2022届高中化学新教材同步选择性必修第三册 第3章 第五节 第2课时 有机合成路线的设计与实施.docx

1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 第第 2 课时课时有机合成路线的设计与实施有机合成路线的设计与实施 核心素养发展目标1. 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.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 1常见有机物的转化关系 若以乙醇为原料合成乙二酸(HOOCCOOH)， 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。 2常见的有机合成路线 (1)一元化合物合成路线 RCH=CH2 HX 卤代烃 NaO

2、H 水溶液 一元醇 O 一元醛 O 一元羧酸 醇、浓 H2SO4， 酯 (2)二元化合物合成路线 CH2=CH2 X2 CH2XCH2X NaOH 水溶液 HOCH2CH2OH O OHCCHO O HOOCCOOH 一定条件 链酯、环酯、聚酯 (3)芳香族化合物合成路线 Cl2 FeCl3 NaOH 水溶液、H Cl2 光照 NaOH 水溶液 2022 高中化学新教材同步讲义资料 醇，浓硫酸， 芳香酯 3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 ICH3反应，把OH 变为OCH3

3、)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 合成 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。 已知： 请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步主要反应的化学方程式(不必写出反 应条件)。 答案(1)CH2=CH2H2OCH3CH2OH (2)2CH3CH2OHO22CH3CHO2

4、H2O (3)2CH3CHO (4)CH3CH=CHCHOH2O (5)CH3CH=CHCHO2H2CH3CH2CH2CH2OH 解析由题给信息知：两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应，得到的不饱和醛分子中的碳原子 数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有 4 个碳原子，原料乙烯分子中只 有 2 个碳原子，运用题给信息，将乙烯氧化为乙醛，两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛，最后用 H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应，便可得到正丁醇。本题基本采用正向思维方法。 乙烯 O 乙醛 自身加成 丁烯醛 H2 正丁醇。 本题中乙烯合成乙醛的方法有两种： 其一：乙烯 H2

5、O 乙醇 O 乙醛； 其二：乙烯 O2催化剂 乙醛。 解决有机合成题的基本步骤 2022 高中化学新教材同步讲义资料 第一步：要正确判断合成的有机物属于何种有机物，它带有什么官能团，它和哪些知识、信息有关， 它所在的位置的特点等。 第二步：根据现有原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标有机物解剖成若干片段，或寻找 官能团的引入、转换、保护方法，或设法将各片段(小分子化合物)拼接衍变，尽快找出合成目标有机物的 关键和突破点。 第三步：将正向思维和逆向思维、纵向思维和横向思维相结合，选择出最佳合成方案。 二、逆合成分析法 1逆合成分析法 从目标化合物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接

6、或间接的中间体，逐步推向已知原料， 其合成示意图为 2逆合成分析法应用例析 由“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯 (1)具体步骤如下： 根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2=CH2)，通过六步反应进 行合成，写出反应的化学方程式： _， _， _， _， _， _。 答案CH2=CH2Cl2 催化剂 2NaOH H2O 2NaCl 2022 高中化学新教材同步讲义资料 CH2=CH2H2O 催化剂 CH3CH2OH 2CH3CH2OH 浓硫酸 2H2O (2)根据以上逆合成分析，合成步骤如下： 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(

7、注 明必要的反应条件)。 提示：； RCH2CH=CH2Cl2 500 RCHClCH=CH2HCl； 合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选)： A 反应物 反应条件 B 反应物 反应条件 CH。 答案 解析本题可用逆合成法解答，其思维过程为 中间体 起始原料 其逆合成分析思路为： 由此确定可按以上 6 步合成。 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，即目标分子的碳架特征，以及官能团的种类和位置。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (2)由目标分子逆推原料分子，并设计合成路线，即目标分子碳架的构建，以及官能团引入和转化。 (3)依据绿色合成的思想，对不同的合成路

8、线进行优选。 1以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOCCOOH)的过程中，要依次经过下列步骤中的() 与NaOH的水溶液共热与NaOH的醇溶液共热与浓硫酸共热到170 在催化剂存在的 情况下与氯气反应在 Cu 或 Ag 存在的情况下与氧气共热与新制的 Cu(OH)2共热 AB CD 答案C 解析采取逆合成分析法可知，乙二酸乙二醛乙二醇1,2二氯乙烷乙烯氯乙烷。然后再逐 一分析反应发生的条件，可知 C 项设计合理。 2(2020北京市第三十一中学高二期中)下面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() AA 的结构简式为 B反应的反应试剂和反应条件是浓 H2SO4、加热 C的反应

9、类型分别为卤代、水解、消去 D环戊二烯与 Br2以 11 的物质的量之比加成可生成 答案D 解析根据上述分析可知 A 是环戊烯()，A 错误；反应是变为的反应，反应条 件是 NaOH 的乙醇溶液，并加热，B 错误；根据前面分析可知是取代反应，是消去反应，是加成反 应， C 错误； 环戊二烯与 Br2以 11 的物质的量之比加成时， 若发生 1,4 加成反应， 可生成， D 正确。 3根据下列流程图提供的信息，判断下列说法中错误的是() 丙烯 Cl2500 A Br2 乙烯 浓 H2SO4 C2H5OSO3H H2O H2SO4C2H5OH A属于取代反应的有 B反应均是加成反应 CB 的结构简

10、式为 CH2BrCHClCH2Br 2022 高中化学新教材同步讲义资料 DA 还有三种同分异构体(不考虑立体异构) 答案C 解析属于取代反应，故 A 正确；属于加成反应，故 B 正确；丙烯(C3H6)经反应得到产 物 CH2BrCHBrCH2Cl，故 C 错误；A 是 CH2=CHCH2Cl，它的链状同分异构体还有两种 CH3CH=CHCl、 ，环状同分异构体有一种，故 D 正确。 4(2020黑龙江省铁人中学高二月考)从溴乙烷制取 1,2二溴乙烷，下列制备方案中最好的是() ACH3CH2Br NaOH 水溶液 CH3CH2OH 浓硫酸，170 CH2=CH2 Br2 CH2BrCH2Br

11、 BCH3CH2Br Br2 CH2BrCH2Br CCH3CH2Br NaOH 醇溶液 CH2=CH2 HBr CH3CH2Br Br2 CH2BrCH2Br DCH3CH2Br NaOH 醇溶液 CH2=CH2 Br2 CH2BrCH2Br 答案D 解析转化中发生三步转化，较复杂，消耗的试剂多，反应需要加热，不选 A；转化中发生取代反应 的产物较多，引入杂质，且反应不易控制，不选 B；转化中发生三步转化，较复杂，且最后一步转化为取 代反应，产物不容易控制纯度，不选 C；步骤少，产物纯度高，选 D。 5己烷雌酚的一种合成路线如下： 下列叙述不正确的是() A用 FeCl3溶液可以鉴别化合物

12、X 和 Y BY 的苯环上的二氯取代物有 7 种同分异构体 C在氢氧化钠水溶液中加热，化合物 X 可发生消去反应 DX 转化为 Y 的反应类型为取代反应 答案C 解析X 不含酚羟基，Y 含有酚羟基，所以可以用氯化铁溶液鉴别 X 和 Y，选项 A 正确；由图 可以看出，苯环上的二氯代物有 1、2；1、6；1、5；2、6；1、3；1、4；2、 3，共 7 种同分异构体，选项 B 正确；在氢氧化钠溶液中发生水解反应，应在氢氧化钠乙醇溶液中发生消 去反应，选项 C 不正确；由官能团的变化可知，X 发生取代反应生成 Y，选项 D 正确。 6 (2020张家口一中高二期中)华法林(Warfarin)又名杀

13、鼠灵， 为心血管疾病的临床药物。 其合成路线(部 2022 高中化学新教材同步讲义资料 分反应条件略去) 如下所示： 回答下列问题： (1)A 的名称为_，E 中官能团名称为_。 (2)B 的结构简式为_。 (3)由 C 生成 D 的化学方程式为_。 (4)的反应类型为_，的反应类型为_。 (5)F 的同分异构体中，同时符合下列条件的同分异构体共有_种。 a能与 FeCl3溶液发生显色反应 b含有CHO 其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为_。 答案(1)甲苯酯基 (2) (3)O2 Cu 2H2O (4)取代反应加成反应 (5)13 解析(1)A 为，名称为甲苯，E 为，官能团名称为酯基。

14、(2)由题图分析知，B 的结构简式为。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (3)C() 催 化 氧 化 生 成 D() ， 化 学 方 程 式 为 O2 Cu 2H2O。 (4)为与(CH3CO)2O 在浓硫酸的催化作用下反应生成和 CH3COOH，则反应类型为 取代反应，为与反应生成，反应类型为加成反应。 (5)F 的同分异构体中，同时符合：a.能与 FeCl3溶液发生显色反应，b.含有CHO 条件的同分异构体 共有 13 种。它们为苯环上有OH(酚)、CH2CHO 两个取代基的同分异构体 3 种，苯环上有OH(酚)、 CHO、CH3三个取代基的同分异构体 10 种。其中核磁共振氢谱为五

15、组峰的结 构简式为 。 题组一有机合成路线的设计与选择 1在有机合成中，若制得的有机化合物较纯净且易分离，在工业生产上才有实用价值。据此判断下 列有机合成一般不适用于工业生产的是() A酚钠与卤代烃作用合成酚醚： NaBr B乙烷与氯气在光照下制备氯乙烷：CH3CH3Cl2 光照 CH3CH2ClHCl C萘与浓硫酸制备萘磺酸：HOSO3H 60 H2O D乙烯水化制乙醇：CH2=CH2H2O 催化剂 加热，加压 CH3CH2OH 答案B 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析乙烷与氯气在光照下发生取代反应，反应生成的有机物是多种氯代乙烷的混合物。 2以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案最合

16、理的是() ACH3CH2Br NaOH 水溶液 CH3CH2OH 浓硫酸 170 CH2=CH2 Br2 CH2BrCH2Br 水解 乙二醇 BCH3CH2Br Br2 CH2BrCH2Br 水解 乙二醇 CCH3CH2Br NaOH 醇溶液 CH2=CH2 HBr CH3CH2Br Br2 CH2BrCH2Br 水解 乙二醇 DCH3CH2Br NaOH 醇溶液 CH2=CH2 Br2 CH2BrCH2Br 水解 乙二醇 答案D 解析题干中强调的是最合理的方案，A 项与 D 项相比，步骤多一步，且在乙醇发生消去反应时，容 易发生分子间脱水、氧化反应等副反应；B 项步骤最少，但取代反应不会停

17、留在“CH2BrCH2Br”阶段，副 产物多，分离困难，原料浪费；C 项比 D 项多一步取代反应，显然不合理；D 项相对步骤少，操作简单， 副产物少，较合理。 3我国自主研发对二甲苯的绿色合成路线示意图如下： 下列说法正确的是() A过程发生了取代反应 B中间产物 M 的结构简式为 C利用相同原料、相同原理也能合成邻二甲苯 D该合成路线理论上碳原子的利用率为 100% 答案D 解析异戊二烯与丙烯醛共同发生加成反应，生成 4甲基3环己烯甲醛，不是取代反应，A 错误；通 过 M 的球棍模型可以看出六元环上甲基的邻位有一个双键，所以 M 为 4甲基3环己烯甲醛，结构简式为 ，B 错误；根据合成路线，

18、可以合成对二甲苯和间二甲苯，不能合成邻二甲苯，C 错误；该合成路线包含两步，第一步为加成，第二步为脱水，两步的碳原子利用率均为 100%，D 正确。 题组二有机合成方法的分析与应用 4食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下： 苯酚苯氧乙酸 2022 高中化学新教材同步讲义资料 菠萝酯 下列叙述错误的是() A步骤(1)产物中残留的苯酚可用 FeCl3溶液检验 B苯酚和菠萝酯均可与酸性 KMnO4溶液发生反应 C苯氧乙酸和菠萝酯均可与 NaOH 溶液发生反应 D步骤(2)产物中残留的烯丙醇可用溴水检验 答案D 解析A 项中利用的显色反应可进行检验，正确；B 项中和菠萝酯中的均可 以被酸性

19、KMnO4氧化，正确；C 项中苯氧乙酸中的羧基、菠萝酯中的酯基都可与 NaOH 溶液反应，正确； D 项中步骤(2)产物也含，能使溴水褪色，故错误。 5(2020重庆高二期末)下述转化关系可用于合成解痉药奥昔布宁的前体(化合物丙)，下列说法不正确 的是() A化合物甲中的含氧官能团有酮羰基和酯基 B化合物乙分子中含有 1 个手性碳原子 C化合物乙能发生消去反应，且生成的有机物能和溴发生加成反应 D化合物丙能和氯化铁溶液发生显色反应 答案D 解析化合物中的含氧官能团有酮羰基和酯基，故 A 正确；化合物 分子中含有 1 个手性碳原子(圆圈标出)，故 B 正确；化合物能发生消去反应生成 ，生成的有机

20、物含有碳碳双键，能和溴发生加成反应，故 C 正确；化合物 2022 高中化学新教材同步讲义资料 不含酚羟基，不能发生显色反应，故 D 错误。 6阿魏酸在食品、医药等方面有着广泛用途。一种合成阿魏酸的反应可表示为： 则下列说法不正确的是() A丙二酸与乙二酸(HOOCCOOH)互为同系物 B由题中信息可知阿魏酸的分子式为 C10H12O4 C香兰素、阿魏酸都是芳香族化合物 D阿魏酸分子最多有 10 个碳原子共平面 答案B 解析丙二酸与乙二酸官能团个数相同，且相差 1 个 CH2原子团，是同系物，故 A 正确；根据结构简 式可知阿魏酸的分子式为 C10H10O4，故 B 错误；香兰素、阿魏酸都含有

21、苯环结构，是芳香族化合物，故 C 正确；苯环上的所有原子共平面，乙烯上的所有原子共平面，单键可以旋转，当苯和乙烯共平面，同时 H3CO中的 C 也和苯共平面，这时有 10 个碳原子共平面，故 D 正确。 7 (2020 石 家 庄 高 二 期 中 )M 是 一 种 重 要 材 料 的 中 间 体 ， 其 结 构 简 式 为 。合成 M 的一种途径如下： AF 分别代表一种有机化合物，合成路线中的部分产物及反应条件已略去。 已知：Y 的核磁共振氢谱只有 1 种峰； RCH=CH2 .B2H6 .H2O2/OH RCH2CH2OH； 两个羟基连接在同一个碳原子上不稳定，易脱水。 请回答下列问题：

22、(1)D 中官能团的名称是_，Y 的结构简式是_。 (2)步骤的反应类型是_。 (3)下列说法不正确的是_(填字母)。 aA 和 E 都能发生氧化反应 b1 mol B 完全燃烧需 6 mol O2 cC 能与新制的氢氧化铜悬浊液反应 2022 高中化学新教材同步讲义资料 d1 mol F 最多能与 3 mol H2反应 (4)步骤的化学反应方程式是_。 (5)M 经 催 化 氧 化 得 到 X(C11H12O4)， X 的 同 分 异 构 体 中 同 时 满 足 下 列 条 件 的 结 构 简 式 为 _。 a苯环上只有两个取代基，苯环上的一氯代物有 2 种 b水解只生成芳香醇和二元酸，且二

23、元酸的核磁共振氢谱只有 2 种峰 答案(1)羧基 (2)消去反应 (3)d (4) 催化剂 H2O (5) 解析反应为取代反应，可推知 E 为。反应为卤代烃的水解反应，酸化得到 F 为 ，由 M 的结构可知 D 为(CH3)2CHCOOH，逆推可知 C 为(CH3)2CHCHO、B 为 (CH3)2CHCH2OH，结合信息可知 A 为(CH3)2C=CH2，Y 发生消去反应得到 A，而 Y 的核磁共振氢谱只 有 1 种峰，则 Y 为。 (1)D 为(CH3)2CHCOOH，含有的官能团的名称是羧基；Y 的结构简式是。 (2)步骤发生卤代烃的消去反应。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (3

24、)A 为(CH3)2C=CH2，E 为，均可以燃烧，碳碳双键、酚羟基都易被氧化，均可以发生氧化反 应，故 a 正确；B 为(CH3)2CHCH2OH,1 mol B 完全燃烧需 O2为(410/41/2) mol6 mol，故 b 正确；C 为(CH3)2CHCHO，含有醛基，能与新制的氢氧化铜悬浊液反应，故 c 正确；F 为， 苯环、醛基均与氢气发生加成反应，1 mol F 最多能与 4 mol H2反应，故 d 错误。 (4)步骤的化学反应方程式是 催化剂 H2O。 (5)M 经 催 化 氧 化 得 到X(C11H12O4) ， 则X为 ，X 的同分异构体中同时满足下列条件：a.苯环上只有

25、两个取代基， 苯环上的一氯代物有 2 种，含有 2 个不同的取代基，且处于对位；b.水解只生成芳香醇和二元酸，且二元 酸的核磁共振氢谱只有2种峰， 符合条件的同分异构体为。 8(2020武汉市钢城第四中学高二月考)A(C3H6)是基本有机化工原料。由 A 制备聚合物 C 和 的合成路线(部分反应条件略去)如图所示。 已 知 ： | ； 烯 烃 中 饱 和 碳 上 的 氢 原 子 高 温 下 能 发 生 取 代 反 应 ； RCN .NaOH .HCl RCOOH。 回答下列问题： (1)A 的名称是_，B 含有的官能团的名称是_。 (2)C 的结构简式为_，DE 的反应类型为_。 2022 高

26、中化学新教材同步讲义资料 (3)EF 的化学方程式为_。 (4)中最多有_个原子共平面。 (5)结合题给信息，以乙烯、HBr 为起始原料制备丙酸，设计合成路线(其他试剂任选)。 合成路线流程图示例： CH3CHO O2 催化剂， CH3COOH CH3CH2OH 浓硫酸， CH3COOCH2CH3 答案(1)丙烯碳碳双键、酯基 (2)取代反应(或水解反应) (3) (4)10 (5)CH2=CH2 HBr 催化剂， CH3CH2Br NaCN CH3CH2CN .NaOH .HCl CH3CH2COOH 解析(1)通过以上分析知，A 为丙烯，B 的结构简式为 CH3CH=CHCOOCH3，其官

27、能团的名称是碳 碳双键和酯基。 (2)C 的结构简式为，D 发生水解反应或取代反应生成 E。 (4)该分子中含有 10 个原子，根据乙烯结构特点知，该分子中所有原子共平面。 (5) CH2=CH2和HBr发生加成反应生成CH3CH2Br， CH3CH2Br和NaCN发生取代反应生成CH3CH2CN， CH3CH2CN 在 碱 性 条 件 下 发 生 水 解 反 应 然 后 酸 化 得 到 CH3CH2COOH ， 所 以 其 合 成 路 线 为 CH2=CH2 HBr 催化剂， CH3CH2Br NaCN CH3CH2CN .NaOH .HCl CH3CH2COOH。 9(2020山东省广饶一

28、中高二月考)“清肺排毒汤”对新冠肺炎病毒感染具有良好的效果，其中一味 中药黄芩的一种活性中间体的结构简式为，现在可人工合成，路线如图所示： 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (1)A 生 成 B 的 反 应 条 件 是 _ ， B 生 成 C 的 反 应 条 件 为 _。 (2)合成过程中，属于取代反应的是_。 (3)F 的结构简式为_。 (4)D 在一定条件下能生成高分子化合物，请写出该反应的化学方程式：_。 同时符合下列三个条件的 D 的同分异构体共有_种。 a能发生银镜反应 b苯环上有 3 个取代基 c与 FeCl3溶液发生显色反应 (5)依据以上合成信息，写出以乙烯和氯苯为原料合成

29、的路线，无机试剂自选。 答案(1)氢氧化钠水溶液，加热(或 NaOH 水 )铜或银作催化剂，加热(或 Cu 或 Ag ) (2) (3) (4) 一定条件 10 (5) 2022 高中化学新教材同步讲义资料 解析(1)A 生成 B 是卤代烃的水解，反应条件是氢氧化钠水溶液，加热；B 生成 C 是醇氧化为醛，反 应条件为铜或银作催化剂，加热。 (2) 反应 是氯原子被羟基代替； SOCl2 反应 是羟基被氯原子代替； 是 氯 原 子 被代 替 ； 是甲基被氢原子代替， 所以属于取代反应的是。 (3)和 F 反应生成， 由 G 逆推可知 F 的结构简式 是。 (4)D 分子中含有碳碳双键，在一定条件下发生加聚反应生成高分子化合物，反应方程式是 一定条件 ; a能发生银镜反应，说明含有醛基； b苯环上有 3 个取代基；c 与 FeCl3溶液发生显色反应， 说明含有酚羟基， 则 3 个取代基是OH、 CHO、 CH=CH2， 3 个不同的取代基在苯环上的位置异构有 10 种，所以符合条件的 D 的同分异构体有 10 种。 (5)乙烯和水发生加成反应生成乙醇，乙醇氧化为乙醛、乙醛氧化为乙酸，乙酸在 SOCl2作用下生成乙 2022 高中化学新教材同步讲义资料 酰氯，氯苯水解为苯酚，苯酚和乙酰氯反应生成，合成路线见答案。