2022届高中化学新教材同步选择性必修第三册 第3章 第五节 第1课时 有机合成的主要任务.docx

1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 第五节第五节有机合成有机合成 第第 1 课时课时有机合成的主要任务有机合成的主要任务 核心素养发展目标1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成基本任务，掌握有机化合 物分子骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。2.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的 贡献及对健康、环境造成的影响，能用“绿色化学”的理念指导合成路线的选择。 一、有机合成 1有机合成的概念 有机合成指利用相对简单、易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出 具有特定结构和性质的目标分子的过程方法。 2有机合成的任务和过程 3有机合成的原则 (1)起始原

2、料要廉价、易得、低毒、低污染。 (2)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。 (3)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。 (4)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。 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。 原料分子目标分子主要任务 示例CH2=CH2CH3COOH改变官能团种类 (1)CH3CH2OH (2)CHCH (3) CH3CH2CH2 Br (4)CH3CH=CCH3CH2CH2COOH 2022 高中化学新教材同步讲义资料 H2 答案(

3、1)改变官能团数目(2)碳链转变为碳环(3)改变官能团的位置(4)改变官能团的种类和碳原 子数目 二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入 1构建碳骨架 (1)增长碳链 卤代烃与 NaCN 的反应 CH3CH2ClNaCNCH3CH2CN(丙腈)NaCl； CH3CH2CN H2O、H CH3CH2COOH。 醛、酮与氢氰酸的加成反应 CH3CHOHCN； H2O、H 。 卤代烃与炔钠的反应 2CH3CCH2Na 液氨 2CH3CCNaH2； CH3CCNaCH3CH2ClCH3CCCH2CH3NaCl。 羟醛缩合反应 CH3CHO OH 。 (2)缩短碳链 脱羧反应 RCOONaNaOH

4、CaO RHNa2CO3。 氧化反应 KMnO4H ，aq ； RCH=CH2 KMnO4H ，aq RCOOHCO2。 水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。 烃的裂化或裂解反应 C16H34 高温 C8H18C8H16；C8H18 高温 C4H10C4H8。 (3)成环 二烯烃成环反应(第尔斯阿尔德反应) 2022 高中化学新教材同步讲义资料 形成环酯 浓硫酸 2H2O。 形成环醚 (4)开环 环酯水解开环 环烯烃氧化开环 2常见官能团引入或转化的方法 (1)碳碳双键 醇的消去反应 CH3CH2OH 浓 H2SO4 170 CH2=CH2H2O。 卤代烃的消去反应 CH3C

5、H2BrNaOH 乙醇 CH2=CH2NaBrH2O。 炔烃的不完全加成反应 CHCHHCl 催化剂 CH2=CHCl。 (2)卤素原子 烃与卤素单质的取代反应 Br2 FeBr3 HBr； Cl2 光照 HCl。 不饱和烃的加成反应 Br2； 2022 高中化学新教材同步讲义资料 CH2=CHCH3HBr 催化剂 CH3CHBrCH3； CHCHHCl 催化剂 CH2=CHCl。 醇的取代反应 CH3CH2OHHBr CH3CH2BrH2O。 (3)羟基 烯烃与水的加成反应 CH2=CH2H2O 催化剂 CH3CH2OH。 卤代烃的水解反应 CH3CH2BrNaOH 水 CH3CH2OHNa

6、Br。 醛或酮的还原反应 CH3CHOH2 Ni CH3CH2OH； H2 Ni 。 酯的水解反应 CH3COOCH2CH3H2O 稀硫酸 CH3COOHCH3CH2OH； CH3COOCH2CH3NaOH CH3COONaCH3CH2OH。 (4)官能团的转化 熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。 (1)有机合成应遵循低价、绿色、环保等要求() (2)有机合成中原子利用率最高的反应是化合反应、加成反应、加聚反应等() (3)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基() (4)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基() (5)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解

7、反应可以合成乙二醇() 答案(1)(2)(3)(4)(5) 已知溴乙烷与氰化钠反应后再水解可以得到丙酸：CH3CH2Br NaCN CH3CH2CN H2O CH3CH2COOH 2022 高中化学新教材同步讲义资料 产物分子比原化合物分子多了一个碳原子，增长了碳链。请根据以下框图回答问题。 图中 F 分子中含有 8 个原子组成的环状结构。 (1)反应中属于取代反应的是_(填反应序号)。 (2)写出结构简式：E_， F_。 答案(1)(2) 或 解析本题主要考查了有机物转化过程中碳链的延长和碳环的生成，延长碳链的方法是先引入CN， 再进行水解；碳环的生成是利用酯化反应。A 是丙烯，从参加反应的

8、物质来看，反应是一个加成反应， 生成的 B 是 1,2-二溴丙烷；反应是卤代烃的水解反应，生成的 D 是 1,2-丙二醇；结合题给信息可以确定 反应是用CN 代替 B 中的Br，B 中有两个Br，都应该被取代了，生成的 C 再经过水解，生成的 E 是 2-甲基丁二酸。 判断有机合成任务时，要将原料与产物进行对比，一比碳骨架的变化，二比官能团类别、个数及位置 的差异，来确定有机合成的任务。 1绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。 在下列制备环氧乙烷()的反应中，原子利用率最高的是() ACH2=CH2(过氧乙酸)CH3COOH BCH2=CH2C

9、l2Ca(OH)2CaCl2H2O C2CH2=CH2O2 催化剂 D 催化剂 HOCH2CH2OCH2CH2OH2H2O 2022 高中化学新教材同步讲义资料 答案C 解析A 中存在副产品 CH3COOH，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；B 中存在副 产品 CaCl2和 H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C 中反应物全部转化为目标产物， 原子利用率为 100%，原子利用率最高；D 中存在副产品 HOCH2CH2OCH2CH2OH 和 H2O，反应物没 有全部转化为目标产物，原子利用率较低。 2由石油裂解产物乙烯制取 HOCH2COOH，需要经历的反应类型有(

10、) 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 的步骤： 2CH2=CH2O2 催化剂 2CH3CHO,2CH3CHOO2 催化剂 2CH3COOH，CH3COOH Cl2 光照 ClCH2COOH HCl ， ClCH2COOH 2NaOH H2O HOCH2COONa NaCl H2O ， HOCH2COONaHCl=HOCH2COOHNaCl，故反应类型：氧化氧化取代水解。 3已知：含的物质(烯烃)一定条件下能与水发生加成反应，生成醇(含羟基的烃的衍生物)； 有机物 AD 间存在图示的转化关系

11、： 下列说法不正确的是() AD 的结构简式为 CH3COOCH2CH3 BA 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 CB 与乙酸发生了取代反应 D可用 B 萃取碘水中的碘单质 答案D 解析C 被氧化生成乙酸，则 C 为 CH3CHO，B 在加热条件下和氧化铜发生氧化反应生成 C，则 B 为 CH3CH2OH，A 和水发生加成反应生成 B，则 A 为 CH2=CH2，乙酸和乙醇发生酯化反应生成 D，D 为 CH3COOCH2CH3。 4已知：RMgXMgX 酸 由乙醇合成 CH3CH=CHCH3(2-丁烯)的流程如下： 2022 高中化学新教材同步讲义资料 下列说法错误的是() A发生氧化反应，发生消去反

12、应 BM 的结构简式为 CH3CH2X CP 的分子式为 C4H10O D2-丁烯与 Br2以 11 加成可得三种不同产物 答案D 5由乙烯和其他无机原料合成环状酯 E 和高分子化合物 H 的示意图如图所示： 请回答下列问题： (1)写出以下物质的结构简式：A_，F_，C_。 (2)写出以下反应的反应类型：X_，Y_。 (3)写出以下反应的化学方程式：AB：_；GH：_。 (4)若环状酯 E 与 NaOH 水溶液共热，则发生反应的化学方程式为_。 答案(1)CH2BrCH2BrHCCHOHCCHO (2)酯化反应加聚反应 (3)CH2BrCH2Br2NaOH H2O HOCH2CH2OH2Na

13、BrnCH2=CHCl 一定条件 (4)2NaOH NaOOCCOONaHOCH2CH2OH 解析乙烯和溴发生加成反应生成 A，A 的结构简式为 CH2BrCH2Br，A 和氢氧化钠的水溶液发生取 代反应生成 B，B 的结构简式为 HOCH2CH2OH，B 被氧气氧化生成 C，C 的结构简式为 OHCCHO，C 被 氧气氧化生成 D，D 的结构简式为 HOOCCOOH，B 和 D 发生酯化反应生成 E，E 是环状酯，则 E 为乙二 酸乙二酯；A 和氢氧化钠的醇溶液发生消去反应生成 F，F 的结构简式为 HCCH，F 和氯化氢发生加成 反应生成 G 氯乙烯，氯乙烯发生加聚反应生成 H 聚氯乙烯。

14、 (1)通过以上分析知，A、F、C 的结构简式分别是 CH2BrCH2Br、HCCH、OHCCHO。 (2)乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成乙二酸乙二酯，氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯。 (3)A 和 氢 氧 化 钠 水 溶 液 发 生 取 代 反 应 生 成 B ， 反 应 方 程 式 为 CH2BrCH2Br 2NaOH H2O HOCH2CH2OH2NaBr，一定条件下，氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯，反应方程式为 nCH2=CHCl 一定条件 。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (4)环状酯 E 与 NaOH 水溶液共热，发生水解反应生成羧酸钠和乙二醇，反应方程式为 2NaOH N

15、aOOCCOONaHOCH2CH2OH。 题组一有机官能团的引入、消除和保护 1(2019祁县第二中学高二月考)有机合成的关键是构建官能团和碳骨架，下列反应不能引入OH 的 是() A醛还原反应B酯类水解反应 C卤代烃水解D烷烃取代反应 答案D 解析醛(RCHO)与氢气发生加成反应能够生成 RCH2OH，该反应也属于还原反应，故不选 A； 酯类(R1COOR2)水解能够生成 R1COOH 和 HOR2，故不选 B；卤代烃(RCl)水解生成 ROH，故 不选 C；烷烃取代反应生成卤代烃，不能反应引入OH，故选 D。 2(2020河北省涿鹿中学高二月考)根据下面合成路线判断烃 A 为() A(烃类

16、) Br2 B NaOH 溶液 C 浓 H2SO4 ，H2O A1-丁烯B1,3-丁二烯 C乙炔D乙烯 答案D 解析由最后的产物是醚结合最后一步的反应条件可知最后一步反应是醇发生分子间脱水， 所以 C 为 HOCH2CH2OH，再结合 B 中有 Br，B 转化为 C 的条件是氢氧化钠溶液加热，可知 B 为 BrCH2CH2Br，所 以 A 是乙烯。 3(2020天津五十七中高二期中)在有机合成中官能团的引入或改变是极为重要的，下列说法正确的 是() A甲苯在光照下与 Cl2反应，主反应为苯环上引入氯原子 B引入羟基的方法常有卤代烃和酯的水解、烯烃的加成、醛类的还原 C将 CH2=CHCH2OH

17、 与酸性 KMnO4溶液反应即可得到 CH2=CHCOOH D HCCH 、 (CN)2、 CH3COOH 三 种 单 体 在 一 定 条 件 下 发 生 加 成 、 酯 化 反 应 即 可 得 到 答案B 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析甲苯在光照下与 Cl2反应，主反应为甲基上引入氯原子，故 A 错误；卤代烃水解为醇，酯水解 为酸和醇，烯烃与水发生加成反应生成醇，醛与氢气发生还原反应生成醇，故 B 正确；碳碳双键、羟基都 能被酸性高锰酸钾溶液氧化， CH2=CHCH2OH 与酸性 KMnO4溶液反应不能得到 CH2=CHCOOH， 故 C 错 误 ； HCCH 、 (CN)2、

18、CH3COOH 三 种 单 体 在 一 定 条 件 下 发 生 加 成 、 加 聚 反 应 可 得 到 ，故 D 错误。 4下列制备设计错误的是() A以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基 B制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，可向苯环上先引入磺酸基(SO3H) C制备十二烷基苯可以采用 1-十二烯在一定条件下与苯加成 D采用对 MgCl26H2O 在氯化氢气流中加热脱水制无水 MgCl2 答案B 解析以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基，这样才利于在酚羟基的邻位 上引入甲基，故 A 正确；制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，应向苯环上先引入十二烷基，再

19、利用磺化 反应在对位引入磺酸基(SO3H)，故 B 错误；利用 1-十二烯在一定条件下与苯发生加成反应可制备十二烷 基苯，故 C 正确；氯化镁晶体脱水过程中镁离子易水解生成氢氧化镁沉淀，在氯化氢气体中脱水可以抑制 镁离子水解，即 MgCl26H2O 要在 HCl 氛围中加热脱水制得无水 MgCl2，故 D 正确。 5E 是一种食品添加剂中的防腐剂，可经下列反应路线得到(部分反应条件略)。 下列说法不正确的是() AA 是苯酚的一种同系物，且溶解度小于苯酚 B经反应 AB 和 CD 的目的是保护官能团酚羟基不被氧化 C与 B 属于同类有机物的同分异构体有 3 种(不包含 B) D1 mol D

20、可以消耗 1 mol NaHCO3 答案C 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析A 与苯酚结构相似，官能团相同，且相差 1 个 CH2，是苯酚的一种同系物，甲基是憎水基，A 中含有的憎水基比苯酚多，溶解度小于苯酚，选项 A 正确；酚羟基容易被氧化，经反应 AB 和 CD 的 目的是保护官能团酚羟基不被氧化，而将苯环上的甲基氧化为羧基，选项 B 正确；与 B 属于同类有机物的 同分异构体有、共 4 种，选项 C 不正确；D 中含有 一个羧基和一个羟基，只有羧基能与 NaHCO3反应，则 1 mol D 可以消耗 1 mol NaHCO3，选项 D 正确。 题组二有机合成过程中反应类型的判断

21、 6(2020江门市新会第一中学高二期中)已知卤代烃在一定条件下既可发生水解反应，又可发生消去 反应，现以 2-溴丙烷为主要原料制取 1,2-丙二醇时，需要经过的反应是() A消去加成取代B加成消去取代 C取代消去加成D取代加成消去 答案A 解析以 2-溴丙烷为主要原料，制取 1,2-丙二醇时，步骤为：2-溴丙烷在 NaOH 醇溶液中发生消去 反应生成丙烯；丙烯与溴单质发生加成反应生成 1,2-二溴丙烷；1,2-二溴丙烷在 NaOH 水溶液中发生 水解(或取代)反应生成 1,2-丙二醇，故答案为 A。 7 (2020应城市第一高级中学高二期中)有下列几种反应类型： 消去加聚水解加成 酯化氧化。

22、用乙醇为原料(无机原料任选)制取，按正确的合成路线依次发生的反应所属类 型应是() AB CD 答案A 解析为乙二酸与乙醇发生酯化反应制得，因此需要先利用乙醇制备乙二酸，可将乙醇发 生消去反应制备乙烯，乙烯再与 Br2发生加成反应生成 1,2-二溴乙烷，1,2-二溴乙烷在 NaOH 溶液中发生水 解反应生成乙二醇， 乙二醇再发生氧化反应生成乙二酸， 乙二醇与乙二酸再发生酯化反应生成， 依次发生的反应所属类型为，故答案为 A。 题组三有机物碳链的改变 8烯烃在一定条件下发生氧化反应时发生断裂，RCH=CHR可以氧化成 RCHO 和 RCHO，在该条件下烯烃分别被氧化后产物可能有 CH3CHO 的

23、是() A(CH3)2C=CH(CH2)2CH3 2022 高中化学新教材同步讲义资料 BCH2=CH(CH2)2CH3 CCH3CH=CHCH=CH2 DCH3CH2CH=CHCH2CH3 答案C 解析烯烃在一定条件下发生氧化反应时发生断裂，RCH=CHR可以氧化成 RCHO 和 RCHO，可知要氧化生成 CH3CHO，则原烯烃的结构应含有 CH3CH=，CH3CH=CHCH=CH2结构中 含 CH3CH=，所以氧化后能得到 CH3CHO。 9卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格林试剂 RMgX，它可与醛、酮等羰基化合物加成： RMgXMgX 所得产物经水解可以得到醇，这是某些复杂醇的合成

24、方法之一。现欲合成(CH3)3COH，下列所选用 的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是() A乙醛和氯乙烷B甲醛和 1-溴丙烷 C甲醛和 2-溴丙烷D丙酮和一氯甲烷 答案D 解析由题给信息可知产物中与OH 相连的碳原子是羰基碳原子，要合成，需要丙 酮和一氯甲烷。A 选项中反应得到的是 CH3CH(OH)CH2CH3，B 选项中反应得到的是 CH3CH2CH2CH2OH， C 选项中反应得到的是 HOCH2CH(CH3)2。 10烯烃复分解反应的示意图如下： 催化剂 下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成的是() 答案A 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析A 中两个碳碳双键断裂后，生成物

25、中新形成的环为六元环，且新环中所形成的碳碳双键位置符 合要求；B 中两个碳碳双键断裂后，合成的是五元环；C 中两个碳碳双键断裂后，合成了六元环，但是碳 碳双键的位置不正确；D 中两个碳碳双键断裂后，得到的是五元环。 题组四简单有机合成路线的设计与选择 11工业生产中有实用价值的反应往往产物较纯净且容易分离，据此判断下列有机反应在工业上没有 实用价值的是() A3H2 催化剂 BnCH2=CH2 催化剂 CH2CH2 CCH3CH2CH3Cl2 光照 CH3CH2CH2ClHCl DNaBr 答案C 解析丙烷在光照条件下与 Cl2发生取代反应，产物种类很多，且不易分离。 12以 1-丙醇制取，最

26、简便的流程需要下列反应的顺序是() a氧化b还原c取代d加成e消去f中和g加聚h酯化 Ab、d、f、g、hBe、d、c、a、h Ca、e、d、c、hDb、a、e、c、f 答案B 解析CH3CH2CH2OH 消去 CH3CH=CH2 加成 Br2 CH3CHBrCH2Br 取代 CH3CHOHCH2OH 氧化 酯化 。 13 现 有、 溴 、 浓 硫 酸 和 其 他 无 机 试 剂 ， 请 设 计 出 由 的最佳合成路线。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 答案 NaOH(aq) 浓 H2SO4 解析本题中需要保护原有官能团碳碳双键， 在设计合成路线时， 可以暂时使碳碳双键发生加成反应， 等

27、引入新的官能团后，再通过消去反应生成碳碳双键。 14已知 HCN H2O、H ，产物分子比原化合物分子多出一 个碳原子，增长了碳链。 分析下图变化，并回答有关问题： (1)写出下列物质的结构简式： A_；C_。 (2)指出下列反应类型： CD：_；FG：_。 (3)写出下列反应的化学方程式： DEF：_； FG：_。 答案(1) (2)消去反应加聚反应 (3) 浓硫酸 H2O 催化剂 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析有机物 A(C3H6O)应属于醛或酮， 因无银镜反应， 只能是酮， 可推知 A 为丙酮()， 其他根据流程图路线，结合题给信息分析。 15(2020沈阳实验中学高二期中)

28、丁苯酞是我国自主研发的一类用于治疗急性缺血性脑卒的新药。合 成丁苯酞(J)的一种路线如图所示： 已知： (1)B 的化学名称是_，F 中含氧官能团名称是_。 (2)由 EF 和 HJ 的反应类型分别是_、_。 (3)试剂 a 是_。 (4)J 是一种环酯，则 J 的结构简式为_。H 在一定条件下还能生成高分子化合物 K， H 生成 K 的化学方程式为_。 (5)M 的组成比 F 多 1 个 CH2基团，M 的同分异构体能发生银镜反应；含有苯环；不含甲基。 满足上述条件的 M 的同分异构体共有_种。 (6)利用题中信息写出以乙醛和苯为原料，合成的流程图(其他试剂自选)： _ _ _。 答案(1)

29、2-甲基-2-溴丙烷醛基 (2)氧化反应酯化反应(或取代反应) (3)Br2/FeBr3 (4)n 一定条件 (n1)H2O (5)7 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (6) FeBr3 Br2 Mg 乙醚 CH3CHO H2O 解析根据G的结构简式可知， A的结构简式为CH2=C(CH3)2， A发生加成反应生成的B为(CH3)3CBr， B 发生信息中的反应生成的 C 为(CH3)3CMgBr，D 为，D 和液溴发生苯环上的取代反应生成的 E 为 ，E 发生氧化反应生成的 F 为；根据信息中第一步以及第二步中与二氧化碳的 反应，由 G 可推知 H 为，结合 J 的分子式，可知 H 脱

30、去 1 分子水形成 J，而 J 是一种环 酯，则 J 为。 (1)根据 G 的结构简式可知，A 的结构简式为 CH2=C(CH3)2，A 发生加成反应生成的 B 为(CH3)3CBr， B 的名称为 2-甲基-2-溴丙烷，由以上分析可知 F 为，其中含氧官能团名称为醛基。 (2)E 中甲基转化为醛基生成 F，属于氧化反应，H 中羧基和羟基转化为酯基生成 J，属于酯化反应或 取代反应。 (3)由 D 到 E 发生苯环上的一溴取代反应，试剂 a 为 Br2/FeBr3。 (4)J 是一种环酯，根据 H 的结构简式及 J 的化学式 C12H14O2可知 H 发生分子内酯 化反应脱去 1 分子水生成

31、J，J 为，H()在一定条件下还能生成高分子 2022 高中化学新教材同步讲义资料 化合物K，K为，化学方程式为 一定条件 (n1)H2O。 (5)M 组成比 F()多 1 个 CH2基团，M 的分子式为 C8H7BrO，M 的同分异构体满足条 件：能发生银镜反应，说明含有醛基；含有苯环；不含甲基，可以有 1 个取代基为CHBrCHO， 可以有两个取代基为CH2Br、CHO，或者CH2CHO、Br，均有邻、间、对 3 种，故满足上述条件 的 M 的同分异构体共有 1237 种。 (6)由与乙醛反应得到，苯与溴发生取代反应得到溴苯，溴苯再与 Mg/乙醚作用得到，合成路线流程图为 FeBr3 Br2 Mg 乙醚 CH3CHO H2O 。