1、第四节 有机合成第 1 课时 有机合成的过程学习目标定位 1.知道寻找原料与合成目标分子之间的关系与差异。 2.掌握构建目标分子骨架，官能团引入、转化或消除的方法。3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。1写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式CH 2=CH2 H2O CH3CH2OH； 催 化 剂 2CH 3CH2OHO 2 2CH3CHO2H 2O； Cu/Ag 2CH 3CHO O2 2CH3COOH； 催 化 剂 C 2H5OHHBr CH3CH2BrH 2O； CH 3COOHC 2H5OH CH3COOC2H5H 2O；浓 H2SO4 CH 3CH2BrNaO
2、H CH2=CH2NaBrH 2O。 乙 醇 2试用化学方程式表示用乙醇合成乙二醇的过程，并说明反应类型(1)CH3CH2OH CH2=CH2H 2O，消去反应； 浓 H2SO4 170 (2) ，加成反应；(3) 水解反应。探究点一 有机合成概述1有机合成是利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。通过有机合成不仅可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足，还可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美，甚至可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。2对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务
3、原料分子 目标分子 主要任务示例 CH2=CH2 CH3COOH 改变官能团种类(1) CH3CH2OH 改变官能团数目(2) CHCH 碳链转变为碳环(3) CH3CH2CH2Br 改变官能团的位置(4) CH3CH=CH2 CH3CH2CH2COOH改变官能团的种类和碳原子数目3.下图是以煤为原料生产聚氯乙烯(PVC)和人造羊毛的合成路线：(1)上述有机合成路线中第一步的目的是什么？(2)请你写出 A、B 、C、D 的结构简式。(3)将上述反应按反应类型进行分类。答案 (1)由于石油价格不断上涨，以煤为原料通过有机合成获得燃料油及多种化工原料，以减少对石油产品的依赖。(2)A：CHCH B
4、：CH 2=CHCl C：CH 2=CHCND：(3)加成反应；加聚反应。归纳总结(1)有机合成的任务通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。(2)有机合成的过程有机合成的起始原料通常采用四个碳原子以下的单官能团化合物和单取代苯，如乙烯、丙烯、甲苯等。(3)有机合成的原则起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。符合“绿色化学” 的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先
5、引入的官能团的保护。活学活用1换位合成法在化学工业中每天都在应用，主要用于研制新型药物和合成先进的塑料材料。在“绿色化学工艺” 中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为 100%。则在置换反应 化合反应 分解反应 取代反应 加成反应 消去反应 加聚反应等反应类型中能体现这一原子最经济原则的是( )A BC只有 D只有答案 B2有机玻璃是使用很普遍的合成材料之一，旧法合成的反应是(CH3)2C=OHCN (CH 3)2C(OH)CN、(CH3)2C(OH)CNCH 3OHH 2SO4 CH 2=C(CH3)COOCH3NH 4HSO4；20 世纪 90 年代新法合成的反
6、应是CH3CCHCOCH 3OH CH2=C(CH3)COOCH3。 Pt 新法和旧法相比，优点是( )A原料都是无毒的B原料无爆炸危险C原料都是基础原料D没有副产物，原料利用率高，对设备腐蚀性小答案 D解析 新、旧方法的原料：旧法为丙酮、HCN、CH 3OH、 H2SO4；新法为丙炔、CO、CH 3OH。从中看出原料均无爆炸性，故排除 B 项；又 HCN、CO、CH 3OH 为有毒物质，可排除 A 项。然后分析给出的反应，旧法有副产物 NH4HSO4 生成，且使用了H2SO4、 HCN 等对设备有腐蚀性的物质，故 D 项正确。探究点二 有机合成中的碳链变化和官能团衍变1下面是以 CH2=CH
7、2 为有机原料合成 CH2=CHCH=CH2 的流程图：HOOCCH2CH2COOH HOCH2CH2CH2CH2OH CH2=CHCH=CH2 LiAlH4 THF 浓 硫 酸 (1)该有机合成的主要任务是什么？从原子守恒的角度看，使碳链增长的最重要的物质是什么？答案 该有机合成的主要任务是增加碳链的长度和官能团的个数；使碳链增长的最重要的物质是 NaCN 和 CH2BrCH2Br。(2)已知：RCH= =CH2HBr 适 当 的 溶 剂 RCH=CH2HBr RCH2CH2Br，你能以 CH3CH=CH2 为有机原料， 适 当 的 溶 剂 过 氧 化 物合成 CH3CH2CH2COOH 吗
8、？画出合成的流程图。答案 Error! CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2CN CH 3CH2CH2COOH 适 当 溶 剂 过 氧 化 物 NaCN 2.由乙烯和其他无机原料合成环状化合物 E 的流程如下：(1)请在方框内填入合适的化合物的结构简式。(2)写出 A 水解的化学方程式_。(3)从有机合成的主要任务角度分析，上述有机合成最突出的特点是_。答案 (1)A：BrCH 2CH2Br；B：HOCH 2CH2OH；C：OHCCHO；D：HOOC COOH(2)BrCH2CH2BrNaOH HOCH2CH2OH2NaBr 水 (3)官能团的相互转化解析 本题为有机合成推断题，解题的关
9、键是熟练掌握烃和烃的衍生物之间的相互转化，即官能团的相互转化。由已知物乙烯和最后产物 E(一种环状酯)，按照图示条件进行推导，首先乙烯与溴加成得到 1,2二溴乙烷，再水解得到乙二醇，然后氧化为乙二醛，进而氧化为乙二酸，最后乙二酸与乙二醇发生酯化反应得到乙二酸乙二酯(E)。归纳总结(1)有机合成中最为常见的碳骨架构建有碳链的增长和缩短。能使碳链增长的反应有：不饱和有机物之间的加成或相互加成，卤代烃与氰化钠或炔钠的反应，醛、酮与 HCN 的加成等。能使碳链缩短的反应有：烯、炔的氧化，烷的裂解，脱羧反应，芳香烃侧链的氧化等。(2)常见官能团引入或转化的方法引入或转化为碳碳双键的三种方法：卤代烃的消去
10、反应，醇的消去反应，炔烃与氢气的不完全加成反应。引入卤素原子的三种方法：不饱和烃与卤素单质(或卤化氢) 的加成反应，烷烃、苯及其同系物发生取代反应，醇与氢卤酸的取代反应。在有机物中引入羟基的三种方法：卤代烃的水解反应，醛、酮与 H2 的加成反应，酯的水解反应。在有机物中引入醛基的两种方法：醇的氧化反应、烯烃的氧化反应。(3)从有机物分子中消除官能团消除不饱和双键或三键，可通过加成反应。经过酯化、氧化、与氢卤酸取代、消去等反应，都可以消除 OH。通过加成、氧化反应可消除 CHO。通过水解反应可消除酯基。活学活用3由环己烷可制备 1,4环己醇的二乙酸酯。下面是有关的 8 步反应( 其中所有无机产物
11、都已略去)。(备注：在 8 个步骤中，有 3 个步骤属于取代反应、2 个步骤属于消去反应、3 个步骤属于加成反应。(1)属于取代反应的是_，属于加成反应的是_ 。( 填序号)(2)A、B、C 、D 的结构简式分别为A_，B_，C_ ，D_。答案 (1) 4乙烯是一种重要的化工原料，以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去)：请回答下列问题：(1)A 的化学名称是 _；(2)B 和 A 反应生成 C 的化学方程式为 _，该反应的类型为_；(3)D 的结构简式为 _；(4)F 的结构简式为_；(5)D 的同分异构体的结构简式为_。答案 (1)乙醇 (2)CH 3CH2OHCH
12、3COOH CH3COOCH2CH3H 2O 酯化反应( 或取浓 H2SO4 代反应)(3) (4) (5)CH3CHO、CH 2=CHOH解析 CH 2=CH2 与 H2O 在催化剂作用下发生加成反应，生成 CH3CH2OH(A)，CH3CH2OH 经氧化生成 B(C2H4O2)，则 B 为 CH3COOH。CH 3COOH 与 CH3CH2OH 在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应，生成 C(C4H8O2)，则 C 为 CH3COOCH2CH3。E 与 B 在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应，生成 F(C6H10O4)，从而推知 E 分子中含有 2 个OH，则 E 为 HOCH2CH2OH
13、，F 为 。D 与 H2O 发生反应生成E(HOCH2CH2OH)，可推知 D 为 ，不可能为 CH3CHO。D(C 2H4O)的同分异构体为CH3CHO 和 CH2=CHOH。有机合成的任务是目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。官能团的转化体现在烃及其衍生物相互转化关系之中：1已知卤代烃可以和钠发生反应，如溴乙烷与钠发生反应为2CH3CH2Br2Na CH 3CH2CH2CH32NaBr，应用这一反应，下列所给化合物中可以与钠合成环丁烷的是( )ACH 3Br BCH 3CH2CH2CH2BrCCH 2BrCH2Br DCH 2BrCH2CH2Br答案 C2有机化合物分子中能引进卤素原子
14、的反应是( )A消去反应 B酯化反应C水解反应 D取代反应答案 D解析 引进卤素原子只能通过加成反应或取代反应达到。3下列化学反应的有机产物，只有一种的是( )答案 C解析 A 选项中的产物可能是 CH3CH2CH=CH2 或 CH3CH=CHCH3；B 选项中的产物可能是 或 ； D 选项中的产物可能是 CH3CH2CH2Cl 或。4从溴乙烷制取 1,2二溴乙烷，下列制取方案中最好的是( )ACH 3CH2Br CH3CH2OH CH2=CH2 CH2BrCH2Br NaOH水 溶 液 浓 硫 酸 170 Br2 CCl4BCH 3CH2Br CH2BrCH2Br Br2 光CCH 3CH2Br CH2=CH2 CH2BrCH3 CH2BrCH2Br NaOH醇 溶 液 HBr Br2 光DCH 3CH2Br CH2=CH2 CH2BrCH2Br NaOH醇 溶 液 Br2 答案 D解析 B 项步骤虽然最少，但取代反应难以控制取代的位置，多伴有其他副产物的产生。D 项只需两步，并且消去反应和加成反应无副反应发生，得到的产物比较纯。所以 D 项方案最好。5在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是( )答案 B解析 B 项由溴乙烷乙醇，只需溴乙烷在碱性条件下水解即可，路线不合理，且由溴乙烷乙烯为消去反应。答案 A
