3.5 有机合成 -【考点精准练】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修3）（原卷版）

3.5有机合成核心素养发展目标1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成基本任务，掌握有机化合物分子骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。2.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献及对健康、环境造成的影响，能用“绿色化学”的理念指导合成路线的选择。3.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。4.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。考点梳理考点1有机合成一、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CH3CH2Cl＋NaCN―→CH3CH2CN(丙腈)＋NaCl；CH3CH2CNCH3CH2COOH。②醛、酮与氢氰酸的加成反应CH3CHO＋HCN―→；。③卤代烃与炔钠的反应2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2；CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→CH3C≡CCH2CH3＋NaCl。④羟醛缩合反应CH3CHO＋。(2)缩短碳链①脱羧反应R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3。②氧化反应；R—CH==CH2RCOOH＋CO2↑。③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。④烃的裂化或裂解反应C16H34C8H18＋C8H16；C8H18C4H10＋C4H8。(3)成环①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)②形成环酯 ＋＋2H2O。③形成环醚(4)开环①环酯水解开环②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CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O。②卤代烃的消去反应CH3—CH2—Br＋NaOHCH2==CH2↑＋NaBr＋H2O。③炔烃的不完全加成反应CH≡CH＋HClCH2==CHCl。(2)卤素原子①烃与卤素单质的取代反应＋Br2＋HBr；＋Cl2＋HCl。②不饱和烃的加成反应＋Br2―→； CH2==CHCH3＋HBrCH3CHBrCH3；CH≡CH＋HClCH2==CHCl。③醇的取代反应CH3—CH2—OH＋HBrCH3—CH2—Br＋H2O。(3)羟基①烯烃与水的加成反应CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH。②卤代烃的水解反应CH3—CH2—Br＋NaOHCH3CH2—OH＋NaBr。③醛或酮的还原反应CH3CHO＋H2CH3CH2OH；＋H2。④酯的水解反应CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH；CH3COOCH2CH3＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH。(4)官能团的转化熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。三、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(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。2．常见的有机合成路线(1)一元化合物合成路线(2)二元化合物合成路线(3)芳香族化合物合成路线①②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)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。四、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(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。2．常见的有机合成路线(1)一元化合物合成路线(2)二元化合物合成路线(3)芳香族化合物合成路线①② 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)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。归纳总结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。(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，对不同的合成路线进行优选。即学即练1．利用聚偏氟乙烯和葡萄糖制备纳米碳材料，和葡萄糖的结构简式如图所示。下列说法正确的是A．用酸性溶液可检验葡萄糖中的醛基B．和中碳原子杂化类型不同C．常温下，葡萄糖可与乙酸发生酯化反应D．聚合度越大，熔点越低2．CH4和H2混合气体10mL，完全燃烧后生成6mLCO2气体(气体的体积在相同状况下测定)，则混合气体中CH4和H2的体积之比为 A．2∶3B．3∶2C．2∶1D．1∶23．氯吡格雷()可用于防治动脉硬化。下列关于该有机物的说法正确的是          氯吡格雷A．属于烃类B．可以生加成反应C．分子中含有3个苯环D．能在碱性条件下稳定存在4．北京冬奥会将于2022年举办，绿色环保是主要理念。在场馆建设中用到的一种耐腐、耐高温的表面涂料是以某双环烯酯为原料制得，该双环烯酯的结构如图所示。下列说法正确的是A．该双环烯酯的分子式为C14H20O2B．1mol该双环烯酯能与3molH2发生加成反应C．该双环烯酯分子中π键数目为3molD．该双环烯酯的一氯代物有9种5．贝诺酯具有解热镇痛和抗炎作用，其结构简式如图所示。下列关于贝诺酯的描述正确的是A．易溶于水，密度比水小B．苯环上的一氯代物有4种C．分子中所有原子可能共平面D．可发生加成反应和取代反应6．判断下列说法是否正确，并说明理由。(1)分子中有羧基的物质溶于水后，溶液一定显酸性。________(2)甲酸乙酯、乙酸甲酯、丙酸互为同分异构体。________ (3)甲醛、乙酸、甲酸甲酯三种有机化合物的碳、氢、氧的质量比相同。________(4)RCOOH与R′OH发生酯化反应时生成。________(5)能与溶液发生反应、分子式为的有机化合物一定是羧酸。________(6)甲酸能发生银镜反应。________(7)的名称为2，3-二甲基己酸。________7．某有机物A是农药生产中的一种中间体，其结构简式如图所示．由A的结构推测，它能________（填字母）．a．使溴的四氯化碳溶液褪色b．使酸性KMnO4溶液褪色c．和稀硫酸混合加热，可以发生取代反应d．与Na2CO3溶液作用生成CO2e．1molA和足量的NaOH溶液反应，最多可以消耗3molNaOHf．和NaOH醇溶液混合加热，可以发生消去反应g．1molA和足量的H2反应，最多可以消耗4molH2分层训练夯实基础1．2022年诺贝尔化学奖授予了在点击化学方面做出贡献的科学家。一种点击化学反应如下： 用NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是A．该反应的原子利用率为100%B．标况下，22.4LX物质含有NA个手性碳原子C．Y物质存在顺反异构体D．常温时1molZ物质含8NA个碳碳双键2．下列化合物中，能发生酯化、加成、消去三种反应的是A．B．CH3－CH=CH－COOHC．D．3．α－氰基丙烯酸正丁酯(俗称504)常用作医用胶。因其既有较快的聚合速度，同时还能与比较潮湿的人体组织强烈结合，在临床医学中具有广泛的应用。其结构如图所示，其中氰基(－CN)具有较强的极性，对碳碳双键基团具有活化作用。下列说法不正确的是A．可能发生水解、加成等反应B．发生加聚反应的条件相较乙烯更加温和C．与α－氰基丙烯酸乙酯(俗称502)互为同系物D．无机氰化物(含有CN-的无机盐)有剧毒，因此504也有剧毒4．利托君是目前国内外治疗早产的药物，其结构简式为，4−羟基苯丙酮（）是合成利托君的中间体，下列说法正确的是 A．利托君的分子式为C17H20NO3B．利托君分子中碳原子上的一溴代物有12种C．4−羟基苯丙酮分子中最多有5个原子共线D．1mol利托君与溴水反应时，最多消耗4molBr25．某有机物的结构简式如图所示，有关说法正确的是A．1mol该有机物能与1molNa反应B．能发生取代、加成、酯化等反应C．既不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能使溴水褪色D．分子式为C11H11O36．化合物F是合成吲哚—2—酮类药物的一种中间体，其合成路线如图：已知：I.II.III.Ar—X+Ar为芳基；X=Cl，Br；Z或Z′=COR，CONHR，COOR等。实验室制备A的化学方程式为_____。7．下面是几种有机物之间的转化关系： (1)反应①，用O2氧化，反应条件为_________________。(2)反应③的化学方程式是___________________。(3)用18O标记乙醇分子中的氧原子，反应⑤生成物中含18O的物质结构简式是______________。能力提升1．药物非洛地平是一种长效的钙离子通道阻断剂，广泛应用于医药领域，其结构简式如图所示。下列说法正确的是A．非洛地平的分子式为C18H20Cl2NO4B．非洛地平可以与盐酸反应C．1mol非洛地平最多消耗7molH2D．非洛地平分子中所有碳原子可能共平面2．下列对有机物结构或性质的描述，正确的是A．0.1mol羟基中含有1mol电子B．乙烷和丙烯任意比混合的气体1mol，完全燃烧均生成3molH2OC．7.8g苯分子中碳碳双键的数目为0.3NAD．有机物1-甲基环己烷()的一氯代物有4种3．下列关系正确的是A．熔点：正戊烷>2，2—二甲基戊烷>2，3—二甲基丁烷>丙烷B．密度：1，2—二溴乙烷>H2O>乙酸乙酯 C．同质量的物质燃烧耗O2量：乙烷>乙烯>乙炔>甲烷D．同物质的量物质燃烧耗O2量：环丙烷>丙烷>丙烯4．香味醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料，它们可由月桂烯来合成。下列有关说法中不正确的是A．反应①为加成反应，反应②为取代反应B．1分子月桂烯与2分子溴加成产物有3种(不考虑立体异构)C．香味醇和橙花醇具有相同的分子式D．乙酸橙花酯的同分异构体中不可能有芳香族化合物5．某有机物的结构简式如图。下列关于该有机物的说法正确的是A．分子式为B．能发生加成、氧化反应，不能发生取代反应C．苯环上的一溴代物有6种D．1mol该有机物在一定条件下和H2反应，最多消耗8molH26．(1)均三甲苯()是一种易燃、不溶于水、比水密度小的有毒液体，是重要的有机化工原料，用于制备合成树脂、抗氧化剂等。①均三甲苯属于苯的同系物，选用一种试剂区别苯和均三甲苯：________________。②均三甲苯分子中的一个H原子被Cl原子取代，所得产物有________种。 (2)已知有机物：。①1mol该物质和足量溴水混合，消耗Br2的物质的量为___mol。②下列说法不正确的是___(填序号)。A．该有机物可发生加成、取代、氧化等反应B．该有机物和甲苯属于同系物C．该有机物使溴水褪色的原理与乙烯相同D．该有机物能使酸性KMnO4溶液褪色，发生的是加成反应(3)请完成下列转化的化学方程式(注明反应条件)①甲苯与浓硝酸、浓硫酸混合制TNT_________。②实验室制乙炔___________。(4)萘的结构简式为，存在于煤焦油中，所有原子均处于同一平面内，则1mol萘最多能和___mol的H2加成，写出萘的所有一氯代物的结构简式______。7．对溴苯乙烯()与丙烯的共聚物是一种高分子阻燃剂，有热稳定性好等优点。(1)写出对溴苯乙烯与丙烯共聚物的结构简式_______。(2)实验室由乙苯制取对溴苯乙烯，需先经两步反应制得中间体①写出该两步反应所需的试剂及条件：_______，_______。②该中间体制取对溴苯乙烯的化学方程式为_______。(3)在一定条件下可以制得A()，由上述反应，关于卤代经水解反应你可以得到的结论为_______。写出A在Cu催化条件下发生氧化反应的化学方程式_______。(4)有机物1，4-环己二烯是重要的医药中间体和新材料单体。 一定条件下环己烯脱氢反应得一种产物，化学性质比较稳定，易取代、难加成。该产物属于_______(填有机物类别)。推测结构简式：B_______，X_______。培优专练1．某烃的衍生物分子式可写为(CH2)m(CO2)n(H2O)p。当它完全燃烧时，生成的CO2与消耗的O2在同温同压下体积比为1:1，则m:n为A．2:1B．2:3C．1:1D．1:22．1mol某气态烃最多可与2molHCl发生加成反应，所得产物与Cl2发生取代反应时，若将氢原子全部取代，需要8molCl2，由此可知该烃结构简式可能为A．CH≡CHB．CH3—C≡CHC．CH3—CH═CH—CH3D．CH3—C≡C—CH33．茚地那韦被用于新型冠状病毒肺炎的治疗，其结构简式如图所示，下列说法正确的是A．茚地那韦分子中含有羟基和酮羰基B．lmol茚地那韦最多与llmol氢气发生加成反应C．虚线框内的所有碳、氧原子可能处于同一平面D．茚地那韦可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，不与FeCl3溶液显色 4．普伐他汀是一种调节血脂的药物，其结构简式如图所示(表示出其空间构型)。下列关于普伐他汀的性质描述不正确的是A．能使酸性KMnO4溶液褪色B．能发生加成、取代、消去反应C．不能与FeCl3溶液发生显色反应D．1mol该物质最多可与1molNaOH反应5．维生素B2也称“核黄素”，其结构如图。维生素B2的磷酸盐衍生物是某些氧化还原酶的辅基，为生长必需物质，缺少维生素B2会引起口角炎、皮肤和眼部疾病。下列有关维生素B2的描述正确的是A．核黄素中只含有肽键和羟基两种官能团B．核黄素能发生银镜反应C．核黄素能被酸性高锰酸钾溶液氧化D．核黄素能与氯化铁溶液作用呈紫色6．已知： ，设计由苯甲醇()为原料合成化合物的路线(其他试剂任选)。___________7．有机化学反应因反应条件不同，可生成不同的有机产品。例如：工业上利用上述信息，按下列路线合成结构简式为的物质，该物质是一种香料。请根据上述路线，回答下列问题：（1）A的结构简式可能为。（2）反应③、⑤的反应类型分别为、。（3）反应④的化学方程式为（注明反应条件）：。（4）工业生产中，中间产物A须经反应③④⑤得D，而不采取直接转化为D的方法，其原因是___________。（5）这种香料是具有多种同分异构体，其中某种物质有下列性质：①该物质的水溶液遇FeCl3溶液呈紫色②分子中有苯环，且苯环上的一溴代物有两种。写出符合上述两条件的物质可能的结构简式：。