考点13 有机合成 -2023-2024学年高二化学精品讲练测（人教版选择性必修3）

考点13 有机合成【核心考点梳理】一、有机合成1．有机合成的概念有机合成指利用相对简单、易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子的过程方法。2．有机合成的任务和过程3．有机合成的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。(4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。【典型例题】例1.(2023山东济南高二检测)格林尼亚试剂简称“格氏试剂”,它是卤代烃与金属镁在无水乙醚中作用得到的,如:CH3CH2Br+MgCH3CH2MgBr,它可与羰基发生加成反应,其中的“—MgBr”部分加到羰基的氧上,所得产物经水解可得醇。今欲通过上述反应合成2-丙醇,选用的有机原料正确的一组是(　　)A.氯乙烷和甲醛 B.氯乙烷和丙醛C.一氯甲烷和丙酮 D.一氯甲烷和乙醛【答案】D【解析】根据题意,要得到2-丙醇,则必须有CH3CH(OMgCl)CH3生成,因此必须有CH3CHO和CH3MgX,分析选项中物质,则反应物为CH3CHO和CH3Cl;答案选D。例2.(1)由环己醇制取己二酸己二酯,最简单的流程途径顺序正确的是(　　)已知:RCH2CH2R'RCHO+RCHO①取代反应　②加成反应　③氧化反应　④还原反应　⑤消去反应　⑥酯化反应　⑦中和反应　⑧缩聚反应A.③②⑤⑥ B.⑤③④⑥C.⑤②③⑥ D.⑤③④⑦(2)写出制取己二酸己二酯最后一步反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)写出由环己醇制取1,2-环己二醇的流程图。【答案】(1)B(2)++2H2O(3)【解析】采用逆推法分析可得该制备过程的流程为:二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入1．构建碳骨架(1)增长碳链①卤代烃与NaCN的反应：CH3CH2Cl＋NaCN―→CH3CH2CN(丙腈)＋NaCl；CH3CH2CNeq \o(―――→,\s\up7(H2O、H＋))CH3CH2COOH。②醛、酮与氢氰酸的加成反应：CH3CHO＋HCN―→； eq \o(―――→,\s\up7(H2O、H＋))。③卤代烃与炔钠的反应：2CH3C≡CH＋2Naeq \o(――→,\s\up7(液氨))2CH3C≡CNa＋H2；CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→CH3C≡CCH2CH3＋NaCl。④羟醛缩合反应：CH3CHO＋eq \o(――→,\s\up7(OH－))。(2)缩短碳链①脱羧反应：R—COONa＋NaOHeq \o(――→,\s\up9(CaO),\s\do3(△))R—H＋Na2CO3。②氧化反应―→ (条件:KMnO4H＋）；R—CH==CH2(―――――――→(KMnO4H＋，aq ―→(―――――――→(KMnO4H＋，aq (―――――――→(KMnO4H＋，aq(―――――――→(KMnO4H＋，aqRCOOH＋CO2↑。(条件:KMnO4H＋）③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。④烃的裂化或裂解反应：C16H34eq \o(――→,\s\up7(高温))C8H18＋C8H16；C8H18eq \o(――→,\s\up7(高温))C4H10＋C4H8。(3)成环①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)：②形成环酯：＋eq \o(,\s\up9(浓硫酸),\s\do3(△))＋2H2O。③形成环醚：(4)开环①环酯水解开环： ②环烯烃氧化开环：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：CH3CH2OHeq \o(―――→,\s\up9(浓H2SO4),\s\do3(170 ℃))CH2==CH2↑＋H2O。②卤代烃的消去反应：CH3—CH2—Br＋NaOHeq \o(――→,\s\up9(乙醇),\s\do3(△))CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O。③炔烃的不完全加成反应：CH≡CH＋HCleq \o(――→,\s\up9(催化剂),\s\do3(△))CH2==CHCl。(2)卤素原子①烃与卤素单质的取代反应＋Br2eq \o(――→,\s\up7(FeBr3))＋HBr； ＋Cl2eq \o(――→,\s\up7(光照))＋HCl。②不饱和烃的加成反应＋Br2―→；CH2==CHCH3＋HBreq \o(――→,\s\up7(催化剂))CH3CHBrCH3；CH≡CH＋HCleq \o(――→,\s\up9(催化剂),\s\do3(△))CH2==CHCl。③醇的取代反应：CH3—CH2—OH＋HBreq \o(――→,\s\up7(△))CH3—CH2—Br＋H2O。(3)羟基①烯烃与水的加成反应：CH2==CH2＋H2Oeq \o(――→,\s\up9(催化剂),\s\do3(△))CH3CH2OH。②卤代烃的水解反应：CH3—CH2—Br＋NaOHeq \o(――→,\s\up9(水),\s\do3(△))CH3CH2—OH＋NaBr。③醛或酮的还原反应：CH3CHO＋H2eq \o(――→,\s\up9(Ni),\s\do3(△))CH3CH2OH；＋H2eq \o(――→,\s\up9(Ni),\s\do3(△))。④酯的水解反应CH3COOCH2CH3＋H2Oeq \o(,\s\up11(稀硫酸),\s\do4(△))CH3COOH＋CH3CH2OH；CH3COOCH2CH3＋NaOHeq \o(――→,\s\up7(△))CH3COONa＋CH3CH2OH。【典型例题】例1.(2023河北唐山高二检测)下列说法不正确的是(　　)　　　　　 　　　　　 　　　　A.可发生消去反应引入碳碳双键B.可发生催化氧化引入羧基C.CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基 D.与CH2CH2可发生加成反应引入碳环【答案】B【解析】中羰基碳原子上无氢原子,故不能发生催化氧化生成羧酸,B项不正确。例2.(2023山东泰安高二检测)在有机合成中,常会将官能团消除或增加,下列相关过程及涉及的反应类型和相关产物合理的是(　　)A.乙醇乙烯:CH3CH2OHCH3CH2BrCH2CH2B.溴乙烷乙醇:CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2OHC.乙炔CHClBr—CH2BrD.乙烯乙炔:CH2CH2CH≡CH【答案】D【解析】A项中由乙醇乙烯,只需乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下消去即可,路线不合理;B中由溴乙烷乙醇,只需溴乙烷在碱性条件下水解即可,路线不合理;C项中乙炔与HCl按物质的量之比1∶1混合发生加成反应,生成的产物再与HBr发生加成反应,可得CH2Cl—CH2Br或CHClBr—CH3,不合理。【核心归纳】官能团的转化熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。【必备知识基础练】1．（2023春·全国·高二期末）有机反应类型：①消去反应，②水解反应，③加聚反应，④加成反应，⑤还原反应，⑥氧化反应。以 1-丙醇为原料制取 1，2 −丙二醇，所需进行的反应类型依次是A．④②① B．①④② C．①②⑤ D．②④①【答案】B【解析】由逆合成法可知，二卤代烃水解生成2个-OH，烯烃加成得到二卤代烃，醇消去反应生成烯烃，则合成路线为CH3CH2CH2OH→CH3CH=CH2→CH3CHBrCH2Br→CH3CHOHCH2OH，发生的反应依次为消去反应、加成反应、水解反应；故答案选B。2．（2023春·高二课时练习）由1-氯环己烷()制备1，2-环己二醇()时，需要经过下列哪几步反应A．加成→消去→取代 B．消去→加成→取代C．取代→消去→加成 D．取代→加成→消去【答案】B【解析】由1-氯环己烷制取1，2-环己二醇，正确的过程为：，即依次发生消去反应、加成反应、取代反应；故选B。3．（2023春·重庆璧山·高二重庆市璧山来凤中学校校考期中）高分子M广泛用于牙膏、牙科粘合剂等口腔护理产品，合成路线如下：下列说法不正确的是A．试剂a是甲醇 B．化合物B的不饱和度为1C．化合物C的核磁共振氢谱有一组峰 D．合成M的聚合反应是缩聚反应【答案】D【分析】与试剂a发生加成反应，生成B，分子内脱水生成C,B和C聚合生成M，根据聚合物M的结构简式可知，M的单体为 和，由此可知B为，C为 ；【解析】A．试剂a为甲醇，A项正确；B．B的结构式为，有1个不饱和度，B项正确；C．化合物C为，其结构对称，只含有一种化学环境的氢原子，则其核磁共振氢谱有一组峰，C项正确；D．聚合物M是由 和 通过加聚反应得到的，D项错误；答案选D。4．（2023春·高二单元测试）已知 Diels-Alder反应：，现需合成，则所用的反应物可以是A．2-甲基-1，3-丁二烯和2-丁炔 B．2，3-二甲基-1，3-丁二烯和丙烯C．2，3-二甲基-1，3-戊二烯和乙烯 D．1，3-戊二烯和2-丁烯【答案】B【解析】由逆向合成分析法可知，合成的方法有：①→+，两种原料分别是2，3-二甲基-1，3-丁二烯和丙烯；故选B。5．（2023春·江西宜春·高二江西省宜丰中学校考期中）有下列几种反应类型：①消去、②加聚、③水解、④加成、⑤氧化。用丙醛制取1，2-丙二醇时，按正确的合成路线依次发生的反应所属类型应是A．④①④③ B．⑤④③① C．①②③④ D．④③④①【答案】A【解析】分析丙醛制取1，2-丙二醇过程中，碳链没有变化，官能团发生改变，可根据以下步骤制取：CH3CH2CHO CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHBrCH2Br1，2-丙二醇，故正确的合成路线依次发生的反应所属类型应是④①④③故答案选A。6．（2023春·全国·高二期中）对于如图所示的有机物，要引入羟基(-OH)，可采用的方法有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【答案】D【解析】①所给有机物分子中含有碳碳双键，可以和水发生加成反应引入羟基，故①正确；②所给有机物分子中含有溴原子，可以发生卤素原子的取代，故②正确；③所给有机物分子中含有醛基，可被氢气还原引入羟基，故③正确；④所给有机物分子中含有酯基，可发生水解反应引入羟基，故④正确；故选D。【关键能力提升练】7．（2023·高二课时练习）如图是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线，下列说法正确的是A．A的结构简式为B．环戊二烯与以1∶1的物质的量之比加成可生成C．反应④的反应试剂和反应条件是浓､加热D．①②③的反应类型分别为卤代､水解､消去【答案】B【分析】环戊烷与氯气取代生成，发生消去反应生成，与Br2发生加成反应生成，发生消去反应生成。【解析】A．根据上述分析可知A是环戊烯()，A错误；B．环戊二烯与以1∶1的物质的量之比加成时，若发生1，4加成反应，可生成，B正确；C．反应④是(或相似二元卤代烃)变为的反应，反应条件是NaOH的乙醇溶液，并加热，C错误；D．根据前面分析可知①是取代反应，②是消去反应，③是加成反应，D错误；故答案选B。8．（2023·高二课时练习）1，4-环己二醇()是生产某些液晶材料和药物的原料，现以环己烷()为基础原料，使用逆合成分析法设计它的合成路线如下。下列说法正确的是A．有机物X、Y、M均为卤代烃B．有机物X和Y可能为同分异构体，也可能为同种物质C．反应①为取代反应，反应⑦为加成反应D．合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应【答案】D【解析】根据逆推法可知，由环己烷与氯气发生取代反应生成，发生消去反应生成 ，与溴发生加成反应生成，再发生消去反应生成，与溴发生1,4-加成生成，与氢气发生加成反应生成， 发生水解反应生成。A．有机物X为、Y为均为卤代烃，M为， 为环烯烃，选项A错误；B．有机物X和Y分别为、，为同分异构体，不可能为同种物质，选项B错误；C．反应①为在氢氧化钠的水溶液中发生水解反应生成，也属于取代反应，反应⑦为在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应生成，选项C错误；D．综上分析，合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应，选项D正确；答案选D。9．（2023·高二课时练习）以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线如图，则下列说法正确的是A．环戊烷属于不饱和烃B．A的结构简式是C．反应②④的试剂可以都是强碱的醇溶液D．加入溴水，若溶液褪色则可证明 已完全转化为【答案】C【分析】由合成路线可知，环戊烷转化为A的反应为环戊烷与氯气光照条件下的取代反应，反应②为氯代烃的消去反应，反应③为环戊烯与卤素单质的加成反应，反应④为卤代烃的消去反应，即A为，B为，C为，据此分析解答。【解析】A．环戊烷分子中全部是单键，属于饱和烃，故A错误；B．由分析可知，A的结构简式是，故B错误；C．反应②④均为卤代烃的消去反应，反应的试剂和条件都是强碱的醇溶液、加热，故C正确；D．B为环戊烯，含有碳碳双键，也能使溴水褪色，不能证明已完全转化为，故D错误；答案选C。10．（2023·高二课时练习）已知：乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。经三步反应可制取，该过程中发生反应的类型依次是A．水解反应、加成反应、氧化反应 B．加成反应、水解反应、氧化反应C．水解反应、氧化反应、加成反应 D．加成反应、氧化反应、水解反应【答案】A【解析】先是水解，氯原子被-OH取代，得到含有醇羟基的，然后是和氯化氢加成得到，保护双键，最后用强氧化剂将羟基氧化为羧基即可，发生的反应类型依次为：水解反应、加成反应、氧化反应，故选A。11．（2023春·云南楚雄·高二统考期中）由有机化合物经三步合成的路线中，不涉及的反应类型是A．取代反应 B．消去反应 C．加成反应 D．氧化反应【答案】C【解析】由结构简式可知，在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成，铜做催化剂条件下，与氧气共热发生催化氧化反应生成，浓硫酸作用下共热发生消去反应生成，则制备过程中不涉及的反应类型为加成反应，故选C。12．（2023春·江西赣州·高二赣州市南康区唐江中学校考期中）对羟基苯甲醛是一种用途极广的有机合成中间体。两种主要工业合成路线如图所示。下列说法正确的是A．苯酚和对羟基苯甲醇互为同系物B．对羟基苯甲醇的一氯代物有4种(不考虑立体异构)C．对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种(不包括其本身)D．对羟基苯甲醛中所有原子共平面【答案】C【解析】A．由题图知，苯酚的分子式为，对羟基苯甲醇的分子式为，同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个原子团，则二者不互为同系物，A错误；B．采用等效氢法进行分析，对羟基苯甲醇中等效氢原子有5种()，氯原子取代C上的氢，则其一氯代物有3种，B错误；C．利用口诀分析苯环上的取代情况，若苯环上有1个取代基，则取代基为或，有2种；若苯环上有2个取代基，取代基为和，除去本身，有“邻、间”2种，则共有4种，C正确；D．对羟基苯甲醛中单键可以旋转，则该物质分子中所有原子不一定共平面，D错误；故答案选C。13．（2023春·高二课时练习）已知；以丙烯为原料合成2-甲基-1-丙醇的过程如下，丙烯2-甲基-1-丙醇。下列说法错误的是A．丙烯→I的反应可生成两种产物 B．II的结构简式为C．试剂a可用作食品添加剂 D．IV能使溴水褪色【答案】C【分析】丙烯和HCl发生加成反应生成CH3CH2CH2Cl，CH3CH2CH2Cl在碱性条件下发生水解生成，发生催化氧化反应生成CH3CH2CHO，CH3CH2CHO和HCHO发生已知信息的反应生成HOCH2CH(CH3)CHO，HOCH2CH(CH3)CHO发生消去反应得到CH2=C(CH3)CHO，CH2=C(CH3)CHO再和H2发生加成反应得到2-甲基-1-丙醇，以此解答。【解析】A．CH3CH=CH2和HCl发生加成反应可以生成两种产物：CH3CHClCH3、CH3CH2CH2Cl，故A正确；B．由分析可知，CH3CH2CH2Cl在碱性条件下发生水解生成，II的结构简式为，故B正确；C．由分析可知，a为HCHO，HCHO是一种有毒物质，不可用作食品添加剂，故C错误；D．由分析可知，IV为CH2=C(CH3)CHO，含有碳碳双键，能使溴水褪色，故D正确；故选C。14．（2023春·重庆璧山·高二重庆市璧山来凤中学校校考期中）狄尔斯和阿尔德在研究1,3−丁二烯的性质时发现如图反应：  +  →  (也可表示为  +  →  )，该反应被称为狄尔斯−阿尔德反应，回答下列问题：(1)狄尔斯−阿尔德反应属于_____(填反应类型)。(2)下列不能与丙烯发生狄尔斯－阿尔德反应的有机化合物是_____(填字母)。A．   B．  C．   D．  (3)工业上通常以甲醛(结构式为  )、乙炔为原料制取1,3−丁二烯，生产流程如图：  ①X的官能团名称为_____。②上述流程中生成X的化学方程式为_____。(4)三元乙丙橡胶的一种单体M的键线式为  ，按要求回答下列问题：①它的分子式为_____，下列有关M的说法正确的是_____(填字母)。A．在水和四氯化碳中均易溶解B．能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．M中的碳原子能同时共面D．在一定条件下，0.5molM最多可以与1molBr2发生加成反应②M的同分异构体中属于芳香族化合物的有______种，其中核磁共振氢谱有2组峰的结构简式为______。【答案】(1)加成反应(2)B(3) 羟基 HOCH2C≡CCH2OH＋2H2HOCH2CH2CH2CH2OH(4) C9H12 BD 8   【解析】（1）狄尔斯−阿尔德反应即  +  →  ，两种物质变成了一种物质，原子利用率为100%，则该反应属于加成反应；故答案为：加成反应。（2）根据  +  →  反应分析，二烯烃和单烯烃要发生反应，则二烯烃应该是相邻的两个碳都有碳碳双键，  、  、  都是相邻的两个碳上有碳碳双键，而  不是相邻碳上有碳碳双键，因此  不能与丙烯发生狄尔斯−阿尔德反应的有机化合物；故答案为：B。（3）①HOCH2C≡CCH2OH和氢气发生加成反应得到X，X脱去两分子水得到二烯烃，则X为HOCH2CH2CH2CH2OH，则X的官能团名称为羟基；故答案为：羟基。②上述流程中HOCH2C≡CCH2OH和氢气发生加成反应得到X，则生成X的化学方程式为HOCH2C≡CCH2OH＋2H2HOCH2CH2CH2CH2OH；故答案为：HOCH2C≡CCH2OH＋2H2HOCH2CH2CH2CH2OH。（4）①根据单体M的键线式为  得到它的分子式为C9H12，A．该物质属于烃，难溶于水，易溶于四氯化碳，故A错误；B．该物质含有碳碳双键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B正确；C．根据甲烷中只有三个原子共平面，则M结构中最下面的碳与周围三个碳原子不能再同一个平面，因此M中的碳原子不能同时共面，故C错误；D．M含有两个碳碳双键，因此在一定条件下，0.5molM最多可以与1molBr2发生加成反应，故D正确；故答案为：C9H12；BD。②M的同分异构体中除了苯环外还有−C3H7(丙基和异丙基)，可能是甲基和乙基(邻、间、对三种)，可能是三个甲基，有连、偏、均三种，因此属于芳香族化合物的有8种，其中核磁共振氢谱有2组峰，说明有三个甲基且为均位，其结构简式为  ；故答案为：8；  。【学科素养拔高练】15．（2023春·江西赣州·高二校联考期中）近日，兰业乾教授团队通过将吸光基团与氧化基团共价连接，制备了一种钛簇基共价有机骨架(MCOF-Ti6BTT)纳米片(～4mm)并成功将其应用于HMF光催化氧化。回答下列问题：(1)A中含氧官能团有___________种。(2)B的分子式为___________。(3)1molD与足量银氨溶液共热并完全反应，最多能生成___________molAg，检验C中含碳碳双键的试剂有___________(填字母)。a．NaHCO3溶液b．溴的CCl4溶液c．银氨溶液d．酸性KMmO4溶液(4)在催化制作用下，C与足量的氢气反应生成F，F的结构简式为___________。1个F分子含___________个手性碳原子。(5)已知极其不稳定，A满足以下条件的同分异构体共有___________种(不考虑立体异构)。①具有稳定的链状结构；②能发生银镜反应；③能与NaHCO3溶液生成CO2；④含有2个碳碳双键。(6)在催化剂作用下，A与O2反应生成B，写出其反应的化学方程式：___________。【答案】(1)3(2)C6H4O5(3) 4 b(4) 2(5)7(6)2+3O22+2H2O【解析】（1）A含有碳碳双键、羟基、醚键和醛基，其含氧官能团有3种。（2）B分子含6个C、4个H、5个O。（3）1个D分子含2个醛基，1mol醛基与银氨溶液反应，最多生成2molAg，故1molD与足量银氨溶液共热并完全反应，最多能生成4molAg。C中含有醛基，醛基能与酸性高锰酸钾溶液反应，故用溴的CCl4溶液检验碳碳双键。（4）羧基不能与H2反应，醛基、碳碳双键都能与H2发生加成反应，故F为，F分子含2个手性碳原子，如图所示(*号碳为手性碳原子)。（5）A的分子式为C6H6O3，其同分异构体能发生银镜反应，说明含有一CHO，能与NaHCO3溶液生成CO2，说明A含有一COOH，具有稳定的链状结构，则A具有，将-CHO标为→，-COOH标为，根据两个取代基“定-移-”原则，其同分异构体则有， 共7种。（6）A和B对照可知，A中醇羟基、醛基均被氧化成羧基，化学方程式如下：2+3O22+2H2O。16．（2023春·高二课时练习）从樟科植物枝叶提取的精油中含有甲、乙两种成分：（1）①用酸性高锰酸钾溶液检验甲和乙中含有碳碳双键，方案是否可行________填“可行”或“不可行”）。②请写出甲的一种能同时满足下列3个条件的同分异构体的结构简式__________。a．苯环上有两个不同的取代基b．能与Br2的CCl4溶液发生加成反应c．遇FeCl3溶液呈现紫色（2）由甲转化为乙的过程为(已略去无关产物)：步骤Ⅰ的反应类型为________，Y的结构简式________，设计步骤Ⅰ的目的是___________。（3）1 mol乙最多可与_______ mol H2发生加成反应。（4）写出乙与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式_______________。【答案】 不可行 加成反应 保护碳碳双键，防止被氧化 5 +Na+Cu2O↓+3H2O【解析】（1）①甲中的醇羟基和乙中的醛基均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以用酸性高锰酸钾溶液检验甲和乙中含有碳碳双键不可行。②甲的同分异构体，a．苯环上有两个不同的取代基；b.能与Br2的CCl4溶液发生加成反应，说明结构中有碳碳双键，c．遇FeCl3溶液呈现紫色，说明有酚羟基，则可以是或写成邻位或间位的取代基都可以。（2）步骤1是双键变单键的过程，所以该反应为加成反应；R-CH2OH能在铜作催化剂、加热的条件下与氧气反应生成醛，则Y是，因为在氧化羟基到醛基的过程中，碳碳双键也容易被氧化，所以设计步骤1的目的是保护碳碳双键，防止被氧化。（3）乙中有1个苯环和1个碳碳双键和1个醛基，它们都可以和氢气发生加成反应，所以1摩尔乙需要5摩尔氢气。（4）乙中有醛基，能与氢氧化铜反应生成羧基，反应的化学方程式为： +Na+Cu2O↓+3H2O。