驗(yàn)。特別提示：學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)應(yīng)注意的問題有：理解并掌握各類有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理。正確標(biāo)示有機(jī)反應(yīng)發(fā)生的條件。有機(jī)反應(yīng)必須在一定條件下才能發(fā)生。反應(yīng)條件不同，反應(yīng)類型和反應(yīng)產(chǎn)物也有可能不同。I.反應(yīng)物質(zhì)相同，溫度不同，反應(yīng)類型和反應(yīng)產(chǎn)物不同；ClgLOH（消去反應(yīng)）ClgLOHJ40flC以看一O-弓凡（取代反應(yīng)）J40flCII.反應(yīng)物相同，溶劑不同，反應(yīng)類型和產(chǎn)物不同;CHC&Br 麗、札氣CHRHRH CHC&Br m.反應(yīng)物相同，催化劑不同，反應(yīng)產(chǎn)物不

13、同；CH,點(diǎn) 0C （或 Q）（y）a TW.反應(yīng)物相同，濃度不同，反應(yīng)產(chǎn)物不同。水心q）.淀粉C水心q）.淀粉C6HtaO4 （水解反應(yīng)）葡荷席C + H3O （脫水反應(yīng)）稀破酰準(zhǔn)確書寫有機(jī)反應(yīng)的化學(xué)方程式。有機(jī)物可用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示；標(biāo)明反應(yīng)必須的條件；不漏寫其他生成物；將方程式進(jìn)行配平。【典型例題】類型一：有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的主要類型 TOC o 1-5 h z 例1 （2015包頭期末）下列物質(zhì)中，不能發(fā)生消去反應(yīng)的是（）CHj ClCH；CHCHCHgB.CH. CH.IC- CH;CCH；C2H;CD. CH2C1CH2CH3CH3CH,【思路點(diǎn)撥】能發(fā)生消去反應(yīng)的鹵代烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與-X相

14、連碳的相鄰碳上有氫原子?！敬鸢浮緾【解析】A項(xiàng)與氯原子相連碳的相鄰碳上有氫原子，能發(fā)生消去反應(yīng)；B項(xiàng)與漠原子相連碳的相鄰碳上有氫 原子，能發(fā)生消去反應(yīng)；C項(xiàng)與氯原子相連碳的相鄰碳上沒有氫原子，不能發(fā)生消去反應(yīng)；D項(xiàng)與氯原子相連碳 的相鄰碳上有氫原子，能發(fā)生消去反應(yīng)；故本題選C?！究偨Y(jié)升華】醇能反應(yīng)消去反應(yīng)的條件：與羥基相連碳的相鄰碳上有氫原子才能發(fā)生消去反應(yīng)，形成不飽和 鍵。舉一反三：【變式1】（2015新疆烏魯木齊診斷性測(cè)驗(yàn)）下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是（）CH2=CH2+H2O 催化劑CH3CH2OH2CHCHOH+O /傘 2CHCHOH322 加熱32nCH2=CH2 催化劑cH2CH土C

15、H,CH.【答案】D【解析】A項(xiàng)為加成反應(yīng)，B項(xiàng)為催化氧化反應(yīng)，C項(xiàng)為加聚反應(yīng)?！咀兪?】由環(huán)己烷可制備1，4-環(huán)己二醇的二醋酸酯，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）：CI其中有3步屬于取代反應(yīng)，2步屬于消去反應(yīng)，3步屬于加成反應(yīng)。（1） 反應(yīng)、和 屬于取代反應(yīng)；（2）化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是：B，C；（3） 反應(yīng)所用的試劑和條件是?！敬鸢浮?1)(【答案】(1)(3)濃 NaOH、醇，【變式3】霉酚酸酯(MMF)是器官移植中抑制細(xì)胞增殖最常用的藥物。下列關(guān)于MMF的說法正確的是MMF能溶于水MMF能發(fā)生取代反應(yīng)和消去反應(yīng)1 mol MMF能與6 mol氫氣發(fā)生加成反應(yīng)1 mol M

16、MF能與含3 mol NaOH的水溶液完全反應(yīng)【答案】D 類型二：有機(jī)化學(xué)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)例2芳香族化合物A1和A2分別和濃硫酸在一定溫度下共熱都只生成烴B, B的蒸氣密度是同溫同壓下H2 密度的59倍，在催化劑存在下，B的一元硝化產(chǎn)物有三種。有關(guān)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：rn戴牝由虬代潺液m藏施映 TOC o 1-5 h z L建為&蒿知 反應(yīng)屬于 反應(yīng)，反應(yīng)屬于 反應(yīng)。(填反應(yīng)類型) 寫出下列兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A2； G。 寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：?；衔顴有多種同分異構(gòu)體，其中屬于酯類且苯環(huán)上有兩個(gè)對(duì)位取代基的同分異構(gòu)體有四種，除00CH.CCH、0CH夕卜，其余兩種是、?！舅悸?/p>

17、點(diǎn)撥】正確認(rèn)識(shí)有機(jī)化學(xué)中的氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)，區(qū)分于無機(jī)化學(xué)中的氧化、還原的概念。另外， 還考查了有機(jī)物同分異構(gòu)體的書寫，大書寫時(shí)注意不重不漏?！敬鸢浮?1)加成氧化0(2) 0Hch3CHHtOCCOOH6(3)0CHCH。!h+ 2Ag(NH3)2OH-/pCH-COONH, +MgI+3NHLHm ch300（4） CHKHwOCH【解析】B是烯烴且含有苯環(huán)，B的相對(duì)分子質(zhì)量為118, A1、A2兩種芳香醇發(fā)生消去都生成B,則A1、5JCHCHA2的碳骨架相同，A的氧化產(chǎn)物H能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，則 A1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 匚虬 ，（A1為OHlCB3CH301I時(shí)不符合要求），OHlCB3CH30

18、1I時(shí)不符合要求），A2為CH,OH0HZ-cenoccoohE 為，F(xiàn) 為匚II. ?！究偨Y(jié)升華】有機(jī)化學(xué)中，氧化反應(yīng)指有機(jī)物得氧或者失氫的反應(yīng)，如醇氧化成醛（或者酮）醛氧化成酸； 還原反應(yīng)指有機(jī)物得氫或者失氧的反應(yīng)，如醛加氫還原為醇，但注意酸不能還原為醛。舉一反三：【變式1】有機(jī)化合物分子中的碳碳雙鍵可以跟臭氧（03）反應(yīng)，再在鋅粉存在條件下水解，即可將原有的IIc=o碳碳雙鍵斷裂，斷裂處兩端的碳原子各結(jié)合一個(gè)氧原子而成醛基（一C一H）或羰基（），這兩步反應(yīng)合在一起，稱為“烯鍵的臭氧分解”。例如：M CH3）aC =CHCHg 知n G （CH3）2C=O + CH?CHO入CH.CH0/

19、0）0./ 2CH2CH0C&=CH（1）寫出異戊二烯（：n）與臭導(dǎo)分解的備種產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（不必注明名稱）及其物質(zhì)的量之比。（2）某烴A，分子式為C10H16, A經(jīng)臭氧分解可得等物質(zhì)的量的兩種產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為HCH0和g ch2cho/CH3CCHjCHsCHCCH31!口 。A經(jīng)催化加氫得產(chǎn)物B，B的分子式是C10H20,分析數(shù)據(jù)表明，B分子內(nèi)含有六 元碳環(huán)，請(qǐng)寫出A和B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（不必注明名稱）?！敬鸢浮款愋腿汉铣筛叻肿拥挠袡C(jī)化學(xué)反應(yīng)一一聚合反應(yīng)例3化合物C和E都是有醫(yī)用功能的高分子材料，且由質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的元素組成，均可由化合物A（C4H8O3）制得，如下圖所示，B制得，如下圖

20、所示，B和D互為同分異構(gòu)體。試寫出： 化學(xué)方程式：A-D； B-C； 反應(yīng)類型 A-B, B-C, A-E； E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為； A的同分異構(gòu)體(同類別且有支鏈)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為或?！舅悸伏c(diǎn)撥】本題考查的實(shí)質(zhì)屬于酯化反應(yīng)、消去反應(yīng)及縮聚反應(yīng)。注意分析A物質(zhì)轉(zhuǎn)化成B、D時(shí)原子 的組成變化，可以推斷A物質(zhì)中既有羥基又有羧基，然后根據(jù)B、D的要求即可判斷反應(yīng)類型。【答案】0/ TOC o 1-5 h z RCH；C(1)玦T-OH 弋 ,;+ H30nCH3 CHCHaCOOH &田一CH*C 也一 COOH(2)消去反應(yīng)加聚反應(yīng) 縮聚反應(yīng)。CH,II!(3CHjCHtHOCCEP-COOH HOCCOO

21、HCH3CH,【解析】A具有酸性，應(yīng)含有一COOH； A濃硫酸 B【解析】A具有酸性，應(yīng)含有一COOH； A式為C4H5O2，則應(yīng)含一個(gè)C=C鍵，這表明A分子中還含有一個(gè)一OH，再由A 濃硫酸 半D，D為五原子環(huán)狀化合物可推知 A的結(jié)構(gòu)為 HOCH2CH2CH2COOH，貝B為CH2 = CHCH2COOH，貝C為C%cKNH3n0?CHOOH，d 為CMcf，e 為廠 CI.一士。【總結(jié)升華】當(dāng)有機(jī)物分子中既含有羥基又含有羧基時(shí)，則該分子既可以發(fā)生羥基消去成碳碳雙鍵，又可生 成單酯基或者酯環(huán)化合物，還可以縮聚成高分子。舉一反三：【變式1】某種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物的結(jié)構(gòu)片斷為: 則合成該樹脂的單體的種數(shù)和化學(xué)反應(yīng)所屬類型正確的是（）。1種，加聚反應(yīng)B. 2種，縮聚反應(yīng)3種，加聚反應(yīng)D. 3種，縮聚反應(yīng)【答案】D爆【變式2】近年來，爆【變式2】近年來，原料生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC）和人造羊毛的合成路線。(1(1)(2)(3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式.寫出反應(yīng)類型反應(yīng)，反應(yīng)。寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式PVC，C。寫出A-D的化學(xué)反應(yīng)方程 。才中（不包括環(huán)狀化合物），寫出其中一種的與D互為同分異構(gòu)體且可發(fā)生堿性水解的物質(zhì)有一才中（不包括環(huán)狀化合物），寫出其中一種的-ECHj一CH士【答案】（1）加成反應(yīng) 加聚反應(yīng) （2） 己H2C=CHC