PAGEPAGE1第1課時有機合成的過程[核心素養發展目標]1.宏觀辨識與微觀探析：通過碳骨架的構建、官能團的轉化，體會有機合成基本任務，駕馭有機物分子骨架的構建，官能團引入、轉化或消退的方法。2.科學看法與社會責任：體會有機合成在發展經濟、提高生活質量方面的貢獻及對健康、環境造成的影響，能用“綠色化學”的理念指導合成路途的選擇。一、有機合成1．有機合成的概念有機合成指利用簡潔、易得的原料，通過有機反應，生成具有特定結構和功能的有機化合物的過程方法。2．有機合成的任務和過程3．有機合成的原則(1)起始原料要廉價、易得、低毒、低污染。(2)盡量選擇步驟最少的合成路途，使得反應過程中副反應少、產率高。(3)符合“綠色化學”的要求，操作簡潔、條件溫柔、能耗低、易實現、原料利用率高、污染少，盡量實現零排放。(4)依據肯定的反應依次和規律引入官能團，不能臆造不存在的反應事實。例1已知苯與一鹵代烷在催化劑作用下發生反應生成苯的同系物＋CH3Xeq\o(→,\s\up7(催化劑))＋HX。在催化劑存在的條件下，應選擇苯和下列哪組物質為原料合成乙苯()A．CH3—CH3和Cl2 B．CH2CH2和Cl2C．CH2CH2和HCl D．CH3—CH3和HCl答案C解析依據題給信息，合成乙苯應當選擇的原料是苯和氯乙烷。乙烷與氯氣在光照下發生取代反應，生成一氯乙烷、二氯乙烷等多種取代產物，既難得到純凈的乙苯，又奢侈了原料，A項錯誤；乙烯與氯氣反應生成1,2-二氯乙烷，與苯反應不能得到乙苯(產物比較困難)，B項錯誤；乙烯與氯化氫反應生成一氯乙烷，它與苯反應只能生成乙苯和氯化氫，合成過程中，氯化氫可以循環運用，C項正確；乙烷與氯化氫不反應，得不到氯乙烷，D項錯誤。例2比照下列有機合成的原料分子和目標分子，仿照示例給出下列有機合成的主要任務。原料分子目標分子主要任務示例CH2=CH2CH3COOH變更官能團種類(1)CH3CH2OH(2)CH≡CH(3)CH3CH2CH2Br(4)CH3CH=CH2CH3CH2CH2COOH答案(1)變更官能團數目(2)碳鏈轉變為碳環(3)變更官能團的位置(4)變更官能團的種類和碳原子數目推斷有機合成任務時，要將原料與產物進行對比，一比碳骨架的變更，二比官能團類別、個數及位置的差異，來確定有機合成的任務。二、有機合成中的碳鏈變更和官能團衍變1．有機合成中常見的碳鏈變更(1)使碳鏈增長的反應不飽和有機物之間的加成或相互加成，鹵代烴與氰化鈉或炔鈉的反應，醛、酮與HCN的加成等。(2)使碳鏈縮短的反應烯、炔的氧化，烷的裂解，脫羧反應，芳香烴側鏈的氧化等。2．常見官能團引入或轉化的方法(1)引入或轉化為碳碳雙鍵的三種方法鹵代烴的消去反應，醇的消去反應，炔烴與H2、HX、X2的不完全加成反應。(2)引入鹵素原子的三種方法不飽和烴與鹵素單質(或鹵化氫)的加成反應，烷烴、苯及其同系物與鹵素單質發生取代反應，醇與氫鹵酸的取代反應。(3)在有機物中引入羥基的三種方法鹵代烴的水解反應，醛、酮與H2的加成反應，酯的水解反應。(4)在有機物中引入醛基的兩種方法醇的氧化反應、烯烴的氧化反應。3．有機物分子中官能團的消退(1)消退不飽和雙鍵或三鍵，可通過加成反應。(2)經過酯化、氧化、與氫鹵酸取代、消去等反應，都可以消退—OH。(3)通過加成、氧化反應可消退—CHO。(4)通過水解反應可消退酯基。例3可在有機物中引入羥基的反應類型是()①取代②加成③消去④酯化⑤還原A．①②B．①②⑤C．①④⑤D．①②③答案B解析鹵代烴或酯的水解(取代)，烯烴與H2O(加成)，醛或酮和H2(加成或還原)，均能引入羥基。消去是從分子中消去—X或—OH形成不飽和鍵，酯化是酸與醇形成酯(削減—OH)，這些都不能引入—OH。例4已知：①環己烯可以通過丁二烯與乙烯發生環化加成反應得到：(也可表示為)②試驗證明，下列反應中反應物分子的環外雙鍵比環內雙鍵更簡潔被氧化：③R—CHO＋H2→R—CH2OH現僅以丁二烯為有機原料，無機試劑任選，按下列途徑合成甲基環己烷：丁二烯eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(A)eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(B)eq\o(→,\s\up7(③))eq\x(C)eq\o(→,\s\up7(④))eq\x(D)eq\o(→,\s\up7(⑤))C7H14O甲基環己烷請按要求填空：(1)A的結構簡式是_____________________________________________；B的結構簡式是__________________。(2)寫出下列反應的化學方程式和反應類型：反應④________________________________________________________________________，反應類型__________。反應⑤________________________________________________________________________，反應類型__________。答案(1)(2)解析理解題給信息是解決本題的關鍵，因為原料是丁二烯，通過碳碳雙鍵之間的環化加成反應可以得到六元碳環。目標產物的六元環的支鏈為甲基，由信息②及C的分子式知，可先將支鏈中的碳碳雙鍵氧化，得到醛基，從醛基得到甲基的志向途徑是醛基被還原得到醇羥基，通過醇的消去反應得到碳碳雙鍵，再與氫氣加成得到甲基。故其合成路途如下：思維啟迪通過有機物分子碳架結構的變更以及分子中官能團的衍變，進一步體會有機物分子中化學鍵、官能團與有機物化學性質之間的關系，促進“微觀探析與宏觀辨析”化學學科素養的發展。

相關鏈接變更碳架結構的常用方法1．增長碳鏈(1)鹵代烴與NaCN的反應CH3CH2Cl＋NaCN→CH3CH2CN(丙腈)＋NaClCH3CH2CNeq\o(→,\s\up7(H2O、H＋))CH3CH2COOH(2)醛、酮與氫氰酸的加成反應CH3CHO＋HCN→(3)鹵代烴與炔鈉的反應2CH3C≡CH＋2Naeq\o(→,\s\up7(液氨))2CH3C≡CNa＋H2CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3＋NaCl(4)羥醛縮合反應2．縮短碳鏈(1)脫羧反應：R—COONa＋NaOHeq\o(→,\s\up7(CaO),\s\do5(△))R—H＋Na2CO3。(2)氧化反應：R—CHCH2eq\o(→,\s\up7(KMnO4H＋，aq))RCOOH＋CO2↑。(3)水解反應：主要包括酯的水解、蛋白質的水解和多糖的水解。(4)烴的裂化或裂解反應：C16H34eq\o(→,\s\up7(高溫))C8H18＋C8H16；C8H18eq\o(→,\s\up7(高溫))C4H10＋C4H8。3．成環(1)二烯烴成環反應(2)形成環酯eq\o(,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))＋2H2O(3)形成環醚4．開環(1)環酯水解開環(2)環烯烴氧化開環1．綠色化學提倡化工生產應提高原子利用率。原子利用率表示目標產物的質量與生成物總質量之比。在下列制備環氧乙烷()的反應中，原子利用率最高的是()A．CH2=CH2＋(過氧乙酸)→＋CH3COOHB．CH2=CH2＋Cl2＋Ca(OH)2→＋CaCl2＋H2OC．2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up7(催化劑))D．eq\o(→,\s\up7(催化劑))＋HOCH2CH2—O—CH2CH2OH＋2H2O答案C解析A中存在副產品CH3COOH，反應物沒有全部轉化為目標產物，原子利用率較低；B中存在副產品CaCl2和H2O，反應物沒有全部轉化為目標產物，原子利用率較低；C中反應物全部轉化為目標產物，原子利用率為100%，原子利用率最高；D中存在副產品HOCH2CH2—O—CH2CH2OH和H2O，反應物沒有全部轉化為目標產物，原子利用率較低。2．由石油裂解產物乙烯制取HOCH2COOH，須要經驗的反應類型有()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CH2CH2合成HOCH2COOH的步驟：2CH2CH2＋O2eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2CH3CHO,2CH3CHO＋O2eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2CH3COOH，CH3COOH＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))Cl—CH2COOH＋HCl，Cl—CH2COOH＋H2Oeq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(△))HOCH2COOH＋HCl，故反應類型：氧化——氧化——取代——水解。3．已知：含CC的物質(烯烴)肯定條件下能與水發生加成反應，生成醇(含羥基的烴的衍生物)；有機物A—D間存在圖示的轉化關系：下列說法不正確的是()A．D的結構簡式為CH3COOCH2CH3B．A能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．B與乙酸發生了取代反應D．可用B萃取碘水中的碘單質答案D解析C被氧化生成乙酸，則C為CH3CHO，B在加熱條件下和氧化銅發生氧化反應生成C，則B為CH3CH2OH，A和水發生加成反應生成B，則A為CH2=CH2，乙酸和乙醇發生酯化反應生成D，D為CH3COOCH2CH3。4．已知：＋R—MgX→eq\o(→,\s\up7(酸))由乙醇合成CH3CH=CHCH3(2-丁烯)的流程如下：下列說法錯誤的是()A．③發生氧化反應，⑥發生消去反應B．M的結構簡式為CH3CH2XC．P的分子式為C4H10OD．2-丁烯與Br2以1∶1加成可得三種不同產物答案D5．已知溴乙烷與氰化鈉反應后再水解可以得到丙酸：CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaCN))CH3CH2CNeq\o(→,\s\up7(H2O))CH3CH2COOH產物分子比原化合物分子多了一個碳原子，增長了碳鏈。請依據以下框圖回答問題。圖中F分子中含有8個碳原子組成的環狀結構。(1)反應①②③中屬于取代反應的是________(填反應序號)。(2)寫出結構簡式：E_____________________________________________________，F________________________________________________________________________。答案(1)②③(2)或解析本題主要考查了有機物轉化過程中碳鏈的延長和碳環的生成，延長碳鏈的方法是先引入—CN，再進行水解；碳環的生成是利用酯化反應。A是丙烯，從參與反應的物質來看，反應①是一個加成反應，生成的B是1,2-二溴丙烷；反應②是鹵代烴的水解反應，生成的D是1,2-丙二醇；結合題給信息可以確定反應③是用—CN代替B中的—Br，B中有兩個—Br，都應當被取代了，生成的C再經過水解，生成的E是2-甲基丁二酸。題組一有機官能團的引入和消退1．下列有關說法錯誤的是()A．通過還原反應可以消去醛基B．消去反應不能變更官能團的種類C．酯的水解可以產生羧基D．通過取代反應可以引入鹵原子答案B2．在有機合成中，常會將官能團消退或增加，下列相關過程中反應類型及相關產物不合理的是()A．乙烯→乙二醇：CH2CH2eq\o(→,\s\up7(加成))eq\o(→,\s\up7(取代))B．溴乙烷→乙醇：CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(水解))CH2CH2eq\o(→,\s\up7(加成))CH3CH2OHC．1-溴丁烷→1-丁炔：CH3CH2CH2CH2Breq\o(→,\s\up7(消去))CH3CH2CH=CH2eq\o(→,\s\up7(加成))eq\o(→,\s\up7(消去))CH3CH2C≡CHD．乙烯→乙炔：CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(加成))eq\o(→,\s\up7(消去))CHCH答案B解析B項，由溴乙烷→乙醇，只需溴乙烷在堿性條件下水解即可，路途不合理，且由溴乙烷→乙烯為消去反應。題組二有機合成過程中反應類型的推斷3．有機物可經過多步反應轉變為其各步反應的類型是()A．加成→消去→脫水 B．消去→加成→消去C．加成→消去→加成 D．取代→消去→加成答案B解析eq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(Ni，△))eq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(△))。4．(2024·定遠重點中學高二下學期段考)已知：乙醇可被強氧化劑氧化為乙酸。()A．水解、加成、氧化 B．加成、水解、氧化C．水解、氧化、加成 D．加成、氧化、水解答案A解析BrCH2CH=CHCH2Br可經三步反應制取HOOCCH(Cl)CH2COOH，①BrCH2CH=CHCH2Br→HOCH2CH=CHCH2OH，為水解反應；②HOCH2CH=CHCH2OH→HOCH2CH(Cl)CH2CH2OH，為加成反應；③HOCH2CH(Cl)CH2CH2OH→HOOCCH(Cl)CH2COOH，為氧化反應，所以發生反應的類型依次是水解反應、加成反應、氧化反應。5．有下述有機反應類型：①消去反應，②水解反應，③加聚反應，④加成反應，⑤還原反應，⑥氧化反應。以丙醛為原料制取1,2-丙二醇，所需進行的反應類型依次是()A．⑥④②① B．⑤①④②C．①③②⑤ D．⑤②④①答案B解析合成過程為CH3CH2CHOeq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(還原加成))CH3CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃H2SO4/△),\s\do5(消去))CH3CH=CH2eq\o(→,\s\up7(溴水),\s\do5(加成))eq\o(→,\s\up7(NaOH水溶液/△),\s\do5(取代水解))6．(2024·安慶市一中高二下學期期中)由乙醇制取乙二酸二乙酯時，最簡便的流程須要下列哪些反應，其正確的依次是()①取代②加成③氧化④還原⑤消去⑥酯化⑦中和A．①②③⑤⑦ B．⑤②①③⑥C．⑤②①④⑦ D．①②⑤③⑥答案B解析第一步⑤乙醇(濃硫酸，170℃)生成乙烯；其次步②乙烯與溴水發生加成反應生成1,2-二溴乙烷；第三步①1,2-二溴乙烷和NaOH在水中反應生成乙二醇；第四步③乙二醇被氧氣氧化成乙二酸；第五步⑥乙二酸與乙醇酯化生成乙二酸二乙酯，依次為⑤②①③⑥，答案選B。題組三有機物碳鏈的變更7．烯烴在肯定條件下發生氧化反應時C=C鍵發生斷裂，RCHCHR′可以氧化成RCHO和R′CHO，在該條件下烯烴分別被氧化后產物可能有CH3CHO的是()A．(CH3)2C=CH(CH2)2CH3B．CH2CH(CH2)2CH3C．CH3CH=CH—CH=CH2D．CH3CH2CH=CHCH2CH3答案C解析烯烴在肯定條件下發生氧化反應時CC鍵發生斷裂，RCH=CHR′可以氧化成RCHO和R′CHO，可知要氧化生成CH3CHO，則原烯烴的結構應含有CH3CH=，CH3CH=CH—CH=CH2結構中含CH3CH=，所以氧化后能得到CH3CHO。8．鹵代烴與金屬鎂在無水乙醚中反應，可得格林試劑R—MgX，它可與醛、酮等羰基化合物加成：所得產物經水解可以得到醇，這是某些困難醇的合成方法之一。現欲合成(CH3)3C—OH，下列所選用的鹵代烴和羰基化合物的組合正確的是()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解析由題給信息可知產物中與—OH相連的碳原子是羰基碳原子，要合成須要丙酮和一氯甲烷。A選項中反應得到的是CH3CH(OH)CH2CH3，B選項中反應得到的是CH3CH2CH2CH2OH，C選項中反應得到的是HOCH2CH(CH3)2。9．三位科學家因在烯烴復分解反應探討中的杰出貢獻而榮獲2005年度諾貝爾化學獎，烯烴復分解反應的示意圖如下：eq\o(→,\s\up7(催化劑))下列化合物中，經過烯烴復分解反應可以生成的是()答案A解析A中兩個碳碳雙鍵斷裂后，生成物中新形成的環為六元環，且新環中所形成的碳碳雙鍵位置符合要求；B中兩個碳碳雙鍵斷裂后，合成的是五元環；C中兩個碳碳雙鍵斷裂后，合成了六元環，但是碳碳雙鍵的位置不正確；D中兩個碳碳雙鍵斷裂后，得到的是五元環。題組四簡潔有機合成路途的設計與選擇10．工業生產中有好用價值的反應往往產物較純凈且簡潔分別，據此推斷下列有機反應在工業上沒有好用價值的是()A．＋3H2eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))B．nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH2C．CH3CH2CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3CH2CH2Cl＋HClD．eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(210℃))答案C解析丙烷在光照條件下與Cl2發生取代反應，產物種類許多，且不易分別。11．對氨基苯甲酸可用甲苯為原料合成，已知苯環上的硝基可被還原為氨基，eq\o(→,\s\up7(Fe，HCl，H2))，產物苯胺還原性強，易被氧化，則由甲苯合成對氨基苯甲酸的步驟合理的是()A．甲苯eq\o(→,\s\up7(硝化))Xeq\o(→,\s\up7(氧化甲基))Yeq\o(→,\s\up7(還原硝基))對氨基苯甲酸B．甲苯eq\o(→,\s\up7(氧化甲基))Xeq\o(→,\s\up7(硝化))Yeq\o(→,\s\up7(還原硝基))對氨基苯甲酸C．甲苯eq\o(→,\s\up7(還原))Xeq\o(→,\s\up7(氧化甲基))Yeq\o(→,\s\up7(硝化))對氨基苯甲酸D．甲苯eq\o(→,\s\up7(硝化))Xeq\o(→,\s\up7(還原硝基))Yeq\o(→,\s\up7(氧化甲基))對氨基苯甲酸答案A解析由甲苯制取產物時，需發生硝化反應引入硝基，再還原得到氨基，將甲基氧化才得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化為羧基應在硝基還原前，否則生成的氨基也被氧化，故先將甲基氧化為羧基，再將硝基還原為氨基，故A正確，D錯誤。另外還要留意—CH3為鄰、對位取代定位基，而—COOH為間位取代定位基，所以B錯誤。12．以1-丙醇制取，最簡便的流程須要下列反應的依次是()a．氧化b．還原c．取代d．加成e．消去f．中和g．加聚h．酯化A．b、d、f、g、h B．e、d、c、a、hC．a、e、d、c、h D．b、a、e、c、f答案B解析CH3CH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(消去))CH3CH=CH2eq\o(→,\s\up7(加成),\s\do5(Br2))CH3CHBrCH2Breq\o(→,\s\up7(取代))CH3CHOHCH2OHeq\o(→,\s\up7(氧化))eq\o(→,\s\up7(酯化))。13．現有溴、濃硫酸和其他無機試劑，請設計出由的正確合成路途。答案解析本題中須要愛護原有官能團碳碳雙鍵，在設計合成路途時，可以短暫使碳碳雙鍵發生加成反應，等引入新的官能團后，再通過消去反應生成碳碳雙鍵。14．已知產物分子比原化合物分子多出一個碳原子，增長了碳鏈。分析下圖變更，并回答有關問題：(1)寫出下列物質的結構簡式：A________________；C________________。(2)指出下列反應類型：C→D：______________；F→G：______________。(3)寫出下列反應的化學方程式：D＋E→F：____________________________________________