第2课时 有机合成路线的设计和应用
学习目标 1.初步学会利用逆推法分析有机合成路线的思想。2.熟知有机合成的基本规律,学会评价、优选合理的有机合成路线。3.了解原子经济和绿色化学的思想。
一、有机正向合成路线的设计
1.正向合成分析法
(1)含义
从确定的某种原料分子开始,逐步经过 的构建和 的引入或转化来完成。
(2)设计方法
首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同,包括 和 两个方面的异同;然后设计由原料分子转化为 分子的合成路线。
2.正向合成的表示方法
有机合成路线用反应流程图表示。
示例:原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……目标化合物
3.正向合成的基本要求
(1)起始原料要廉价易得、低毒性、低污染。
(2)应尽量选择步骤最少的合成路线,步骤越少,最后产率越高。
(3)合成路线要符合“绿色环保”的要求。
(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团。
4.常见正向合成的设计方法
方法 举例
一元官 能团合 成路线 CH3—CH2X CH3—CH2OH CH3—CHOCH3—COOH酯
二元官 能团合 成路线 CH2X—CH2X CH2OH—CH2OH OHC—CHOHOOC—COOH 链酯、环酯、聚酯
芳香族 化合物 的合成 路线 (1) (2) 芳香酯 (3) 芳香酯
1.已知RXRMgX(X表示卤素原子),以苯甲醇为原料制备,画出合成路线图
(无机试剂及有机溶剂任选)。已知R1COOR2+R2—OH(R、R1、R2均表示烃基)。
二、有机逆向合成分析法
1.概念
逆合成分析法就是从 逆推 、设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中,需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的 有机化合物,直至选出合适的 。
如图所示:
2.优选合成路线原则
3.一般程序
4.实例分析
(1)逆推法分析苯甲酸苯甲酯的合成
(2)设计合成路线(设计四种不同的合成路线)
②
(3)评价优选合成路线
路线①由甲苯分别制备 和 较合理。路线②④制备苯甲酸的步骤多、成本较高,且使用较多的Cl2,不利于环境保护。路线③的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4并要求无水操作,成本较高。
2.以和为原料合成,请用合成反应的流程图表示出最合理的合成方案(注明必要的反应条件)。
提示:①+
②RCH2CHCH2+Cl2RCHClCHCH2+HCl;
③合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选):
ABC……→H
微专题4 有机推断题的突破
1.通过物理特征突破
有机物中各类代表物的颜色、状态、气味、溶解性、密度、熔点、沸点等往往各有特点,解题时可考虑通过物理特征找到突破口。
2.从反应条件突破
反应条件 可能的有机反应
浓硫酸,加热 ①醇的消去反应 ②酯化反应 ③苯的硝化反应 ④醇的分子间脱水
稀硫酸,加热 ①酯的水解反应 ②二糖、多糖的水解反应
强碱的水溶液,加热 ①卤代烃的水解反应 ②酯的水解反应
强碱的醇溶液,加热 卤代烃的消去反应
新制Cu(OH)2或 银氨溶液,加热 醛基的氧化反应
酸性KMnO4溶液 ①烯烃、炔烃的氧化反应 ②某些苯的同系物的氧化反应 ③醇、醛、苯酚的氧化反应
O2、Cu(或Ag),加热 醇的催化氧化反应
H2、催化剂,加热 ①烯烃、炔烃的加成反应 ②芳香烃的加成反应 ③醛、酮还原为醇(羧基、酯基、肽键中的碳氧双键不能加成)
浓溴水 ①烯烃、炔烃的加成反应 ②苯酚的取代反应
Cl2,光照 ①烃的取代反应 ②中侧链的取代反应
3.从转化关系突破
(1)连续氧化关系
结论Ⅰ A为醇、B为醛、C为羧酸、D为酯
结论Ⅱ A、B、C三种物质中碳原子数相同,碳骨架结构相同
结论Ⅲ A分子结构中与羟基相连的碳原子上至少有2个氢原子,即含—CH2OH
结论Ⅳ 若D能发生银镜反应,则A为CH3OH,B为HCHO,C为HCOOH,D为HCOOCH3
(2)重要的“三角”转化关系
①卤代烃在强碱的醇溶液中加热、醇在浓硫酸催化下加热均发生消去反应生成烯烃。
②烯烃在一定条件下分别与HX(X为卤素原子)、H2O发生加成反应生成卤代烃、醇。
③卤代烃在强碱的水溶液中发生取代反应可生成醇,醇与浓的HX发生取代反应可生成卤代烃。
4.从实验现象突破
实验现象 结论
使溴水褪色 可能含碳碳双键、碳碳三键、醛基、酚羟基(产生白色沉淀)等
使酸性KMnO4溶液褪色 可能含碳碳双键、碳碳三键,也可能是苯的同系物、醇、醛、酚等
遇FeCl3溶液显紫色 说明含酚羟基
加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热有砖红色沉淀生成,或加入银氨溶液水浴加热有银镜出现 说明该物质中含有—CHO
加入Na,有H2产生 可能有—OH或—COOH或—OH和—COOH
加入NaHCO3 溶液有气体放出 说明含—COOH
5.根据相关数据确定官能团的数目
(1)烃和卤素单质的取代:每取代1mol氢原子,消耗1mol卤素单质(X2)。
(2)的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比1∶1加成。
(3)含—OH的有机物与Na反应时:2mol—OH生成1molH2。
(4)
(5)物质转化过程中相对分子质量的变化:
a.
b.
c.
1.化合物M可用作消毒剂、抗氧化剂、医药中间体。实验室由芳香烃A制备M的一种合成路线如下:
已知:R1COOR2
请回答:
(1)B的化学名称为 。
(2)下列说法不正确的是 。
A.化合物A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.C生成D的反应类型是加成反应
C.化合物F与苯甲酸互为同系物
D.可用新制Cu(OH)2检验物质B中的官能团
(3)M的结构简式为 。
(4)由F转化为G的化学方程式为
。
2.端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,称为Glaser反应。
2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)B的结构简式为 ,D的化学名称为 。
(2)①和③的反应类型分别为 、 。
(3)E的结构简式为 。用1molE合成1,4-二苯基丁烷,理论上需要消耗 mol氢气。
(4)化合物也可发生Glaser偶联反应生成聚合物,该聚合反应的化学方程式为 。
(5)写出以2-苯基乙醇为原料(其他无机试剂任选)制备化合物D的合成路线。
1.按下列路线制备聚氯乙烯,没有发生的反应类型是 ( )
C2H5BrCH2CH2CH2Cl—CH2ClCH2CHCl
A.加成反应 B.消去反应
C.取代反应 D.加聚反应
2.最理想的“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应。下列属于最理想的“原子经济性反应”的是 ( )
A.用电石与水制备乙炔的反应
B.用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯的反应
C.用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2,4,6-三溴苯酚的反应
D.用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷()的反应
3.由1-氯丁烷制取少量的1,2-丁二醇时,需要经过下列哪几步反应 ( )
A.加成—消去—取代 B.消去—加成—水解
C.取代—消去—加成 D.消去—加成—消去
4.化合物A()可由环戊烷经三步反应合成:,则下列说法错误的是 ( )
A.反应1可用试剂是氯气
B.反应3可用的试剂是氧气和铜
C.反应1为取代反应,反应2为消去反应
D.A可通过加成反应合成Y
5.已知CH2CHCH3+H2O
CH3CH(OH)CH3,试以1-丁烯为主要原料合成CH3CH2COCOOCH(CH3)CH2CH3,并写出有关的化学方程式。
第2课时 有机合成路线的设计和应用
一、1.(1)碳骨架 官能团 (2)官能团 碳骨架 目标化合物
对点训练
1.见解析
解析 苯甲醇为,目标产物为,根据已知信息可知,可以由和反应得到。可以由和发生酯化反应得到,而苯甲醇可以被氧化成苯甲酸,根据RXRMgX可知可以由生成,而可以由和HBr发生取代反应得到,由此可得出合理的合成路线如图:
二、1.产物 原料 中间 起始原料 2.化学原理 安全可靠 绿色合成思想 3.碳骨架特征 官能团 碳骨架 引入 转化 绿色合成 4.(2)① ② ③ ④ (3)苯甲醇 苯甲酸
对点训练
2.
解析 本题可用逆合成分析法解答,其思维过程为
→……→中间体→……→起始原料
其逆合成分析思路为
由此确定可按以上6步合成。
微专题4 有机推断题的突破
迁移应用
1.(1)对甲基苯甲醛或4-甲基苯甲醛 (2)BC
(3)
(4)+CH3CH2OH+H2O
解析 (1)(3)由A的分子式以及B的结构简式可知A为,由C的分子式可知,B中醛基被氧化为羧基,C为,结合F的结构简式可知,C发生苯环上的取代反应生成D为,D与氢气发生加成反应生成的E为,E发生消去反应生成F,F与乙醇发生酯化反应生成G,G为,G发生已知信息中同类型的反应生成M,M为。B的化学名称为对甲基苯甲醛或4-甲基苯甲醛。(2)化合物A为,甲基可被酸性高锰酸钾氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,故A正确;C生成D的反应类型是取代反应,故B错误;化合物F为,与苯甲酸结构不同,不互为同系物,故C错误;B为,官能团为醛基,则可用新制Cu(OH)2检验物质B中的官能团,故D正确。(4)F与乙醇发生酯化反应生成G,则由F转化为G的化学方程式为+CH3CH2OH+H2O。
2.(1) 苯乙炔
(2)取代反应 消去反应
(3) 4
(4)
(5)
解析 (1)B(C8H10)与Cl2在光照条件下发生取代反应可生成(C),则B的结构简式为。A与CH3CH2Cl在AlCl3、加热条件下反应生成(B),显然反应①为取代反应,(D)经④Glaser反应得到E(C16H10),结合Glaser反应原理推知,E的结构简式为。D的化学名称为苯乙炔。(2)反应①是苯与CH3CH2Cl的取代反应;反应③中转化为,生成了碳碳三键,故该反应为卤代烃的消去反应。(3)用1 mol E()合成1,4-二苯基丁烷,理论上需要消耗4 mol 氢气。(4)化合物可发生Glaser偶联反应生成聚合物,结合Glaser偶联反应的反应原理及原子守恒写出化学方程式:。
(5)2-苯基乙醇的结构简式为,根据乙醇和卤代烃的性质,可先在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成,再与Br2发生加成反应生成,最后在NaNH2、H2O条件下发生消去反应生成(D)。
课堂达标训练
1.C [①为消去反应,②为加成反应,③为消去反应,④为加聚反应。]
2.D [CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2↑,不是“原子经济性反应”,A项不符合题意;C2H5Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O,不是“原子经济性反应”,B项不符合题意;苯酚与饱和溴水的反应是取代反应,有副产物HBr生成,C项不符合题意;乙烯与O2生成环氧乙烷的反应为CH2CH2+O2,无副产物生成,属于“原子经济性反应”,D项符合题意。]
3.B [由1-氯丁烷制取1,2-丁二醇,官能团由—Cl转化为—OH,且官能团数目由1个变为2个,应先在NaOH醇溶液和加热条件下发生氯代烃的消去反应生成CH2CHCH2CH3,然后与溴发生加成反应生成CH2BrCHBrCH2CH3,最后在NaOH水溶液、加热条件下发生水解反应生成。]
4.C [由制取,环戊烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成,和氢氧化钠的水溶液在加热条件下发生取代反应生成Y,Y为,在铜作催化剂加热条件下发生催化氧化反应生成,所以反应1的试剂和条件为Cl2、光照,反应2的化学方程式为+NaOH+NaCl,反应3可用的试剂为O2、Cu,由上述分析可知,反应1可用的试剂是氯气,故A正确;反应3是将羟基氧化成酮羰基,所以可用的试剂是氧气和铜,故B正确;反应1为取代反应,反应2为卤代烃的水解反应,属于取代反应,故C错误;A为,Y为,则羰基与氢气发生加成反应可实现转化,故D正确。]
5.①CH3CH2CHCH2+Br2CH3CH2CHBrCH2Br
②CH3CH2CHBrCH2Br+2NaOHCH3CH2CH(OH)CH2OH+2NaBr
③CH3CH2CH(OH)CH2OH+O2CH3CH2COCHO+2H2O
④2CH3CH2COCHO+O22CH3CH2COCOOH
⑤CH2CHCH2CH3+H2OCH3CH(OH)CH2CH3
⑥CH3CH2COCOOH+HOCH(CH3)CH2CH3CH3CH2COCOOCH(CH3)CH2CH3+H2O
解析 ①明信息:通过分析找规律,从给出的反应中可找出丙烯与水反应的规律。即水与烯烃的加成反应中—OH加在双键中含氢原子较少的碳原子上。②定中间体:通过联系确定合成的中间产物。题中要求用1-丁烯合成的CH3CH2COCOOCH(CH3)CH2CH3可分解为CH3CH2COCOOH(酸)和CH3CH(OH)CH2CH3(醇)。经过比较就可以看出原料1-丁烯和制取的产物的关系。③理思路:根据分析得出合成路线为CH2CHCH2CH3CH3CH2CHBrCH2BrCH3CH2CH(OH)CH2OHCH3CH2COCOOH,CH2CHCH2CH3CH3CH(OH)CH2CH3CH3CH2COCOOCH(CH3)CH2CH3。(共91张PPT)
第 节 有机化合物的合成
第 章 有机合成及其应用 合成高分子化合物
第 课时
有机合成路线的设计和应用
2
3
1
1.初步学会利用逆推法分析有机合成路线的思想。2.熟知有机合成的基本规律,学会评价、优选合理的有机合成路线。3.了解原子经济和绿色化学的思想。
学习目标
一、有机正向合成路线的设计
二、有机逆向合成分析法
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、有机正向合成路线的设计
对点训练
1.正向合成分析法
(1)含义
从确定的某种原料分子开始,逐步经过 的构建和 的引入或转化来完成。
(2)设计方法
首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同,包括 和
两个方面的异同;然后设计由原料分子转化为 分子的合成路线。
碳骨架
官能团
官能团
碳骨架
目标化合物
2.正向合成的表示方法
有机合成路线用反应流程图表示。
3.正向合成的基本要求
(1)起始原料要廉价易得、低毒性、低污染。
(2)应尽量选择步骤最少的合成路线,步骤越少,最后产率越高。
(3)合成路线要符合“绿色环保”的要求。
(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。
(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团。
4.常见正向合成的设计方法
答案 见解析
二、有机逆向合成分析法
对点训练
1.概念
逆合成分析法就是从 逆推 、设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中,需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的 有机化合物,直至选出合适的 。
如图所示:
产物
原料
中间
起始原料
2.优选合成路线原则
化学原理
安全可靠
绿色合成思想
3.一般程序
碳骨架特征
官能团
碳骨架
引入
转化
绿色合成
4.实例分析
(1)逆推法分析苯甲酸苯甲酯的合成
(2)设计合成路线(设计四种不同的合成路线)
(3)评价优选合成路线
路线①由甲苯分别制备 和 较合理。路线②④制备苯甲酸的步骤多、成本较高,且使用较多的Cl2,不利于环境保护。路线③的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4并要求无水操作,成本较高。
苯甲醇
苯甲酸
答案
课堂达标训练
1.按下列路线制备聚氯乙烯,没有发生的反应类型是( )
解析 ①为消去反应,②为加成反应,③为消去反应,④为加聚反应。
C
2.最理想的“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应。下列属于最理想的“原子经济性反应”的是( )
D
3.由1 氯丁烷制取少量的1,2 丁二醇时,需要经过下列哪几步反应( )
A.加成—消去—取代 B.消去—加成—水解
C.取代—消去—加成 D.消去—加成—消去
B
A.反应1可用试剂是氯气
B.反应3可用的试剂是氧气和铜
C.反应1为取代反应,反应2为消去反应
D.A可通过加成反应合成Y
C
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.由1,3 丁二烯合成2 氯 1,3 丁二烯的路线如下:
A
解析 根据合成路线中各中间产物官能团的异同可确定每步转化的反应类型。
2.以物质a为原料,制备物质d(金刚烷)的合成路线如图所示。
关于以上有机物的说法中错误的是( )
A.物质a最多有10个原子共平面
B.物质d的二氯代物有6种
C.物质c与物质d互为同分异构体
D.物质b的分子式为C10H12
A
①加成反应 ②取代反应 ③消去反应 ④氧化反应 ⑤还原反应
A.②③①④② B.③①②④② C.③①②④⑤ D.②④⑤②②
B
4.如图是合成高分子材料I和部分物质转化的过程示意。已知:G、H和I均含有酯基,下列说法正确的是( )
A.CH2=CHCOOH存在顺反异构 B.G合成高分子材料I是缩聚反应
C.F是CH3CH2COOH D.G发生氧化反应生成H
C
解析 乙炔、一氧化碳和水反应生成CH2=CHCOOH,CH2=CHCOOH和甲醇酯化生成G,G结构简式为CH2=CHCOOCH3,G加成生成H,F与甲醇酯化生成H,则F为CH3CH2COOH;CH2=CHCOOH中碳碳双键左端碳上有2个氢原子,不存在顺反异构,A、D错误,C正确;G结构简式为CH2=CHCOOCH3,G中含有碳碳双键发生加聚反应生成高分子材料I,B错误。
5.羧酸和醇发生酯化反应的过程如图所示:
A
解析 根据羧酸和醇发生酯化反应的原理可知,步骤Ⅰ为加成反应,步骤Ⅱ为消去反应。
A.反应①的反应条件是NaOH溶液、加热
B.反应②的反应类型是取代反应
C.环己醇属于芳香醇
D.反应②中需加入溴水
D
解析 此题可以应用逆推法。由产物的结构和反应③的条件知C应为二元卤代烃;则反应①应该是醇的消去反应,反应条件为浓硫酸、加热,故A错误;反应②应该是烯烃的加成反应,故B错误、D正确;环己醇中不含苯环,不属于芳香醇,故C错误。
A.⑤①④⑥ B.④①④②
C.⑤①④② D.⑤③⑥①
D
8.由环己烷可制得1,2 环己二醇,反应过程如下:
C
9.我国自主研发的对二甲苯的绿色合成路线取得了新进展,其合成示意图如图所示:
C
10.由环己醇制取己二酸己二酯,最简单的流程途径顺序正确的是( )
解析 用环己醇制取己二酸己二酯可先采用逆推法进行分析,己二酸己二酯→己二酸和己二醇→己二醛。结合信息己二醛可由环己烯氧化得到,环己烯可由环己醇消去反应得到。那么用环己醇制取己二酸己二酯的流程中,依次发生消去反应、氧化反应、还原反应(或加成反应)、酯化反应,即答案选B。
B
11.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。旧法合成的反应是
C
解析 甲基丙烯酸甲酯的结构简式为CH2=C(CH3)COOCH3,可看出该结构中有碳碳双键和酯基两种官能团,故A正确;反应③只有一种目标产物,所以符合绿色化学思想,故B正确;甲醇分子中含有1个—OH,乙二醇分子含有2个—OH,二者结构不相似,所以不属于同系物,故C错误;反应①是加成反应,故D正确。
12.以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中要依次经过下列步骤中的( )
①与NaOH的水溶液共热 ②与NaOH的醇溶液共热
③与浓硫酸共热到170 ℃ ④在催化剂存在情况下与氯气反应
⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热
⑥与新制的Cu(OH)2悬浊液共热
A.①③④②⑥ B.①③④②⑤ C.②④①⑤⑥ D.②④①⑥⑤
解析 采取逆向分析可知,乙二酸→乙二醛→乙二醇→1,2 二氯乙烷→乙烯→氯乙烷。然后再逐一分析反应发生的条件,可知C项设计合理。
C
13.合成某医药的中间路线如图,下列说法不正确的是( )
A.R的官能团是—OH
B.R的沸点高于P的沸点
C.由P生成M发生消去反应
D.P的核磁共振氢谱图只有一组峰
C
解析 通过题给合成路线图知,R的结构简式为CH3CH(OH)CH3,则R的官能团是—OH,故A正确;P的结构简式为CH3COCH3,R的结构简式为CH3CH(OH)CH3,R能形成分子间氢键但P不能,含有分子间氢键的物质熔、沸点较高,所以R的沸点高于P的沸点,故B正确;P中碳氧双键中氧原子被取代生成M,属于取代反应,故C错误;P的结构简式为CH3COCH3,P含有一种化学环境的氢原子,所以其核磁共振氢谱图只有一组峰,故D正确。
(1)写出下列物质的结构简式。
A: ; C: 。
(2)指出下列反应类型。
C→D: ;F→G: 。
消去反应
加聚反应
(3)写出下列反应的化学方程式。
D+E→F:
;
F→G: 。
15.环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到:
请按要求填空:
(1)A的结构简式为 ;B的结构简式为 。
(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型。
④ , 反应类型 ;
⑤ , 反应类型 。
消去反应
加成反应
B级 素养培优练
16.乙醇在与浓硫酸混合共热的反应过程中,受反应条件的影响,可发生两类不同类型的反应:
1,4 二氧六环是一种常见的溶剂。它可以通过下图所示的合成路线制得:
A
其中A可能是( )
A.乙烯 B.乙醇 C.乙二醇 D.乙酸
17.在有机合成中,常需要将官能团消除或引入,下列合成路线及相关产物不合理的是( )
B
18.丹参醇是存在于中药丹参中的一种天然产物。合成丹参醇的部分路线如下:
碳碳双键、羰基
消去反应
答案 (5)
19.(2023·苏州高二期末)有机物I是一种药物合成的中间体,其合成路线如下:
(1)B→C的反应类型为 。
(2)流程中设计E→F的目的是 。
(3)A→B得到的产物若不经提纯,依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分
异构体的副产物X,X的结构简式为 。
还原反应
保护酮羰基,防止F→G转化时被还原(加成)
(4)B的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:
。
①有不对称碳原子,与FeCl3溶液发生显色反应且能使Br2的CCl4溶液褪色;
②碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物,一种产物分子中只有两种不同化学环境的氢原子。第3章 作业18 有机合成路线的设计和应用
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~13题,每小题4分)
1.由1,3 丁二烯合成2 氯 1,3 丁二烯的路线如下:
本合成路线中各步的反应类型分别为 ( )
加成、水解、加成、消去
取代、水解、取代、消去
加成、取代、取代、消去
取代、取代、加成、氧化
2.以物质a为原料,制备物质d(金刚烷)的合成路线如图所示。
关于以上有机物的说法中错误的是 ( )
物质a最多有10个原子共平面
物质d的二氯代物有6种
物质c与物质d互为同分异构体
物质b的分子式为C10H12
3.由溴乙烷制乙二酸乙二酯(),过程中所发生反应的类型最合理的是 ( )
①加成反应 ②取代反应 ③消去反应
④氧化反应 ⑤还原反应
②③①④② ③①②④②
③①②④⑤ ②④⑤②②
4.如图是合成高分子材料I和部分物质转化的过程示意。已知:G、H和I均含有酯基,下列说法正确的是 ( )
CH2CHCOOH存在顺反异构
G合成高分子材料I是缩聚反应
F是CH3CH2COOH
G发生氧化反应生成H
5.羧酸和醇发生酯化反应的过程如图所示:
R'—O—H+
可见酯化反应不是简单的取代反应,步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的有机反应类型为 ( )
步骤Ⅰ为加成反应,步骤Ⅱ为消去反应
步骤Ⅰ为氧化反应,步骤Ⅱ为还原反应
步骤Ⅰ为取代反应,步骤Ⅱ为消去反应
步骤Ⅰ为加成反应,步骤Ⅱ为氧化反应
6.以环己醇为原料有合成路线:BC,则下列说法正确的是 ( )
反应①的反应条件是NaOH溶液、加热
反应②的反应类型是取代反应
环己醇属于芳香醇
反应②中需加入溴水
7.有下列几种反应类型:①消去反应 ②取代反应 ③氧化反应 ④加成反应 ⑤还原反应 ⑥水解反应,用丙醛制取1,2 丙二醇(),按正确的合成路线依次发生的反应所属反应类型不可能是 ( )
⑤①④⑥ ④①④②
⑤①④② ⑤③⑥①
8.由环己烷可制得1,2 环己二醇,反应过程如下:
AB
下列说法错误的是 ( )
①的反应条件是光照
②的反应类型是消去反应
③的反应类型是取代反应
④的反应条件是NaOH水溶液、加热
9.我国自主研发的对二甲苯的绿色合成路线取得了新进展,其合成示意图如图所示:
下列说法不正确的是 ( )
过程i发生了加成反应
中间产物M的结构简式为
利用相同原理以及相同原料,也能合成邻二甲苯和间二甲苯
该合成路线理论上碳原子利用率为100%,最终得到的产物易分离
10.由环己醇制取己二酸己二酯,最简单的流程途径顺序正确的是 ( )
已知:RCHCHR'RCHO+R'CHO
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 ⑥酯化反应 ⑦中和反应
③②⑤⑥ ⑤③④⑥
⑤②③⑥ ⑤③④⑦
11.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。旧法合成的反应是
①(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN
②(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4
新法合成的反应是③CH3C≡CH+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3
下列说法不正确的是 ( )
甲基丙烯酸甲酯有两种官能团
反应③符合绿色化学思想
反应②中CH3OH是CH2OHCH2OH(乙二醇)的同系物
反应①是加成反应
12.以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中要依次经过下列步骤中的 ( )
①与NaOH的水溶液共热
②与NaOH的醇溶液共热
③与浓硫酸共热到170℃
④在催化剂存在情况下与氯气反应
⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热
⑥与新制的Cu(OH)2悬浊液共热
①③④②⑥ ①③④②⑤
②④①⑤⑥ ②④①⑥⑤
13.合成某医药的中间路线如图,下列说法不正确的是 ( )
R的官能团是—OH
R的沸点高于P的沸点
由P生成M发生消去反应
P的核磁共振氢谱图只有一组峰
14.(10分)已知,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)(4分)写出下列物质的结构简式。
A: ;C: 。
(2)(2分)指出下列反应类型。
C→D: ;F→G: 。
(3)(4分)写出下列反应的化学方程式。
D+E→F: ;
F→G: 。
15.(8分)环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到:
+
(也可表示为+||)
实验证明:下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化:。现仅以丁二烯为有机原料,无机试剂任选,按下列途径合成甲基环己烷:
丁二烯ABD
甲基环己烷
请按要求填空:
(1)(2分)A的结构简式为 ;B的结构简式为 。
(2)(6分)写出下列反应的化学方程式和反应类型。
④ (2分),反应类型 (1分);
⑤ (2分),反应类型 (1分)。
B级 素养培优练
(16~17题,每小题4分)
16.乙醇在与浓硫酸混合共热的反应过程中,受反应条件的影响,可发生两类不同类型的反应:
1,4 二氧六环是一种常见的溶剂。它可以通过下图所示的合成路线制得:
其中A可能是 ( )
乙烯 乙醇
乙二醇 乙酸
17.在有机合成中,常需要将官能团消除或引入,下列合成路线及相关产物不合理的是 ( )
①乙烯乙二醇:CH2Br—CH2BrHO—CH2—CH2—OH
②溴乙烷乙醇:CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2OH
③1 溴丁烷1,3 丁二烯:
CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2CH2CH—CHCH2
④乙烯乙炔:CH2CH2BrCH2—CH2Br
①② ②③
③④ ①④
18.(11分)丹参醇是存在于中药丹参中的一种天然产物。合成丹参醇的部分路线如下:
已知:+
(1)(2分)A中的官能团名称为 (写两种)。
(2)(2分)DE的反应类型为 。
(3)(2分)B的分子式为C9H14O,写出B的结构简式: 。
(4)(2分)的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①分子中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应;
②碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢原子。
(5)(3分)写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和乙醇任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
19.(11分)(2023·苏州高二期末)有机物I是一种药物合成的中间体,其合成路线如下:
(1)(2分)B→C的反应类型为 。
(2)(2分)流程中设计E→F的目的是 。
(3)(2分)A→B得到的产物若不经提纯,依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物X,X的结构简式为 。
(4)(2分)B的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①有不对称碳原子,与FeCl3溶液发生显色反应且能使Br2的CCl4溶液褪色;
②碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物,一种产物分子中只有两种不同化学环境的氢原子。
(5)(3分)写出以苯、甲苯、为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
作业18 有机合成路线的设计和应用
1.A [根据合成路线中各中间产物官能团的异同可确定每步转化的反应类型。]
2.A [a分子中单键碳上的2个H原子,不在双键决定的平面上,物质a最多有9个原子共平面,故A错误;金刚烷的二氯代物有、、、、、,共6种,故B正确;物质c与物质d的分子式都是C10H16,c与d的结构不同,所以互为同分异构体,故C正确;根据b分子的键线式,物质b的分子式为C10H12,故D正确。]
3.B [要制取乙二酸乙二酯,需先制备乙二酸和乙二醇,乙二酸可由乙二醇氧化得到;乙二醇可由乙烯与X2(卤素单质)加成后再水解得到,乙烯可由溴乙烷发生消去反应得到,因此发生的反应流程为CH3CH2Br,发生的反应依次为消去、加成、水解(取代)、氧化和酯化(取代)反应,B项正确。]
4.C [乙炔、一氧化碳和水反应生成CH2CHCOOH,CH2CHCOOH和甲醇酯化生成G,G结构简式为CH2CHCOOCH3,G加成生成H,F与甲醇酯化生成H,则F为CH3CH2COOH;CH2CHCOOH中碳碳双键左端碳上有2个氢原子,不存在顺反异构,A、D错误,C正确;G结构简式为CH2CHCOOCH3,G中含有碳碳双键发生加聚反应生成高分子材料I,B错误。]
5.A [根据羧酸和醇发生酯化反应的原理可知,步骤Ⅰ为加成反应,步骤Ⅱ为消去反应。]
6.D [此题可以应用逆推法。由产物的结构和反应③的条件知C应为二元卤代烃;则反应①应该是醇的消去反应,反应条件为浓硫酸、加热,故A错误;反应②应该是烯烃的加成反应,故B错误、D正确;环己醇中不含苯环,不属于芳香醇,故C错误。]
7.D [用丙醛制取1,2-丙二醇(),由结构变化可知是消除—CHO,引入2个—OH,则合成路线可以是丙醛先与氢气发生加成反应生成丙醇,也属于还原反应;丙醇再发生消去反应生成丙烯;然后丙烯与Br2发生加成反应生成1,2-二溴丙烷;最后1,2-二溴丙烷发生水解反应生成1,2-丙二醇,也属于取代反应;则合成中不会涉及氧化反应,故选D。]
8.C [根据环己烷合成1,2-环己二醇的路线可知,反应①为在光照条件下发生取代反应得到,反应②为在氢氧化钠醇溶液共热条件下发生消去反应,生成的A为,反应③为与Br2发生加成反应,生成的B为,反应④为在氢氧化钠水溶液共热条件下发生水解反应得到。A项,反应①为取代反应,反应条件为光照,A正确;B项,反应②为在氢氧化钠醇溶液共热条件下发生消去反应,B正确;C项,反应③为与Br2发生加成反应,C错误;D项,反应④为在氢氧化钠水溶液共热条件下发生水解反应,D正确。]
9.C [过程i是异戊二烯和丙烯醛发生加成反应,生成具有对位取代基的六元环中间体,故A、B正确;根据该合成路线,可以合成对二甲苯和间二甲苯,不能合成邻二甲苯,故C错误;该合成路线包含两步,第一步为加成,第二步为脱水,两步的碳原子利用率均为100%,故D正确。]
10.B [用环己醇制取己二酸己二酯可先采用逆推法进行分析,己二酸己二酯→己二酸和己二醇→己二醛。结合信息己二醛可由环己烯氧化得到,环己烯可由环己醇消去反应得到。那么用环己醇制取己二酸己二酯的流程中,依次发生消去反应、氧化反应、还原反应(或加成反应)、酯化反应,即答案选B。]
11.C [甲基丙烯酸甲酯的结构简式为
CH2C(CH3)COOCH3,可看出该结构中有碳碳双键和酯基两种官能团,故A正确;反应③只有一种目标产物,所以符合绿色化学思想,故B正确;甲醇分子中含有1个—OH,乙二醇分子含有2个—OH,二者结构不相似,所以不属于同系物,故C错误;反应①是加成反应,故D正确。]
12.C [采取逆向分析可知,乙二酸→乙二醛→乙二醇→1,2-二氯乙烷→乙烯→氯乙烷。然后再逐一分析反应发生的条件,可知C项设计合理。]
13.C [通过题给合成路线图知,R的结构简式为CH3CH(OH)CH3,则R的官能团是—OH,故A正确;P的结构简式为CH3COCH3,R的结构简式为CH3CH(OH)CH3,R能形成分子间氢键但P不能,含有分子间氢键的物质熔、沸点较高,所以R的沸点高于P的沸点,故B正确;P中碳氧双键中氧原子被取代生成M,属于取代反应,故C错误;P的结构简式为CH3COCH3,P含有一种化学环境的氢原子,所以其核磁共振氢谱图只有一组峰,故D正确。]
14.(1)
(2)消去反应 加聚反应
(3)++H2O
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(),其他可根据流程图路线,结合题给信息分析。
15.(1)
(2)+H2O 消去反应
+H2 加成反应
解析 由合成途径和信息一可推知,A是由两分子丁二烯烃经反应+制得的;而由C的分子式为C7H14O和第二个信息可知B是A的氧化产物,其结构简式为;C是B的加成产物,结构简式应为。要得到,可使C消去—OH而得到D,反应为+H2O,再由D发生加成反应而得到甲基环己烷:+H2。
16.A [根据题示信息可以得出1,4-二氧六环是由乙二醇通过分子间脱水反应的方式合成的,结合官能团在各反应条件下变化的特点,各物质的结构可借助于逆推法得到:CH2CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH。]
17.B [②由溴乙烷→乙醇,只需溴乙烷在碱性条件下水解即可,合成路线设计不合理;③在合成过程中发生消去反应所得产物不合理。]
18.(1)碳碳双键、羰基 (2)消去反应
(3)
(4)
(5)
解析 (1)根据A的结构简式,A中的官能团为碳碳双键、羰基。(2)对比D和E的结构简式,D→E脱去了一分子水,且E中生成新的碳碳双键,故其反应类型为消去反应。(3)B的分子式为C9H14O,根据A→B→C结合题给已知可推断出B的结构简式为。(4)的分子式为C9H6O3,结构中有五个双键和两个环,不饱和度为7;的同分异构体中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应,则其结构中含酚羟基、不含醛基;碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢原子,说明其分子结构中含酯基且水解产物的结构对称性高;符合条件的的同分异构体的结构简式为。(5)对比与和的结构简式,根据题给已知,构建碳骨架;需要由合成,官能团的变化由1个碳碳双键变为2个碳碳双键,联想官能团之间的相互转化,由与Br2发生加成反应生成,在NaOH醇溶液中发生消去反应生成,与发生加成反应生成,与H2发生加成反应生成。合成路线流程图为
19.(1)还原反应 (2)保护酮羰基,防止F→G转化时被还原(加成)
(3) (4)
(5)
解析 (3)由结构简式可知,A→B的反应中在氯化铝作用下与发生环加成反应还可能生成,则A→B得到的产物若不经提纯,依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物。(4)B的同分异构体有不对称碳原子,与氯化铁溶液发生显色反应且能使溴的四氯化碳溶液褪色说明同分异构体分子中含有连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子、酚羟基和碳碳双键,碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物,产物之一分子中只有两种不同化学环境的氢原子说明同分异构体分子中含有酚酯基,则符合条件的结构简式为。(5)由题给有机物的转化关系可知,以苯、甲苯、为原料制备的合成步骤为与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成,与SOCl2发生取代反应生成,在氯化铝作用下与苯发生取代反应生成,发生H→I的类似反应生成,催化剂作用下与氢气共热发生加成反应生成。
