第四节有机合成导学案

第四节有机合成导学案
课题：第三章第四节有机合成
课型：新授课课时：第2课时
【学习⽬标】
1.初步认识逆向合成法的思维⽅法，理解确定合成路线的基本原则。

2.通过有机物逆合成法的推理，培养学⽣逻辑思维能⼒以及信息的迁移能⼒
3.激情投⼊，享受学习的快乐。

激发⾃⼰探索化学问题的兴趣，养成求真务实的科学态度。

【使⽤说明及学法指导】
1.依据预习案通读教材和资料书，进⾏知识梳理，了解有机合成的基本思路。

2.完成预习⾃测题⽬，针对⾃测中出现的错误，进⾏反思，并填写在“我的疑问”处。

3.限时30分钟，独⽴完成。

预习案
【温故知新】
⑴含－OH（可以是等类物质）有机物与Na反应时，－OH与H2个数的⽐关系：____________________
⑵－CHO与Ag或Cu2O的物质的量关系：___________________________________
⑶ RCH2OH → RCHO → RCOOH 摩尔质量关系：M __________________
⑷ RCH2OH ＋CH3COOH
浓H2SO4
→ CH3COOCH2R 摩尔质量关系：M _______________
【新知识导航】
⼀、有机合成的原则、⽅法、关键
1、有机合成遵循的原则
（1）起始原料要价廉、易得、简单，通常采⽤四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。

（2）尽量选择步骤最少的合成路线。

（3）“绿⾊、环保”。

（4）操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。

（5）不能臆造不存在的反应事实。

2、有机合成的解题⽅法
⾸先要看⽬标产物属于哪⼀类、带有何种官能团。

然后结合所学过的知识或题给信息，寻找官能团的引⼊、转换、保护或消去的⽅法。

3、解答有机合成题的关键在于：(1)选择合理简单的合成路线。

(2)熟练各类物质的组成、结构、性质、相互衍⽣关系以及官能团的引进和消去等基础知识。

2、有机合成题的解题⽅法
①顺向合成法:此法要点是采⽤正向思维⽅法，其思维程序为“原料→中间产物→产品”。

②逆向合成法:此法要点是采⽤逆向思维⽅法，其思维程序为“产品→中间产物→原料”。

③类⽐分析法:此法要点是采⽤综合思维的⽅法，其思维程序为“⽐较题⽬所给知识原型→找出原料与合成物质的内在联系→确定中间产物→产品”。

【练习】以（草酸⼆⼄酯）为例，说明逆向合成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⽽来的，则可推出醇为
(4)反推，此醇A与⼄醇的不同之处在于。

此醇羟基的引⼊可⽤B经
(5)反推，⼄醇的引⼊可⽤，或；
(6)由⼄烯可⽤制得B 。

3、中学常⽤的合成路线
有机合成往往要经过多步反应才能完成，因此确定有机合成的途径和路线时，就要进⾏合理选择。

选择的基本要求是原料价廉，原理正确，路线简捷，便于操作、条件适宜、易于分离，产率⾼，成本低。

中学常⽤的合成路线有四条。

(1)⼀元合成路线(官能团衍变)
R —CH═CH 2 →卤代烃→⼀元醇→⼀元醛→⼀元羧酸→酯
(2)⼆元合成路线
OH H C OH H C Cl
H C Cl H C CH CH OH CH CH 2|2|O H 2|2|Cl 22O H 23222-??→?-??→?=??→?++-⽔解
加成消去 (3)芳⾹化合物合成路线
⑷改变官能团的位置
3|3HBr 23HBr 223CH Br
H C CH CH CH CH Br CH CH CH +-??→?=??→?加成消去【预习⾃测】
1.以⼄烯和⼄苯为原料(其它⽆机物⾃选), 合成下列有机物。

2.0.1molC n H m COOH 与溴完全加成时，需溴32g,0.1mol 该有机物完全燃烧时产⽣CO 2和H 2O 的物质的量之和为
3.4mol,则该有机物的结构简式为______________
3.要合成氯⼄烷、聚氯⼄烯等，现有NaCl 、H 2O 、空⽓，还需⼀种固体原料，是_________。

4.化学式为C 8H 10O 的化合物A 具有如下性质：①可以与⾦属钠反应产⽣⽓体；②与羧酸反应⽣成有⾹味的物质；③可以被酸性KMnO 4氧化⽣成苯甲酸；④催化脱氢产物不能发⽣银镜反应；⑤脱⽔反应的产物，经聚合反应可制得⼀种塑料制品(主要
的“⽩⾊污染”源之⼀)。

请回答：
⑴对该化合物的结构可作出的判断是。

A.苯环上直接连有羟基
B.肯定有醇羟基
C.苯环侧链末端有甲基
D.肯定是芳⾹烃⑵该化合物的结构简式是。

⑶A 和Na 反应的化学⽅程式:
5.怎样以H 2O 、O H 18
2、空⽓、⼄烯为原料制取？写出有关的⽅程式。

【我的疑问】请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。

探究案
探究点⼀: 有机合成——顺合成法
1. 以⼄烯为主要原料（⽆机试剂任选）合成⼄酸⼄酯，分析合成路线？
2.课本66页学与问：卡托普利为⾎管紧张素抑制剂，其合成线路⼏各步反应的转化率如下：
则该合成路线的总产率是（）
A ． 58.5%
B ．93.0%
C ．76%
D ．68.4%
探究点⼆: 有机合成——逆推法
1.由⼄烯和其他⽆机物原料合成环状化合物E ，
请在下列⽅框内填⼊合适的化合物的结构简式。

请写出A 和E 的⽔解⽅程式：
A ⽔解：
E ⽔解：
2.（09海南）以下是某课题组设计的合成聚酯类⾼分⼦材料的路线：
已知：①A 的相对分⼦质量⼩于110，其中碳的质量分数约为0.9；
②同⼀碳原⼦上连两个羟基时结构不稳定，易脱⽔⽣成醛或酮：
③C 可发⽣银镜反应。

请根据以上信息回答下列问题：
（1）A 的分⼦式为；（2）由A ⽣成B 的化学⽅程式为 ___________________ _
反应类型是；
（3）由B ⽣成C 的化学⽅程式为该反应过程中⽣成的不稳定中间体的结构简式应是；
（4）D 的结构简式为，D 的同分异构体中含有苯环且⽔解产物之⼀为⼄酸
的有（写结构简式）。

训练案
1.绿⾊化学对化学反应提出理想的“原⼦经济性反应”是原料分⼦中的原⼦全部转变成所需产物，
不产⽣副产物，实现零排放。

以下反应中符合绿⾊化学原理的是
A.⼄烯与氧⽓在银催化作⽤下⽣成环氧⼄烷
B.⼄烷与氯⽓制备氯⼄烷
C.苯和⼄醇为原料，在⼀定条件下⽣成⼄苯
D.⼄醇与浓硫酸共热制备⼄烯
2. (09全国卷）（15分）
化合物H是⼀种⾹料，存在于⾦橘中，可⽤如下路线合成：
已知：
回答下列问题：
（1）11.2L（标准状况）的烃A在氧⽓中充分燃烧可以产⽣88 g CO2和45 g H2O。

A的分⼦式是
（2）B和C均为⼀氯代烃，它们的名称（系统命名）分别为
________________________________________；
（3）在催化剂存在下1 mol F与2 mol H2反应，⽣成3－苯基－1－丙醇。

F的结构简式是（4）反应①的反应类型是（5）反应②的化学⽅程式为
（6）写出所有与G具有相同官能团的G的芳⾹类同分异构体的结构简式：
__________________________________________________________________________
3.(08年北京)菠萝酯是⼀种具有菠萝⾹⽓的⾷⽤⾹料，是化合物甲与苯氧⼄酸
发⽣酯化反应的产物。

⑴甲⼀定含有的官能团的名称是 _
⑵5.8g甲完全燃烧可产⽣0.3mol CO2和0.3 mol H2O，甲蒸⽓对氢⽓的相对密度是29，甲分⼦中不
含甲基，且为链状结构，其结构简式是：。

⑶苯氧⼄酸有多种酯类的同分异构体，其中能与FeCl3溶液发⽣显⾊反应，且有2种⼀硝基取代物
的同分异构体是（写出任意2种的结构简式）
、。

⑷已知：R-CH2-COOH R-ONa R-O-R′(R-、R′-代表烃基) 菠萝酯的合成路线如下：
①试剂X不可选⽤的是（选填字母）。

a． CH3COONa溶液 b． NaOH溶液 c． NaHCO3溶液 d．Na
2
Cl
→
催化剂
'
Cl-R
→
（i）B2H6
（ii）H2O2/OH－
R－CH＝CH2 R－CH2CH2OH（B2 H6为⼄硼烷）
②丙的结构简式是，反应II的反应类型是
③反应IV的化学⽅程式是
4.苹果醋(ACV)是⼀种由苹果发酵⽽成的酸性饮品，具有解毒、降脂等药效，主要酸性物质为苹果酸。

苹果酸在分离提纯后的化学分析如下：①相对分⼦质量不超过150，完全燃烧后只⽣成CO2和H2O，分⼦中C、H质量分数分别为w(C)=3
5.82％、w(H)=4.48％；②0.1 mol该酸与⾜量的NaHCO3反应放出4.48 L CO2，与⾜量的Na反应放出3.36 L H2(⽓体体积均已折算为标准状况)；③该分⼦中不存在⽀链。

回答下列问题：(1)写出苹果酸的结构简式____________________________。

(2)苹果酸中含有的官能团有 (填名称)，可能发⽣的化学反应有
(填反应类型)。

(3)苹果酸的同分异构体中，符合上述①、②两个条件的是(写出结构简式)：
5.（09天津）请仔细阅读以下转化关系：
A是从蛇床⼦果实中提取的⼀种中草药有效成分，是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物；
B称作冰⽚，可⽤于医药和制⾹精，樟脑等；C的核磁共振氢谱显⽰其分⼦中含有4种氢原⼦；
D中只含⼀个氧原⼦，与Na反应放出H2；F为烃。

请回答：
（1）B的分⼦式为。

（2）B不能发⽣的反应是（填序号）。

a．氧化反应 b．聚合反应 c．消去反应 d．取代反应 e．与Br2加成反应.
（3）写出D→E、E→F的反应类型：D→E、E→F。

（4）F的分⼦式为。

化合物H是F的同系物，相对分⼦质量为56，写出H所有可能的结构；
（5）写出A、C的结构简式并⽤系统命名法给F命名：
A： _、C：、F的名称：。

（6）写出E→D的化学⽅程式。

6. (09福建)有机物A是最常⽤的⾷⽤油抗氧化剂，分⼦式为C10H12O5，可发⽣如下转化：
已知B的相对分⼦质量为60，分⼦中只含⼀个甲基。

C的结构可表⽰为：
(其中：－X、—Y均为官能团)。

回答下列问题：
(1)A的结构简式为
(2)官能团—X的名称为，⾼聚物E的链节为
(3)根据系统命名法，B的名称为
(4)反应①的化学⽅程式为
反应⑤的化学⽅程式为
(5)C有多种同分异构体，写出其中2种符合下列要求的同分异构体的结构简式:
i．含有苯环
ii．能发⽣银镜反应
iii．不能发⽣⽔解反应
(6)从分⼦结构上看，A具有抗氧化作⽤的主要原因是 (填序号)。

a．含有苯环 b．含有羰基 c．含有酚羟基
7.有机物A、B、C都是仅含C、H、O三种元素的羧酸酯，它们的⽔解产物分⼦中全都含有苯环。

A 的⽔解混合液不能与FeCl3溶液发⽣显⾊反应，B和C的⽔解混合液分别都能使FeCl3溶液呈紫⾊。

A的相对分⼦质量是其同系列中最⼩的。

（1）A的相对分⼦质量是，其结构简式为；
（2）B的相对分⼦质量⽐A少13，则B的结构简式为：；
（3）C的相对分⼦质量和A相等，则C的可能结构有
（填数字）种，写出其中的⼀种结构简式：
8.(09⼭东)下图中X是⼀种具有⽔果⾹味的合成⾹料，A是有直链有机物，H分⼦中⽆甲基，E与FeCl3溶液作⽤显紫⾊。

请根据上述信息回答：(1)写出A的结构简式：。

(2)H中含氧官能团的名称是。

B→I的反应类型为。

(3)只⽤⼀种试剂鉴别D、E、H，该试剂是。

(4)H与J互为同分异构体，J在酸性条件下⽔解有⼄酸⽣成，J的结构简式为。

(5)D和F反应⽣成X的化学⽅程式为；
B→C的化学⽅程式为。

9.⼯业上以甲苯为原料⽣产对羟基苯甲酸⼄酯（⼀种常⽤的化妆品防霉剂），其⽣产流程如下：
根据上述合成路线回答：
（1）反应①的试剂和条件是______（填编号） a．氯⽓、光照 b．液溴、催化剂
有机物B的结构简式是。

（2）反应⑤的化学⽅程式为：
（3）反应④的反应类型是_____（填编号），反应⑥的反应类型是_____（填编号）。

a．取代反应 b．加成反应 c．消去反应 d．酯化反应 e．氧化反应
（4）上述四种化合物B、C、E、G中：能与NaHCO3反应（不考虑酯的⽔解）；能与过量浓溴⽔反应。

在⼀定条件下，等物质的量的B、C、E、G与⾜量的NaOH⽔溶液反应，消耗NaOH的物质的量之⽐为。

（5）由C物质制备时，不可选⽤的试剂是（选填编号）。

a．CH3COONa溶液 b．NaOH溶液 c．NaHCO3溶液 d．Na
10.［2012·新课程理综化学卷］（15分）对羟基苯甲酸丁酯(俗称尼泊⾦丁酯)可⽤做防腐剂，对酵母和霉菌具有很强的抑制作⽤，⼯业上常⽤对羟基苯甲酸与丁醇在浓硫酸催化作⽤下进⾏酯化反应⽽制得。

以下是某课题组开发的从廉价、易得的化⼯原料出发制备对羟基苯甲酸丁酯的合成路线：
已知以下信息：
①通常在同⼀个碳原⼦上连有两个羟基不稳定，易脱⽔形成羰基；
②D可与银氨溶液反应⽣成银镜；
③F的核磁共振氢谱表明其有两个不同化学环境的氢，且峰⾯积⽐为1∶1。

回答下列问题：
(1)A的化学名称为；
(2)由B⽣成C的化学反应⽅程式为；该反应的类型为；
(3)D的结构简式为；(4)F的分⼦式为；
(5)G的结构简式为；
(6)E的同分异构体中含有苯环且能发⽣银镜反应的共有种，其中核磁共振氢谱有三种不同化学环境的氢，且峰⾯积⽐为2∶2∶1的是 (写结构简式)。

11.(2006江苏⾼考)⾹⾖素是⼴泛存在于植物中的⼀类
芳⾹族化合物，⼤多具有光敏性，有的还具有抗菌和消
炎作⽤。

它的核⼼结构是芳⾹内酯A，其分⼦式为C9H6O2。

该芳⾹内酯A经下列步骤转变为⽔杨酸和⼄⼆酸。

提⽰：
①CH3CH=CHCH2CH3 CH3COOH+CH3CH2COOH
②R—CH==CH2 R—CH2—CH2—Br
请完成下列问题：
（1）写出化合物C的结构简式___________________。

（2）化合物D有多种同分异构体，其中⼀类同分异构体是苯的⼆取代物，且⽔解后⽣成的产物之⼀能发⽣银镜反应。

这类同分异构体共有__________种。

（3）在上述转化过程中，反应步骤B→C的⽬的是_______________。

（4）请设计合理⽅案从合成
（⽤反应流程图表⽰，并注明反应条件）。

例：由⼄醇合成聚⼄烯的流程图可表⽰为：
CH3CH2OH CH2=CH2
12.［2012·海南化学卷］化合物A是合成天然橡胶的单体，分⼦式为C5H8。

A的⼀系列反应如下(部分反应条件略去)：
回答下列问题：
(1)A的结构简式为，化学名称是；
(2)B的分⼦式为； (3)②的反应⽅程式为；
(4)①和③的反应类型分别是，；
(5)C为单溴代物，分⼦中有两个亚甲基，④的化学⽅程式为：
(6)A的同分异构体中不含聚集双烯(C=C=C)结构单元的链状烃还有种，写出其中互为⽴体异构体的化合物的结构简式。