天津市2021年高考化学一轮复习专题二十一有机合成课件.pptx

1、专题二十一 有机合成,高考化学（天津专用）,考点一 高分子化合物 基础知识 (一)高分子化合物简介 1.高分子化合物可分为 天然 高分子化合物和 合成 高分子 化合物。 2.大部分高分子化合物是由低分子通过聚合反应制得的,所以也常称为 聚合物或高聚物。,考点清单,(1)结构简式: 。 (2)链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。聚乙烯 的链节为 CH2CH2 。 (3)聚合度(n):高分子链中含有链节的数目。 (4)单体:能合成高分子化合物的低分子化合物。聚乙烯的单体是CH2 CH2。 4.结构特点:a.线型(链状)结构;b.支链型结构;c.体型(网状)结构。 5.高分子化合物的

2、基本性质 (1)溶解性 线型结构的有机高分子(如有机玻璃)能溶解在适当的溶剂里,但溶解过 程比小分子缓慢。,3.表述方式(以聚乙烯为例),体型结构的有机高分子(如橡胶)则不容易溶解,只是有一定程度的胀 大。 (2)热塑性和热固性 线型高分子具有热塑性加热到一定温度范围时开始软化,直到熔化 成流动的液体,冷却后又变成固体。例如聚乙烯塑料等。 体型高分子具有热固性经加工成型后就不会受热熔化。例如酚醛 塑料等。 (3)强度 高分子材料的强度一般都较大。这与高分子化合物的相对分子质量大, 分子间作用力强有密切关系。,(4)电绝缘性 高分子化合物链里的原子是以共价键结合的,一般不易导电。 此外,有的高分

3、子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水 等性能,但是,高分子材料也有易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺 点。 (二)合成材料 我们常说的三大合成材料是指 塑料 、 合成纤维 、 合 成橡胶 。,1.塑料,2.合成纤维 (1)纤维 (2)常见合成纤维,3.合成橡胶 (1)橡胶的分类 根据来源不同,橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。 (2)合成橡胶 a.合成橡胶的原料:以石油、天然气为原料。 b.合成橡胶的性质:具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐 低温等性能。,（3）常见合成橡胶,基础知识 1.取代反应:有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所 替代 的反应。 (1)卤代

4、反应 烷烃在光照下与卤素单质(气体)发生取代反应。 苯在催化剂的作用下与液态卤素单质发生取代反应。 苯的同系物在光照下侧链上的氢与卤素单质(气体)发生取代反应。 苯的同系物在催化剂的作用下苯环上的氢与液态卤素单质发生取代反应。 (2)硝化反应:苯和苯的同系物在加热及浓硫酸作用下与浓硝酸发生取 代反应。,考点二 有机合成,(3)磺化反应:苯和苯的同系物在加热时与浓硫酸发生取代反应。 (4)酯化反应:醇和酸在加热和浓硫酸的作用下发生取代反应生成酯和 水。 (5)水解反应:含有 、X(卤素)等官能团的有机物在一定 条件下可与水反应。 2.加成反应:有机物分子中 双键(或三键) 两端的碳原子与其他原

5、子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。 (1)与氢气加成:碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛或酮中的 羰基 在催化剂的作用下能够和氢气发生加成反应。 (2)与卤素单质加成:碳碳双键、碳碳三键与卤素单质发生加成反应。,(3)与卤化氢加成:碳碳双键、碳碳三键在催化剂的作用下与卤化氢发 生加成反应。 (4)与水加成:碳碳双键、碳碳三键在加热、加压以及催化剂的作用下 与水发生加成反应。 3.消去反应:有机物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子 (如水或卤化氢),而生成含 不饱和键 的化合物的反应。 (1)卤代烃在 氢氧化钠乙醇溶液 中加热发生消去反应。 (2)醇在浓硫酸和一定温度下能发生消去反应

6、。 4.氧化反应:有机物加氧或脱氢的反应。 (1)有机物燃烧:除少数有机物(CCl4)外,绝大多数有机物都能燃烧。 (2)催化氧化:醇(与羟基相连的碳原子上有氢)在催化剂作用下可以发生,脱氢氧化,醛基能够被银氨溶液或新制的氢氧化铜氧化。 (3)与其他氧化剂反应 苯酚可以被空气中的氧气氧化。 碳碳双键、碳碳三键、苯的同系物(与苯环相连的碳原子上有氢)、醛 基能够被酸性高锰酸钾溶液氧化。 5.还原反应:有机物加氢或脱氧的反应。含有碳碳双键、碳碳三键、醛 基等官能团的有机物与氢气的加成均属于还原反应。,6.加聚反应:含有 碳碳双键 、碳碳三键的不饱和化合物在催化剂 的作用下生成高分子化合物的反应。

7、7.缩聚反应:单体之间结合成高分子化合物,同时生成小分子的反应。 8.显色反应 (1)苯酚与FeCl3溶液反应显 紫色 。 (2)淀粉溶液与碘反应显 蓝色 。 (3)蛋白质(分子中含有苯环)与浓硝酸反应显黄色,重点难点 1.加聚反应 (1) nCH2 CH2 CH2CH2(聚乙烯) (2) (3) (聚苯乙烯) (4) nCF2 CF2 CF2CF2(聚四氟乙烯) (5),(6) (有机玻璃) (7) 聚异戊二烯(天然橡胶) (8) nCH2 CH2+nCH2 CHCN (9) nHCHO CH2O(聚甲醛),(1)醇羟基中的氢和酸分子中的OH缩合成水的反应。如 +nHOCH2CH2OH +(

8、2n-1)H2O (2)羧基中的羟基与氨基中的H原子缩合成水的反应。如 +(n-1)H2O nHOOCCOOH+nH2NCH2CH2NH2,2.缩聚反应,的反应。如: nHCHO+n,+(2n-1)H2O (3) 双键中的氧原子与另一个基团中的活泼氢原子缩合成水,方法1 有机反应类型的判断方法 1.取代反应 概念的主线是“某些被其他替代”,其中“某些”不仅仅是 “某一个”。它包括以下几种情况:一个原子被另一种原子或原子团所 替代的反应;一个原子团被另一种原子或原子团所替代的反应;几个原 子或原子团同时被另一种原子或原子团所替代的反应等。 硝化、磺化、酯化,卤代烃的水解,糖类、蛋白质的水解,酯类

9、水解,缩聚 反应都属于取代反应。 2.加成反应 加成反应的特征是不饱和碳原子直接结合其他原子或原子团。加成反,方法技巧,应的结果是有机物分子的不饱和度有所降低。加成反应包含以下几种 情况:不同分子间的加成反应、加聚反应,相同分子间的加成反应、加 聚反应等。 3.消去反应 并不是所有卤代烃和醇都能发生消去反应,只有含有碳原子且碳原子 上有氢原子时才可能发生消去反应。 如CH3Cl、CH3OH、 、 等不能发 生消去反应。需要注意的是 分子中与溴原子相连的碳原子,的邻位碳原子上有氢原子,但也不能发生消去反应。 4.醇的催化氧化反应 只有与羟基相连的碳原子上有氢原子的醇才能发生催化氧化反应。只 有伯

10、醇(即RCH2OH)才可被氧化成醛,进一步被氧化为羧酸;仲醇(即R CHOHR)只可被氧化成酮。 5.有机物水解反应小结 (1)卤代烃的水解 1)水解的条件:NaOH的水溶液,加热。 2)水解的原理 RX+H2O ROH+HX或RX+NaOH ROH+NaX 名师点睛 a.为了使水解反应进行得较完全,水解时一定要加入可溶性,的强碱(目的是与水解产生的HX发生中和反应,减小生成物的浓度,使平 衡右移);水解时还要加热(目的是提高反应速率且水解反应是吸热反应, 升高温度也有利于平衡右移)。 b.此反应为取代反应。 c.由于是在碱性条件下水解,所以在进行产物X-的检验时,应先加稀硝酸 酸化,再加Ag

11、NO3溶液。 (2)酯的水解 1)水解的条件:在酸性或碱性条件下水解。 2)水解的原理 酸性条件下的水解 RCOOR+ O RCO18OH+ROH,碱性条件下的水解 RCOOR+NaOH RCOONa+ROH 名师点睛 a.酯在酸性条件下的水解反应是可逆的。水解时断CO 键, 上连OH,O上连H原子。酸性条件下,酯的水解用水 浴加热。 b.酯在碱性条件下水解,生成的酸与碱反应,使平衡向酯水解的方向移 动,水解彻底。水解时断CO键, 上连ONa,O上连H原 子。 (3)油脂的水解,1)水解的条件:在酸性或碱性条件下水解。 2)水解的原理 酸性条件下的水解 +3H2O +3C17H35COOH 硬

12、脂酸甘油酯 甘油 硬脂酸 碱性条件下的水解 +3NaOH +3C17H35COONa 硬脂酸甘油酯 甘油 硬脂酸钠,名师点睛 a.酸性条件下,可用油脂为原料制取高级脂肪酸和甘油。 b.碱性条件下的水解又叫皂化反应,是制肥皂的原理。 c.碱性条件下的水解是否完全,要看溶液是否分层。 (4)糖类的水解 1)水解的条件:一般在稀硫酸环境下进行,只有纤维素的水解稍难,用浓 硫酸、加热或在稀硫酸、加压的条件下才能进行。 2)水解的原理 蔗糖的水解 C12H22O11+H2O C6H12O6+C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖,麦芽糖的水解 C12H22O11+H2O 2C6H12O6 麦芽糖 葡萄糖 淀

13、粉的水解 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 淀粉 葡萄糖 纤维素的水解 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 纤维素 葡萄糖 名师点睛 a.在写糖类的水解反应方程式时,分子式的下方必须注明糖 类的名称。,b.糖类水解的产物一般是葡萄糖,但蔗糖水解的产物有两种:葡萄糖和果 糖。 c.实验室检验蔗糖水解的产物时,必须先加入NaOH溶液中和作为催化 剂的稀硫酸,再加入银氨溶液或新制的Cu(OH)2进行检验。 (5)蛋白质的水解 1)水解的条件:在酸、碱或酶的作用下水解。 2)水解的原理:肽键中的 键断开,水解的最终产物为氨基酸。 例1 下列与有机化合物的结构、性质和用途有

14、关的叙述正确的是 ( ) A.苯、乙烯均能使溴水褪色,且二者的反应原理相同,B.乙醇和乙酸生成乙酸乙酯的反应与甲烷和氯气的反应属于同一类型 C.乙烯、氯乙烯、聚乙烯均含有碳碳双键,都能使酸性KMnO4溶液褪色 D.油脂、糖类和蛋白质均为营养物质,且均能发生水解反应 使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色的反应一般是加成反 应,使酸性高锰酸钾溶液褪色的反应一般是氧化还原反应。 解析 A项,苯使溴水褪色发生的是萃取,属于物理变化,而乙烯可与溴 发生加成反应而使溴水褪色;B项,酯化反应也是取代反应;C项,聚乙烯 中不含碳碳双键,不能使酸性KMnO4溶液褪色;D项,糖类中的单糖不能 发生水解反应。 答案 B,解

15、题导引,方法2 有机合成的方法 1.有机合成的分析方法 (1)正合成分析法:采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要 的直接或间接的中间体,逐步推向待合成的有机物,其思维程序是:原料 中间体产品。 (2)逆合成分析法:采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手, 找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向未知原料,其思维程 序是:产品中间体原料。 如由乙烯合成草酸二乙酯,其思维过程概括如下:,具体路线: (3)综合比较法:采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成 途径进行比较,从而得到最佳的合成路线。 2.常见碳链成环的方法 (1)二元醇成环 如HOCH2CH2OH +H

16、2O,(2)羟基酸酯化成环 如2HOCH2CH2COOH +2H2O (3)二元羧酸成环 如HOOCCH2CH2COOH +H2O,如H2NCH2CH2COOH +H2O 3.有机合成中官能团衍变的方法 (1)官能团的引入 引入碳碳双键 引入碳碳双键的方法有醇的消去、卤代烃的消去、炔烃的不完全加 成。 引入羟基 引入羟基的方法有卤代烃的水解、烯烃与水的加成、醛(酮)的加成、 酯的水解。,(4)氨基酸成环,引入卤素原子 引入卤素原子的方法有烷烃或苯及其同系物的卤代,不饱和烃与HX、 X2的加成,醇与氢卤酸的取代。 (2)官能团的消除 可通过加成消除不饱和键;可通过醇的消去、醇的氧化或醇的酯化消除

17、 羟基;可通过还原或氧化消除醛基;可通过消去或取代消除卤素原子等。,4.有机合成路线的选择 (1)一元合成路线 如 CH3CH2X 一元醇 一元醛 一元羧酸 酯,(3)官能团的转化(以乙烯为起始物),如 二元醇 二元醛 二元羧酸 链酯或环酯或聚酯 (3)芳香化合物合成路线 如 5.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,(2)二元合成路线,其与NaOH反应,把OH转变为ONa,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

18、 为碳碳双键; (3)氨基(NH2)的保护:如用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,再把NO2还原为NH2。 6.碳骨架的增减 (1)增长:有机合成题中碳链的增长,一般会以信息形式给出,常见方式为 有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等; (2)变短:如烃的裂化和裂解、某些烃(如某些苯的同系物、烯烃)的氧 化、脱羧反应等。,例2 星形聚合物SPLA可经下列反应路线得到(部分反应条件未注明)。 已知:SPLA的结构为 ,其中R为 。,(1)淀粉是 糖(填“单”或“多”);A的名称是 。 (2)乙醛由不饱和烃制备的方法之一是 (用化学方程式表示,可多步)。

19、(3)DE属于 反应;D结构中有3个相同的基团,且1 mol D能 与2 mol Ag(NH3)2OH反应,则D的结构简式是 ;D 与银氨溶液反应的化学方程式为 。 (4)B的直链同分异构体G的分子中不含甲基,G既不能与NaHCO3溶液反 应,又不能与新制Cu(OH)2反应,且1 mol G与足量Na反应生成1 mol H2,则,G的结构简式为 。 (5)B有多种脱水产物,其中两种产物的结构简式为 和 。 解析 (1)淀粉是一种多糖,其水解的最终产物为葡萄糖。(3)由D、E的 分子式可知,DE为加成反应。1 mol D能与2 mol Ag(NH3)2OH反应,说 明1 mol D中有1 mol

20、 CHO;分析可知D结构中3个相同的基团为CH2 OH,则D的结构简式为C(CH2OH)3CHO,D与银氨溶液反应的化学方程式 为C(CH2OH)3CHO+2Ag(NH3)2OH C(CH2OH)3COONH4+2Ag+3NH3+ H2O。(4)由题意知G中无CH3、COOH和CHO,1 mol G中有 2 molOH,则G的结构简式为 。(5)B为,其脱水产物有CH2 CHCOOH、 、 、 。 答案 (1)多 葡萄糖,(2)CH2 CH2+H2O CH3CH2OH(或CH2 CH2+HBr CH3 CH2Br,CH3CH2Br+H2O CH3CH2OH+HBr或CH3CH2Br+NaOH

21、CH3CH2OH+NaBr,合理即可)、2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO +2H2O (3)加成(或还原) C(CH2OH)3CHO C(CH2OH)3CHO+2Ag(NH3)2OH C(CH2OH)3COONH4+ 2Ag+3NH3+H2O (4),(5) CH2 CHCOOH、 、 、 (任选两种,答案合 理即可),方法3 单体与高聚物的互推规律 聚合时找准结合点,反推单体时找准分离处,结合点必为分离处。 1.由单体推断高聚物 (1)单烯烃型单体加聚时,“断开双键,键分两端,添上括号,n写后面”。 如 。 (2)二烯烃型单体加聚时,“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,n写

22、后面”。 如 。 (3)分别含有一个双键的两种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括,号,n写后面”。 如 。 2.由高聚物推导单体的方法 (1)加聚产物单体的判断方法 1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,其单体必为一 种,将两个半键闭合即可。 如 的单体为 。 2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物,其单,体必为两种,在中央画线断开,然后半键闭合即可。 如 的单体为CH2 CH2和 。 3)凡链节主链上只有碳原子,并存在碳碳双键结构的高聚物,按规律 “凡双键,四个碳;无双键,两个碳”画线断开。 如 的单体是 和 。 (2)缩聚产物单体的判断方法,1)

23、酯类高聚物中含有“ ”,它的单体有两种,从 中间断开, 恢复为 , 恢复为 。 如 的单体为 和 。 2)酰胺类高聚物中含有“ ”,它的单体有两种,将 键 断开,在亚氨基氮原子上加氢,在羰基碳原子上加羟基,即得高聚物的单 体。,如H 的单体是 和 。 结构为 的高聚物,其合成单体必为一种,将括号和 聚合度去掉即得高聚物的单体。 如 的单体为 。 3)酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚而成的,链节中有酚羟基的结构。,如 的单体是 和HCHO。 例3 下图是一种线型高分子的一部分: 由此分析,这种高分子化合物的单体至少有 种,它们的结构简 式为 。 解析 从 中的CO处断开,再加上相应的原子或原子团即 可得到单体。,答案 5 、HOOCCOOH、 、 、HOOCCH2COOH,