还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：鲁科版(2019)化学选择性必修3PPT课件全套
成套系列资料，整套一键下载
鲁科版 (2019)第1节 有机化合物的合成备课ppt课件
展开
这是一份鲁科版 (2019)第1节 有机化合物的合成备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，碳骨架，官能团，关键能力·素养形成，课堂回眸，课堂检测·素养达标，课时素养评价等内容，欢迎下载使用。
一、有机合成的基本程序1.有机合成的基本流程
2.合成路线的核心:合成路线的核心在于构建目标化合物分子的_______和引入必需的_______。
【情境·思考】正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)是一种无色、有酒气味的液体,沸点117.7 ℃,稍溶于水,是多种涂料的溶剂和制造增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的原料,也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药品的萃取剂,还用于制造表面活性剂等。工业上常用乙烯为原料合成正丁醇。
试分析合成过程中碳骨架和官能团发生了什么变化?提示:碳骨架多了两个碳原子,官能团由碳碳双键变为了羟基。
二、碳骨架的构建1.碳链的增长:(1)卤代烃的取代反应。①溴乙烷与氰化钠在酸性条件下的反应。_____________________________,_____________________________。②溴乙烷与丙炔钠的反应。______________________________________。
CH3CH2Br+NaCN CH3CH2CN+NaBr
CH3CH2CN CH3CH2COOH
CH3CH2Br+NaC≡CCH3 CH3CH2C≡CCH3+NaBr
(2)醛酮的加成反应。①丙酮与HCN的反应。_____________________________________②乙醛与HCN的反应。_______________________________。③羟醛缩合(以乙醛为例)。__________________________________。
CH3CHO+HCN CH3CH(OH)CN
CH3CHO+CH3CHO CH3CH(OH)CH2CHO
2.碳链的减短:(1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应。①烯烃、炔烃的反应。 ②苯的同系物的反应。
(2)脱羧反应。无水醋酸钠与氢氧化钠的反应。_________________________________。
CH3COONa+NaOH CH4↑+Na2CO3
【情境·思考】赫克反应、根岸偶联反应和铃木反应已成为化学家们制造复杂化学分子的“精致工具”,在科研、医药和电子等领域已经广泛应用。下面反应的生成物就是由铃木反应合成出来的一种联苯的衍生物: (其他产物略)。请问此过程碳骨架的建立是通过什么反应类型实现的?反应产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应碳骨架是否改变?
提示:通过反应形式可知反应类型为取代反应,产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应醛基变为羧基,碳原子数和官能团位置都没有改变,所以碳骨架没有改变。
三、官能团的引入和转化1.官能团的引入
2.官能团的转化官能团的转化可以通过取代、_____、_____、氧化、_____等反应实现。下面是以乙烯为起始物,通过一系列化学反应实现的官能团间的转化。
写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。
提示:①CH2＝CH2+H2O CH3CH2OH;②2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O;③2CH3CHO+O2 2CH3COOH;④C2H5OH+HBr CH3CH2Br+H2O;⑤CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O;⑥CH3CH2Br+NaOH CH2＝CH2↑+NaBr+H2O。
知识点一 有机合成中碳骨架的建立【重点释疑】1.常见增长碳链的方法(1)醛、酮的加成①与HCN加成: ②醛、酮与RLi加成:
③醛、酮与RMgX加成: (2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应: (3)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代:RCl+NaCN RCN+NaCl。(4)卤代烃与活泼金属作用:2CH3Cl+2Na CH3—CH3+2NaCl。
2.常见减短碳链的方式:
3.成环与开环的反应:(1)成环。如羟基酸分子内酯化: 二元酸和二元醇分子间酯化成环:
(2)开环。如环酯的水解反应:某些环状烯烃的氧化反应:
【易错提醒】碳链构建的注意问题(1)通过羟醛缩合增长碳链时,至少一种分子中含有α-H才能完成该反应。(2)脱羧反应是制取烃类物质的一种重要的方法,这个过程同时是一个碳链减短的反应过程。
【思考·讨论】(1)下列反应中:A.酯化反应 B.乙醛与HCN加成 C.乙醇与浓硫酸共热到140 ℃ D.1-溴丙烷与NaCN作用 E.持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物 F.重油裂化为汽油 G.乙烯的聚合反应 H.乙苯被酸性KMnO4溶液氧化。可使碳链增长的反应有哪些?可使碳链减短的反应有哪些?提示:B、D、G;E、F、H
(2)如图是一些常见有机物的转化关系。其中属于取代反应的有哪些?加成反应有哪些?提示:取代反应有⑦⑧⑨;加成反应有①②⑤。
【典例示范】【典例】(2020·天津静安区高二检测)按要求完成转化,写出反应的化学方程式。(1)由CH2＝CH2合成CH3CH2CH2CH2OH。(2)由 合成 。
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)注意官能团的转化并确定反应类型;(2)注意碳骨架的变化并确定方法。
【解析】(1)以乙烯为原料合成正丁醇,一是要引入—OH,二是要增长碳链,羟醛缩合反应正具有以上特点。正丁醇可由丁烯醛(CH3CH＝CHCHO)加氢还原而制得,丁烯醛可由乙醛经自身加成、脱水而制得;CH3CHO可通过CH2＝CH2与H2O加成得CH3CH2OH,再经氧化而制得。(2)环状结构被保留,分子中碳原子数减少,可通过与碱石灰反应脱羧完成:
答案:(1)①CH2＝CH2+H2O CH3CH2OH②2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O③ ④ ⑤CH3—CH＝CH—CHO+2H2 CH3CH2CH2CH2OH
(2)① +NaOH +Na2CO3②
【迁移·应用】1.武兹反应是重要的有机增碳反应,可简单表示为2R—X+2Na R—R+2NaX,现用CH3CH2Br、C3H7Br和Na一起反应不可能得到的产物是( )A.CH3CH2CH2CH3B.(CH3)2CHCH(CH3)2C.CH3CH2CH2CH2CH3D.(CH3CH2)2CHCH3
【解析】选D。2个CH3CH2Br与Na一起反应得到A;C3H7Br有两种同分异构体:1-溴丙烷与2-溴丙烷,2个2-溴丙烷与Na反应得到B;1个CH3CH2Br和1个1-溴丙烷与Na反应得到C;无法通过反应得到D。
2.(双选)已知共轭二烯烃(两个碳碳双键间有一个碳碳单键)与烯或炔反应可生成六元环状化合物。已知1,3-丁二烯与乙烯的反应可表示为 ,则异戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)与丙烯反应,生成的产物的结构简式可能是( )
【解析】选B、D。根据1,3-丁二烯与乙烯反应表示式可知其反应过程为1,3-丁二烯中的两个碳碳双键断裂,原碳碳双键之间形成一个新的碳碳双键,两端碳原子上的两个半键与乙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连构成环状。类比1,3-丁二烯与乙烯的反应可推知异戊二烯( )与丙烯的反应过程:异戊二烯的两个碳碳双键断裂,原碳碳双键之间形成一个新的碳碳双键,两端碳原子上的两个半键与丙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连接构成环状,所以生成的产物是 或 。
【补偿训练】烯烃、一氧化碳、氢气在催化剂的作用下生成醛的反应称为羰基合成,也叫烯烃的醛化反应。由乙烯到丙醛的反应为:CH2＝CH2+CO+H2 CH3CH2CHO。关于该反应下列说法正确的是( )A.该反应从反应类型上看是一个取代反应B.该反应的过程是一个碳链增长的化学反应过程C.该生成物要转化成丙酮需要经过的反应过程至少是还原、消去、氧化D.丙烯在被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物与该反应的产物相同
【解析】选B。该反应是一个加成反应,A不正确;从该反应的特点来看,反应物原来主链上有2个碳,在反应之后变成了3个碳,所以是一个碳链增长的反应,B正确;若将该反应物转化成丙酮,需要先将其还原成1-丙醇,然后再将1-丙醇消去生成丙烯,丙烯再在一定条件下与水加成,生成2-丙醇,2-丙醇再氧化即可得到丙酮,所以至少经过还原、消去、加成、氧化四步;丙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成的是乙酸和二氧化碳,不会生成丙醛,D不正确。
【素养提升】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—H R—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:
思考: (1)上述反应中哪些反应属于增长碳链的反应?提示:反应①中苯环上增加了乙基,反应④的Glaser反应,都属于增长碳链的反应。(2)上述反应中属于取代反应的有哪些?提示:反应①、②、④都属于取代反应,而反应③属于消去反应。
知识点二 官能团的引入、转化、消除和保护【重点释疑】1.官能团的引入:(1)卤素原子的引入方式。
(2)羟基的引入方式。
(3)碳碳双键的引入方式。
2.官能团的转化与衍变:根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向目标产物递进。常见的有三种方式:(1)官能团种类的改变,如 (2)官能团数目的改变,如CH3CH2OH CH2＝CH2 ClCH2CH2Cl HOCH2CH2OH。(3)官能团位置的改变,如
3.从分子中消除官能团的方法:(1)经加成反应消除不饱和键。(2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去—OH。(3)经加成或氧化反应消除—CHO。(4)经水解反应消去酯基。(5)通过消去或水解反应可消除卤素原子。
4.官能团的保护有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。(1)酚羟基的保护因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(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卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。例如,已知烯烃中 在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下:
(3)氨基(—NH2)的保护例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
(4)醛基的保护醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为:再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
【思考·讨论】(1)醇中—OH的消去反应与卤代烃中—X的消去反应条件有何区别?二者有何相似之处?提示:①醇中—OH消去反应的条件为浓硫酸,加热,而卤代烃中—X的消去反应条件为碱的醇溶液,加热。②二者发生消去反应时的结构特征都必须含有β-H。
(2)怎样才能实现由溴乙烷到乙二醇的转化?请用流程图表示。提示:CH3CH2Br CH2＝CH2 CH2Br—CH2Br HOCH2CH2OH
【案例示范】【典例】(2020·深圳高二检测)有机分析中,常利用臭氧氧化分解来确定有机物分子中碳碳双键的位置与数目。如:(CH3)2C ＝CH—CH3 (CH3)2C＝O+CH3CHO已知某有机物A经臭氧氧化分解后发生以下一系列的变化:
从B合成E通常经过多步反应,其中最佳次序是( )A.水解、酸化、氧化 B.氧化、水解、酸化C.水解、酸化、还原D.氧化、水解、酯化
【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)酚羟基和羧基均能和氢氧化钠反应;(2)酚羟基易被氧化。【解析】选B。由I结构简式可知,E为 ,H为 ;逆推可知:B→C→D→E为 ,故B正确。
【迁移·应用】下图表示4-溴-1-环己醇所发生的4个不同反应。产物只含有一种官能团的反应是 ( ) A.②③ B.①④ C.①②④ D.①②③④
【解析】选A。根据上面的图示中的反应条件可知,反应①是发生消去反应的条件,所以反应①的生成物中含有两种官能团,碳碳双键和羟基;反应②发生的是水解反应,生成物中只含有一种官能团,即只有羟基;反应③是醇与溴化氢发生的取代反应,所以生成物中只含有一种官能团,即溴原子;反应④发生的是醇的消去反应,生成物中含有两种官能团,碳碳双键和溴原子。
【补偿训练】分析下列合成路线:
则B物质应为下列物质中的( )
【解析】选D。结合产物特点分析:题中A为1,4-加成产物Br—CH2—CH＝CH—CH2—Br,经过三步反应生成 ,—COOH由—CH2OH氧化而来,为防止双键被氧化,需保护双键,先加成再氧化,因此B为HO—CH2—CH＝CH—CH2OH,C为 ,最后消去HCl得到碳碳双键。
【素养提升】布洛芬是一种常见药物,具有降温和抑制肺部炎症的双重作用,一种制备布洛芬的合成路线如下:
(1)和原料相比,除了碳骨架的构建,产物主要引入了什么官能团?提示:羧基。(2)为了引入苯环右面的基团,从G到I分别发生了什么反应?提示:消去反应、加成反应。
1.某工业生产经过以下转化步骤: 下列说法中不正确的是( )A.该过程是一种新的硫酸生产方法B.该过程中硫酸是催化剂C.该过程中①、②是加成反应 D.该过程中③、④是水解反应
【解析】选A。该过程中并没有硫酸生成,只是硫酸参加了反应,作催化剂;过程中①、②是加成反应,③、④均是产物和水的水解反应。
2.对于如图所示有机物,要引入羟基(—OH),可采用的方法有哪些( )①加成 ②卤素原子的取代③还原 ④酯基的水解A.只有①② B.只有②③C.只有①③ D.①②③④
【解析】选D。该有机物中, 与H2O的加成,—CHO的加氢还原,—Br被—OH取代, 的水解均可引入—OH。
3.下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是( )A.苯和溴水共热B.光照甲苯与溴的蒸气C.溴乙烷与NaOH溶液共热D.溴乙烷与NaOH的醇溶液共热【解析】选B。苯与溴水不发生反应,A项不正确;甲苯与溴蒸气在光照条件下可发生取代反应生成溴代烃,B项正确;C项发生取代反应脱去溴原子;D项发生消去反应也脱去溴原子,故C、D项也不正确。
4.一定条件下,炔烃可以进行自身化合反应。如乙炔的自身化合反应为2H—C≡C—H H—C≡C—CH＝CH2。下列关于该反应的说法不正确的是( )A.该反应使碳链增长了2个C原子B.该反应引入了新的官能团C.该反应属于加成反应D.该反应属于取代反应
【解析】选D。乙炔有2个碳原子,而产物有4个碳原子,所以该反应使碳链增长了2个碳原子,故A正确;由信息化学方程式可以看出,该反应引入了碳碳双键,故B正确;该反应中碳碳三键变为了碳碳双键,发生的是加成反应,而不是取代反应,故C正确,D错误。
5.下列化学反应的有机产物只有一种的是( )A. 在浓硫酸存在下发生脱水反应B. 在铁粉存在下与氯气反应C. 与碳酸氢钠溶液反应D.CH3—CH＝CH2与氯化氢加成
【解析】选C。A项中的产物可能是CH3CH2CH＝CH2或CH3CH＝CHCH3;B项中的产物可能是 或 ;D项中的产物可能是CH3—CH2—CH2Cl或 。
6.环己二烯是一种十分重要的有机合成中间体,有环己-1,3-二烯和环己-1,4-二烯两种同分异构体。下面是由烃A为原料合成环己-1,3-二烯的路线。 (1)步骤①的反应类型是什么?试推测A的结构简式和名称。(2)步骤④的反应条件是怎样的?试写出该过程的化学方程式。
【解析】根据反应①的反应条件,知反应①为取代反应,可知A为环己烷;根据反应②的反应条件,知反应②为消去反应;根据反应③的反应条件,判断③是加成反应,生成1,2-二溴环己烷;则④为卤代烃的消去反应,反应条件为NaOH的醇溶液,加热。答案:(1) 取代反应 ,环己烷(2)NaOH的醇溶液,加热
十六 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入【基础达标】(40分钟 70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法,它包括两步反应:①CH2＝CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl②ClCH2CH2OH+HCl+Ca(OH)2 → +CaCl2+2H2O
现代石油化工采用银作催化剂,可以实现一步完成,反应式为2CH2＝CH2+O2 与经典方法相比,现代方法的突出优点是 ( )A.所使用的原料没有爆炸的危险B.符合绿色化学中的最理想的“原子经济”C.对设备的要求较低D.充分利用了加成反应的原理
【解析】选B。“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,工艺一:除生成环氧乙烷外还有CaCl2和H2O的生成,还使用有毒气体氯气,不符合绿色化学的原则;工艺二:乙烯和氧气反应全部生成了环氧乙烷,原子利用率为100%,符合绿色化学的原则。
2.下列反应可使碳链增长的有( )①加聚反应 ②缩聚反应③酯化反应④卤代烃的氰基取代反应⑤乙酸与甲醇的反应A.全部 B.①②③ C.①③④ D.①②③④【解析】选A。题中所给反应都能使产物的碳原子数增多,碳链增长。
3.(双选)武兹反应是重要的有机增碳反应,可简单表示为2R—X+2Na→R—R+2NaX,应用这一反应,下列所给化合物中可以与钠合成环丁烷的是 ( )A.CH3Br D.CH2BrCH2CH2CH2Br【解析】选C、D。由题目所给信息可知,CH3Br与CH3CH2CH2CH2Br均可产生链状烷烃,而不能产生环丁烷,A、B 均错;2分子的CH2BrCH2Br反应或1分子的CH2BrCH2CH2CH2Br均可得到1分子的环丁烷,C、D均正确。
4.(2020·潍坊高二检测)科学家合成了一种能自动愈合自身内部细微裂纹的神奇塑料。合成路线如图所示:
下列说法正确的是( )A.甲的化学名称为2,4-环戊二烯B.一定条件下,1 ml乙与1 ml H2加成的产物可能为 C.若神奇塑料的平均相对分子质量为10 000,则其平均聚合度约为90D.甲的所有链状不饱和烃稳定结构的同分异构体有四种
【解析】选D。甲的化学名称为1,3-环戊二烯,A错误;B中产物双键的位置不正确,错误;C中聚合度n= ≈76,错误;D中四种同分异构体的碳骨架为:C≡C—C＝C—C,C≡C—C—C＝C,C—C≡C—C＝C, ,正确。
5.乙烯酮(CH2＝C＝O)在一定条件下能与含活泼氢的化合物发生加成反应,反应可表示成CH2＝C＝O+HA→CH3COA。乙烯酮在一定条件下与下列各试剂发生加成反应时所得产物不正确的是( )A.与HCl加成时得CH3COClB.与H2O加成时得CH3COOHC.与CH3OH加成时得CH3COCH2OHD.与CH3COOH加成时得CH3COOCOCH3
【解析】选C。CH2＝C＝O+CH3OH→ ,C项错误。
6.(双选)三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获诺贝尔化学奖,烯烃复分解反应可表示如下:
下列化合物经过烯烃复分解反应可以生成 的是( )
【解析】选A、D。由题中所给信息可知,碳碳双键断裂后形成的碳碳双键,逐一分析各选项中化合物进行烯烃复分解反应的产物。A项的生成物为 和CH2＝CH2;B项的生成物为 和CH2＝CH—CH3;C项的生成物为 和CH2＝CH2;D项的生成物为 和CH2＝CH—CH3。
7.有机物A～D间存在图示的转化关系。 下列说法不正确的是( )A.D的结构简式为CH3COOCH2CH3B.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色C.B与乙酸发生了取代反应D.可用B萃取碘水中的碘单质
【解析】选D。乙醛催化氧化生成乙酸,所以C为CH3CHO,据此可以推出B是CH3CH2OH,A是乙烯,D是乙酸乙酯。其中乙醇能够和碘水互溶,不会出现分层现象,不能用来萃取碘水中的碘单质。
8.(2020·青岛高二检测)卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应,可制得格林试剂R—MgX,它可与醛、酮等羰基化合物加成: 所得产物经水解可以得到醇,这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成(CH3)3C―OH,下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是( )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
【解析】选D。由题给信息可知产物中与—OH相连的碳原子是羰基碳原子,要合成 ,需要丙酮和一氯甲烷。
9.(2020·淄博高二检测)化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由化合物X制得。下列有关化合物X、Y的说法不正确的是 ( )
A.Y与乙酸发生酯化反应可得到XB.1 ml X最多能与2 ml NaOH反应C.X、Y均能与酸性KMnO4溶液反应D.室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中的手性碳原子数目相等【解析】选B。1 ml X中有1 ml羧基和1 ml酯基,其中1 ml酯基消耗2 ml氢氧化钠。
二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.(12分)乙烯是一种重要的化工原料,以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去):
请回答下列问题:(1)A的化学名称是____________。 (2)B和A反应生成C的化学方程式为___________, 该反应的类型为___________。 (3)D的结构简式为___________。 (4)F的结构简式为___________。 (5)D的同分异构体的结构简式为___________。
【解析】CH2＝CH2与H2O在催化剂作用下发生加成反应,生成A(CH3CH2OH),CH3CH2OH经氧化生成B(C2H4O2),则B为CH3COOH。CH3COOH与CH3CH2OH在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应,生成C(C4H8O2),则C为CH3COOCH2CH3。E与B在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应,生成F(C6H10O4),从而推知E分子中含有2个—OH,则E为HOCH2CH2OH,F为 。D与H2O发生反应生成E(HOCH2CH2OH),可推知D为 不可能为CH3CHO。D(C2H4O)的同分异构体为CH3CHO和CH2＝CH—OH。
答案:(1)乙醇(2)CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反应(或取代反应) (5)CH3CHO、CH2＝CHOH
11.(13分)下图是某有机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)有机物丙中官能团的名称为_____________。 (2)写出下列反应的化学方程式及反应类型。反应①:______________,_____________。 反应②:______________,_____________。 (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:_____________, 第二步所用试剂及目的是_____________。
(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________种,写出其中苯环上一氯代物有两种的有机物的结构简式:____________。 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2个取代基
【解析】根据 且甲溶液遇石蕊溶液变红,可推知 先发生氧化反应生成 (甲),甲再发生消去反应生成 (乙),乙再与溴化氢加成生成
根据 可推知发生碱性水解,再酸化生成丙,丙分子内酯化生成 所以丙为
(1)有机物丙为 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2个取代基,其中一个是酚羟基,另一个是HCOOCH2CH2—或HCOOCH(CH3)—,2个取代基在苯环上有邻、间、对三种位置关系,故共有6种同分异构体。其中苯环上一氯代物有2种有机物,说明2个取代基处于对位,结构简式为
答案:(1)羧基和羟基
【能力提升】(20分钟 30分)一、选择题(本题包括1小题,共5分)12.碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机化合物向较大分子有机化合物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是( )A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热D.CH3CH2CH3和Br2(g)光照
【解析】选A。B、C可实现官能团的转化,D中可引入Br原子,但均不会实现碳链增长,A中反应为CH3(CH2)3Br+NaCN CH3(CH2)3CN+NaBr,可增加一个碳原子。
二、非选择题(本题包括1小题,共25分)13.(2020·江苏高考)化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中的含氧官能团名称为硝基、________和__________。 (2)B的结构简式为________________。 (3)C→D的反应类型为________________。 (4)C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能与FeCl3溶液发生显色反应。②能发生水解反应,水解产物之一是α-氨基酸,另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1且含苯环。
(5)写出以CH3CH2CHO和 为原料制备 的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【解析】(1)—CHO为醛基,—OH为羟基。(2)由A、C的结构简式推知,A中HO—转变为CH3O—,A中—CHO转化为—CH2OH,由转化条件分析,A与CH3I反应,为HO—转变为CH3O—,则推知B的结构简式为 。(3)C中—OH被—Br所代替,则为取代反应。
(4)能与FeCl3发生显色反应说明含有酚羟基,能发生水解反应,说明含有酯基,水解产物之一为α-氨基酸,则说明氨基和羧基连在同一个碳原子上,另一个产物不同化学环境的H原子数目比为1∶1,说明该分子中取代基的基团是对称的。硝基的不饱和度为1,酯基的不饱和度也为1,酯基水解得羟基,原来苯环上必须连有羟基,由对称性知,水解所得有机物中三个酚羟基是对称的,剩余的原子刚好组成一个氨基酸分子,由此写出结构简式为 。
(5)分析目标产物,其中含有S＝O双键,类比流程中E到F,目标产物可由 与H2O2反应而得,进一步逆推,模拟D至E,可知CH3CH2CH2Br与 可生成 。CH3CH2CH2Br可以由CH3CH2CHO先还原为CH3CH2CH2OH,再与PBr3反应而得。
答案:(1)醛基 (酚)羟基
【补偿训练】(2019·全国卷Ⅰ)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:(1)A中的官能团名称是__________。 (2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。写出B的结构简式,用星号( )标出B中的手性碳__________。 (3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式__________。(不考虑立体异构,只需写出3个) (4)反应④所需的试剂和条件是________。 (5)⑤的反应类型是__________。 (6)写出F到G的反应方程式________。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备 的合成路线__________(无机试剂任选)。
【解析】(1)根据A的结构简式可知A中的官能团名称是羟基。(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳,则根据B的结构简式可知B中的手性碳原子可表示为
(3)具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式中含有醛基,则可能的结构为
(4)反应④是酯化反应,所需的试剂和条件是乙醇、浓硫酸、加热。(5)根据以上分析可知⑤的反应类型是取代反应。(6)F到G的反应分两步完成,方程式依次为
(7)由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备 可以先由甲苯合成 ,再根据题中反应⑤的信息由乙酰乙酸乙酯合成 ,最后根据题中反应⑥的信息由 合成产品 具体的合成路线图为:
答案:(1)羟基 (2) (任写3个) (4) C2H5OH/浓H2SO4、加热 (5)取代反应
一、有机合成的基本程序1.有机合成的基本流程
2.合成路线的核心:合成路线的核心在于构建目标化合物分子的_______和引入必需的_______。
【情境·思考】正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)是一种无色、有酒气味的液体,沸点117.7 ℃,稍溶于水,是多种涂料的溶剂和制造增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的原料,也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚以及作为有机合成中间体和生物化学药品的萃取剂,还用于制造表面活性剂等。工业上常用乙烯为原料合成正丁醇。
试分析合成过程中碳骨架和官能团发生了什么变化?提示:碳骨架多了两个碳原子,官能团由碳碳双键变为了羟基。
二、碳骨架的构建1.碳链的增长:(1)卤代烃的取代反应。①溴乙烷与氰化钠在酸性条件下的反应。_____________________________,_____________________________。②溴乙烷与丙炔钠的反应。______________________________________。
CH3CH2Br+NaCN CH3CH2CN+NaBr
CH3CH2CN CH3CH2COOH
CH3CH2Br+NaC≡CCH3 CH3CH2C≡CCH3+NaBr
(2)醛酮的加成反应。①丙酮与HCN的反应。_____________________________________②乙醛与HCN的反应。_______________________________。③羟醛缩合(以乙醛为例)。__________________________________。
CH3CHO+HCN CH3CH(OH)CN
CH3CHO+CH3CHO CH3CH(OH)CH2CHO
2.碳链的减短:(1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应。①烯烃、炔烃的反应。 ②苯的同系物的反应。
(2)脱羧反应。无水醋酸钠与氢氧化钠的反应。_________________________________。
CH3COONa+NaOH CH4↑+Na2CO3
【情境·思考】赫克反应、根岸偶联反应和铃木反应已成为化学家们制造复杂化学分子的“精致工具”,在科研、医药和电子等领域已经广泛应用。下面反应的生成物就是由铃木反应合成出来的一种联苯的衍生物: (其他产物略)。请问此过程碳骨架的建立是通过什么反应类型实现的?反应产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应碳骨架是否改变?
提示:通过反应形式可知反应类型为取代反应,产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应醛基变为羧基,碳原子数和官能团位置都没有改变,所以碳骨架没有改变。
三、官能团的引入和转化1.官能团的引入
2.官能团的转化官能团的转化可以通过取代、_____、_____、氧化、_____等反应实现。下面是以乙烯为起始物,通过一系列化学反应实现的官能团间的转化。
写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。
提示:①CH2＝CH2+H2O CH3CH2OH;②2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O;③2CH3CHO+O2 2CH3COOH;④C2H5OH+HBr CH3CH2Br+H2O;⑤CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O;⑥CH3CH2Br+NaOH CH2＝CH2↑+NaBr+H2O。
知识点一 有机合成中碳骨架的建立【重点释疑】1.常见增长碳链的方法(1)醛、酮的加成①与HCN加成: ②醛、酮与RLi加成:
③醛、酮与RMgX加成: (2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应: (3)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代:RCl+NaCN RCN+NaCl。(4)卤代烃与活泼金属作用:2CH3Cl+2Na CH3—CH3+2NaCl。
2.常见减短碳链的方式:
3.成环与开环的反应:(1)成环。如羟基酸分子内酯化: 二元酸和二元醇分子间酯化成环:
(2)开环。如环酯的水解反应:某些环状烯烃的氧化反应:
【易错提醒】碳链构建的注意问题(1)通过羟醛缩合增长碳链时,至少一种分子中含有α-H才能完成该反应。(2)脱羧反应是制取烃类物质的一种重要的方法,这个过程同时是一个碳链减短的反应过程。
【思考·讨论】(1)下列反应中:A.酯化反应 B.乙醛与HCN加成 C.乙醇与浓硫酸共热到140 ℃ D.1-溴丙烷与NaCN作用 E.持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物 F.重油裂化为汽油 G.乙烯的聚合反应 H.乙苯被酸性KMnO4溶液氧化。可使碳链增长的反应有哪些?可使碳链减短的反应有哪些?提示:B、D、G;E、F、H
(2)如图是一些常见有机物的转化关系。其中属于取代反应的有哪些?加成反应有哪些?提示:取代反应有⑦⑧⑨;加成反应有①②⑤。
【典例示范】【典例】(2020·天津静安区高二检测)按要求完成转化,写出反应的化学方程式。(1)由CH2＝CH2合成CH3CH2CH2CH2OH。(2)由 合成 。
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)注意官能团的转化并确定反应类型;(2)注意碳骨架的变化并确定方法。
【解析】(1)以乙烯为原料合成正丁醇,一是要引入—OH,二是要增长碳链,羟醛缩合反应正具有以上特点。正丁醇可由丁烯醛(CH3CH＝CHCHO)加氢还原而制得,丁烯醛可由乙醛经自身加成、脱水而制得;CH3CHO可通过CH2＝CH2与H2O加成得CH3CH2OH,再经氧化而制得。(2)环状结构被保留,分子中碳原子数减少,可通过与碱石灰反应脱羧完成:
答案:(1)①CH2＝CH2+H2O CH3CH2OH②2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O③ ④ ⑤CH3—CH＝CH—CHO+2H2 CH3CH2CH2CH2OH
(2)① +NaOH +Na2CO3②
【迁移·应用】1.武兹反应是重要的有机增碳反应,可简单表示为2R—X+2Na R—R+2NaX,现用CH3CH2Br、C3H7Br和Na一起反应不可能得到的产物是( )A.CH3CH2CH2CH3B.(CH3)2CHCH(CH3)2C.CH3CH2CH2CH2CH3D.(CH3CH2)2CHCH3
【解析】选D。2个CH3CH2Br与Na一起反应得到A;C3H7Br有两种同分异构体:1-溴丙烷与2-溴丙烷,2个2-溴丙烷与Na反应得到B;1个CH3CH2Br和1个1-溴丙烷与Na反应得到C;无法通过反应得到D。
2.(双选)已知共轭二烯烃(两个碳碳双键间有一个碳碳单键)与烯或炔反应可生成六元环状化合物。已知1,3-丁二烯与乙烯的反应可表示为 ,则异戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)与丙烯反应,生成的产物的结构简式可能是( )
【解析】选B、D。根据1,3-丁二烯与乙烯反应表示式可知其反应过程为1,3-丁二烯中的两个碳碳双键断裂,原碳碳双键之间形成一个新的碳碳双键,两端碳原子上的两个半键与乙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连构成环状。类比1,3-丁二烯与乙烯的反应可推知异戊二烯( )与丙烯的反应过程:异戊二烯的两个碳碳双键断裂,原碳碳双键之间形成一个新的碳碳双键,两端碳原子上的两个半键与丙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连接构成环状,所以生成的产物是 或 。
【补偿训练】烯烃、一氧化碳、氢气在催化剂的作用下生成醛的反应称为羰基合成,也叫烯烃的醛化反应。由乙烯到丙醛的反应为:CH2＝CH2+CO+H2 CH3CH2CHO。关于该反应下列说法正确的是( )A.该反应从反应类型上看是一个取代反应B.该反应的过程是一个碳链增长的化学反应过程C.该生成物要转化成丙酮需要经过的反应过程至少是还原、消去、氧化D.丙烯在被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物与该反应的产物相同
【解析】选B。该反应是一个加成反应,A不正确;从该反应的特点来看,反应物原来主链上有2个碳,在反应之后变成了3个碳,所以是一个碳链增长的反应,B正确;若将该反应物转化成丙酮,需要先将其还原成1-丙醇,然后再将1-丙醇消去生成丙烯,丙烯再在一定条件下与水加成,生成2-丙醇,2-丙醇再氧化即可得到丙酮,所以至少经过还原、消去、加成、氧化四步;丙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成的是乙酸和二氧化碳,不会生成丙醛,D不正确。
【素养提升】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—H R—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:
思考: (1)上述反应中哪些反应属于增长碳链的反应?提示:反应①中苯环上增加了乙基,反应④的Glaser反应,都属于增长碳链的反应。(2)上述反应中属于取代反应的有哪些?提示:反应①、②、④都属于取代反应,而反应③属于消去反应。
知识点二 官能团的引入、转化、消除和保护【重点释疑】1.官能团的引入:(1)卤素原子的引入方式。
(2)羟基的引入方式。
(3)碳碳双键的引入方式。
2.官能团的转化与衍变:根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向目标产物递进。常见的有三种方式:(1)官能团种类的改变,如 (2)官能团数目的改变,如CH3CH2OH CH2＝CH2 ClCH2CH2Cl HOCH2CH2OH。(3)官能团位置的改变,如
3.从分子中消除官能团的方法:(1)经加成反应消除不饱和键。(2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去—OH。(3)经加成或氧化反应消除—CHO。(4)经水解反应消去酯基。(5)通过消去或水解反应可消除卤素原子。
4.官能团的保护有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。(1)酚羟基的保护因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(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卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。例如,已知烯烃中 在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下:
(3)氨基(—NH2)的保护例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
(4)醛基的保护醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为:再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
【思考·讨论】(1)醇中—OH的消去反应与卤代烃中—X的消去反应条件有何区别?二者有何相似之处?提示:①醇中—OH消去反应的条件为浓硫酸,加热,而卤代烃中—X的消去反应条件为碱的醇溶液,加热。②二者发生消去反应时的结构特征都必须含有β-H。
(2)怎样才能实现由溴乙烷到乙二醇的转化?请用流程图表示。提示:CH3CH2Br CH2＝CH2 CH2Br—CH2Br HOCH2CH2OH
【案例示范】【典例】(2020·深圳高二检测)有机分析中,常利用臭氧氧化分解来确定有机物分子中碳碳双键的位置与数目。如:(CH3)2C ＝CH—CH3 (CH3)2C＝O+CH3CHO已知某有机物A经臭氧氧化分解后发生以下一系列的变化:
从B合成E通常经过多步反应,其中最佳次序是( )A.水解、酸化、氧化 B.氧化、水解、酸化C.水解、酸化、还原D.氧化、水解、酯化
【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)酚羟基和羧基均能和氢氧化钠反应;(2)酚羟基易被氧化。【解析】选B。由I结构简式可知,E为 ,H为 ;逆推可知:B→C→D→E为 ,故B正确。
【迁移·应用】下图表示4-溴-1-环己醇所发生的4个不同反应。产物只含有一种官能团的反应是 ( ) A.②③ B.①④ C.①②④ D.①②③④
【解析】选A。根据上面的图示中的反应条件可知,反应①是发生消去反应的条件,所以反应①的生成物中含有两种官能团,碳碳双键和羟基;反应②发生的是水解反应,生成物中只含有一种官能团,即只有羟基;反应③是醇与溴化氢发生的取代反应,所以生成物中只含有一种官能团,即溴原子;反应④发生的是醇的消去反应,生成物中含有两种官能团,碳碳双键和溴原子。
【补偿训练】分析下列合成路线:
则B物质应为下列物质中的( )
【解析】选D。结合产物特点分析:题中A为1,4-加成产物Br—CH2—CH＝CH—CH2—Br,经过三步反应生成 ,—COOH由—CH2OH氧化而来,为防止双键被氧化,需保护双键,先加成再氧化,因此B为HO—CH2—CH＝CH—CH2OH,C为 ,最后消去HCl得到碳碳双键。
【素养提升】布洛芬是一种常见药物,具有降温和抑制肺部炎症的双重作用,一种制备布洛芬的合成路线如下:
(1)和原料相比,除了碳骨架的构建,产物主要引入了什么官能团?提示:羧基。(2)为了引入苯环右面的基团,从G到I分别发生了什么反应?提示:消去反应、加成反应。
1.某工业生产经过以下转化步骤: 下列说法中不正确的是( )A.该过程是一种新的硫酸生产方法B.该过程中硫酸是催化剂C.该过程中①、②是加成反应 D.该过程中③、④是水解反应
【解析】选A。该过程中并没有硫酸生成,只是硫酸参加了反应,作催化剂;过程中①、②是加成反应,③、④均是产物和水的水解反应。
2.对于如图所示有机物,要引入羟基(—OH),可采用的方法有哪些( )①加成 ②卤素原子的取代③还原 ④酯基的水解A.只有①② B.只有②③C.只有①③ D.①②③④
【解析】选D。该有机物中, 与H2O的加成,—CHO的加氢还原,—Br被—OH取代, 的水解均可引入—OH。
3.下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是( )A.苯和溴水共热B.光照甲苯与溴的蒸气C.溴乙烷与NaOH溶液共热D.溴乙烷与NaOH的醇溶液共热【解析】选B。苯与溴水不发生反应,A项不正确;甲苯与溴蒸气在光照条件下可发生取代反应生成溴代烃,B项正确;C项发生取代反应脱去溴原子;D项发生消去反应也脱去溴原子,故C、D项也不正确。
4.一定条件下,炔烃可以进行自身化合反应。如乙炔的自身化合反应为2H—C≡C—H H—C≡C—CH＝CH2。下列关于该反应的说法不正确的是( )A.该反应使碳链增长了2个C原子B.该反应引入了新的官能团C.该反应属于加成反应D.该反应属于取代反应
【解析】选D。乙炔有2个碳原子,而产物有4个碳原子,所以该反应使碳链增长了2个碳原子,故A正确;由信息化学方程式可以看出,该反应引入了碳碳双键,故B正确;该反应中碳碳三键变为了碳碳双键,发生的是加成反应,而不是取代反应,故C正确,D错误。
5.下列化学反应的有机产物只有一种的是( )A. 在浓硫酸存在下发生脱水反应B. 在铁粉存在下与氯气反应C. 与碳酸氢钠溶液反应D.CH3—CH＝CH2与氯化氢加成
【解析】选C。A项中的产物可能是CH3CH2CH＝CH2或CH3CH＝CHCH3;B项中的产物可能是 或 ;D项中的产物可能是CH3—CH2—CH2Cl或 。
6.环己二烯是一种十分重要的有机合成中间体,有环己-1,3-二烯和环己-1,4-二烯两种同分异构体。下面是由烃A为原料合成环己-1,3-二烯的路线。 (1)步骤①的反应类型是什么?试推测A的结构简式和名称。(2)步骤④的反应条件是怎样的?试写出该过程的化学方程式。
【解析】根据反应①的反应条件,知反应①为取代反应,可知A为环己烷;根据反应②的反应条件,知反应②为消去反应;根据反应③的反应条件,判断③是加成反应,生成1,2-二溴环己烷;则④为卤代烃的消去反应,反应条件为NaOH的醇溶液,加热。答案:(1) 取代反应 ,环己烷(2)NaOH的醇溶液,加热
十六 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入【基础达标】(40分钟 70分)一、选择题(本题包括9小题,每小题5分,共45分)1.以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法,它包括两步反应:①CH2＝CH2+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl②ClCH2CH2OH+HCl+Ca(OH)2 → +CaCl2+2H2O
现代石油化工采用银作催化剂,可以实现一步完成,反应式为2CH2＝CH2+O2 与经典方法相比,现代方法的突出优点是 ( )A.所使用的原料没有爆炸的危险B.符合绿色化学中的最理想的“原子经济”C.对设备的要求较低D.充分利用了加成反应的原理
【解析】选B。“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,工艺一:除生成环氧乙烷外还有CaCl2和H2O的生成,还使用有毒气体氯气,不符合绿色化学的原则;工艺二:乙烯和氧气反应全部生成了环氧乙烷,原子利用率为100%,符合绿色化学的原则。
2.下列反应可使碳链增长的有( )①加聚反应 ②缩聚反应③酯化反应④卤代烃的氰基取代反应⑤乙酸与甲醇的反应A.全部 B.①②③ C.①③④ D.①②③④【解析】选A。题中所给反应都能使产物的碳原子数增多,碳链增长。
3.(双选)武兹反应是重要的有机增碳反应,可简单表示为2R—X+2Na→R—R+2NaX,应用这一反应,下列所给化合物中可以与钠合成环丁烷的是 ( )A.CH3Br D.CH2BrCH2CH2CH2Br【解析】选C、D。由题目所给信息可知,CH3Br与CH3CH2CH2CH2Br均可产生链状烷烃,而不能产生环丁烷,A、B 均错;2分子的CH2BrCH2Br反应或1分子的CH2BrCH2CH2CH2Br均可得到1分子的环丁烷,C、D均正确。
4.(2020·潍坊高二检测)科学家合成了一种能自动愈合自身内部细微裂纹的神奇塑料。合成路线如图所示:
下列说法正确的是( )A.甲的化学名称为2,4-环戊二烯B.一定条件下,1 ml乙与1 ml H2加成的产物可能为 C.若神奇塑料的平均相对分子质量为10 000,则其平均聚合度约为90D.甲的所有链状不饱和烃稳定结构的同分异构体有四种
【解析】选D。甲的化学名称为1,3-环戊二烯,A错误;B中产物双键的位置不正确,错误;C中聚合度n= ≈76,错误;D中四种同分异构体的碳骨架为:C≡C—C＝C—C,C≡C—C—C＝C,C—C≡C—C＝C, ,正确。
5.乙烯酮(CH2＝C＝O)在一定条件下能与含活泼氢的化合物发生加成反应,反应可表示成CH2＝C＝O+HA→CH3COA。乙烯酮在一定条件下与下列各试剂发生加成反应时所得产物不正确的是( )A.与HCl加成时得CH3COClB.与H2O加成时得CH3COOHC.与CH3OH加成时得CH3COCH2OHD.与CH3COOH加成时得CH3COOCOCH3
【解析】选C。CH2＝C＝O+CH3OH→ ,C项错误。
6.(双选)三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获诺贝尔化学奖,烯烃复分解反应可表示如下:
下列化合物经过烯烃复分解反应可以生成 的是( )
【解析】选A、D。由题中所给信息可知,碳碳双键断裂后形成的碳碳双键,逐一分析各选项中化合物进行烯烃复分解反应的产物。A项的生成物为 和CH2＝CH2;B项的生成物为 和CH2＝CH—CH3;C项的生成物为 和CH2＝CH2;D项的生成物为 和CH2＝CH—CH3。
7.有机物A～D间存在图示的转化关系。 下列说法不正确的是( )A.D的结构简式为CH3COOCH2CH3B.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色C.B与乙酸发生了取代反应D.可用B萃取碘水中的碘单质
【解析】选D。乙醛催化氧化生成乙酸,所以C为CH3CHO,据此可以推出B是CH3CH2OH,A是乙烯,D是乙酸乙酯。其中乙醇能够和碘水互溶,不会出现分层现象,不能用来萃取碘水中的碘单质。
8.(2020·青岛高二检测)卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应,可制得格林试剂R—MgX,它可与醛、酮等羰基化合物加成: 所得产物经水解可以得到醇,这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成(CH3)3C―OH,下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是( )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
【解析】选D。由题给信息可知产物中与—OH相连的碳原子是羰基碳原子,要合成 ,需要丙酮和一氯甲烷。
9.(2020·淄博高二检测)化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由化合物X制得。下列有关化合物X、Y的说法不正确的是 ( )
A.Y与乙酸发生酯化反应可得到XB.1 ml X最多能与2 ml NaOH反应C.X、Y均能与酸性KMnO4溶液反应D.室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中的手性碳原子数目相等【解析】选B。1 ml X中有1 ml羧基和1 ml酯基,其中1 ml酯基消耗2 ml氢氧化钠。
二、非选择题(本题包括2小题,共25分)10.(12分)乙烯是一种重要的化工原料,以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去):
请回答下列问题:(1)A的化学名称是____________。 (2)B和A反应生成C的化学方程式为___________, 该反应的类型为___________。 (3)D的结构简式为___________。 (4)F的结构简式为___________。 (5)D的同分异构体的结构简式为___________。
【解析】CH2＝CH2与H2O在催化剂作用下发生加成反应,生成A(CH3CH2OH),CH3CH2OH经氧化生成B(C2H4O2),则B为CH3COOH。CH3COOH与CH3CH2OH在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应,生成C(C4H8O2),则C为CH3COOCH2CH3。E与B在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应,生成F(C6H10O4),从而推知E分子中含有2个—OH,则E为HOCH2CH2OH,F为 。D与H2O发生反应生成E(HOCH2CH2OH),可推知D为 不可能为CH3CHO。D(C2H4O)的同分异构体为CH3CHO和CH2＝CH—OH。
答案:(1)乙醇(2)CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反应(或取代反应) (5)CH3CHO、CH2＝CHOH
11.(13分)下图是某有机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)有机物丙中官能团的名称为_____________。 (2)写出下列反应的化学方程式及反应类型。反应①:______________,_____________。 反应②:______________,_____________。 (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:_____________, 第二步所用试剂及目的是_____________。
(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________种,写出其中苯环上一氯代物有两种的有机物的结构简式:____________。 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2个取代基
【解析】根据 且甲溶液遇石蕊溶液变红,可推知 先发生氧化反应生成 (甲),甲再发生消去反应生成 (乙),乙再与溴化氢加成生成
根据 可推知发生碱性水解,再酸化生成丙,丙分子内酯化生成 所以丙为
(1)有机物丙为 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2个取代基,其中一个是酚羟基,另一个是HCOOCH2CH2—或HCOOCH(CH3)—,2个取代基在苯环上有邻、间、对三种位置关系,故共有6种同分异构体。其中苯环上一氯代物有2种有机物,说明2个取代基处于对位,结构简式为
答案:(1)羧基和羟基
【能力提升】(20分钟 30分)一、选择题(本题包括1小题,共5分)12.碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机化合物向较大分子有机化合物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是( )A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热D.CH3CH2CH3和Br2(g)光照
【解析】选A。B、C可实现官能团的转化,D中可引入Br原子,但均不会实现碳链增长,A中反应为CH3(CH2)3Br+NaCN CH3(CH2)3CN+NaBr,可增加一个碳原子。
二、非选择题(本题包括1小题,共25分)13.(2020·江苏高考)化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中的含氧官能团名称为硝基、________和__________。 (2)B的结构简式为________________。 (3)C→D的反应类型为________________。 (4)C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能与FeCl3溶液发生显色反应。②能发生水解反应,水解产物之一是α-氨基酸,另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1且含苯环。
(5)写出以CH3CH2CHO和 为原料制备 的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【解析】(1)—CHO为醛基,—OH为羟基。(2)由A、C的结构简式推知,A中HO—转变为CH3O—,A中—CHO转化为—CH2OH,由转化条件分析,A与CH3I反应,为HO—转变为CH3O—,则推知B的结构简式为 。(3)C中—OH被—Br所代替,则为取代反应。
(4)能与FeCl3发生显色反应说明含有酚羟基,能发生水解反应,说明含有酯基,水解产物之一为α-氨基酸,则说明氨基和羧基连在同一个碳原子上,另一个产物不同化学环境的H原子数目比为1∶1,说明该分子中取代基的基团是对称的。硝基的不饱和度为1,酯基的不饱和度也为1,酯基水解得羟基,原来苯环上必须连有羟基,由对称性知,水解所得有机物中三个酚羟基是对称的,剩余的原子刚好组成一个氨基酸分子,由此写出结构简式为 。
(5)分析目标产物,其中含有S＝O双键,类比流程中E到F,目标产物可由 与H2O2反应而得,进一步逆推,模拟D至E,可知CH3CH2CH2Br与 可生成 。CH3CH2CH2Br可以由CH3CH2CHO先还原为CH3CH2CH2OH,再与PBr3反应而得。
答案:(1)醛基 (酚)羟基
【补偿训练】(2019·全国卷Ⅰ)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:(1)A中的官能团名称是__________。 (2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。写出B的结构简式,用星号( )标出B中的手性碳__________。 (3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式__________。(不考虑立体异构,只需写出3个) (4)反应④所需的试剂和条件是________。 (5)⑤的反应类型是__________。 (6)写出F到G的反应方程式________。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备 的合成路线__________(无机试剂任选)。
【解析】(1)根据A的结构简式可知A中的官能团名称是羟基。(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳,则根据B的结构简式可知B中的手性碳原子可表示为
(3)具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式中含有醛基,则可能的结构为
(4)反应④是酯化反应,所需的试剂和条件是乙醇、浓硫酸、加热。(5)根据以上分析可知⑤的反应类型是取代反应。(6)F到G的反应分两步完成,方程式依次为
(7)由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备 可以先由甲苯合成 ,再根据题中反应⑤的信息由乙酰乙酸乙酯合成 ,最后根据题中反应⑥的信息由 合成产品 具体的合成路线图为:
答案:(1)羟基 (2) (任写3个) (4) C2H5OH/浓H2SO4、加热 (5)取代反应
相关课件
高中鲁科版 (2019)第1节 有机化合物的合成示范课课件ppt： 这是一份高中鲁科版 (2019)第1节 有机化合物的合成示范课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，关键能力·课堂探究，随堂检测·强化落实，设计合成路线，性质或功能，碳骨架，官能团，CH3CH2COOH，CH3CH2Cl，CH3CH2OH等内容，欢迎下载使用。
高中化学鲁科版 (2019)选择性必修3第1节 有机化合物的合成授课ppt课件： 这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修3第1节 有机化合物的合成授课ppt课件，共15页。PPT课件主要包含了学习目标等内容，欢迎下载使用。
化学选择性必修3第1节 有机化合物的合成备课ppt课件： 这是一份化学选择性必修3第1节 有机化合物的合成备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了NO1，NO2，NO3，点击右图进入等内容，欢迎下载使用。
