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第三章 烃的衍生物
第五节 有机合成
第1课时 有机合成的主要任务
通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成的基本任务，掌握有机化合物分子碳骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。
宏观辨识与微观探析：从不同角度对有机物的转化关系进行分析和推断；能根据有机物的官能团的转化等分析有机物合成的合理性。 有机合成使用相对___________的原料，通过有机化学反应来构建_________和引入_________，由此合成出具有特定_______和_______的目标分子。
碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的_______和_______、_______等过程。
简单易得
碳骨架
官能团
结构
性质
增长
缩短
成环
1．碳链的增长
(1)炔烃与HCN加成
一、构建碳骨架
CH2===CHCN
CH2===CHCOOH
氧原子
碳原子
(3)羟醛缩合反应
醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)受羰基吸电子作用的影响，具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β-羟基醛，该产物易失水，得到α，β-不饱和醛。
____________________________
2．碳链的缩短
_______反应可以使烃分子链缩短。
(1)烯烃
________________________。
氧化
RCOOH
(3)芳香烃
______________________。
与苯环相连的碳原子上_____________________才能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
至少连有一个氢原子
3．碳链的成环
(1)共轭二烯烃
共轭二烯烃含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开。
(2)环酯
____________________________。
有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。
二、引入官能团
1．引入碳碳双键
(1)醇的消去反应
(2)卤代烃的消去反应
CH2===CH2↑＋H2O
CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O
2．引入碳卤键
(1)卤素单质的取代反应
CH3—CH2—Br＋H2O
CH2===CHCl
3．引入羟基
(1)烯烃与水的加成反应
CH3CH2OH
CH3CH2—OH＋NaBr
CH3CH2OH
2CH3CHO＋2H2O
CH3—CHO
5．引入羧基
(1)醛的氧化反应
2CH3COOH
CH3COOH＋C2H5OH
含有多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响，此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。
三、官能团的保护
1．羟基的保护
(1)醇羟基
(2)酚羟基
2．氨基的保护
氨基易被O2、O3、H2O2等氧化。
3．碳碳双键的保护
碳碳双键易加成，易被O3、H2O2、酸性高锰酸钾溶液等氧化。
在括号内打“√”或“×”。
(1)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基。( )
(2)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基。( )
(3)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇。( )
√
×
√
回答下列问题。
(1)有机化合物A的结构简式为______________。
(2)反应⑤的化学方程式为(要注明反应条件)_____________________
____________________________________________。
(3)反应②的反应类型是_____(填字母，下同)，反应④的反应类型属于_____。
A．取代反应 B．加成反应
C．氧化反应 D．酯化反应
A
C
(4)在合成路线中，设计第③和⑥这两步反应的目的是____________
_________________。
基，防止其被氧化
保护酚羟
解析：(1)甲苯苯环上的取代反应主要发生在甲基的邻位和对位，由A反应后的产物可得A是甲苯的对位H原子被Cl原子取代所得到的物质，
A的结构简式为 。
(3)反应②为卤代烃的水解反应，是取代反应，反应④为苯环上的甲基被氧化为羧基的反应，为氧化反应。
(4)酚羟基很容易被氧化，所以为防止氧化反应过程中酚羟基被氧化，引入了第③和⑥两步，先把—OH转化为—OCH3，然后再将—OCH3转化为—OH。
随堂演练·知识落实
1．以乙醇为原料设计合成 ，需要经过的反应类型依次是( )
A．消去反应、加成反应、水解反应、取代反应
B．取代反应、消去反应、加成反应、水解反应
C．消去反应、加成反应、取代反应、水解反应
D．消去反应、取代反应、水解反应、加成反应
A
2．用丙醛(CH3CH2CHO)制取聚丙烯 的过程中发生的反应类型依次为( )
①取代 ②消去 ③加聚 ④水解 ⑤氧化 ⑥还原
A．①④⑥ B．⑤②③
C．⑥②③ D．②④⑤
C
3．有机合成中，在引入官能团的同时还要注意对非目标官能团的保护。已知烯烃中碳碳双键在某些强氧化剂作用下易发生断裂，因而在有机合成中有时需要对其进行保护。其保护过程可如下所示：
又知卤代烃在碱性条件下易发生水解，但烯烃中的双键在酸性条件下才能与水发生加成反应。现用石油产品丙烯及必要的无机试剂来合成丙烯酸，设计的合成流程如下：
请写出②、③、④三步反应的化学方程式。
解析：由CH3CH===CH2→CH2===CH—COOH可知合成的关键在于对双键如何进行保护，—CH3如何逐步转化成—COOH。结合题中信息可知本题的知识主线为不饱和烃→不饱和卤代烃→不饱和醇→饱和卤代醇→饱和卤代醛→饱和卤代羧酸→不饱和卤代羧酸。
4．由乙烯和其他无机原料合成环状酯E 和高分子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___________________，C_______________，F____________。
(2)写出以下反应的反应类型：
X反应：_________________________，Y反应：___________。
(3)写出以下反应的化学方程式：A→B：_______________________
___________________________；G→H：__________________________
________________。
CH2BrCH2Br
OHCCHO
HC≡CH
酯化反应(或取代反应)
加聚反应
CH2BrCH2Br＋2NaOH
(4)若环状酯 E 与 NaOH 的水溶液共热，则发生反应的化学方程式
为_______________________________________________________。
解析：乙烯和溴发生加成反应生成A(CH2BrCH2Br)，A和氢氧化钠的水溶液发生取代反应生成B(HOCH2CH2OH)，B被氧气氧化生成C(OHCCHO)，C 被氧气氧化生成 D(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和氢氧化钠的乙醇溶液发生消去反应生成F(HC≡CH)，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)。第三章 第五节 第1课时
对点训练
题组一 构建碳骨架
1．下列反应可以使碳链增长的是( A )
A．CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热
B．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热
D．CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照
2．已知卤代烃能发生反应：2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr。下列有机物可以合成环丙烷的是( C )
A．CH3CH2CH2Br B．CH3CHBrCH2Br
C．CH2BrCH2CH2Br D．CH3CHBrCH2CH2Br
3．下列反应能使碳链缩短的是( D )
①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化 ②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化 ③重油裂化为汽油 ④CH3COOCH3与NaOH溶液共热 ⑤炔烃与溴水反应
A．①②③④⑤ B．②③④⑤
C．①②④⑤ D．①②③④
题组二 引入官能团
4．下列反应不能在有机化合物分子中引入羟基的是( A )
A．乙酸和乙醇的酯化反应
B．酯的水解反应
C．油脂的水解反应
D．烯烃与水的加成反应
解析：羧酸和醇的酯化反应在有机化合物分子中引入酯基；酯的水解、烯烃与水的加成均能引入羟基。
5．下列反应中，不可能在有机化合物中引入羧基的是( A )
A．卤代烃的水解
B．有机化合物RCN在酸性条件下水解
C．醛的氧化
D．烯烃的氧化
解析：卤代烃的水解引入了羟基，RCN水解生成RCOOH，RCHO被氧化生成RCOOH，烯烃如RCH===CHR被氧化后可以生成RCOOH。
6．在有机合成中，常会进行官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是( B )
A．乙烯→乙二醇：CH2===CH2
B．溴乙烷→乙醇：CH3CH2BrCH2===CH2CH3CH2OH
C．1-溴丁烷→1-丁炔：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH===CH2
CHCH3CH2BrCH2BrCH3CH2C≡CH
D．乙烯→乙炔：CH2===CH2HC≡CH
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。
题组三 官能团保护
7．有机物甲的结构简式为H2NCOOH，它可以通过下列路线合成(分离方法和其他产物已经略去)：
下列说法不正确的是( B )
A．甲可以发生取代反应、加成反应
B．步骤Ⅰ反应的化学方程式是＋
C．步骤Ⅳ的反应类型是取代反应
D．步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化
解析：甲分子中含有氨基、羧基和苯环，可以发生取代反应和加成反应，A项正确；步骤Ⅰ是取代反应，化学方程式是＋HCl，B项错误；步骤Ⅳ的反应是酰胺基水解，是取代反应，C项正确；氨基易被氧化，所以步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化，D项正确。
8．E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)。
正确的是( C )
A. A是苯酚的一种同系物，且溶解度小于苯酚
B．经反应A→B和C→D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)
D．1 mol D可以消耗1 mol NaHCO3
解析：A与苯酚结构相似，官能团相同，且分子组成上相差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中多，溶解度小于苯酚，A正确；酚羟基容易被氧化，经反应A→B和C→D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，B正确；与 B属于同类有机物的同分异构体有
，共4种，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，D正确。
综合强化
9．已知：＋R—MgX―→OMgX
由乙醇合成CH3CH===CHCH3(2-丁烯)的流程如下：
下列说法错误的是( D )
A．③发生氧化反应，⑥发生消去反应
B．M的结构简式为CH3CH2X
C．P的分子式为C4H10O
D．2-丁烯与Br2以1∶1加成可得三种不同产物
10．(2023·陕西西安高二期末)一种以三氯乙烯合成化合物丙的流程如下：
C2HCl3甲乙丙
已知：①H2C===CH2
②丙的结构简式为
下列说法正确的是( A )
A．甲的结构简式为
B．乙中含有的官能团只有碳碳双键
C．由乙生成丙的反应类型为加成反应
D．丙属于芳香族化合物
解析：C2HCl3的结构简式为HClC===CCl2，结合反应①可推出甲的结构简式为，由丙的结构简式逆推可知乙的结构简式为。
11．下图是某有机化合物合成反应的流程图：
已知甲溶液遇石蕊溶液变红。请回答下列问题：
(1)有机化合物丙中官能团的名称为_羧基、羟基__。
(2)写出下列反应的化学方程式及反应类型。
反应①：，_氧化反应__。
反应②： ，_消去反应__。
(3) ―→丙实际需要两步才能完成，写出第一步反应的化学方程式：＋NaBr＋H2O ，第二步所用试剂及目的是_稀盐酸或稀硫酸酸化，将—COONa转化为—COOH__。
(4)丙有多种同分异构体，其中符合下列条件的同分异构体共有_6__种，写出其中苯环上一氯代物有两种的有机化合物的结构简式：。
a．遇FeCl3溶液显色；
b．能发生银镜反应及水解反应；
c．苯环上只有两个取代基。
解析：根据和且甲溶液遇石蕊溶液变红，可推知先发生氧化反应生成 (甲)，甲再发生消去反应并酸化生成 (乙)，乙再与溴化氢加成生成。根据和可推知发生水解反应，再酸化生成丙，丙发生分子内酯化反应生成，所以丙为。
(1)有机化合物丙为，所含官能团的名称为羧基和羟基。
(4) 有多种同分异构体，其中遇FeCl3溶液显色，说明含有酚羟基；能发生银镜反应及水解反应，说明含有可水解的酯基且是甲酸酯基HCOO—；苯环上只有两个取代基，其中一个是酚羟基，另一个是HCOOCH2CH2—或HCOOCH(CH3)—，两个取代基在苯环上有邻、间、对三种位置关系，故共有六种同分异构体。其中苯环上一氯代物有两种有机化合物，说明两个取代基处于对位，结构简式为HOCH2CH2OOCH和HOCH(CH3)OOCH。
12．有机化合物甲有镇咳、镇静的功效，其合成路线如下：
已知：RXR—MgX (R、R′、R″代表烃基或氢原子)
(1)有机化合物甲的分子式为_C10H14__，有机化合物A中含有的官能团的名称为_碳溴键__。
(2)有机化合物B的名称是_环戊醇__，由B→D所需的反应试剂和反应条件为_O2/Cu、加热__。
(3)在上述①～⑤反应中，属于取代反应的有_①②__(填序号)。
(4)写出E→F的化学方程式： 。
(5)写出同时满足下列条件的甲的同分异构体的结构简式： 。
(Ⅰ)属于芳香族化合物；
(Ⅱ)核磁共振氢谱上只有2组峰。
(6)根据题给信息，写出以CH4为原料制备CH3CHO的合成路线(其他试剂任选)。
解析：根据信息知，环戊烷和溴单质发生取代反应生成的A为，A和KOH的水溶液在加热条件下发生水解反应生成B为，B被氧化生成的D为，根据信息知生成的E为，E发生消去反应生成的F为，F和溴发生加成反应生成的X为，X发生消去反应生成甲。
(1)根据甲的结构简式知，有机化合物甲的分子式为C10H14，A为，有机化合物A中含有的官能团的名称为碳溴键。
(2)B为，名称是环戊醇，由B→D为醇的催化氧化反应，所需的反应试剂和反应条件为O2/Cu、加热。
(3)在①～⑤反应中，属于取代反应的有①②。
(4)E为，E发生消去反应生成的F为，反应的化学方程式为。
(5)甲的同分异构体符合下列条件：
(Ⅰ)属于芳香族化合物，说明含有苯环；
(Ⅱ)核磁共振氢谱上只有2组峰，说明含有两种氢原子。
甲的不饱和度是4，苯环的不饱和度也是4，所以甲的符合条件的同分异构体中含有的支链为饱和烃基，其结构简式为。
(6)CH4和溴发生取代反应生成CH3Br，CH3Br和Mg、无水乙醚反应生成CH3MgBr，CH3Br和NaOH的水溶液加热生成CH3OH，CH3OH发生催化氧化反应生成HCHO，HCHO和CH3MgBr反应并酸化得到CH3CH2OH，CH3CH2OH发生催化氧化生成CH3CHO，其合成路线为：
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
