课题18:有机合成之引入官能团
【学习目标】 班级 姓名
1.掌握有机物官能团间的相互转化及各类有机物的性质、反应类型、反应条件、合成路线的选择或设计;
2.能根据题目所给信息及要求,设计合理的合成方案,合成指定的产物,并能正确地表达出来。
【学习过程】
常见官能团引入或转化的方法
(1)碳碳双键
①醇的消去反应(以乙醇为例)
②卤代烃的消去反应(以溴乙烷为例为例)
③炔烃的不完全加成反应
(2)卤素原子
①烃与卤素单质的取代反应
苯的溴代反应
甲苯的支链取代反应
②不饱和烃的加成反应
乙烯与溴加成
环己烯与溴加成
;
。
③醇的取代反应
。
(3)羟基
①烯烃与水的加成反应
。
②卤代烃的水解反应
。
③醛或酮的还原反应
;
。
④酯的水解反应
;
。
(4)官能团的转化
【课堂反馈】
下列合成路线不合理的是
A.用乙醇合成正丁醇:
B.用二甲基二氯硅烷合成硅橡胶:硅橡胶
C.用乙烯合成1,4-二氧杂环己烷():
D.用1,3-丁二烯合成2-氯-1,3-丁二烯:
【课后限时训练】
1.五倍子是一种常见的中草药,其有效成分为X。在一定条件下X可分别转化为Y、Z。
下列说法正确的是
A.Y分子中所有原子可能共平面
B.不能用溶液检验Y中是否含有X
C.1mol Z最多能与7mol NaOH发生反应
D.X与足量氢气发生加成反应,所得产物中有2个手性碳原子
2.1,4-二氧六环是一种常见的溶剂。它可以通过如图合成路线制得。其中的A可能是
A.乙烯 B.乙醇 C.乙二醇 D.乙酸
3.环氧树脂广泛应用于涂料和胶黏剂等领域,以下是一种新型环氧树脂前体(丁)的合成路线,下列有关说法正确的是
A.乙按系统命名法的名称为1-氯丙烯 B.丙的结构简式一定为HOCH2CHClCH2Cl
C.合成路线的前两步不宜颠倒 D.丙到丁的反应中同时有NaClO生成
4.以1—丙醇为原料制备,最简便的流程需要下列哪些反应,其正确的顺序是
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应
A.⑤②①③ B.①④②③ C.①⑤②③ D.③①⑤②
5.高分子M广泛用于牙膏、牙科粘合剂等口腔护理产品,合成路线如图:
下列说法正确的是
A.物质A是C2H4
B.高分子M的两种单体是B和
C.物质C与乙醇也可以发生缩聚反应
D.合成M的整个过程均发生的是理想的原子经济性反应
6.肉桂酸是一种香料,具有很好的保香作用。利用苯甲醛与乙酸酐发生普尔金反应可制备肉桂酸,方法如下:
下列说法错误的是
A.苯甲醛和肉桂酸均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.肉桂酸的分子式为C9H8O2
C.可以利用银镜反应检验粗产品中是否含有苯甲醛
D.该反应属于取代反应,碱性环境有利于反应的进行
7.有机合成反应需要考虑“原子经济性”,也应尽可能选择反应条件温和、产率高的反应。用乙烯制备1,3-丁二醇时,按正确的合成路线依次发生反应的反应类型为
已知RCHO+R′CH2CHO为加成反应
A.加成→氧化→加成→消去 B.加成→氧化→加成→加成
C.加成→氧化→消去→加成 D.加成→加成→氧化→加成
8.1,4-环己二醇()是生产某些液晶材料和药物的原料,现以环己烷()为基础原料,使用逆合成分析法设计它的合成路线如下。下列说法正确的是
A.有机物X、Y、M均为卤代烃
B.有机物X和Y可能为同分异构体,也可能为同种物质
C.反应①为取代反应,反应⑦为加成反应
D.合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应
9.有机反应类型:①消去反应,②水解反应,③加聚反应,④加成反应,⑤还原反应,⑥氧化反应。以 1-丙醇为原料制取 1,2 丙二醇,所需进行的反应类型依次是
A.④②① B.①④② C.①②⑤ D.②④①
10.已知苯与一卤代烷在催化剂作用下发生反应生成苯的同系物+ CH3X +HX。在催化剂存在的条件下,应选择苯和下列哪组物质为原料合成乙苯
A.CH3—CH3和Cl2 B.CH2=CH2和Cl2
C.CH2=CH2和HCl D.CH3—CH3和HCl
11.以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线如图,则下列说法正确的是
ABC
A.A的结构简式是
B.①②的反应类型分别是取代反应、消去反应
C.反应②的条件是浓硫酸加热
D.加入酸性KMnO4溶液,若溶液褪色则可证明环戊烷已完全转化为
答案
1.五倍子是一种常见的中草药,其有效成分为X。在一定条件下X可分别转化为Y、Z。
下列说法正确的是
A.Y分子中所有原子可能共平面
B.不能用溶液检验Y中是否含有X
C.1mol Z最多能与7mol NaOH发生反应
D.X与足量氢气发生加成反应,所得产物中有2个手性碳原子
【答案】D
【解析】A.由题干中Y的结构简式可知,Y分子中存在饱和碳原子,就含有sp3杂化的碳原子,故不可能所有原子共平面,A错误;
B.由题干中X、Y的结构简式可知,X分子中含有酚羟基,Y分子中不含酚羟基,故能用溶液检验Y中是否含有X,B错误;
C.由题干中Z的结构简式可知,1mol Z中含有5mol酚羟基和1mol羧基,故能消耗6molNaOH,还有1mol酚酯基,能够消耗2molNaOH,故1molZ最多能与8mol NaOH发生反应,C错误;
D. X与足量氢气发生加成反应,所得产物中有2个手性碳原子如图所示: ,D正确;
故答案为:D。
2.1,4-二氧六环是一种常见的溶剂。它可以通过如图合成路线制得。其中的A可能是
A.乙烯 B.乙醇 C.乙二醇 D.乙酸
【答案】A
【解析】根据逆合成分析法可知,由于C是浓硫酸做催化剂、脱水生成了1,4-二氧六环这种醚类,即可知由C生成1,4-二氧六环发生的是醇分子间的脱水,因此C为HOCH2CH2OH,而C是B通过和氢氧化钠水溶液作用得到的,故可知B为卤代烃,即B到C发生的是卤代烃的水解,又结合B是烃A和溴反应得到的,故B为BrCH2CH2Br,而B是由烃A和溴加成反应生成的,所以A是乙烯;故选A。
3.环氧树脂广泛应用于涂料和胶黏剂等领域,以下是一种新型环氧树脂前体(丁)的合成路线,下列有关说法正确的是
A.乙按系统命名法的名称为1-氯丙烯 B.丙的结构简式一定为HOCH2CHClCH2Cl
C.合成路线的前两步不宜颠倒 D.丙到丁的反应中同时有NaClO生成
【答案】C
【分析】A的结构简式为,结合,与氯气在光照条件下发生取代反应生成为,与发生加成反应生成,反应可以是在碱性条件下发生卤代烃水解,然后羟基之间脱水生成。
【解析】A.含有双键的物质,命名时从靠近官能团开始编号,所以乙按系统命名法的名称为3-氯丙烯,故A错误;
B.丙存在同分异构体,结构简式可能为HOCH2CHClCH2Cl和ClCH2CH(OH)CH2Cl,故B错误;
C.合成路线的前两步颠倒,与先发生加成反应生成,氯气在光照条件下发生取代反应有两种结构,所以前两步不宜颠倒,故C正确;
D.丙到丁的反应碱性条件下发生卤代烃水解,有生成,故D错误;
故答案选C。
4.以1—丙醇为原料制备,最简便的流程需要下列哪些反应,其正确的顺序是
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应
A.⑤②①③ B.①④②③ C.①⑤②③ D.③①⑤②
【答案】A
【解析】1-丙醇先在浓硫酸加热下发生消去反应生成CH3-CH=CH2,再与Br2发生加成反应得到CH3-CHBr-CH2Br,再与NaOH水溶液发生取代反应得到CH3-CHOH-CH2OH,再发生催化氧化反应得到目标产物,流程为⑤②①③,故选:A。
5.高分子M广泛用于牙膏、牙科粘合剂等口腔护理产品,合成路线如图:
下列说法正确的是
A.物质A是C2H4
B.高分子M是B和两种单体加聚生成的
C.物质C与乙醇也可以发生缩聚反应
D.合成M的整个过程均发生的是理想的原子经济性反应
【答案】B
【分析】由图中转化关系可知,与B发生加聚反应生成M,则B的结构简式为CH2=CHOCH3,A与CH3OH反应生成CH2=CHOCH3,则A的结构简式为HC≡CH;C(丁烯二酸)脱水生成,则C的结构简式为HOOCCH=CHCOOH,以此来解答。
【解析】A.根据分析可知,A为HC≡CH,其分子式为C2H2,故A错误;
B.根据以上分析可知高分子M是B和两种单体加聚生成的,故B正确;
C.C为HOOCCH=CHCOOH,乙醇分子式为CH3CH2OH,乙醇分子中只含有1个羟基,无法与HOOCCH=CHCOOH发生缩聚反应,故C错误;
D.理想的原子经济性反应是原料中的原子全部转变成所需产物,不生成副产物,实现零排放,C→D的方程式为HOOCHC=CHCOOH+H2O,该反应中除了生成,还有H2O生成,不是理想的原子经济性反应,故D错误;
故选B。
6.肉桂酸是一种香料,具有很好的保香作用。利用苯甲醛与乙酸酐发生普尔金反应可制备肉桂酸,方法如下:
下列说法错误的是
A.苯甲醛和肉桂酸均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.肉桂酸的分子式为
C.可以利用银镜反应检验粗产品中是否含有苯甲醛
D.该反应属于取代反应,碱性环境有利于反应的进行
【答案】D
【解析】A.苯甲醛含醛基,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,肉桂酸含碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,因此苯甲醛和肉桂酸均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A正确;
B.肉桂酸的分子式为,B正确;
C.从题给反应来看,所涉及物质只有苯甲醛含醛基,因此可以利用银镜反应检验粗产品中是否含有苯甲醛,C正确;
D.苯甲醛与乙酸酐发生Perkin反应的机理可理解为和 先发生加成反应生成 , 发生醇的消去生成, 再水解得 和CH3COOH,不是单纯的发生取代反应,D错误;
答案选D。
7.有机合成反应需要考虑“原子经济性”,也应尽可能选择反应条件温和、产率高的反应。用乙烯制备1,3-丁二醇时,按正确的合成路线依次发生反应的反应类型为
已知RCHO+R′CH2CHO为加成反应
A.加成→氧化→加成→消去 B.加成→氧化→加成→加成
C.加成→氧化→消去→加成 D.加成→加成→氧化→加成
【答案】B
【分析】乙烯与水加成生成乙醇,乙醇氧化生成乙醛,2分子乙醛反应生成,最后再与氢气加成生成。
【解析】乙烯与水加成生成乙醇,乙醇氧化生成乙醛,2分子乙醛反应生成,最后再与氢气加成生成,合成路线为,反应类型为加成→氧化→加成→加成,故选B。
8.1,4-环己二醇()是生产某些液晶材料和药物的原料,现以环己烷()为基础原料,使用逆合成分析法设计它的合成路线如下。下列说法正确的是
A.有机物X、Y、M均为卤代烃
B.有机物X和Y可能为同分异构体,也可能为同种物质
C.反应①为取代反应,反应⑦为加成反应
D.合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应
【答案】D
【解析】根据逆推法可知,由环己烷与氯气发生取代反应生成,发生消去反应生成 ,与溴发生加成反应生成,再发生消去反应生成,与溴发生1,4-加成生成,与氢气发生加成反应生成, 发生水解反应生成。
A.有机物X为、Y为均为卤代烃,M为, 为环烯烃,选项A错误;
B.有机物X和Y分别为、,为同分异构体,不可能为同种物质,选项B错误;
C.反应①为在氢氧化钠的水溶液中发生水解反应生成,也属于取代反应,反应⑦为在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应生成,选项C错误;
D.综上分析,合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应,选项D正确;
答案选D。
9.有机反应类型:①消去反应,②水解反应,③加聚反应,④加成反应,⑤还原反应,⑥氧化反应。以 1-丙醇为原料制取 1,2 丙二醇,所需进行的反应类型依次是
A.④②① B.①④② C.①②⑤ D.②④①
【答案】B
【解析】由逆合成法可知,二卤代烃水解生成2个-OH,烯烃加成得到二卤代烃,醇消去反应生成烯烃,则合成路线为CH3CH2CH2OH→CH3CH=CH2→CH3CHBrCH2Br→CH3CHOHCH2OH,发生的反应依次为消去反应、加成反应、水解反应;
故答案选B。
10.已知苯与一卤代烷在催化剂作用下发生反应生成苯的同系物+ CH3X +HX。在催化剂存在的条件下,应选择苯和下列哪组物质为原料合成乙苯
A.CH3—CH3和Cl2 B.CH2=CH2和Cl2
C.CH2=CH2和HCl D.CH3—CH3和HCl
【答案】C
【分析】根据题意,利用苯和溴乙烷在催化剂条件下发生取代反应合成乙苯,所选试剂要求能得到纯净的溴乙烷。
【解析】A.乙烷和氯气在光照条件下可得到溴乙烷,但该取代反应为连锁反应,制备的溴乙烷中含很多杂质,A错误;
B.乙烯与氯气发生加成反应得到1,2-二溴乙烷,B错误;
C.乙烯与氯化氢发生加成反应得到溴乙烷,C正确;
D.乙烷与氯化氢不反应,D错误;
故选C。
11.以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线如图,则下列说法正确的是
ABC
A.A的结构简式是
B.①②的反应类型分别是取代反应、消去反应
C.反应②的条件是浓硫酸加热
D.加入酸性KMnO4溶液,若溶液褪色则可证明已完全转化为
【答案】B
【分析】反应①环戊烷与氯气在光照条件下的取代反应,反应②为氯代烃在NaOH醇溶液、加热条件下的消去反应,反应③为烯烃与溴的加成反应,反应④也是在NaOH醇溶液、加热条件下的消去反应,故A可为、B为、C可为。
【解析】A. A的结构简式是,故A错误;
B. 反应①环戊烷与氯气在光照条件下的取代反应,反应②为氯代烃在NaOH醇溶液、加热条件下的消去反应,故B正确;
C. 反应②是发生消去反应生成,反应条件为NaOH的乙醇溶液、加热,故C错误;
D. 被酸性KMnO4溶液氧化,使酸性KMnO4溶液褪色,部分转化也有相同的现象,故D错误;
故选:B。