資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
知識清單29 有機合成與推斷
知識點01 研究有機化合物的一般方法 知識點02 有機合成
知識點03 有機合成路線的設計及應用
知識點01 研究有機化合物的一般方法
一、有機物的分離、提純方法
1．蒸餾
（1）適用范圍：分離、提純的有機物熱穩定性較高，其沸點與雜質的沸點相差較大。
（2）實驗裝置
（3）注意事項
①溫度計水銀球位于蒸餾燒瓶支管口處。
②碎瓷片的作用：使液體平穩沸騰，防止暴沸。
③冷凝管中水流的方向是下口進入，上口流出。
2．萃取
（1）萃取的原理
①液－液萃?。豪么蛛x組分在兩種不互溶的溶劑中的溶解度不同，將其從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程。
②固－液萃?。豪萌軇墓腆w物質中溶解出待分離組分的過程。
（2）萃取劑的條件
①待分離組分在萃取劑中的溶解度較大
②萃取劑與原溶劑不能互溶，且不與溶質反應。
（3）常用萃取劑：乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷等
（4）分液：將萃取后的兩層液體分開的操作。
（5）裝置圖
（6）注意事項
①分液時，下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。
②
3．重結晶
（1）原理：利用被提純物質與雜質在同一溶劑中的溶解度不同而將雜質除去。
（2）溶劑的選擇
①雜質在所選溶劑中的溶解度很大或溶解度很小，易于除去。
②被提純的有機化合物在所選溶劑中的溶解度受溫度的影響較大，能夠進行冷卻結晶。
（3）裝置圖及操作步驟
4．常見有機物的分離提純方法（括號內為雜質）
混合物 試劑 分離提純的方法
苯（苯甲酸） NaOH溶液 分液
乙酸乙酯（乙酸） 飽和Na2CO3溶液
溴苯（溴） NaOH溶液
苯（乙苯） KMnO4酸性溶液、NaOH溶液
乙醇（水） CaO 蒸餾
乙醛（乙酸） NaOH溶液
苯甲酸（苯甲酸鈉） 水 重結晶
二、研究有機化合物的基本步驟
三、研究有機化合物結構的物理方法
1．質譜法
（1）作用：測定有機物的相對分子質量
（2）讀圖：質譜圖中最右側的分子離子峰或質荷比最大值表示樣品中分子的相對分子質量
（3）示例：該有機物的相對分子質量為46。
2．紅外光譜
（1）作用：初步判斷某有機物分子中所含有的化學鍵或官能團。
（2）不同的化學鍵或官能團的吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置。
（3）示例：有機物C2H6O的紅外光譜上有O－H、C－H和C－O的吸收峰，可推知其結構為C2H5OH。
3．核磁共振氫譜
（1）作用：測定有機物分子中氫原子的類型和它們的相對數目。
（2）讀圖：吸收峰數目＝氫原子種類，吸收峰面積比＝氫原子數之比。
（3）示例：有機物C2H6O的核磁共振氫譜如圖，圖中三個峰的面積之比是1∶2∶3，則有3種處于不同化學環境的氫原子，個數比為1∶2∶3，其結構簡式為CH3CH2OH。
4．X射線衍射
（1）作用：可以獲得鍵長、鍵角等分子結構信息。
（2）應用：將X射線衍射技術用于有機物（特別是復雜的生物大分子）晶體結構的測定，可以獲得更為直接而詳盡的結構信息。
四、有機物分子式和結構簡式的確定
1．有機物分子式的確定
（1）常規確定方法
（2）化學方程式法：利用有機反應中反應物、生成物之間“量”的關系求分子式的方法。
①CxHy+（x+）O2xCO2+H2O（g）
②CxHyOz+（x+－）O2xCO2+H2O（g）
③CxHyOzNp+（x+－）O2xCO2+H2O+N2
（3）“商余法”推斷烴的分子式（設烴的相對分子質量為M）
的余數為0或碳原子數大于或等于氫原子數時，將碳原子數依次減少一個，每減少一個碳原子即增加12個氫原子，直到飽和為止。
2．有機物的不飽和度的確定
（1）計算公式：
①不含氮原子：Ω＝
②含有氮原子：Ω＝
（2）說明
①N（C）表示碳原子數，N（H）表示氫原子數，N（N）表示氮原子數。
②若有機化合物分子中含有鹵素原子，則將其視為氫原子。
（3）常見官能團或原子團的不飽和度
官能團或原子團 不飽和度 官能團或原子團 不飽和度
一個碳碳雙鍵 1 一個碳碳三鍵 2
一個羰基 1 一個苯環 4
一個脂環 1 一個氰基 2
一個硝基 1
3．有機物分子結構的鑒定
（1）分子結構確定步驟
（2）有機物的不飽和度與分子結構的關系
①Ω＝0，說明分子是飽和鏈狀結構；
②Ω＝1，說明分子中有一個雙鍵或一個環；
③Ω＝2，說明分子中有兩個雙鍵或一個三鍵，或一個雙鍵和一個環，或兩個環；
④Ω≥4，說明分子中很有可能有苯環。
（3）實驗方法確定有機化合物的官能團
官能團種類 試劑 判斷依據
碳碳雙鍵或碳碳三鍵 溴的四氯化碳溶液 橙紅色溶液褪色
酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色
鹵素原子 NaOH溶液（加熱）、稀硝酸、AgNO3溶液 有沉淀產生，根據沉淀的顏色判斷鹵素的種類
醇羥基 鈉 緩慢反應，有氫氣放出
酚羥基 FeCl3溶液 顯色
濃溴水 有白色沉淀產生
醛基 銀氨溶液（水浴加熱） 有銀鏡生成
新制氫氧化銅懸濁液（加熱煮沸） 有磚紅色沉淀產生
羧基 NaHCO3溶液 有二氧化碳氣體放出
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)己烷中混有己烯，可使用溴水進行除雜，用分液的方法分離。(　 　)
(2)紅外光譜與核磁共振氫譜可以用于確定有機物的官能團和相對分子質量。(　 　)
(3)李比希元素分析儀不僅可以分析試樣中常見元素的含量，還可以測定試樣分子的空間結構。(　 　)
(4)1－丁醇與乙醚互為同分異構體，則質譜圖相同。(　 　)
(5)有機物核磁共振氫譜有兩個峰，且峰面積之比為3：1。(　 　)
(6)已知某有機物燃燒生成的CO2和H2O的量，即可判斷該有機物的最簡式。(　 　)
(7)有機物完全燃燒后僅生成CO2和H2O，則該有機物中一定含有C、H、O三種元素。(　 　)
(8)燃燒是測定有機物分子結構的有效方法。(　 　)
(9) 的核磁共振氫譜中有6組峰。(　 　)
(10)蒸餾分離液態有機物時，在蒸餾燒瓶中應加少量碎瓷片。(　 　)
(11)乙醇是良好的有機溶劑，根據相似相溶原理用乙醇從水溶液中萃取有機物。(　 　)
(12)用核磁共振氫譜不能區分HCOOCH3和HCOOCH2CH3。(　 　)
(13)CH3COOCH2CH3與CH3CH2COOCH3互為同分異構體，H－NMR譜顯示兩者均有三種不同的氫原子且三種氫原子的比例相同，故不用H－NMR來鑒別。(　 　)
(14)根據物質的沸點利用蒸餾法提純液態有機物時，沸點相差大于30 ℃為宜。(　 　)
(15)有機物核磁共振氫譜中會出現三組峰，且峰面積之比為3：4：1。(　 　)
(16)混合物經萃取、分液后可獲得純凈物。(　 　)
(17)質譜法可以測定有機物的摩爾質量，而紅外光譜和核磁共振氫譜圖可以確定有機物的官能團類型。(　 　)
【答案】(1) (　×　)(2) (　×　)(3) (　×　)(4) (　×　)(5) (　√　)(6) (　×　)(7) (　×　)(8) (　×　)
(9) (×)(10) (√)(11) (×)(12) (　×　)(13) (　×　)(14) (　√　)(15) (　×　)(16) (　×　)(17) (　×　)
1．下列實驗中，所采取的分離或提純方法與對應原理都正確的是(　　)
選項 實驗目的 分離或提純方法 原理
A 分離溶于水中的碘 乙醇萃取 碘在乙醇中的溶解度較大
B 除去乙醇中的乙酸 加入CaO固體后蒸餾 乙酸轉化為難揮發的乙酸鈣
C 除去甲烷中的乙烯 通過酸性KMnO4溶液洗氣 乙烯與酸性KMnO4溶液反應
D 分離汽油和四氯化碳 分液 四氯化碳和汽油的密度不同
【答案】B
【解析】　乙醇與水互溶，不能用作萃取劑分離溶于水中的碘，A錯誤；乙酸與CaO反應，轉化為難揮發的乙酸鈣，再通過蒸餾即可提純乙醇，B正確；乙烯會被酸性KMnO4溶液氧化為CO2，使甲烷中混有新的雜質，C錯誤；汽油和四氯化碳互溶，無法用分液法分離二者，D錯誤。
2．有機物M的核磁共振氫譜圖如圖，則M的結構簡式可能是(　　)
A．CH3OCH3 B．CH3CH2OH
C．CH3CH2CH3 D．CH3COOCH2CH2CH3
【答案】B
【解析】　有機物含有1種H，則核磁共振氫譜有1個峰，故A錯誤；含有3種H，核磁共振氫譜有3個峰，故B正確；含有2種H，核磁共振氫譜有2個峰，故C錯誤；含有4種H，核磁共振氫譜有4個峰，故D錯誤。
知識點02 有機合成
一、碳骨架的構建
1．碳鏈的增長
（1）鹵代烴的取代反應
①溴乙烷與氰化鈉在酸性條件下的反應：
CH3CH2Br+NaCN→CH3CH2CN+NaBr，CH3CH2CNCH3CH2COOH。
②溴乙烷與丙炔鈉的反應
CH3CH2Br+NaC≡CCH3→CH3CH2C≡CCH3+NaBr
（2）醛酮的加成反應
①丙酮與HCN的反應
②乙醛與HCN的反應
CH3CHO+HCNCH3CH（OH）CN
③羥醛縮合（以乙醛為例）
CH3CHO+CH3CHOCH3CH（OH）CH2CHO
④醛、酮與RMgX加成：
+RMgX。
2．碳鏈的縮短
（1）與酸性KMnO4溶液的氧化反應
①烯烴、炔烴的氧化反應
CH3－CHCH3CH3COOH+ CH3－－CH3
②苯的同系物的氧化反應
CH2CH3COOH
（2）脫羧反應
①無水醋酸鈉與氫氧化鈉的反應：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3
②2－甲基丙酸鈉與氫氧化鈉的反應：CH3－COONa+NaOHCH3CH2CH3↑+Na2CO3
（3）某些有機物的水解反應
①蛋白質的水解反應
②糖類的水解反應
③酯的水解反應
（4）水解的裂化或裂解
①異丁烷裂化：CH3－CH3CH4+CH3CH＝CH2
②十八烷裂化：C18H38C8H18（辛烷）+ C8H16（辛烯）
二、官能團的引入和消除
1．官能團的引入
（1）碳碳雙鍵的引入
①醇的消去：CH3CH2OHCH2＝CH2↑+H2O
②鹵代烴的消去：CH3CH2Br+NaOHCH2＝CH2↑+NaBr+H2O
③鄰二鹵代烴的消去：+ZnCH2＝CH2↑+ZnCl2
④炔烴與H2的加成：CH≡CH+H2CH2＝CH2
（2）鹵素原子的引入
①與HX的加成：CH2＝CH2+HBrCH3CH2Br、CH≡CH+HBrCH2＝CHBr
②與X2的加成：CH2＝CH2+X2、CH≡CH+X2
③烷烴、芳香烴的取代反應：CH4+Cl2CH3Cl+HCl、+Br2Br +HBr
④烯烴、羧酸的α－H取代
CH3－CH＝CH2+Cl22－CH＝CH2+HCl
RCH2COOH+Cl2R－－COOH +HCl
⑤醇與鹵代烴的取代：CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
（3）羥基的引入方式
①烯烴與水加成：CH2＝CH2+H2OCH3CH2OH
②醛、酮與H2加成：CH3CHO+H2CH3CH2OH
③醛、酮與HCN加成：CH3－－H +HCNCH3－－CN
④羥醛縮合：CH3－－H +H－CH2CHOCH3－－CH2－CHO
⑤鹵代烴的水解：CH3－－CH3+NaOHCH3－－CH3+NaBr
⑥酯的水解：CH3－－O－C2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
⑦酚鈉與酸反應：ONa+H2O+CO2OH +NaHCO3
（4）羧基的引入方式
①烯的氧化：RCH2CH＝CH2RCH2COOH+CO2↑
②腈的水解：CH3CH2CNCH3CH2COOH
③醛的氧化：2RCHO+O22RCOOH
（5）羰基的引入方式
①烯的氧化：CH2CH3CO2↑+CH3－－CH3
②叔醇的催化氧化：2R－－R′+O22R－－R′+2H2O
2．官能團的消除
（1）通過加成反應消除或－C≡C－
①CH2＝CH2+H2CH3CH3
②CH3－C≡C－CH3+2H2CH3CH2CH2CH3
（2）通過消去反應或氧化反應或酯化反應消除－OH
①CH3CH2OHCH2＝CH2↑+H2O
②2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
③CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O。
（3）通過氧化反應或加成反應可消除－CHO
①2CH3CHO+O22CH3COOH
②CH3CHO+H2CH3CH2OH
（4）通過消去反應或水解反應可消除鹵素原子
①CH3CH2Br+NaOHCH2＝CH2↑+NaBr+H2O
②CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
（5）通過水解反應消除酯基
①CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
②CH3COOCH2CH3+NaOHCH3CH2OH+CH3COONa
3．成環與開環的反應
（1）成環
①羥基酸分子內酯化
（內酯）+H2O
②二元酸和二元醇分子間酯化成環
+（環酯）+2H2O
③雙烯合成反應
+
（2）開環
①環酯的水解反應
+2H2O+
②某些環狀烯烴的氧化反應
HOOC（CH2）4COOH
CH3－－（CH2）4COOH
三、官能團的轉化和保護
1．典型的官能團的轉化關系
2．官能團的保護
有機合成時，往往在有機物分子中引入多個官能團，但有時在引入某一個官能團時容易對其他官能團造成破壞，導致不能實現目標化合物的合成。因此，在制備過程中要把分子中的某些官能團通過恰當的方法保護起來，在適當的時候再將其轉變回來，從而達到有機合成的目的。
（1）醇羥基的保護
R－OHR－O－R′R″－O－R′R″－OH
（2）酚羥基的保護
因酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應，把－OH變為－ONa將其保護起來，待氧化后再酸化將其轉變為－OH。
（3）碳碳雙鍵的保護
碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前可以利用其與鹵素單質、鹵化氫等的加成反應將其保護起來，待氧化后再利用消去反應轉變為碳碳雙鍵。
例如，已知烯烴中在某些強氧化劑的作用下易發生斷裂，因而在有機合成中有時需要對其進行保護，過程可簡單表示如下：
①+Br2 +Zn+ZnBr2
②CH2＝CHRCH2Cl－CH2RCH2Cl－CH2R′CH2＝CHR′
（4）氨基（－NH2）的保護
例如，在對硝基甲苯合成對氨基苯甲酸的過程中應先把－CH3氧化成－COOH，再把－NO2還原為－NH2。防止當KMnO4氧化－CH3時，－NH2（具有還原性）也被氧化。
（5）醛基的保護
①醛基可被弱氧化劑氧化，為避免在反應過程中受到影響，對其保護和恢復過程為：
Ⅰ．Ⅱ．R－CHO
再如檢驗碳碳雙鍵時，當有機物中含有醛基、碳碳雙鍵等多種官能團時，可以先用弱氧化劑，如銀氨溶液、新制Cu（OH）2懸濁液等氧化醛基，再用溴水、酸性KMnO4溶液等對碳碳雙鍵進行檢驗。
②醛與醇反應生成縮醛：
+H2O
生成的縮醛比較穩定，與稀堿和氧化劑均難反應，但在稀酸中微熱，縮醛會水解為原來的醛。
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)有機合成應盡量選擇步驟最少的合成路線，符合低價、綠色、環保等要求。(　 　)
(2)只有通過取代反應才能引入—OH。(　 　)
(3)通過加成反應可以同時引入兩個鹵素原子。(　 　)
(4)某酯C6H12O2經水解后得到相同碳原子數的羧酸和醇，再把醇氧化得到丙酮()，則酯是C2H5COOCH(CH3)2。(　 　)
(5)通過加成反應不能引入碳碳雙鍵官能團。(　 　)
(6)酯基官能團只能通過酯化反應得到。(　 　)
(7)由CH3CH3→CH3CH2Cl→CH2===CH2→CH3CH2OH的轉化過程中，經過的反應類型是取代反應→消去反應→加成反應。(　 　)
(8)用鹽析的方法分離提純蛋白質。(　 　)
(9)加聚反應可以使有機物碳鏈增長，取代反應不能。(　 　)
(10)CH2===CHCHO能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明分子中含有碳碳雙鍵。(　 　)
(11)引入羥基只能通過取代反應實現。(　 　)
(12)某有機物具有酸性，只可能含有羧基。(　 　)
(13)某有機物可發生銀鏡反應，說明該有機物屬于醛類。(　 　)
【答案】(1) (　√　)(2) (　×　)(3) (　√　)(4) (　√　)(5) (　×　)(6) (　×　)(7) (　√　)(8) (　√　)
(9) (　×　)(10) (　×　)(11) (　×　)(12) (　×　)(13) (　×　)
1．由石油裂解產物乙烯制取HOCH2COOH，需要經歷的反應類型有(　　)
A．氧化——氧化——取代——水解
B．加成——水解——氧化——氧化
C．氧化——取代——氧化——水解
D．水解——氧化——氧化——取代
【答案】A
【解析】　由乙烯CH2===CH2合成HOCH2COOH的步驟：CH2===CH2→CH3CHO→CH3COOH→Cl—CH2COOH→HOCH2COOH。故反應類型：氧化——氧化——取代——水解。
2．有機分析中，常用臭氧氧化分解來確定有機物中碳碳雙鍵的位置與數目。如：
(CH3)2C===CH—CH3(CH3)2C===O＋CH3CHO
已知某有機物A經臭氧氧化分解后發生以下一系列的變化：
從B合成E通常經過多步反應，其中最佳次序是(　　)
A．水解、酸化、氧化 B．氧化、水解、酸化
C．水解、酸化、還原 D．氧化、水解、酯化
【答案】B
【解析】　本題考查有機合成最佳路線的分析和選擇能力，體現科學探究與創新意識的學科核心素養。
知識點03 有機合成路線的設計及應用
一、有機合成路線的設計與實施
1．有機合成路線確定的要素
（1）基礎：在掌握碳骨架構建和官能團轉化基本方法的基礎上。
（2）設計與操作：進行合理的設計與選擇，確定合成路線，以較低的成本和較高的產率，通過簡便而對環境友好的操作得到目標產物。
2．有機合成的過程
3．有機合成路線設計應遵循的四個原則
（1）符合綠色化學思想。
①有機合成中的原子經濟性；
②原料的綠色化；
③試劑與催化劑的無公害性。
（2）原料價廉，原理正確。
（3）路線簡捷，便于操作，條件適宜，安全可靠。
（4）易于分離，產率高。
4．有機合成的發展
（1）有機合成的技術和效率不斷提高的影響因素
①新的有機反應；
②新試劑的不斷發現；
③有機合成理論的發展
（2）發展過程
時間 發展過程
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，羅賓遜改進了合成思路，僅用3步反應便完成合成，總產率達90%
20世紀中后期 伍德沃德與多位化學家合作，成功合成了一系列結構復雜的天然產物，促進了有機合成技術和有機反應理論的發展
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，讓合成路線的設計逐步成為有嚴密思維邏輯的科學過程，使有機合成進入了新的發展階段。
（3）有機合成發展的作用
①使人們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。
②使人們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。
③為化學、生物、醫學、材料等領域的研究和相關工業生產提供了堅定的物質基礎。
④有力地促進了人類健康水平提高和社會發展進步。
二、有機合成的分析方法
1．正合成法
此法是采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產物，逐步推向待合成有機物，其思維程序是原料中間產物產品。
2．逆合成法
此法是采用逆向思維方法，從產品的組成、結構、性質入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產物，逐步推向已知原料，其思維程序是產品中間產物原料。
3．綜合比較法
此法是采用綜合思維的方法，將正向或逆向推導出的幾種合成途徑進行比較，從而得到最佳的合成路線。其思維程序是原料中間產物目標產物。
二、常見的有機合成路線
1．烴、鹵代烴、烴的含氧衍生物之間的轉化關系
烴R－H鹵代烴R－X醇類R－OH醛類R－CHO羧酸R－COOH酯類RCOOR′
2．一元合成路線
R－CH＝CH2鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯
3．二元合成路線
CH2＝CH2CH2X－CH2X二元醇二元醛二元羧酸鏈酯、環酯、聚酯
4．芳香族化合物合成路線
（1）
（2）
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)有機合成應盡量選擇步驟最少的合成路線，符合低價、綠色、環保等要求。(　 　)
(2)有機物間存在下列轉化關系：
其中a是烴類，其余是烴的衍生物，若a的相對分子質量是42，則d是乙醛。(　 　)
(3)有機合成的思路就是通過有機反應構建目標化合物的分子碳架，并引入或轉化成所需的官能團。(　 　)
(4)逆合成分析法可以簡單表示為目標化合物→中間體Ⅱ→中間體Ⅰ→基礎原料。(　 　)
(5)為減少污染，有機合成不能使用輔助原料，不能有副產物。(　×　)
【答案】(1) (　√　)(2) (　×　)(3) (　√　)(4) (　√　)(5) (　×　)
1．根據某有機合成的片段：
寫出以C2H5OH為原料合成乳酸()的路線(其他試劑任選)。
________________________________________________________________________
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【答案】　CH3CH2OHCH3CHO
2．維生素E是一種人體必需的脂溶性維生素，現已廣泛應用于醫藥、營養品、化妝品等。天然的維生素E由多種生育酚組成，其中α－生育酚(化合物E)含量最高，生理活性也最高。下面是化合物E的一種合成路線，其中部分反應略去。
已知以下信息：
回答下列問題：
(1)A的化學名稱為 。
(2)B的結構簡式為 。
(3)反應物C含有三個甲基，其結構簡式為 。
(4)反應⑤的反應類型為 。
(5)反應⑥的化學方程式為 。
(6)化合物C的同分異構體中能同時滿足以下三個條件的有 個(不考慮立體異構體，填標號)。
ⅰ.含有兩個甲基；
ⅱ.含有酮羰基(但不含C===C===O)；
ⅲ.不含有環狀結構。
a．4　　　　 b．6　　　　
c．8　　　　 d．10
【答案】(1) 3－甲基苯酚(或間甲基苯酚)。
(2) 　。
(3)　。
(4) 加成反應　。
(5)
　。
(6) c　。
【解析】　本題考查有機化學基礎知識，考查的核心素養是證據推理與模型認知。
(1)由A的結構簡式知，A為3－甲基苯酚(或間甲基苯酚)。
(2)間甲基苯酚和CH3OH發生類似題給已知信息a的反應生成B，結合B的分子式可知B的結構簡式為。
(3)由題給已知信息b知與C發生反應生成，C中含有三個甲基，結合C的分子式可知C的結構簡式為。
(4)由題給已知信息c知與HC≡CH發生加成反應生成D，則反應⑤的反應類型為加成反應。
(5)D()與H2發生加成反應生成，則反應⑥的化學方程式為＋H2。
(6)C的分子為C6H10O，滿足題給條件的C的同分異構體有：①
共8個，其中含有手性碳的化合物的結構簡式為
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知識清單29 有機合成與推斷
知識點01 研究有機化合物的一般方法 知識點02 有機合成
知識點03 有機合成路線的設計及應用
知識點01 研究有機化合物的一般方法
一、有機物的分離、提純方法
1．蒸餾
（1）適用范圍：分離、提純的有機物 較高，其沸點與雜質的沸點相差較大。
（2）實驗裝置
（3）注意事項
①溫度計水銀球位于 。
②碎瓷片的作用： 。
③冷凝管中水流的方向是 口進入， 口流出。
2．萃取
（1）萃取的原理
①液－液萃?。豪么蛛x組分在兩種不互溶的溶劑中的 不同，將其從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程。
②固－液萃?。豪? 從 中溶解出待分離組分的過程。
（2）萃取劑的條件
①待分離組分在萃取劑中的溶解度較大
②萃取劑與原溶劑不能互溶，且不與溶質反應。
（3）常用萃取劑： 、 、二氯甲烷等
（4）分液：將萃取后的兩層液體分開的操作。
（5）裝置圖
（6）注意事項
①分液時，下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出。
②
3．重結晶
（1）原理：利用被提純物質與雜質在同一溶劑中的 不同而將雜質除去。
（2）溶劑的選擇
①雜質在所選溶劑中的溶解度 ，易于除去。
②被提純的有機化合物在所選溶劑中的溶解度受溫度的影響較大，能夠進行 。
（3）裝置圖及操作步驟
4．常見有機物的分離提純方法（括號內為雜質）
混合物 試劑 分離提純的方法
苯（苯甲酸） NaOH溶液 分液
乙酸乙酯（乙酸） 飽和Na2CO3溶液
溴苯（溴） NaOH溶液
苯（乙苯） KMnO4酸性溶液、NaOH溶液
乙醇（水） CaO 蒸餾
乙醛（乙酸） NaOH溶液
苯甲酸（苯甲酸鈉） 水 重結晶
二、研究有機化合物的基本步驟
三、研究有機化合物結構的物理方法
1．質譜法
（1）作用：測定有機物的
（2）讀圖：質譜圖中 的分子離子峰或質荷比最大值表示樣品中分子的相對分子質量
（3）示例：該有機物的相對分子質量為 。
2．紅外光譜
（1）作用：初步判斷某有機物分子中所含有的 。
（2）不同的化學鍵或官能團的吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同的位置。
（3）示例：有機物C2H6O的紅外光譜上有O－H、C－H和C－O的吸收峰，可推知其結構為C2H5OH。
3．核磁共振氫譜
（1）作用：測定有機物分子中氫原子的類型和它們的相對數目。
（2）讀圖：吸收峰數目＝ ，吸收峰面積比＝ 。
（3）示例：有機物C2H6O的核磁共振氫譜如圖，圖中三個峰的面積之比是1∶2∶3，則有3種處于不同化學環境的氫原子，個數比為 ，其結構簡式為 。
4．X射線衍射
（1）作用：可以獲得鍵長、鍵角等分子結構信息。
（2）應用：將X射線衍射技術用于有機物（特別是復雜的生物大分子）晶體結構的測定，可以獲得更為直接而詳盡的結構信息。
四、有機物分子式和結構簡式的確定
1．有機物分子式的確定
（1）常規確定方法
（2）化學方程式法：利用有機反應中反應物、生成物之間“量”的關系求分子式的方法。
①CxHy+（x+）O2xCO2+H2O（g）
②CxHyOz+（x+－）O2xCO2+H2O（g）
③CxHyOzNp+（x+－）O2xCO2+H2O+N2
（3）“商余法”推斷烴的分子式（設烴的相對分子質量為M）
的余數為0或碳原子數大于或等于氫原子數時，將碳原子數依次減少一個，每減少一個碳原子即增加12個氫原子，直到飽和為止。
2．有機物的不飽和度的確定
（1）計算公式：
①不含氮原子：Ω＝
②含有氮原子：Ω＝
（2）說明
①N（C）表示碳原子數，N（H）表示氫原子數，N（N）表示氮原子數。
②若有機化合物分子中含有鹵素原子，則將其視為 原子。
（3）常見官能團或原子團的不飽和度
官能團或原子團 不飽和度 官能團或原子團 不飽和度
一個碳碳雙鍵 一個碳碳三鍵
一個羰基 一個苯環
一個脂環 一個氰基
一個硝基
3．有機物分子結構的鑒定
（1）分子結構確定步驟
（2）有機物的不飽和度與分子結構的關系
①Ω＝0，說明分子是 ；
②Ω＝1，說明分子中有 個雙鍵或 個環；
③Ω＝2，說明分子中有 個雙鍵或 個三鍵，或 個雙鍵和 個環，或 個環；
④Ω≥4，說明分子中很有可能有 。
（3）實驗方法確定有機化合物的官能團
官能團種類 試劑 判斷依據
碳碳雙鍵或碳碳三鍵 溴的四氯化碳溶液
酸性KMnO4溶液
鹵素原子 有沉淀產生，根據沉淀的顏色判斷鹵素的種類
醇羥基 鈉
酚羥基 溶液
濃溴水
醛基 （水浴加熱）
（加熱煮沸）
羧基
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)己烷中混有己烯，可使用溴水進行除雜，用分液的方法分離。(　 　)
(2)紅外光譜與核磁共振氫譜可以用于確定有機物的官能團和相對分子質量。(　 　)
(3)李比希元素分析儀不僅可以分析試樣中常見元素的含量，還可以測定試樣分子的空間結構。(　 　)
(4)1－丁醇與乙醚互為同分異構體，則質譜圖相同。(　 　)
(5)有機物核磁共振氫譜有兩個峰，且峰面積之比為3：1。(　 　)
(6)已知某有機物燃燒生成的CO2和H2O的量，即可判斷該有機物的最簡式。(　 　)
(7)有機物完全燃燒后僅生成CO2和H2O，則該有機物中一定含有C、H、O三種元素。(　 　)
(8)燃燒是測定有機物分子結構的有效方法。(　 　)
(9) 的核磁共振氫譜中有6組峰。(　 　)
(10)蒸餾分離液態有機物時，在蒸餾燒瓶中應加少量碎瓷片。(　 　)
(11)乙醇是良好的有機溶劑，根據相似相溶原理用乙醇從水溶液中萃取有機物。(　 　)
(12)用核磁共振氫譜不能區分HCOOCH3和HCOOCH2CH3。(　 　)
(13)CH3COOCH2CH3與CH3CH2COOCH3互為同分異構體，H－NMR譜顯示兩者均有三種不同的氫原子且三種氫原子的比例相同，故不用H－NMR來鑒別。(　 　)
(14)根據物質的沸點利用蒸餾法提純液態有機物時，沸點相差大于30 ℃為宜。(　 　)
(15)有機物核磁共振氫譜中會出現三組峰，且峰面積之比為3：4：1。(　 　)
(16)混合物經萃取、分液后可獲得純凈物。(　 　)
(17)質譜法可以測定有機物的摩爾質量，而紅外光譜和核磁共振氫譜圖可以確定有機物的官能團類型。(　 　)
1．下列實驗中，所采取的分離或提純方法與對應原理都正確的是(　　)
選項 實驗目的 分離或提純方法 原理
A 分離溶于水中的碘 乙醇萃取 碘在乙醇中的溶解度較大
B 除去乙醇中的乙酸 加入CaO固體后蒸餾 乙酸轉化為難揮發的乙酸鈣
C 除去甲烷中的乙烯 通過酸性KMnO4溶液洗氣 乙烯與酸性KMnO4溶液反應
D 分離汽油和四氯化碳 分液 四氯化碳和汽油的密度不同
2．有機物M的核磁共振氫譜圖如圖，則M的結構簡式可能是(　　)
A．CH3OCH3 B．CH3CH2OH
C．CH3CH2CH3 D．CH3COOCH2CH2CH3
知識點02 有機合成
一、碳骨架的構建
1．碳鏈的增長
（1）鹵代烴的取代反應
①溴乙烷與氰化鈉在酸性條件下的反應：
CH3CH2Br+NaCN→ ，CH3CH2CN 。
②溴乙烷與丙炔鈉的反應
CH3CH2Br+NaC≡CCH3→
（2）醛酮的加成反應
①丙酮與HCN的反應
②乙醛與HCN的反應
③羥醛縮合（以乙醛為例）
④醛、酮與RMgX加成：
+RMgX。
2．碳鏈的縮短
（1）與酸性KMnO4溶液的氧化反應
①烯烴、炔烴的氧化反應
CH3－CHCH3
②苯的同系物的氧化反應
CH2CH3
（2）脫羧反應
①無水醋酸鈉與氫氧化鈉的反應：CH3COONa+NaOH
②2－甲基丙酸鈉與氫氧化鈉的反應：CH3－COONa+NaOH
（3）某些有機物的水解反應
①蛋白質的水解反應
②糖類的水解反應
③酯的水解反應
（4）水解的裂化或裂解
①異丁烷裂化：CH3－CH3CH4+
②十八烷裂化：C18H38C8H18（辛烷）+ C8H16（辛烯）
二、官能團的引入和消除
1．官能團的引入
（1）碳碳雙鍵的引入
①醇的消去：CH3CH2OH +H2O
②鹵代烴的消去：CH3CH2Br+NaOH +NaBr+H2O
③鄰二鹵代烴的消去：+Zn +ZnCl2
④炔烴與H2的加成：CH≡CH+H2
（2）鹵素原子的引入
①與HX的加成：CH2＝CH2+HBr 、CH≡CH+HBr
②與X2的加成：CH2＝CH2+X2 、CH≡CH+X2
③烷烴、芳香烴的取代反應：CH4+Cl2CH3Cl+HCl、+Br2 +HBr
④烯烴、羧酸的α－H取代
CH3－CH＝CH2+Cl2 +HCl
RCH2COOH+Cl2 +HCl
⑤醇與鹵代烴的取代：CH3CH2OH+HBr +H2O
（3）羥基的引入方式
①烯烴與水加成：CH2＝CH2+H2O
②醛、酮與H2加成：CH3CHO+H2
③醛、酮與HCN加成：CH3－－H +HCN
④羥醛縮合：CH3－－H +H－CH2CHO
⑤鹵代烴的水解：CH3－－CH3+NaOH +NaBr
⑥酯的水解：CH3－－O－C2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
⑦酚鈉與酸反應：ONa+H2O+CO2 +NaHCO3
（4）羧基的引入方式
①烯的氧化：RCH2CH＝CH2 +CO2↑
②腈的水解：CH3CH2CN
③醛的氧化：2RCHO+O2
（5）羰基的引入方式
①烯的氧化：CH2CH3CO2↑+
②叔醇的催化氧化：2R－－R′+O2 +2H2O
2．官能團的消除
（1）通過加成反應消除或－C≡C－
①CH2＝CH2+H2
②CH3－C≡C－CH3+2H2
（2）通過消去反應或氧化反應或酯化反應消除－OH
①CH3CH2OHCH2＝CH2↑+H2O
②2CH3CH2OH+O22 +2H2O
③CH3CH2OH+CH3COOH +H2O。
（3）通過氧化反應或加成反應可消除－CHO
①2CH3CHO+O22
②CH3CHO+H2
（4）通過消去反應或水解反應可消除鹵素原子
①CH3CH2Br+NaOH +NaBr+H2O
②CH3CH2Br+NaOH +NaBr
（5）通過水解反應消除酯基
①CH3COOC2H5+H2O
②CH3COOCH2CH3+NaOH
3．成環與開環的反應
（1）成環
①羥基酸分子內酯化
（內酯）+H2O
②二元酸和二元醇分子間酯化成環
+ （環酯）+2H2O
③雙烯合成反應
+
（2）開環
①環酯的水解反應
+2H2O +
②某些環狀烯烴的氧化反應
三、官能團的轉化和保護
1．典型的官能團的轉化關系
2．官能團的保護
有機合成時，往往在有機物分子中引入多個官能團，但有時在引入某一個官能團時容易對其他官能團造成破壞，導致不能實現目標化合物的合成。因此，在制備過程中要把分子中的某些官能團通過恰當的方法保護起來，在適當的時候再將其轉變回來，從而達到有機合成的目的。
（1）醇羥基的保護
R－OHR－O－R′R″－O－R′R″－OH
（2）酚羥基的保護
因酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應，把－OH變為－ONa將其保護起來，待氧化后再酸化將其轉變為－OH。
（3）碳碳雙鍵的保護
碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前可以利用其與鹵素單質、鹵化氫等的加成反應將其保護起來，待氧化后再利用消去反應轉變為碳碳雙鍵。
例如，已知烯烴中在某些強氧化劑的作用下易發生斷裂，因而在有機合成中有時需要對其進行保護，過程可簡單表示如下：
①+Br2 +Zn+ZnBr2
②CH2＝CHRCH2Cl－CH2RCH2Cl－CH2R′CH2＝CHR′
（4）氨基（－NH2）的保護
例如，在對硝基甲苯合成對氨基苯甲酸的過程中應先把－CH3氧化成－COOH，再把－NO2還原為－NH2。防止當KMnO4氧化－CH3時，－NH2（具有還原性）也被氧化。
（5）醛基的保護
①醛基可被弱氧化劑氧化，為避免在反應過程中受到影響，對其保護和恢復過程為：
Ⅰ．Ⅱ．R－CHO
再如檢驗碳碳雙鍵時，當有機物中含有醛基、碳碳雙鍵等多種官能團時，可以先用弱氧化劑，如銀氨溶液、新制Cu（OH）2懸濁液等氧化醛基，再用溴水、酸性KMnO4溶液等對碳碳雙鍵進行檢驗。
②醛與醇反應生成縮醛：
+H2O
生成的縮醛比較穩定，與稀堿和氧化劑均難反應，但在稀酸中微熱，縮醛會水解為原來的醛。
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)有機合成應盡量選擇步驟最少的合成路線，符合低價、綠色、環保等要求。(　 　)
(2)只有通過取代反應才能引入—OH。(　 　)
(3)通過加成反應可以同時引入兩個鹵素原子。(　 　)
(4)某酯C6H12O2經水解后得到相同碳原子數的羧酸和醇，再把醇氧化得到丙酮()，則酯是C2H5COOCH(CH3)2。(　 　)
(5)通過加成反應不能引入碳碳雙鍵官能團。(　 　)
(6)酯基官能團只能通過酯化反應得到。(　 　)
(7)由CH3CH3→CH3CH2Cl→CH2===CH2→CH3CH2OH的轉化過程中，經過的反應類型是取代反應→消去反應→加成反應。(　 　)
(8)用鹽析的方法分離提純蛋白質。(　 　)
(9)加聚反應可以使有機物碳鏈增長，取代反應不能。(　 　)
(10)CH2===CHCHO能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明分子中含有碳碳雙鍵。(　 　)
(11)引入羥基只能通過取代反應實現。(　 　)
(12)某有機物具有酸性，只可能含有羧基。(　 　)
(13)某有機物可發生銀鏡反應，說明該有機物屬于醛類。(　 　)
1．由石油裂解產物乙烯制取HOCH2COOH，需要經歷的反應類型有(　　)
A．氧化——氧化——取代——水解
B．加成——水解——氧化——氧化
C．氧化——取代——氧化——水解
D．水解——氧化——氧化——取代
2．有機分析中，常用臭氧氧化分解來確定有機物中碳碳雙鍵的位置與數目。如：
(CH3)2C===CH—CH3(CH3)2C===O＋CH3CHO
已知某有機物A經臭氧氧化分解后發生以下一系列的變化：
從B合成E通常經過多步反應，其中最佳次序是(　　)
A．水解、酸化、氧化 B．氧化、水解、酸化
C．水解、酸化、還原 D．氧化、水解、酯化
知識點03 有機合成路線的設計及應用
一、有機合成路線的設計與實施
1．有機合成路線確定的要素
（1）基礎：在掌握碳骨架構建和官能團轉化基本方法的基礎上。
（2）設計與操作：進行合理的設計與選擇，確定合成路線，以較低的成本和較高的產率，通過簡便而對環境友好的操作得到目標產物。
2．有機合成的過程
3．有機合成路線設計應遵循的四個原則
（1）符合綠色化學思想。
①有機合成中的 ；
②原料的 ；
③試劑與催化劑的 。
（2）原料價廉，原理正確。
（3）路線簡捷，便于操作，條件適宜，安全可靠。
（4）易于分離，產率高。
4．有機合成的發展
（1）有機合成的技術和效率不斷提高的影響因素
①新的有機反應；
②新試劑的不斷發現；
③有機合成理論的發展
（2）發展過程
時間 發展過程
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，羅賓遜改進了合成思路，僅用3步反應便完成合成，總產率達90%
20世紀中后期 伍德沃德與多位化學家合作，成功合成了一系列結構復雜的天然產物，促進了有機合成技術和有機反應理論的發展
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，讓合成路線的設計逐步成為有嚴密思維邏輯的科學過程，使有機合成進入了新的發展階段。
（3）有機合成發展的作用
①使人們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。
②使人們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。
③為化學、生物、醫學、材料等領域的研究和相關工業生產提供了堅定的物質基礎。
④有力地促進了人類健康水平提高和社會發展進步。
二、有機合成的分析方法
1．正合成法
此法是采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產物，逐步推向待合成有機物，其思維程序是原料中間產物產品。
2．逆合成法
此法是采用逆向思維方法，從產品的組成、結構、性質入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產物，逐步推向已知原料，其思維程序是產品中間產物原料。
3．綜合比較法
此法是采用綜合思維的方法，將正向或逆向推導出的幾種合成途徑進行比較，從而得到最佳的合成路線。其思維程序是原料中間產物目標產物。
二、常見的有機合成路線
1．烴、鹵代烴、烴的含氧衍生物之間的轉化關系
烴R－H鹵代烴R－X醇類R－OH醛類R－CHO羧酸R－COOH酯類RCOOR′
2．一元合成路線
R－CH＝CH2鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯
3．二元合成路線
CH2＝CH2CH2X－CH2X二元醇二元醛二元羧酸鏈酯、環酯、聚酯
4．芳香族化合物合成路線
（1）
（2）
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)有機合成應盡量選擇步驟最少的合成路線，符合低價、綠色、環保等要求。(　 　)
(2)有機物間存在下列轉化關系：
其中a是烴類，其余是烴的衍生物，若a的相對分子質量是42，則d是乙醛。(　 　)
(3)有機合成的思路就是通過有機反應構建目標化合物的分子碳架，并引入或轉化成所需的官能團。(　 　)
(4)逆合成分析法可以簡單表示為目標化合物→中間體Ⅱ→中間體Ⅰ→基礎原料。(　 　)
(5)為減少污染，有機合成不能使用輔助原料，不能有副產物。(　×　)
1．根據某有機合成的片段：
寫出以C2H5OH為原料合成乳酸()的路線(其他試劑任選)。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．維生素E是一種人體必需的脂溶性維生素，現已廣泛應用于醫藥、營養品、化妝品等。天然的維生素E由多種生育酚組成，其中α－生育酚(化合物E)含量最高，生理活性也最高。下面是化合物E的一種合成路線，其中部分反應略去。
已知以下信息：
回答下列問題：
(1)A的化學名稱為 。
(2)B的結構簡式為 。
(3)反應物C含有三個甲基，其結構簡式為 。
(4)反應⑤的反應類型為 。
(5)反應⑥的化學方程式為 。
(6)化合物C的同分異構體中能同時滿足以下三個條件的有 個(不考慮立體異構體，填標號)。
ⅰ.含有兩個甲基；
ⅱ.含有酮羰基(但不含C===C===O)；
ⅲ.不含有環狀結構。
a．4　　　　 b．6　　　　
c．8　　　　 d．10
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