第三章 第四节 第1课时

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．有机合成的概念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。

2．有机合成的任务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。

原料分子目标分子主要任务示例CH2===CH2CH3COOH改变官能团种类(1)CH3CH2OH改变官能团数目(2)CH≡CH碳链转变为碳环(3)CH3CH2CH2Br改变官能团的位置(4)CH3CH===CH2CH3CH2CH2COOH 改变官能团的种类和碳原子数目3.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。

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。

例1 由石油裂解产物乙烯制取HOCH 2COOH ，需要经历的反应类型有( ) A ．氧化——氧化——取代——水解 B ．加成——水解——氧化——氧化 C ．氧化——取代——氧化——水解 D ．水解——氧化——氧化——取代 答案 A解析 由乙烯CH 2===CH 2合成HOCH 2COOH 的步骤：2CH 2===CH 2＋O 2――→催化剂△2CH 3CHO,2CH 3CHO ＋O 2――→催化剂△2CH 3COOH ，CH 3COOH ＋Cl 2――→光照Cl—CH 2COOH ＋HCl ，Cl—CH 2COOH ＋H 2O ――→NaOH△HOCH 2COOH ＋HCl ，故反应类型：氧化—氧化—取代—水解。

【考点】有机合成思想【题点】有机合成任务和过程选择例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 2===CH —CH 3＋Cl 2――→CCl 4溶液CH 2Cl—CHCl—CH 3 CH 2===CH —CH 3＋Cl 2――→500 ℃CH 2===CH —CH 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 2===CH —CH 3＋Cl 2――→500 ℃CH 2===CH —CH 2Cl ＋HCl(取代反应)， ②CH 2===CH —CH 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 ＋3HNO 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 3—CH===CH 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：CH 3—CH===CH 2――→① ――→②――→③ ――→④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—ONO 2，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(CH 3CH 2CH 2OH)和异丙醇(CH 3—CHOH—CH 3)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H 2、HX 、X 2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、苯及其同系物与卤素单质发生取代反应，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H 2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。

例3 可在有机物中引入羟基的反应类型是( ) ①取代 ②加成 ③消去 ④酯化 ⑤还原 A ．①② B ．①②⑤ C ．①④⑤D ．①②③【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变 【题点】常见官能团引入或转化的方法 答案 B解析 卤代烃或酯的水解(取代)，烯烃与H 2O(加成)，醛或酮和H 2(加成或还原)，均能引入羟基。

消去是从分子中消去—X 或—OH 形成不饱和键，酯化是酸与醇形成酯(减少—OH)，这些都不能引入—OH 。

例4 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 2OCH 3CH 2COOH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________(填反应序号)。

(2)写出结构简式：E_____________________________________________________， F________________________________________________________________________。

【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变 【题点】有机合成中常见的碳链变化答案 (1)②③ (2)或解析 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。

有机合成的任务是目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。

官能团的转化体现在烃及其衍生物相互转化关系之中：1．绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。

原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。

在下列制备环氧乙烷()的反应中，原子利用率最高的是( )A ．CH 2===CH 2＋ (过氧乙酸)―→B ．CH 2===CH 2＋Cl 2＋Ca(OH)2―→＋CaCl 2＋H 2OC ．2CH 2===CH 2＋O 2――→催化剂D ．――→催化剂＋HOCH 2CH 2—O—CH 2CH 2OH ＋2H 2O【考点】有机合成思想 【题点】有机合成的原则 答案 C解析 A 中存在副产品CH 3COOH ，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；B 中存在副产品CaCl 2和H 2O ，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C 中反应物全部转化为目标产物，原子的利用率为100%，原子利用率最高；D 中存在副产品HOCH 2CH 2—O—CH 2CH 2OH 和H 2O ，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低。

2．有4种有机物： ④CH 3—CH===CH—CN其中可用于合成结构简式为的高分子材料的正确组合为()A．①③④B．①②③C．①②④D．②③④【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中常见碳链的转化答案D解析根据所给高聚物的结构简式和加聚反应原理可知主链上碳原子为不饱和碳原子，根据碳的4个价键规则可作如下的断键处理( 断键处用虚线表示)，断键后两半键闭合可得高聚物的单体为CH3—CH===CH—CN、和，故选D。

3．已知：含C===C的物质(烯烃)一定条件下能与水发生加成反应，生成醇(含羟基的烃的衍生物)；有机物A—D间存在图示的转化关系：下列说法不正确的是()A．D的结构简式为CH3COOCH2CH3B．A能使酸性高锰酸钾溶液褪色C．B与乙酸发生了取代反应D．可用B萃取碘水中的碘单质【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】常见官能团引入或转化的方法答案D解析 C 被氧化生成乙酸，则C 为CH 3CHO ，B 在加热条件下和氧化铜发生氧化反应生成C ，则B 为CH 3CH 2OH ，A 和水发生加成反应生成B ，则A 为CH 2===CH 2，乙酸和乙醇发生酯化反应生成D ，D 为CH 3COOCH 2CH 3。

4．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：Ⅱ.苯的同系物与卤素单质混合，若在光照条件下，侧链上的氢原子被卤素原子取代；若在催化剂作用下，苯环上的氢原子被卤素原子取代。

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。

――――――――→①CH 3—CH===CH 2催化剂――→②光照Cl 2A(一氯代物)――→③B ――――→④加成反应HClC ――→⑤D ――――→⑥氧化反应请根据上述路线回答下列问题：(1)A 的结构简式可能为_______________________________________________。