2020高中化学第三章烃的含氧衍生物第四节有机合成同步练习新人教版选修5 11页

第四节　有机合成 ‎[明确学习目标]　1.掌握有机化学反应的主要类型(取代、加成、消去反应)、原理及应用，初步学会引入某些官能团的方法。2.在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化的基础上，掌握设计合理的有机合成路线。3.能根据逆向合成法合理地设计有机合成路线。‎ ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 一、有机合成 ‎1．有机合成的概念 有机合成指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。‎ ‎2．有机合成的任务和过程 ‎3．有机合成遵循的基本原则 ‎(1)合成路线的各步反应的条件必须比较温和，并具有较高的产率。‎ ‎(2)所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染和廉价易得的。‎ 二、逆合成分析法 例如：由乙烯合成乙二酸二乙酯，其思维过程可概括如下：‎ 具体路线：‎ - 11 -‎ ‎1．结合我们前边学过的知识，你能想到的在有机物中引入卤素原子的方法有哪些？‎ 提示：①醇(酚)的取代，②烯烃(炔烃)的加成，③烷烃、苯及苯的同系物的取代。‎ ‎2．结合官能团的引入和转化方法，分析如何由乙烯合成乙酸乙酯？写出合成路线，并指明每步反应的类型。‎ 提示：‎ 一、有机合成的过程 ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．碳骨架的构建 ‎(1)碳链的增长 有机合成题中碳链的增长，最常见的是酯化反应，其他形式一般会以已知信息给出。‎ ‎(2)碳链的减短 ‎(3)有机物碳链的成环和开环 - 11 -‎ ‎2．官能团的引入 ‎(1)碳碳双键的引入方法 ‎①醇的消去反应引入。例如：‎ CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O。‎ ‎②卤代烃的消去反应引入。例如：‎ CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。‎ ‎③炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质加成(限制物质的量)可得到。例如：‎ CH≡CH＋H2CH2===CH2。‎ ‎(2)卤原子的引入方法 ‎①烃与卤素单质的取代反应。例如：‎ CH3CH3＋Cl2HCl＋CH3CH2Cl(还有其他的卤代烃)‎ ‎。‎ ‎②不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如：‎ - 11 -‎ CH2===CHCH3＋Br2―→CH2Br—CHBrCH3‎ CH2===CHCH3＋HBrCH3—CHBrCH3‎ CH≡CH＋HClCH2===CHCl。‎ ‎③醇与氢卤酸的取代反应。例如：‎ R—OH＋HXR—X＋H2O。‎ ‎(3)羟基的引入方法 ‎①烯烃与水加成生成醇。例如：‎ CH2===CH2＋H2OCH3CH2—OH。‎ ‎②卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。例如：‎ CH3CH2—Br＋NaOHCH3CH2—OH＋NaBr。‎ ‎③醛或酮与氢气加成生成醇。例如：‎ CH3CHO＋H2CH3CH2—OH，‎ CH3COCH3＋H2。‎ ‎④酯水解生成醇。例如：‎ CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH。‎ ‎(4)醛基(或羰基)的引入 醇的催化氧化。例如：‎ ‎2RCH2OH＋O22RCHO＋2H2O，‎ ‎。‎ ‎(5)羧基的引入方法 ‎①醛被氧化成酸。例如：‎ ‎2CH3CHO＋O22CH3COOH。‎ ‎②酯在酸性条件下水解。例如：‎ CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH。‎ ‎③含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如：‎ - 11 -‎ ‎④醇被强氧化剂氧化。例如：‎ CH3CH2OHCH3COOH＋H2O ‎[即时练]‎ ‎1．制取一氯乙烷，采用的最佳方法是(　　)‎ A．乙烷和氯气取代反应 B．乙烯和氯气加成反应 C．乙烯和HCl加成反应 D．乙烷和HCl作用 答案　C 解析　乙烷和氯气发生取代反应，会得到多种取代产物，从一氯乙烷到六氯乙烷都有，不会得到纯净的一氯乙烷，A错误；乙烯和氯气反应：CH2===CH2＋Cl2―→CH2ClCH2Cl，产物是二氯乙烷不是氯乙烷，B错误；乙烯和氯化氢反应：CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl，生成物只有氯乙烷，符合原子经济理念，C正确；乙烷和氯化氢不反应，D错误。‎ ‎2．工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯 回答下题：‎ ‎(1)有机物A的结构简式为________。‎ ‎(2)反应⑤的化学方程式(要注明反应条件)：____________________________。‎ ‎(3)反应②的反应类型是________，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 ‎(4)反应③的化学方程式(不用写反应条件，但要配平)：_______________。‎ ‎(5)在合成线路中，设计第③和⑥这两步反应的目的是_________。‎ 答案　(1) ‎ - 11 -‎ ‎ ‎ ‎(5)第③步将—OH转化为—OCH3、第⑥步将—OCH3转化为—OH，防止酚羟基被氧化(或答“防止酚羟基被氧化”“保护酚羟基”均对)‎ 解析　本题中既给出了合成原料，又给出了目标产物的结构简式，所以可用正推法和逆推法相结合的方法得出A和B的结构简式。A为甲苯在催化剂条件下与Cl2发生反应得到的产物，并且该物质在一定条件下可以得到对甲基苯酚，所以A为；反应②为羟基取代氯原子，为取代反应；反应④为苯环上的甲基被氧化为羧基，为氧化反应；与乙醇发生反应得到B物质，该反应应为酯化反应，所以B的结构简式为。‎ 方法规律 有机合成中官能团的保护方法 ‎(1)酚羟基的保护 因酚羟基易被氧化，故在加入氧化剂之前将—OH先转化为—ONa(或—OCH3)，待其他基团氧化后，再酸化使其转化为—OH，其过程表示为 ‎ ‎ ‎(2)碳碳双键的保护 碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前，可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。‎ 二、逆合成分析法的解题思路 - 11 -‎ 三、常见的有机合成路线 ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎(1)一元合成路线 R—CH===CH2R—CH2—CH2X R—CH2—CH2OHR—CH2—CHO R—CH2—COOH―→酯 ‎(2)二元合成路线 CH2===CH2CH2X—CH2X HOH‎2C—CH2OHOHC—CHO HOOC—COOH―→链酯、环酯、聚酯 ‎(3)芳香化合物合成路线 ‎[即时练]‎ ‎3．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悬浊液共热后酸化 - 11 -‎ A．①③④②⑥ B．①③④②⑤‎ C．②④①⑤⑥ D．②④①⑥⑤‎ 答案　C 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。‎ ‎4．由1丙醇制取，最简便的流程需要下列反应的顺序应是(　　)‎ ‎①氧化　②还原　③取代　④加成　⑤消去　⑥中和 ‎⑦缩聚　⑧酯化 A．②④⑥⑦⑧ B．⑤④③①⑧‎ C．①⑤④③⑧ D．②①⑤③⑥‎ 答案　B 解析　可采用逆推法：制取应该用 与1丙醇发生酯化反应生成；从哪里来？1丙醇先发生消去反应生成丙烯，丙烯与溴发生加成反应生成1,2二溴丙烷，1,2二溴丙烷水解生成1,2丙二醇，1,2丙二醇最终氧化生成，最后与1丙醇发生酯化反应生成，发生反应依次为：消去反应、加成反应、取代反应、氧化反应、酯化反应，即⑤④③①⑧。‎ 方法规律 有机合成的分析方法 ‎(1)正合成分析 此法是采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向待合成有机物，其思维程序是：原料―→中间产物―→产品。‎ ‎(2)逆合成分析 此法是采用逆向思维方法，从产品的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品―→中间产物―→原料。‎ ‎(3)正、逆合成分析 此法是采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得到最佳的合成路线。‎ 本课归纳总结 ‎1.引入碳碳双键的三种方法：卤代烃、醇的消去，炔烃的不完全加成。‎ - 11 -‎ ‎2．引入卤素原子的三种方法：醇的取代，烯烃(或炔烃)的加成，烷烃、苯及苯的同系物的取代。‎ ‎3．引入羟基的四种方法：烯烃与水的加成，卤代烃的水解，酯的水解，醛、酮与H2的加成。‎ ‎4．官能团之间的转化：RCHCH2RCH2CH2ClRCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOHRCH2 ′。‎ ‎1．由乙醇制取乙二酸乙二酯的流程途径需经下列反应：①水解反应　②加成反应　③氧化反应　④消去反应 ⑤酯化反应，其顺序正确的是(　　)‎ A．①②③④⑤ B．④②①③⑤‎ C．②①③④⑤ D．④②③①⑤‎ 答案　B 解析　乙醇与浓硫酸共热‎170 ℃‎发生消去反应产生乙烯；然后乙烯与溴水发生加成反应产生1,2二溴乙烷，该物质再在NaOH的水溶液中加热发生水解反应产生乙二醇，乙二醇发生氧化反应产生乙二酸，乙二酸与乙二醇在浓硫酸存在时加热发生酯化反应产生乙二酸乙二酯，故制取顺序是④②①③⑤。‎ ‎2．乙烯酮(CH2===C===O)在一定条件下能跟含活泼氢原子的化合物发生加成反应，反应的通式可表示为CH2===C===O＋HA―→ (极不稳定) ，试指出下列反应不合理的是(　　)‎ A．CH2===C===O＋HClCH3COCl B．CH2===C===O＋H2OCH3COOH C．CH2===C===O＋CH3CH2OH CH3COCH2CH2OH D．CH2===C===O＋CH3COOH(CH3CO)2O 答案　C 解析　根据所给信息中的产物与反应物的关系，可得出含活泼氢原子的化合物中的H原子加在羰基所连的C原子上，其余部分加在羰基的C原子上。C项应该得到CH3COOCH2CH3(乙酸乙酯)。‎ - 11 -‎ ‎3．(双选)已知：如果要合成，所用的原料可以是(　　)‎ A．2甲基1,3丁二烯和2丁炔 B．1,3戊二烯和2丁炔 C．2,3二甲基1,3戊二烯和乙炔 D．2,3二甲基1,3丁二烯和丙炔 答案　AD 解析　‎ ‎4．乙烯是重要的有机原料，根据以下合成路线，回答问题。‎ ‎(1)写出乙烯的电子式____________。‎ ‎(2)B分子中的官能团名称是________。‎ ‎(3)写出指定反应的反应类型：②________，③________。‎ ‎(4)写出指定反应的化学方程式：①_____________；⑥_______________。‎ 答案　(1) 　(2)羟基　(3)②取代反应　③加成反应 ‎(4)①CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br⑥2CH3COOH＋HOCH2CH2OH CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O 解析　(1)乙烯的结构简式为CH2===CH2，其电子式为。‎ - 11 -‎ ‎(2)反应③发生加成反应，CH2===CH2＋H2O―→CH3CH2OH，此官能团是羟基。‎ ‎(3)反应②发生水解反应或取代反应，反应③发生加成反应。‎ ‎(4)CH3CH2OH在铜催化作用下，和氧气发生氧化反应，生成CH3CHO，乙醛被氧化成乙酸，反应⑥发生酯化反应或取代反应，CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—‎ CH2Br；2CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O。‎ - 11 -‎