专题12 有机合成及其推
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专题12 有机合成(教材深度精讲)【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析:从组成、结构认识高分子化合物的微观结构且理解它们的性质,认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化,掌握官能团的引入和转化的一些技巧,结合已学的有机反应类型来总结归纳,认识有机合成中改变碳骨架的常用方法。
2、证据推理与模型认知:能建立有机物合成推断的思维模型,明确有机物的结构推测有机物的转化路径,从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断,能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机合成的合理性。
3.科学态度与社会责任:通过分析高分子材料的利弊建立可持续发展意识和绿色化学观念,并能对与此有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
理解逆向合成法在有机合成中的应用,尤其在制药行业中的重要作用,知道“绿色合成”原则。
体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。
【知识导图】【目标导航】有机合成是每年必考的有机综合题,涉及的知识面很广,包括各类常见有机物的结构、性质、制法和用途,同分异构体,有机化学反应类型有机反应化学方程式和结构简式的书写,有机物的命名、有机物的鉴别等,并且题目会给出新信息,要求考生现场消化使用,主要题型是填空题,难度中等以上。
【重难点精讲】一、有机合成的主要任务1.有机合成的概念及意义(1)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的过程。
(2)意义:①制备天然有机物,弥补自然资源的不足;②对天然有机物进行局部的结构改造和修饰,使其性能更加完美;③合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物,以满足人类的特殊需要。
2.有机合成的任务有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。
3.有机合成遵循的原则(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。
有机推断解题技巧辅导教案教学内容本堂课教学重点:1、掌握羧酸的性质2、掌握酯化反应3、掌握有机合成的方法有机合成一、有机合成的过程1、有机合成定义;有机合成是利用简单、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;包括目标化合物分子骨架构建和官能团的转化。
3、有机合成的思路:就是通过有机反应构建目标分子的骨架,并引入或转化所需的官能团。
4、有机合成的关键—碳骨架的构建。
5、有机合成过程:【思考与交流】(学生思考、讨论,老师引导,得出答案)1.(1)醇的消去反应;(2)卤代烃的消去反应;(3)炔烃的加成反应。
2.(1)烷烃或苯的同系物与卤素单质的取代反应;(2)不饱和烃与HX或X2的加成反应;(3)醇或酚的取代反应。
3.(1)烯烃与水的加成反应;(2)醛(酮)与氢气的加成反应;(3)卤代烃的水解反应;(4)酯的水解反应。
拓展1:引入-CHO,某些醇氧化引入-COOH,醛氧化,苯的同系物被强氧化剂氧化,羧酸盐酸化,酯酸性水解引入-COO-,酯化反应拓展2:有机化学反应类型有取代反应、加成反应、消去反应、氧化反应、还原反应以及加聚反应发生取代反应常见的有烃的卤代、芳香烃的硝化、卤代烃的水解、醇分子间脱水反应、醇与氢卤酸的反应、酚的卤代、酯化反应、酯的水解以及我们即将学到的蛋白质的水解都属于取代反应发生加成反应的有烯烃或炔烃的加成、苯环的加成、醛或酮的加成发生消去反应的有醇分子内脱水、卤代烃脱卤代氢发生氧化反应的常见有机物有烯烃、炔烃、苯的同系物、醇、醛等。
发生还原反应的常见有机物有烯烃、炔烃、苯的同系物、醛等。
发生加聚反应的常见有机物有烯烃、炔烃等。
下面介绍一种有机合成的常用方法——逆合成分析法。
【板书】二、逆合成分析法:2:1世纪教育网阅读课本,以(草酸二乙酯)为例,说明逆推法在有机合成中的应用。
(1)分析草酸二乙酯,官能团有;(2)反推,酯是由酸和醇合成的,则反应物为和;(3)反推,酸是由醇氧化成醛再氧化酸来的,则可推出醇为(4)反推,此醇A 与乙醇的不同之处在于 。
专题12 第36题有机化学基础选考(知识过关)一、试题分析有机合成与推断是高考的经典题型,该题常以有机新材料、医药新产品、生活调料品为题材,以框图或语言描述为形式,考查有机物的性质与转化关系、同分异构体、有机化学用语及考生的逻辑推理能力,涉及的问题常包含官能团名称或符号、结构简式、同分异构体判断、方程式书写、反应条件及反应类型、空间结构、检验及计算、合成路线等,各问题之间既相对独立,又相互关联,是典型的综合类题目。
二、试题导图三、必备知识必备知识点1 物质推断的几种方法1.根据题给信息推断有机物的结构题给信息推断结论(1) 芳香化合物含有苯环(2) 某有机物能与FeCl3溶液发生显色反应该有机物含有酚羟基(3) 某有机物不能与FeCl3溶液发生显色反应,但水解产物之一能发生此反应该有机物中不含酚羟基,水解后生成物中含有酚羟基(4) 某有机物能发生银镜反应该有机物含有醛基或(5) 某有机物若只含有一个官能团,既能发生银镜反应,又能发生水解反应(或皂化反应)该有机物可能为甲酸某酯(6) 某有机物能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体该有机物含有羧基(7) 某有机酸0.5 mol与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2该有机酸是二元羧酸,一个分子中含有2个—COOH(8) 某有机物的核磁共振氢谱中有4组峰,且峰面积比为6∶2∶2∶1该有机物含有四种化学环境不同的氢原子,且氢原子的个数比为6∶2∶2∶1(9) 某气态有机物的密度是同温同压下H2密度的28倍该气态有机物的摩尔质量为56 g·mol-12.根据题给框图转化关系推断有机物的结构在有机推断题中,经常遇到框图转化步骤中出现“有机物结构简式→字母代替有机物→分子式(或者有机物结构简式)”,要求写出“字母所代替的有机物(或者有机试剂)”的结构简式。
对于此类有机物结构的推断,要如下考虑:3.根据化学反应现象推断官能团反应现象思考方向溴水褪色有机物中可能含有碳碳双键、碳碳三键或酚羟基、醛基等酸性高锰酸钾溶液褪色有机物中可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基、酚羟基或有机物为苯的同系物等遇氯化铁溶液显紫色有机物中含有酚羟基生成银镜或砖红色沉淀有机物中含有醛基或甲酸酯基与钠反应产生H2机物中可能含有羟基或羧基加入碳酸氢钠溶液产生CO2机物中含有羧基加入浓溴水产生白色沉淀有机物中含有酚羟基4.根据反应条件可推断有机反应类型反应条件思考方向氯气、光照烷烃取代、苯的同系物侧链上的取代液溴、催化剂苯的同系物发生苯环上的取代浓溴水碳碳双键和三键加成、酚取代、醛氧化氢气、催化剂、加热苯、醛、酮加成氧气、催化剂、加热某些醇氧化、醛氧化酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液烯、炔、苯的同系物、醛、醇等氧化银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化氢氧化钠溶液、加热卤代烃水解、酯水解等氢氧化钠的醇溶液、加热卤代烃消去浓硫酸,加热醇消去、醇酯化浓硝酸、浓硫酸,加热苯环上取代稀硫酸,加热酯水解、二糖和多糖等水解氢卤酸(HX),加热醇取代反应必备知识点2限定条件下的有机物同分异构体的分析与书写1. 同分异构体的分析必备知识点3 有机合成路线分析一、官能团的转化1.官能团的引入1引入碳碳双键 ⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧①卤代烃的消去:CH 3CH 2Br +NaOH ――→醇△CH 2===CH 2↑+ NaBr +H 2O ②醇的消去:CH 3CH 2OH ――→浓H 2SO 4170 ℃CH 2===CH 2↑+H 2O③炔烃的不完全加成:HC≡CH +HCl ――→一定条件CH 2===CHCl(2)引入卤素原子2.官能团的消除(1)通过加成反应可以消除或—C≡C—:如CH2===CH2在催化剂作用下与H2发生加成反应。
高考真题汇编专题——有机化学合成与推断1.化合物H是一种有机光电材料中间体。
实验室由芳香化合物A制备H的一种合成线路如下:已知:回答下列问题:(1)A的化学名称是__________。
(3)E的结构简式为____________。
(2)由C生成D和E生成F的反映类型别离是__________、_________。
(4)G为甲苯的同分异构体,由F生成H的化学方程式为___________。
(5)芳香化合物X是F的同分异构体,X能与饱和碳酸氢钠溶液反映放出CO2,其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6∶2∶1∶1,写出2种符合要求的X的结构简式____________。
(6)写出用环戊烷和2–丁炔为原料制备化合物的合成线路________(其他试剂任选)。
2.化合物G是医治高血压的药物“比索洛尔”的中间体,一种合成G的线路如下:已知以下信息:①A的核磁共振氢谱为单峰;B的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1。
②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反映。
回答下列问题:(1)A的结构简式为____________。
(2)B的化学名称为____________。
(3)C与D反映生成E的化学方程式为____________。
(4)由E生成F的反映类型为_______。
(5)G的分子式为___________。
(6)L是D的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反映,1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反映,L共有______种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为___________、____________。
3.氟他胺G是一种可用于医治肿瘤的药物。
实验室由芳香烃A制备G的合成线路如下:回答下列问题:(1)A的结构简式为____________。
C的化学名称是______________。
(2)③的反映试剂和反映条件别离是____________________,该反映的类型是__________。
压轴题有机合成与推断命题预测本专题内容综合性强、难度较大,通常以新药品、新物质、新材料的合成路线为载体,将信息和问题交织在一起,环环相扣,主要考查有机物的结构与性质,同分异构体的数目和书写,以及利用题给信息设计简短的合成路线等,综合性强,思维容量大。
预计2024年命题考考查的热点涉及①某些物质的结构简式或名称,②反应类型或反应条件,③重要转化的有机化学方程式书写,④同分异构体的书写与数目确定,⑤特定条件的有机物合成路线的设计等。
高频考法(1)官能团的命名、反应类型、结构简式(2)有机方程式的书写(3)限制条件下的同分异构体(4)有机合成路线的设计一、有机物的结构特征1.有机物中“C ”原子的杂化类型杂化类型说明sp 3碳原子形成4个单键sp 2碳原子形成2个单键和1个双键sp碳原子形成1个单键和1个三键2.手性碳原子:连有四个不同基团的碳原子称为手性碳原子。
如:(标“*”即为手性碳原子)。
3.有机物分子中共平面的碳原子数(1)根据共轭体系确定共平面的碳原子数。
(2)根据化学键是否可以旋转,确定分子中共平面碳原子数。
(3)注意限定条件:“最少”或“最多”有几个碳原子共平面。
4.限定条件下的同分异构体书写二、有机物的分类与结构、性质的关系1.有机物的官能团与有机物的分类(1)根据有机物的组成元素进行分类:烃及烃的衍生物。
(2)根据有机物相对分子质量进行分类:小分子及高分子。
(3)根据有机物的化学键和官能团进行分类:烃:烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃;烃的衍生物:醇、酚、醚、卤代烃、醛、酮、羧酸、酯、氨基酸等。
(4)根据有机物的碳链结构进行分类:链烃、环烃等。
(5)根据营养物进行分类:油脂、糖类、蛋白质等。
2.有机物结构的检验特性举例说明使酸性高锰酸钾溶液褪色RCH 2OH 、RCHO、、、酚羟基和部分醇羟基都能使酸性高锰酸钾溶液褪色使溴水褪色、、RCHO醛基、碳碳双键和碳碳三键都能使溴水褪色能发生银镜反应RCHO 、HCOOR 、HCOOH醛基、甲酸酯和甲酸均能发生银镜反应能发生水解反应RCH 2-X 、RCOOR ′、碳卤键、酯基、酰胺基可发生水解反应与FeCl 3溶液发生显色反应含有酚羟基3.有机物结构特征确定有机物的性质(1)根据有机物碳原子数目及官能团,确定有机物物理性质(熔点、沸点、溶解性)。
专题十二有机合成及其推断
【考试说明要求】
1. 了解烃(烷、烯、炔和芳香烃)及其衍生物(卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯)的组成、结构特点和性质,认识不同类型化合物之间的转化关系,能设计合理路线合成简单有机化合物。
2.举例说明烃及其衍生物在有机合成和有机化工中的重要作用。
【知识梳理】
1.掌握各类有机物的官能团的特点,理解其官能团的特征反应,根据物质性质推断分析其结构和类别。
⑴能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色的官能团有:、、、
⑵能与Na反应放出H2的官能团有:、。
⑶能与FeCl3溶液作用显紫色;
⑷能与Na2CO3溶液作用放出CO2气体官能团为:;
⑸与银氨溶液反应产生银镜,或与新制的Cu(OH)2碱性悬浊液作用产生红色沉淀;
⑹与少量稀碱溶液混合,滴加酚酞,微热,使溶液红色变浅
2.理解有机物分子中基团间的相互影响。
⑴烃基与官能团间的相互影响
①R-OH呈中性,C6H5OH呈性(苯环对-OH的影响)
②CH3-CH3难以去氢,CH3CH2OH较发生烃基上的氢和羟基之间的脱水(-OH 对乙基的影响);
③不和溴水反应,而C6H5OH
和浓溴水(
过量)作用产生
(-OH对苯环的影响)。
⑵官能团对官能团的影响:
RCOOH中-OH受-CO-影响,使得-COOH中的氢较易电离,显。
⑶烃基对烃基的影响:如甲苯①-CH3受苯环影响,能被酸性KMnO4溶液氧化;
②苯环受-CH3影响而使位上的氢原子易被取代。
3.关注外界条件对有机反应的影响
如:与Br2(C6H10O5)n -
6
H12O6
+5nH2O
4.注意有机物间的相互衍变关系,善于联想发散、触类旁通
5.注意有机反应中量的关系
6.掌握官能团的转化关系
(1)官能团的引入:①引入双键:a.通过消去反应得到双键,如
b.通过氧化反应得到,如。
O
||
-C-
②引入-OH
a .加成反应:烯烃与水的加成,醛、酮与H 2的加成
b .水解反应:卤代烃水解、酯的水解、醇钠(盐)的水解
③引入-COOH a .加成反应:醛的氧化 b .水解反应:酯、蛋白质、羧酸盐的水解
④引入-X a .加成反应:不饱和烃与HX 的加成 b .取代反应:烃与X 2、醇与HX 的取代
(2)官能团的消除 ①通过加成可以消除不饱和键 ②通过消去、氧化、酯化可以消除羟基
③通过加成(还原)或氧化可以消除醛基 ④通过水解反应消除酯基
(3)官能团之间的衍变。
如: 伯醇
醛 羧酸 酯
(4)官能团数目的改变。
【典型例题】
【例1】有以下一系列反应,终产物为草酸。
A 光Br 2→
B NaOH ,醇△→
C Br 2 →
D NaOH H 2O →
E O 2,催化剂△→
F O 2,催化剂△
→HOOC -COOH
已知B 的相对分子质量比A 大79,请推测用字母代表的化合物的结构简式:
C 是 ; F 是 。
【例2】已知R CH R'OH
合适的氧化剂R C R'O (注:R ,R'为烃基)。
A 为有机合成中间体,在一定条件下发生消去反应,可能得到两种互为同分异构体的产物,其中的一种B 可用于制取合成树脂、染料等多种化工产品。
A 能发生如图所示的变化。
试回答
(1)写出符合下述条件A 的同分异构体的结构简式(各任写一种):
a .具有酸性________;
b .能发生水解反应_________。
(2)A 分子中的官能团是 ,D 的结构简式是 。
(3)C →D 的反应类型是 ,E →F 的反应类型是 。
A .氧化反应
B .还原反应
C .加成反应
D .取代反应
(4)写出化学方程式:A →B 。
(5)写出E 生成高聚物的化学方程式: 。
[O] [O]
(6)C 的同分异构体C 1与C 有相同的官能团,两分子C 1脱去两分子水形成含有六元环的C 2,写出C 2的结构简式: 。
【例3】(06年·北京理综卷)有机物A 为茉莉香型香料
A 银氨溶液 → 酸化 →
B Br 2CCl 4
→ C (C 14H 18O 2Br 2) (1)A 分子中含氧官能团的名称______________.
(2)C 的分子结构可表示为(其中R 和R’代表不同的烃基)
A 的化学式是___________,A 可以发生的反应是______ (填写序号字母).
a.还原反应
b.消去反应
c.酯化反应
d.水解反应
(3)已知含有烃基R 的有机物R-OH 与浓溴水反应产生的白色沉淀,则含有烃基R’的有机物R’-OH 类别属于_______________。
(4)A 分子结构中只有一个甲基,A 的结构简式是_____________________.
(5)在浓硫酸存在下,B 与乙醇共热生成化合物C 16H 22O 2的化学方程式是
_______________________________________________________.
(6)在A 的多种同分异构体中,分子结构中除烃基R’含有三个甲基外,其余部分均与A 相同的有___________种。
4. (1)具有支链的化合物A 的分子式为C 4H 6O 2,A 可以使Br 2的四氯化碳溶液褪色。
1molA 和1mol NaHCO 3能完全反应,则A 的结构简式是__________。
写出与A 具有相同官能团的A 的所有同分异构体的结构简式_________________________________。
(2)化合物B 含有C 、H 、O 三种元素,分子量为60,其中碳的质量分数为60%,氢的质量分数为13.33%。
B 在催化剂Cu 的作用下被氧化成C ,C 能发生银镜反应,则B 的结构简式是___________________________。
(3)D 在NaOH 水溶液中加热反应,可生成A 的钠盐和B ,相应反应的化学方程式是 ___________________________。
专题十二 有机合成及其推断作业
(2010全国卷1)30.(15分)有机化合物A~H 的转换关系如下所示:
请回答下列问题:
(1)链烃A 有南链且只有一个官能团,其相对分子质量在65~75之间,1 mol A 完全燃烧消耗7 mol 氧气,则A 的结构简式是 ,名称是 ;
(2)在特定催化剂作用下,A 与等物质的量的H 2反应生成E 。
由E 转化为F 的化学方程式是 ;
(3)G 与金属钠反应能放出气体,由G 转化为H 的化学方程式是 ;
(4)①的反应类型是 ;③的反应类型是 ;
(5)链烃B 是A 的同分异构体,分子中的所有碳原子共平面,其催化氢化产物为正戊为烷,写出B 所有可能的结构简式
(6)C 也是A 的一种同分异构体,它的一氯代物只有一种(不考虑立体异构,则C 的结构简式为 。
(2010天津卷)8.(18分)
Ⅰ.已知:R -CH =CH -O -R′ +
2H O / H −−−−→ R -CH 2CHO + R′OH (烃基烯基醚)
烃基烯基醚A 的相对分子质量(M r )为176,分子中碳氢原子数目比为3∶4 。
与A 相关的反应如下:
请回答下列问题:
⑴ A的分子式为_________________。
⑵ B的名称是___________________;A的结构简式为________________________。
⑶写出C → D反应的化学方程式:_______________________________________。
⑷写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式:
_________________________、________________________。
①属于芳香醛;
②苯环上有两种不同环境的氢原子。
Ⅱ.由E转化为对甲基苯乙炔(C
H
C CH)的一条路线如下:
3
⑸写出G的结构简式:____________________________________。
⑹写出① ~ ④步反应所加试剂、反应条件和① ~ ③步反应类型:。