第三章 元素有机化合物在有机合成中的应用

第2课时有机合成路线的设计课后篇素养形成必备知识基础练1.乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构简式如图所示。

将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。

若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比为( )A.1∶1B.2∶3C.3∶2D.2∶1,1mol乌洛托品含4molN原子、6molC原子,因此需要甲醛与氨的物质的量之比为6∶4=3∶2,C正确。

2.以乙醇为原料,用下述6种类型的反应来合成乙二酸乙二酯(结构简式为),正确的顺序是( )①氧化②消去③加成④酯化⑤水解⑥加聚A.①⑤②③④B.①②③④⑤C.②③⑤①④D.②③⑤①⑥,由乙醇合成乙二酸乙二酯时,发生反应的类型依次为消去反应→加成反应→水解反应→氧化反应→酯化反应。

故C项符合题意。

3.(2020广东第二师范学院番禺附属中学高二期末)用糖类物质制备乙酸乙酯的合成路线之一如图所示:下列说法正确的是( )A.淀粉和纤维素互为同分异构体B.M是麦芽糖C.反应③:乙醇生成乙酸所需反应条件可为酸性重铬酸钾溶液D.反应④:将产物通入滴有酚酞的饱和碳酸钠溶液中振荡,无明显现象,聚合度n值不同,所以不能互称同分异构体,A项错误;淀粉和纤维素完全水解生成的产物是葡萄糖,B项错误;乙醇转化为乙酸发生氧化反应,所以可以用酸性重铬酸钾溶液做氧化剂,C项正确;制乙酸乙酯时通常用饱和Na2CO3溶液来除杂,同时与乙酸乙酯分层,酯的密度比水小,下层是饱和碳酸钠溶液,D项错误。

4.(2020广西南宁高二检测)是一种有机烯醚,可由链烃A通过下列合成过程制得,下列说法正确的是(已知三键碳原子不能连接羟基)( )A B CA.A分子中所有原子不可能共面B.B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键C.①②③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应D.该有机烯醚的同分异构体中,属于炔醇类的共有2种解析由合成过程可知,A与溴发生加成反应得B,B在碱性条件下水解得C,C在浓硫酸作用下发生脱水反应生成醚,结合的结构简式可以反推得C为HOCH2CH CHCH2OH,B为BrCH2CH CHCH2Br,A为CH2CHCH CH2。

第三章金属有机化合物在有机合成中的应用第一部分金属有机化合物概述一、什么是金属有机化合物？金属有机化合物，简单的说，就是碳原子和金属原子直接相连的化合物。

最经典的金属有机化合物包括格氏试剂、丁基锂等；后来研究范围扩展到过渡金属有机物。

金属与碳直接键合的“有机的”化合物才是金属有机化合物含B—C，Si—C，P—C等键的有机化合物，在制法、性质、结构等方面与金属有机化合物很相似，可称它们为元素有机化合物或类金属有机化合物并把它们放在金属有机化学中讨论。

广义金属有机化合物，将硫、硒、碲、磷、砷、硅、硼等带有金属性质的非金属都算成金属，实际上已经超越了经典金属有机化合物的范畴。

但是由于元素有机化学和金属有机化学有着千丝万缕的联系，将其混在一起也不致引起太大的混乱。

二、金属有机化合物的分类总体上可分为二大类：即非过渡金属有机化合物和过渡金属有机配合物。

(1) 非过渡金属有机化合物：包括主族金属有机化合物和类金属（元素）有机化合物。

主族金属的d层轨道中已填满了电子，用s、p轨道中的电子与有机基团成键。

(2) 过渡金属有机配合物：主要是指由过渡金属与有机基团所形成的化合物。

过渡金属除s、p轨道外，d轨道的电子也参加成键。

配位不饱和的过渡金属有机配合物存在空轨道，为它们作为催化剂和有机合成试剂提供了条件。

非过渡金属有机化合物通常包括三类：第一类：主族金属有机化合物第一族的锂、钠、钾第二族的铍、镁、钙第十三族的铝、镓、铟、铊第十四族的锡、铅第十五族的铋第二类：第十一、十二族金属有机合物第十一族的铜、银、金第十二族的锌、镉、汞CuLiRCu R2第三类：元素有机化合物第十三族的硼第十四族的硅第十五族的磷、砷第十六族的硫、硒、碲等所形成的有机化合物用于形成非过渡金属有机化合物的金属包括：过渡金属有机配合物主要是指由第三~第十族的过渡金属形成的有机物几种有代表性的过渡金属配合物三、金属有机化合物的发展历程下面按时间顺序来说明金属有机化合物产生和发展及其规律以及在实践中的应用，并探讨学科的研究方法。

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。

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CH 3CH 2Cl ＋NaCN―→CH 3CH 2CN(丙腈)＋NaCl ； CH 3CH 2CN ―――→H 2O 、H＋CH 3CH 2COOH 。

①醛、酮与氢氰酸的加成反应CH 3CHO ＋HCN―→；―――→H 2O 、H ＋。

①卤代烃与炔钠的反应2CH 3C≡CH ＋2Na――→液氨2CH 3C≡CNa ＋H 2；CH 3C≡CNa ＋CH 3CH 2Cl―→CH 3C≡CCH 2CH 3＋NaCl 。

①羟醛缩合反应CH 3CHO ＋――→OH －。

(2)缩短碳链 ①脱羧反应R—COONa ＋NaOH――→CaO①R—H ＋Na 2CO 3。

①氧化反应―――――――→KMnO 4H ＋，aq；R—CH==CH 2―――――――→KMnO 4H ＋，aqRCOOH ＋CO 2↑。

①水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。

①烃的裂化或裂解反应C 16H 34――→高温C 8H 18＋C 8H 16；C 8H 18――→高温C 4H 10＋C 4H 8。

(3)成环①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)①形成环酯＋浓硫酸①＋2H 2O 。

①形成环醚①环酯水解开环①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CH 3CH 2OH―――→浓H 2SO 4170 ①CH 2==CH 2↑＋H 2O 。

金属有机化合物在有机合成中的应用有机合成是化学领域中非常重要的一部分，它涉及到我们日常生活和工业生产过程中使用的大量化学品的合成和制备。

其中，一种非常重要的合成方法就是利用金属有机化合物进行有机合成。

这种方法的优点在于它能够高效地进行反应，并且能够合成出一些其他方法无法制备的化合物。

一、金属有机化合物介绍金属有机化合物是由金属离子和有机分子中的碳、氢、氧、氮、硫等元素形成的化合物。

它们一般具有以下特点：1. 金属离子与有机分子分别提供电子，组成化合物的化学成键既有离子键，也有共价键。

2. 金属离子常常做为 Lewis 酸参与反应，即接受电子对。

3. 有机分子对金属离子带有配合作用，即在形成化合物的过程中，有机分子与金属离子形成复合物，作为链和环的骨架，而金属离子在这些骨架中扮演者支撑和催化的作用。

4. 金属有机化合物具有活性，很容易参与反应。

二、1. Grignard 试剂Grignard 试剂最初是由法国化学家法尔科·格里尼亚于1900年发现并开发的。

这种试剂通常是由卤代烃和金属镁反应得到的，可以用于将许多化合物转化为醇、酸、醛、酮、醚等各种家族的化合物。

这种试剂在有机合成中应用广泛，可以用于制备某些生物碱、激素、药品等有机化合物。

2. 有机铜试剂有机铜试剂常见的有有机铜叔丁酸盐、有机铜溴化物等，它们可以在有机合成中起到非常重要的作用。

有机铜试剂是一类非常好的求电子试剂，可以使许多化合物发生加成反应、亲核取代反应、氧化插入反应等。

一些简单的甲基、乙基、苯基和烷基铜试剂通过和活性化合物发生反应，可以合成出多样的复杂有机分子，这些化合物在天然物质、化学品制造业中应用广泛。

3. 金属催化反应金属有机化合物可用作有机合成反应中的催化剂，能够大大提高反应的速率和选择性。

目前，金属有机催化反应被广泛应用于有机合成领域中的许多反应，如不对称合成、羟化、加氢、酰基化反应等。

这些催化反应具有反应温和、高效、选择性好的特点，为制备新化合物提供了有效的手段。

有机金属化合物的的合成及其在有机合成中的应用有机金属化合物（organometallic compound）是由碳-金属键构成的化合物，通常是金属和有机官能团之间的反应得到的。

它在有机合成中有着广泛的应用，其制备方法也很多样化。

一、有机金属化合物的制备方法1. 直接金属化法使用活泼金属（如锂、钠、钾、镁、铝等）和卤代烃或烯烃等发生取代反应制备有机金属化合物。

例如：2 R-X + 2 Li → R2Li + 2 LiXAlkyl halide(卤化烃) 和有机锂（lithium organic）反应得到亚烷基锂（alkenyllithium）。

不同官能团的卤化物与活泼金属反应可直接合成不同的有机金属化合物，如亚胺基、氨基甲氧基、羟基、羰基等。

2. 金属-卤代烃交换反应把金属org链接到卤代烃的碳上，也就是利用一种含有金属的试剂和卤代烃反应，得到金属和碳的键，可产生不同的金属R基，例如：Alkyl halide（卤化烃）和有机锌试剂（organozinc reagents）反应制得亚烷基锌（alkenylzinc），用于卡宾与碳碳双键缩合等反应。

3. 索尔克-瓦特逊反应此方法常用于制备金属热分解的金属氢化物需要的配体。

4. 钴、铂催化反应像氢化钯碳酸催化和利用乙烯配合物铍和铁催化等方法可以用于制备有机金属化合物。

二、有机金属化合物在有机合成中的应用有机金属化合物是一些重要的化学合成中间体和试剂。

其化学性质活泼，可以与大量官能团发生取代、缩合、氧化、还原等反应而形成新的化合物。

以下是有机金属化合物在有机合成中的应用：1. 卡宾反应卡宾是由过渡金属如铜、银或镍催化产生的富电子中间体，在使用范围内，该反应被广泛应用于产生新的碳-碳键。

卡宾交换反应（carbene exchange reaction）是一个强大的工具，可以在有机金属化合物中利用卡宾产生新的键。

2. 金属卡宾烷基反应金属卡宾烷基反应（metal carbene alkyl reaction）是另一种有机金属化合物的重要应用。

第三单元人工合成有机化合物一、简单有机物的合成1．有机合成的一般思路（1）依据被合成物质的组成和结构特点，选择合适的________________和________________.（2)精心设计并选择合理的________和________。

2．以乙烯为原料合成乙酸乙酯（1)乙酸乙酯可能的合成路线（2)选择路线，写出化学方程式如果选择路线Ⅲ，请写出在此过程中发生反应的化学方程式及反应类型:①CH2===CH2＋H2O错误!CH3CH2OH，________反应。

②________________________________，________反应。

③2CH3CHO＋O2错误!2CH3COOH，________反应。

④________________________________________________，________反应或________反应。

二、有机高分子的合成1．合成有机高分子合成有机高分子是用____________合成的、相对分子质量高达几万乃至几百万的有机化合物。

____________、____________、____________(统称为____________________)等都是合成有机高分子。

2．有机高分子的组成对于反应：n CH2===CH2错误!(1）单体:________________________。

(2）链节:________________________。

（3）聚合度：________________。

3．合成方法——聚合反应（1）加聚反应①概念含有________________(或________________）的相对分子质量小的化合物分子,在一定条件下,互相结合成相对分子质量大的高分子的反应.②举例写出下列物质发生加聚反应的化学方程式：氯乙烯：_______________________________________________________________。

有机合成路线的设计和应用[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：结合碳骨架的构建及官能团衍变过程中的反应规律，能利用反应规律进行有机物的推断与合成。

2.证据推理与模型认知：落实有机物分子结构分析的思路和方法，建立对有机反应多角度认识模型、并利用模型进一步掌握有机合成的思路和方法。

一、有机合成路线的设计(正向合成分析法)1．正向合成分析法(1)方法：从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和官能团的安装来完成。

(2)步骤：首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架两个方面的异同；然后，设计由原料分子转向产物的合成路线。

2．优选合成路线依据(1)合成路线是否符合化学原理。

(2)合成操作是否安全可靠。

(3)绿色合成：主要考虑有机合成中的原子经济性；原料的绿色化；试剂与催化剂的无公害性。

3．有机合成中常用的“四条路线”(1)一元合成路线HXNaOH水溶液[O][O]醇、浓硫酸，△R—CH===CH――→卤代烃――→一元醇――→一元醛――→一元羧酸――→酯。

2△(2)二元合成路线XNaOH水溶液[O][O]2CH===CH――→CHX—CHX――→CH―→OHCCHO――→ OH—CHOH―222222△HOOC —COOH―→链酯、环酯、聚酯。

(3)芳香化合物合成路线水溶液ClNaOH2――――①―――→―→△FeCl3NaOHCl水溶液2――――②――→―→△光照．醇、浓HSO[O][O]42――→―――→芳香酯――→――△h[O]Cl/NaOH/ν水2――→③―――→―→△hνNaOH/水/Cl2―――④――→→△[O] ―→―(4)改变官能团位置加成消去―→CH===CH―Br―→CH―CHCHCH23322HBr—＋HBr 相关链接 1．常见有机物的转化关系若以乙醇为原料合成乙二酸(HOOC—COOH)，则依次发生反应的类型是消去反应、加成反应、水解(或取代)反应、氧化反应、氧化反应。

第1课时有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入A级必备知识基础练1.(2022北京清华附中高二期中)由有机化合物合成的合成路线中,不涉及的反应类型是( )A.取代反应B.加成反应C.消去反应D.氧化反应2.现有转化过程:有机化合物X A B Ag。

若有机化合物X与析出的银的物质的量之比为1∶4,则该有机化合物X可能是( )A.CH3ClB.CH3CH2BrC.CH3CHBrCH3D.CH3CH2CH2Cl3.在有机合成中,有时需要通过缩短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化,某同学设计的下列反应中,可缩短碳链的是( )A.乙烯的聚合反应B.烯烃与酸性KMnO4溶液的反应C.酯化反应D.卤代烃与NaCN的取代反应4.已知卤代烃可以和钠发生反应,例如溴乙烷与钠发生的反应为2CH3CH2Br+2NaCH3CH2CH2CH3+2NaBr,应用这一反应类型,下列所给化合物中可以与钠反应合成环丁烷的是( )A.CH3BrB.CH2BrCH2CH2CH2BrC.CH2BrCH2CH2BrD.CH3CH2CH2CH2Br5.(2022全国高二同步训练)有机合成的主要任务之一是引入目标官能团。

下列反应中,能够在有机化合物碳链上引入羟基官能团的是( )A.烷烃在光照条件下与氯气反应B.卤代烃在氢氧化钠的乙醇溶液中加热反应C.醛在有催化剂并加热的条件下与氢气反应D.羧酸和醇在有浓硫酸并加热的条件下反应6.以玉米(主要成分是淀粉)为原料制备乙醇的流程如下:玉米麦芽糖葡萄糖乙醇下列说法不正确的是( )A.麦芽糖属于二糖B.乙醇在一定条件下可生成卤代烃C.1 mol葡萄糖分解成3 mol乙醇D.可用碘水检验淀粉是否完全水解7.按以下步骤可由合成(部分试剂和反应条件已略去):请回答下列问题:(1)写出E的结构简式:,B中所有碳原子(填“可能”或“不可能”)共面。

(2)反应①~⑦中属于消去反应的是,属于取代反应的是。

(3)A→B反应的化学方程式为,C→D反应的化学方程式为。

第3章有机合成及其应用合成高分子化合物单元测试卷一、单选题1．2022年10月，美国和丹麦三位科学家在发展点击化学和生物正交化学方面的贡献获得诺贝尔化学奖。

二苯基环辛炔羧酸(如图)是点击化学的产品之一，可用于治疗癌症。

下列说法正确的是A．分子中含有4种官能团B．分子式为C19H16NO3C．该化合物既能与强酸溶液反应，又能与强碱溶液反应D．该化合物分别与酸性高锰酸钾溶液和溴水反应，其反应机理相同2．基于糠醛的可再生型生物基树脂有望替代传统石油基丙烯酸酯，有利于保护环境。

下图中的A与B反R均为甲基，下列说法正确的是应得到C的过程是该树脂聚合的核心反应，已知1R、2A．A物质易溶于水B．A、B转化为C是加聚反应C．A的核磁共振氢谱有5组峰D．C能与氢气发生还原反应3．对苯二甲酸双羟基酯可用作香料，其结构简式如图所示。

下列关于对苯二甲酸双羟基酯的说法中错误的是C H OA．分子式为12146B．可由和发生取代反应进行制备C．能发生氧化反应和缩聚反应试卷第2页，共14页D ．苯环上的二氯代物有2种(不考虑立体异构)4．研究有机物一般经过以下几个基本步骤：分离、提纯→确定实验式→确定分子式→确定结构式，以下用于研究有机物的方法不正确．．．的是 A ．蒸馏常用于分离提纯液态有机混合物B ．核磁共振氢谱通常用于分析有机物的相对分子质量C ．燃烧法通常是研究和确定有机物成分的有效方法之一D ．对有机物分子红外光谱图的研究有助于确定有机物分子中的官能团 5．人造海绵的主要成分是聚氨酯，合成方法如下：下列说法不正确的是 A ．M 的分子式为151022C H N OB ．人造海绵是一种合成纤维C ．聚氨酯在一定条件下可发生水解反应D ．合成聚氨酯的反应属于缩聚反应6．2022年2月4日在北京举办的第24届冬季奥运会倡导“公平公正，纯洁体育”的价值观，希望举办一届“像冰雪一样纯洁、干净的冬奥会”。

绿色冬奥、科技冬奥是北京冬奥会的重要理念，餐具由生物材料聚乳酸制作而成，可降解；顶流“冰墩墩”“雪容融”，由PVC 、PC 、ABS 和亚克力等环保材料制作而成。

微项目改进手机电池中的离子导体材料——有机合成在新型材料研发中的应用必备知识·素养奠基一、锂离子电池的工作原理1.电极材料2。

原理(1）放电（2）充电二、手机新型电池中离子导体的结构1。

离子导体中有机溶剂的结构特点（1)作为溶剂应具备溶解并传导锂离子的性能。

(2）酯基的存在能很好地提高有机溶剂对锂盐的溶解性，醚键的存在对锂离子的传导具有很好的效果。

(3）有机溶剂应该性能稳定且为固态,具有交联结构的高分子满足这一要求。

2。

离子导体材料我国科学家提出以二缩三乙二醇二丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的共聚物做有机溶剂基体，通过与锂盐复合形成聚合物离子导体材料。

三、合成离子导体材料中有机溶剂的单体1.合成反应中一些反应原理R—C≡N+H2O RCOOH（R为H或烃基）CH2CH—CH3CH2CH—CHO+R—OH RO—CH2—CH2—OH(R为H或烃基）CH3—CH CH2+CO+H2CH3—CH2—CH2—（或）R—CHO+CH3—CHO R—CH CH-CHO(R为H或烃基）2。

合成二缩三乙二醇的方法+H2O锂-铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。

该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH-。

(1）放电时，正极的电极反应式是什么?提示：Cu2O+H2O+2e-2OH—+2Cu。

（2)放电时,锂离子透过固体电解质向哪极移动？提示：阳离子向正极移动，则Li+透过固体电解质向Cu极移动。

(3）整个反应过程中,空气的作用是什么？提示:通空气时，铜电极被腐蚀，表面产生Cu2O,所以空气中的O2起到氧化剂的作用。

关键能力·素养形成项目活动1：设计手机新型电池中离子导体材料的结构2020年5月31日下午4时53分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭,成功将高分九号02星、和德四号卫星送入预定轨道，发射取得圆满成功。

此次长二丁火箭遥测系统上采用的一组锂离子蓄电池,替换了原先的一组锌银电池,在满足总体对电池的体积和重量的要求下，同时满足了电性能要求的方案。

元素有机化合物的合成及应用研究元素有机化合物是指含有碳与元素键结构的有机化合物，如含有金属、硫、磷、硅等元素的有机化合物。

这些化合物的研究与应用具有广泛的意义，为推动现代化学领域的发展和创新提供了新的思路和方法。

一、元素有机化合物的合成方法元素有机化合物的合成方法常见的有以下几种：1. 直接合成法这种方法是将纯元素与有机化合物在一定条件下反应，得到含有元素键的有机化合物。

例如，金属烷基化剂与烯烃反应，可以合成含有金属键的烷基烯烃。

2. 氧化还原法在该方法中，有机物与金属或非金属元素之间的氧化还原反应是产生含元素键有机物的一种常用方法。

例如，烷基汞醇可以与亚硝酸钠反应，生成含氧化汞键的烷基硝基化合物。

3. 插入法这种方法包括金属或非金属元素的插入到碳合成新的碳-元素键中。

例如，四氟锆酸酯可以被用作合成碳-硅化合物的试剂。

二、元素有机化合物在化学领域的应用元素有机化合物的应用非常广泛。

这些化合物常用作有机催化剂、光催化剂、液晶、有机光电子材料、材料表面处理剂等。

1. 金属有机催化剂在有机合成领域，金属有机催化剂被广泛应用于不对称催化、双键加成、氧化还原反应和金属催化的碳-碳键形成反应等。

例如，钯催化的Suzuki偶联反应可将芳基卤化物和芳基烯丙酮酸酯催化生成芳基-芳基键。

2. 光催化光催化是利用光与化学反应剂相互作用，促进化学反应的一种方法。

光催化剂通常是含有特殊结构元素有机化合物的高分子聚合物。

例如，氢氧化钛是一种常见的光催化剂，可用于水的净化和有机物质的降解等。

3. 液晶液晶是一种特殊的有机化合物，具有良好的结晶性和物理性质。

它们广泛应用于显示器件和信息技术等领域。

例如，以含硅或氟化硅有机化合物为基础的液晶材料具有高度的对称性和分子排列性能优良等特点。

4. 有机光电子材料含元素键的高分子可以用于制备有机光电池、发光二极管（LED）、薄膜晶体管等。

这些材料具有成本低、重量轻、利用率高、生态环保等特点，对于推动现代光电技术的发展有着重要的作用。