第四节 有机合成 第1课时 有机合成的过程[学习目标定位] 1.知道寻找原料与合成目标分子之间的关系与差异。
2.掌握构建目标分子骨架，官能团引入、转化或消除的方法。
3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
一 有机合成1．写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。
①CH 2===CH 2＋H 2O ――→催化剂CH 3CH 2OH ； ②2CH 3CH 2OH ＋O 2――→Cu/Ag △2CH 3CHO ＋2H 2O ； ③2CH 3CHO ＋O 2――→催化剂△2CH 3COOH ； ④C 2H 5OH ＋HBr ――→△CH 3CH 2Br ＋H 2O ；⑤CH 3COOH ＋C 2H 5OH 浓H 2SO 4△CH 3COOC 2H 5＋H 2O ； ⑥CH 3CH 2Br ＋NaOH ――→乙醇△CH 2===CH 2↑＋NaBr ＋H 2O 。
2．试用化学方程式表示用乙醇合成乙二醇的过程，并说明反应类型。
(1)CH 3CH 2OH ――→浓H 2SO 4170℃CH 2===CH 2↑＋H 2O ，消去反应； (2)CH 2===CH 2＋Cl 2―→CH 2ClCH 2Cl ，加成反应； (3)CH 2ClCH 2Cl ＋2NaOH ――→水△CH 2OHCH 2OH ＋2NaCl ， 水解反应。
3．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方法。
4．对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。
CH CHBrCH5.(1)请写出A、B、C、D的结构简式。
(2)将上述反应①～⑤按反应类型进行分类。
答案(1)A：CH≡CH B：CH2===CHClC：CH2===CHCN D：(2)①③④为加成反应；②⑤为加聚反应。
归纳总结有机合成(1)有机合成的任务通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。
(2)有机合成的过程有机合成的起始原料通常采用四个碳原子以下的单官能团化合物和单取代苯，如乙烯、丙烯、甲苯等。
(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。
在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先引入的官能团的保护。
1．已知：①乙烯在催化剂和加热条件下能被氧气氧化为乙醛，这是乙醛的一种重要的工业制法；②两个醛分子在NaOH溶液作用下可以发生加成反应，生成一种羟基醛，产物不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛：(1)若两种不同的醛，例如乙醛与丙醛在NaOH溶液中最多可以形成的羟基醛有________(填字母)。
A．1种B．2种C．3种D．4种(2)设计一个以乙烯为原料合成1-丁醇的合理步骤，写出各步反应的化学方程式并注明反应类型。
答案(1)D(2)，(加成反应)，解析(1)乙醛、丙醛在NaOH溶液中发生加成可以有乙醛与乙醛、丙醛与丙醛、乙醛与丙醛(乙醛打开碳氧双键)和丙醛与乙醛(丙醛打开碳氧双键)，共4种：(2)CH 2CH 2催化氧化可制得CH 3CHO,2分子的CH 3CHO 可制得。
下一步是把羟基醛先转化成烯醛还是先转化成二元醇，这是值得推敲的。
显然如果先把羟基醛还原成二元醇，再消去便生成了二烯烃，最后再加氢还原得到的是烃而不是一元醇。
可见首先把羟基醛转化为烯醛，再经加氢还原便可得到饱和一元醇。
2．从丙烯合成“硝化甘油”(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反应：丙烯――→①――→②1,2,3-三氯丙烷()――→③――→④硝化甘油。
已知：CH 2CHCH 3＋Cl 2――→CCl 4溶液CH 2Cl —CHCl —CH 3 CH 2CHCH 3＋Cl 2――→500℃CH 2CHCH 2Cl ＋HCl(1)写出①、②、③、④各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型。
(2)写出以丙醇作原料制丙烯的化学方程式，并注明反应类型。
(3)如果所用丙醇中混有异丙醇(CH 3—CHOH —CH 3)对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由。
答案 (1)①CH 2CHCH 3＋Cl 2――→500℃CH 2CHCH 2Cl ＋HCl(取代反应)， ②CH 2CHCH 2Cl ＋Cl 2――→CCl 4溶液CH 2Cl —CHCl —CH 2Cl(加成反应)， ③CH 2Cl —CHCl —CH 2Cl ＋3NaOH ――→水△CH 2OH —CHOH —CH 2OH ＋3NaCl [水解(或取代)反应]， ④CH 2OH —CHOH —CH 2OH ＋HNO 3 浓H 2SO 4△＋3H 2O [酯化(或取代)反应]。
(2)CH 3CH 2CH 2OH ――→浓H 2SO 4一定温度CH 3CHCH 2↑＋H 2O(消去反应)。
(3)无影响。
异丙醇在此反应条件下脱水也得到丙烯，因此不会影响产物的纯度。
解析将题给信息用结构简式表示：可以清楚地看到①、②两步中必定有一步是取代(Cl原子取代H原子)反应，有一步是加成(碳碳双键上加氯原子)反应，关键是哪一步在先。
由题中所给信息知道，虽然丙烯有很多碳氢键，但是丙烯的甲基中的碳氢键却是可被选择取代的，氯的位置是一定的，因此认定①是取代反应，②是加成反应。
再看反应③和④，总结果是将—Cl换成—ONO2，卤代烃要成为硝酸酯，在中学没有学过，只学过由醇生成酯，而且还学过卤代烃水解成为醇，于是认为③是水解(也是取代反应)，④是酯化(也是取代反应)。
丙醇(CH3CH2CH2OH)和异丙醇(CH3—CHOH—CH3)分子内脱水，都生成丙烯。
二 有机合成中的碳链变化和官能团衍变1．有以下一系列反应，如图所示，最终产物为草酸()。
A ――→光Br 2B ――→NaOH ，醇△C ――→Br 2，H 2OD ――→NaOH ，H 2O △E ――→O 2，催化剂△F ――→O ，催化剂△COOHCOOH 已知B 的相对分子质量比A 的大79。
试回答下列问题： (1)写出有关有机物的结构简式：A__________；B__________；C________；D________；E__________；F__________。
(2)B ―→C 的反应类型是_____________________________________________。
(3)E ―→F 的化学方程式是__________________________________________。
(4)E 与乙二酸发生酯化反应生成环状化合物的化学方程式____________________________。
答案 (1)CH 3CH 3 CH 3CH 2Br CH 2===CH 2 CH 2BrCH 2Br(2)消去反应(3)＋O 2――→催化剂△＋2H 2O(4)＋2H 2O解析 结合反应条件可逆推知，A ―→，碳的骨架未变，A ～F 均含2个C 。
由M (B)＝M (A)＋79知，A 中一个H 原子被一个Br 原子取代，A 为乙烷。
结合反应条件及有机物转化规律逆推得转化过程为――→Br 2光CH 3CH 2Br ――→NaOH ，醇△CH 2===CH 2 ――→Br 2，H 2O――→NaOH 溶液△――→氧化――→氧化。
2．已知溴乙烷与氰化钠反应后再水解可以得到丙酸：CH 3CH 2Br ――→NaCNCH 3CH 2CN ――→H 2OCH3CH2COOH产物分子比原化合物分子多了一个碳原子，增长了碳链。
请根据以下框图回答问题。
图中F分子中含有8个碳原子组成的环状结构。
(1)反应①②③中属于取代反应的是________(填反应代号)。
(2)写出结构简式：E_________________________________________，F_________________________________________________。
答案(1)②③(2)解析本题主要考查了有机物转化过程中碳链的延长和碳环的生成，延长碳链的方法是先引入—CN，再进行水解；碳环的生成是利用酯化反应。
A是丙烯，从参加反应的物质来看，反应①是一个加成反应，生成的B是1,2-二溴丙烷；反应②是卤代烃的水解反应，生成的D 是1,2-丙二醇；结合题给信息可以确定反应③是用—CN代替B中的—Br，B中有两个—Br，都应该被取代了，生成的C再经过水解，生成的E是2-甲基丁二酸。
归纳总结1．有机合成中常见的碳链变化(1)使碳链增长的反应不饱和有机物之间的加成或相互加成，卤代烃与氰化钠或炔钠的反应，醛、酮与HCN的加成等。
(2)使碳链缩短的反应烯、炔的氧化，烷的裂解，脱羧反应，芳香烃侧链的氧化等。
2．常见官能团引入或转化的方法(1)引入或转化为碳碳双键的三种方法卤代烃的消去反应，醇的消去反应，炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应。
(2)引入卤素原子的三种方法不饱和烃与卤素单质(或卤化氢)的加成反应，烷烃、苯及其同系物发生取代反应，醇与氢卤酸的取代反应。
(3)在有机物中引入羟基的三种方法卤代烃的水解反应，醛、酮与H2的加成反应，酯的水解反应。
(4)在有机物中引入醛基的两种方法 醇的氧化反应、烯烃的氧化反应。
3．有机物分子中官能团的消除(1)消除不饱和双键或三键，可通过加成反应。
(2)经过酯化、氧化、与氢卤酸取代、消去等反应，都可以消除—OH 。
(3)通过加成、氧化反应可消除—CHO 。
(4)通过水解反应可消除酯基。
3．由乙烯和其他无机原料合成环状化合物E 的流程如下：CH 2===(1)请写出方框内合适的化合物的结构简式。
A ：___________________；B ：________________________；C ：________________；D ：__________________________。
(2)写出A 水解的化学方程式：_____________________________________________。
(3)从有机合成的主要任务角度分析，上述有机合成最突出的特___________________。
答案 (1)A ：BrCH 2—CH 2Br B ：HOCH 2—CH 2OH C ：OHC —CHO D ：HOOC —COOH(2)BrCH 2—CH 2Br ＋2NaOH ――→水△HOCH 2—CH 2OH ＋2NaBr (3)官能团的相互转化解析 本题为有机合成推断题，解题的关键是熟练掌握烃和烃的衍生物之间的相互转化，即官能团的相互转化。
