专题5 第三单元 第2课时　重要有机物之间的转化及合成路线 学案（含答案）

第2课时　重要有机物之间的转化及合成路线

[核心素养发展目标]　1.根据有机物分子中的化学键和官能团，理解碳骨架的变化及官能团衍变的反应规律，掌握官能团引入、转化及消除的方法。2.形成对有机反应多角度认识的基本思路；建立分析有机物分子结构的思维模型，并利用模型进一步掌握有机合成和推断的基本方法和步骤。

一、重要有机物之间的相互转化

1．常见有机物的转化关系

2．常见官能团引入或转化的方法

(1)碳碳双键

①醇的消去反应

CH3CH2OH_________________________________________________________。

②卤代烃的消去反应

CH3—CH2—Br＋NaOH________________________________________________。

③炔烃的不完全加成反应

CH≡CH＋HCl_______________________________________________________。

(2)卤素原子

①烃与卤素单质的取代反应

＋Br2________________________________________________________；

＋Cl2_________________________________________________。

②不饱和烃的加成反应

＋Br2―→____________________；

CH2==CHCH3＋HBr―→___________________________________；

CH≡CH＋HClCH2==CHCl。

③醇的取代反应

CH3—CH2—OH＋HBr________________________。

(3)羟基

①烯烃与水的加成反应

CH2==CH2＋H2O____________________________________________________。

②卤代烃的水解反应

CH3—CH2—Br＋NaOH_______________________________________________。

③醛或酮的还原反应

CH3CHO＋H2_____________________________________________________；

＋H2_________________________________________________。

④酯的水解反应

CH3COOCH2CH3＋H2O________________________________________________；

CH3COOCH2CH3＋NaOH_____________________________________________。

熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。

3．医药工业合成“扑热息痛”的过程

―→　　　　

氯苯　对硝基氯苯   对硝基苯酚   对氨基苯酚    对乙酰氨基酚

其中的母体______不变，苯环上的______发生变化，也就是说有机化合物之间的转化，实质就是在一定条件下______发生的变化。

1．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？写出转化过程，并指明每步反应的反应类型。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

2．结合官能团的转化关系分析由2-丁烯制备1,3-丁二烯的转化过程。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

3．有机化合物的性质主要取决于它所具有的官能团，有机化合物的反应往往围绕官能团展开，了解官能团之间的相互转化，能帮助我们进一步掌握有机化合物的内在联系：

写出各有机物之间转化的化学方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________；

④________________________________________________________________________；

⑤________________________________________________________________________；

⑥________________________________________________________________________；

⑦________________________________________________________________________；

⑧________________________________________________________________________；

⑨________________________________________________________________________；

⑩________________________________________________________________________；

⑪________________________________________________________________________；

⑫________________________________________________________________________；

⑬________________________________________________________________________；

⑭________________________________________________________________________。

4．将直接氧化能得到吗？如果不能，请写出合理的转化过程。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

1．富马酸(反式丁烯二酸)与Fe2＋形成的配合物为富马酸铁，又称“富血铁”，可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸铁的一种工艺路线：

A

富马酸富血铁

回答下列问题：

(1)A的化学名称为__________；由A生成B的反应类型为____________。

(2)C的结构简式为____________。

(3)富马酸的结构简式为________________。

2．已知：①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)

②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：

③R—CHO＋H2―→R—CH2OH

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

　　　　　　　　　　　　　C7H14O　　　　甲基环己烷

请按要求填空：

(1)A的结构简式是________________________________________________________；B的结构简式是__________________。

(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型：

反应④：________________________________________________________________________，

反应类型：__________。

反应⑤：________________________________________________________________________，

反应类型：__________。

二、有机合成的一般过程

1．已知起始原料和目标产物的有机合成

(1)有机合成过程示意图

(2)应用例析

①一元化合物合成路线(以酯的合成为例)

②二元化合物合成路线

③芳香族化合物合成路线

a.

b．

芳香酯

2．逆合成分析法

它是将目标化合物倒退一步，寻找上一步反应的中间原料，即前体，依次倒推，最后确定最适宜的____________和最终的合成路线。其基本思路是，将目标分子中的化学键切断或转换官能团，推出拟合成目标分子的前体，再根据前体推出最初的原料。

(1)基本思路

(2)基本原则

①确定合成路线中的各步反应时，应尽可能选择反应条件温和、产率高的反应。

②所使用的基础原料和辅助原料应该是________、________、易得和廉价的。

(3)应用例析

由“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯的具体步骤如下：

①草酸二乙酯分子中含有两个酯基，按酯化反应规律将酯基断开，得到____________和________，说明目标化合物可由________和________通过酯化反应得到：

；

②羧酸可由醛氧化得到，乙二酸的前体应该是乙二醛：⇒________________________________________________________________________；

③乙二醛的前体是乙二醇：⇒；

④乙二醇的前体是1,2-二氯乙烷。1,2-二氯乙烷可通过乙烯的加成反应而得到：

⇒________________________⇒________________________；

⑤乙醇可以通过乙烯与水的加成得到。

根据以上分析，合成步骤如下(用化学方程式表示)：

ⅰ：CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH

ⅱ：CH2===CH2＋Cl2

ⅲ：＋2NaOH＋2NaCl

ⅳ：

ⅴ：＋2CH3CH2OH＋2H2O

根据以上逆合成分析，合成步骤如下：

1．(2022·长沙质检)请用合成反应流程图表示出由CH2Cl和其他无机物合成CH2OHOH最合理的方案(不超过4步)。

例：……

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

2．如何利用合成?

注：氨基与苯环直接相连，具有较强的还原性，易被氧化。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

1．由CH3CH==CH2和CH3COOH合成CH2(OOCCH3)CH(OOCCH3)CH2(OOCCH3)时，需要经过的反应是(　　)

A．加成→取代→取代→取代

B．取代→加成→取代→取代

C．取代→取代→加成→取代

D．取代→取代→取代→加成

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

②RCH2CH==CH2＋Cl2RCHClCH==CH2＋HCl；

③合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选)：

ABC……→H

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

3．香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性，有的还具有抗菌和消炎的作用。它的核心结构是芳香内酯A，其分子式为C9H6O2，该芳香内酯A经下列步骤转变为水杨酸和乙二酸。

　A　　　　　B　　　　　C

　　　　D

提示：Ⅰ.CH3CH==CHCH2CH3CH3COOH＋CH3CH2COOH；

Ⅱ.CHRCH2CH2RCH2Br。

请回答下列问题：

(1)写出化合物C的结构简式：_____________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)在上述转化过程中，反应步骤B―→C的目的是____________________________。

(3)请设计合理方案由合成(用反应流程图表示，并注明反应条件)。

例：由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为

CH3CH2OHCH2==CH2CH2－CH2

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

(1)逆合成分析法设计有机合成路线的思维程序

①观察目标分子结构，即目标分子的碳骨架特征，以及官能团的种类和位置。

②由目标分子逆推原料分子，并设计合成路线，即目标分子碳骨架的构建，以及官能团的引入和转化。

③依据绿色合成的思想，对不同的合成路线进行优选。

(2)有机合成中常见官能团的保护

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溶液反应，把—OH变为—ONa(或使其与CH3I反应，把—OH变为—OCH3)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HCl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。

③氨基(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，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。

第2课时　重要有机物之间的转化及合成路线

一、

2．(1)①CH2==CH2↑＋H2O　②CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O　③CH2==CHCl　(2)①＋HBr　＋HCl　②　CH3CHBrCH3

③CH3—CH2—Br＋H2O

(3)①CH3CH2OH　②CH3CH2—OH＋NaBr　③CH3CH2OH　　④CH3COOH＋CH3CH2OH　CH3COONa＋CH3CH2OH

3．苯环　取代基　官能团

深度思考

1.

2．CH3CH==CHCH3CH2==CHCH==CH2。

3．①CH3CH3＋Br2CH3CH2Br＋HBr

②CH2==CH2＋HBr―→CH3CH2Br

③CH3CH2Br＋KOHCH2==CH2↑＋KBr＋H2O

④CH2==CH2＋H2CH3CH3

⑤CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH

⑥CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O

⑦2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O

⑧CH3CHO＋H2CH3CH2OH

⑨2CH3CHO＋O22CH3COOH

⑩CH≡CH＋H2CH2==CH2

⑪CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH

⑫CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O

⑬CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr

⑭CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O

4．不能。该转化的要求是只将醇羟基转化为羧基，但是在此过程中酚羟基也易被氧化，因此需要先对酚羟基实施保护。具体的转化过程可以为

。

应用体验

1．(1)环己烷　取代反应　(2)　(3)

2．(1)　

(2)＋H2O　消去反应

　加成反应

解析　理解题给信息是解决本题的关键，因为原料是丁二烯，通过碳碳双键之间的环化加成反应可以得到六元碳环。目标产物的六元环的支链为甲基，由信息②及C的分子式知，可先将支链中的碳碳双键氧化，得到醛基，从醛基得到甲基的理想途径是醛基被还原得到醇羟基，通过醇的消去反应得到碳碳双键，再与氢气加成得到甲基。故其合成路线如下：

。

二、

2．基础原料　(2)②低毒性　低污染　(3)①乙醇　乙二酸　乙醇　乙二酸　　②　④　CH2==CH2

深度思考

1．

2．应先把—CH3氧化成—COOH，再把—NO2还原为—NH2，防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2也被氧化。

应用体验

1．B

2.

3．(1)

(2)保护酚羟基，使之不被氧化

(3)

解析　(1)A是芳香内酯，其分子式为C9H6O2。由A→B是酯的水解反应。由B的分子式为C9H8O3结合题给信息Ⅰ和C被氧化的产物，可以推出A的结构简式为；从而推出水解产物B的结构简式为；由C的分子式，结合BC，则推出C的结构简式为。