資源簡介

3.5 有機合成學案
【學習目標】
1.知道有機化合物的習慣命名法，記住系統命名法的基本原則。
2.會命名烷烴、烯烴、炔烴和苯的同系物。
【學習重難點】
1、重點：逆合成分析。
2、難點：有機合成路線的設計。
【預習新知】
有機合成的主要任務
1．構建碳骨架：包括碳鏈的增長、縮短與成環等
(1)碳鏈的增長
③羥醛縮合反應：含有α H的醛在一定條件下可發生加成反應，生成β 羥基醛，進而發生消去反應。
(2)碳鏈的縮短
(3)碳鏈成環
共軛二烯烴(含有兩個碳碳雙鍵，且兩個雙鍵被一個單鍵隔開的烯烴，如1,3 丁二烯)與含碳碳雙鍵的化合物在一定條件下發生第爾斯 阿爾德反應(Diels Alder reaction)，得到環加成產物，構建了環狀碳骨架。
2．引入官能團
引入官能團的反應類型常見的有取代、加成、消去、氧化還原等。
(1)引入—OH生成醇的反應有
烯與H2O加成，鹵代烴水解，酯水解，酮、醛與H2加成等。
(2)引入的反應有醇與鹵代烴的消去反應等。
3．官能團的保護
含有多個官能團的有機物在進行反應時，非目標官能團也可能受到影響。此時需要將該官能團保護起來，先將其轉化為不受該反應影響的其他官能團，反應后再轉化復原。如—OH保護過程：
有機合成路線的設計與實施
1．合成的設計方法
(1)從原料出發設計合成路線的方法步驟
基礎原料通過有機反應形成一段碳鏈或連上一個官能團，合成第一個中間體；在此基礎上，利用中間體的官能團，加上輔助原料，進行第二步反應，合成出第二個中間體……經過多步反應，最后得到具有特定結構和功能的目標化合物。
示例：乙烯合成乙酸的合成路線為
(2)從目標化合物出發逆合成分析法的基本思路
基本思路是在目標化合物的適當位置斷開相應的化學鍵，目的是使得到的較小片段所對應的中間體經過反應可以得到目標化合物；接下來繼續斷開中間體適當位置的化學鍵，使其可以從更上一步的中間體反應得來；依次倒推，最后確定最適宜的基礎原料和合成路線?？梢杂梅枴啊北硎灸嫱七^程，用箭頭“→”表示每一步轉化反應。
示例：乙烯合成乙二酸二乙酯的合成路線逆向合成圖(用“”表示逆推過程)
可以得出正向合成路線圖：
。
2．設計合成路線的基本原則
(1)步驟較少，副反應少，反應產率高；
(2)原料、溶劑和催化劑盡可能價廉易得、低毒；
(3)反應條件溫和，操作簡便，產物易于分離提純；
(4)污染排放少；
(5)在進行有機合成時，要貫徹“綠色化學”理念等。
3．有機合成的發展史
(1)20世紀初，維爾施泰特通過十余步反應合成顛茄酮，總產率僅有0.75%。十幾年后，羅賓遜僅用3步反應便完成合成，總產率達90%。
(2)20世紀中后期，伍德沃德與多位化學家合作，成功合成了奎寧、膽固醇、葉綠素、紅霉素、維生素B12等一系列結構復雜的天然產物。
(3)科里提出了系統化的逆合成概念，開始利用計算機來輔助設計合成路線。
總之，有機合成的發展，使人們不僅能通過人工手段合成原本只能從生物體內分離、提取的天然產物，還可以根據實際需要設計合成具有特定結構和性能的新物質。
【鞏固訓練】
1.某有機物的結構如圖所示。下列說法正確的是( )
A.該有機物能發生加成反應、消去反應
B.1 mol該有機物最多能與4 mol NaOH反應
C.1 mol該有機物與足量的溴水反應，最多能消耗2 mol
D.向該有機物溶液中滴加幾滴溶液，有紫色沉淀生成
2.下列說法錯誤的是( )
A.科爾伯-斯密特反應的反應歷程可表示為，其中a物質分子中含有3種官能團
B.根據Knoevenagel反應：，推理也可發生
C.科爾伯反應為中，在電解池的陰極生成乙烷
D.漢斯狄克反應機理為，可以用乙酸制取甲烷
3.高分子M廣泛用于牙膏、牙科黏合劑等口腔護理產品中，其合成路線如圖所示。
下列說法正確的是( )
A.物質A的化學式為
B.與B互為同系物且相對分子質量比B大14的有機物有4種
C.物質C可與乙醇發生縮聚反應
D.合成M的整個過程中均發生的是理想的原子經濟性反應
4.高分子M廣泛用于牙膏、牙科黏合劑等口腔護理產品中，其合成路線如圖所示。
下列說法不正確的是( )
A.試劑a是甲醇 B.化合物B不存在順反異構體
C.化合物C的核磁共振氫譜有1組峰 D.合成M的聚合反應是縮聚反應
5.在有機合成中官能團的引入或改變是極為重要的，下列說法正確的是( )
A.甲苯在光照下與反應，主反應為苯環上引入Cl原子
B.引入羥基的方法常有鹵代烴和酯的水解、烯烴的加成、醛類的還原
C.將與酸性溶液反應即可得到
D.1,3-丁二烯轉化為時，先與HCl發生1,2-加成，再水解得到
6.如圖為一種重要的有機化合物。下列關于它的說法正確的是( )
A.該物質是芳香烴
B.1 mol該物質最多可與1 mol 發生加成反應
C.與1 mol該物質反應，消耗Na、NaOH、的物質的量之比為2:1:1
D.該物質不能使酸性溶液褪色
7.有機物X具有廣譜抗菌活性，其結構如圖所示。下列說法正確的是( )
A.X分子中含有6種官能團，能使溶液顯色
B.X分子中采取雜化的碳原子共有13個
C.1 mol X與NaOH溶液加熱反應，最多可消耗5 mol NaOH
D.有機物X可能發生取代反應、加成反應、消去反應、氧化反應、還原反應、置換反應
8.錦州蘋果因具有肉質細嫩致密、汁多松脆、酸甜適口的優點而馳名中外，錦州蘋果富含維生素C，維生素C的結構如圖所示。下列說法正確的是( )
A.維生素C的分子式為
B.維生素C中含有6種官能團
C.維生素C能發生取代反應、加成反應、氧化反應和還原反應
D.維生素C分子的核磁共振氫譜圖中有4組峰
9.如圖所示為某種有機物的結構簡式，下列關于它的性質的說法錯誤的是( )
A.該有機物的分子式為，且含有3種官能團
B.它能與溶液反應產生氣體
C.1 mol該有機物最多能和7 mol NaOH反應
D.它可以水解，在酸性條件下水解產物只有1種
10.由氯乙烷制取乙二醇的過程中，依次發生反應的反應類型可能為( )
A.取代反應、加成反應、水解反應 B.消去反應、加成反應、水解反應
C.水解反應、消去反應、加成反應 D.消去反應、水解反應、取代反應
參考答案
1.答案：C
解析：該有機物中含有碳碳雙鍵，能發生加成反應，與羥基相連碳原子的相鄰碳原子上沒有氫原子，不能發生消去反應，A錯誤；酚羥基和酚酯基能與NaOH反應，1mol酚酯基消耗2 mol NaOH，故1 mol該有機物最多能與3 mol NaOH反應，B錯誤；碳碳雙鍵能與發生加成反應，酚羥基的鄰、對位能與發生取代反應，故1 mol該有機物與足量的溴水反應，最多能消耗2 mol ，C正確；該有機物中含有酚羥基，向該有機物溶液中滴加幾滴溶液，會發生顯色反應，溶液不一定顯紫色，沒有沉淀生成，D錯誤。
2.答案：C
解析：a中含有碳碳雙鍵、羰基、羧基，共有3種官能團，A正確；反應中轉化為，中的—CN代替中的—COOH，所以推理反應可以發生，B正確；是失去電子被氧化的過程，發生氧化反應，應發生在電解池的陽極，C錯誤；根據反應機理可知，反應產物碳原子減少，當R為時，和反應即可制取甲烷，D正確。
3.答案：B
解析：分析流程圖可知，合成高分子M的單體為（B）和，A和發生加成反應生成（B），則A為，化學式為，A錯誤；由同系物的定義知，與B互為同系物且相對分子質量比B大14的有機物在分子組成上比B多一個“”原子團，該有機物可能的結構如下：、、、，共有4種，B正確；物質C是丁烯二酸，V分子中含有2個羧基，但乙醇分子中只含有1個羥基，故乙醇不能和物質C發生縮聚反應，C錯誤；C→時，有副產物生成，故合成M的整個過程中發生的不全是理想的原子經濟性反應，D錯誤。
4.答案：D
解析：與試劑a發生加成反應生成B，HOOCCH=CHCOOH分子內脫水生成C,B和C聚合生成M，根據聚合物M的結構簡式可知，M的單體為和，由此可知B為，C為，測試劑a為。根據上述分析可知，試劑a為甲醇，A正確；B為，有機物分子中碳碳雙鍵上2個碳原子均連接兩個不同的原子或原子團時，能形成順反異構體B的結構中其中一個雙鍵碳上連接了兩個H原子，不存在順反異構體，B正確；C為，其結構對稱，只含有一種化學環境的氫原子，則核磁共振氫譜有1組峰，C正確；M由和發生加聚反應生成，不是縮聚反應，D錯誤。
5.答案：B
解析：甲苯與在光照條件下反應時，甲基上的氫原子被Cl原子取代，A錯誤；鹵代烴和酯發生水解反應均可得到醇，引入羥基，烯烴與水加成、醛類與加成都可引入羥基，B正確；酸性溶液既可氧化碳碳雙鍵，又可氧化，不能得到，C錯誤；1,3-丁二烯轉化為的流程為先與溴水發生1,4-加成得到，再水解得到，最后與HCl加成可得，D錯誤。
6.答案：C
解析：烴中僅含碳、氫兩種元素，此有機物中含有氧元素，A錯誤；苯環和碳碳雙鍵均可與發生加成反應，羧基不與發生加成反應，1 mol該物質最多與4 mol 發生加成反應，B錯誤；羥基和羧基均能與Na反應，羧基能與NaOH、反應，因此消耗三者的物質的量之比為2:1:1，C正確；醇羥基和碳碳雙鍵均能使酸性溶液褪色，D錯誤。
7.答案：B
解析：X分子中含有5種官能團，分別為酚羥基、酯基、酰胺基、羧基和碳碳雙鍵，酚羥基能使v溶液顯色，A錯誤；苯環、碳碳雙鍵和碳氧雙鍵上的C原子都采取雜化，共有13個，B正確；酚羥基、酯基、酰胺基、羧基均可與NaOH溶液反應，且1 mol酚酯基可以消耗2 mol NaOH，所以1 mol X分子與NaOH溶液加熱反應，最多可消耗6 mol NaOH，C錯誤；酯基和羧基能發生取代反應，苯環和碳碳雙鍵能發生加成反應，碳碳雙鍵和酚羥基能發生氧化反應，碳碳雙鍵能發生還原反應，羧基能反應置換反應，有機物X不能發生消去反應，D錯誤。
8.答案：C
解析：由維生素的結構可知，其分子式為，A錯誤；維生素C中含有羥基、碳碳雙鍵、酯基3種官能團，B錯誤；維生素C中含有羥基、酯基，能發生取代反應，含有碳碳雙鍵，能發生加成反應、氧化反應，有機中的加氫反應也屬于還原反應，故碳碳雙鍵與的加成反應也是還原反應，C正確；維生素C分子為不對稱結構，不同化學環境的H原子數大于4種，故核磁共振氫譜圖中峰的數目大于4組，D錯誤。
9.答案：C
解析：由該有機物的結構簡式可知，其分子式為，且含有酚羥基、羧基和酯基3種官能團，A正確；該有機物中含有羧基，故能與溶液反應產生氣體，B正確；該有機物中含有5個酚羥基、1個羧基和1個酯基，酯基水解生成的酚羥基還能與NaOH反應，故1 mol該有機物最多能和8 mol NaOH反應，C錯誤；由有機物的結構簡式可知，該有機物中含有酯基，在酸性條件下水解只有1種產物，即為，D正確。
10.答案：B
解析：由氯乙烷制取乙二醇，需要先將氯乙烷轉化為乙烯，再加成得到二氯乙烷，最后水解得到乙二醇。消去反應：；加成反應：；水反應：。故選B。

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