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化学选择性必修3第1节 有机化合物的合成第2课时学案
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这是一份化学选择性必修3第1节 有机化合物的合成第2课时学案，共20页。
第2课时 有机合成路线的设计与应用
[核心素养发展目标] 1.了解逆推法设计有机合成路线的一般程序。2.掌握设计有机合成路线的核心——碳骨架构建和官能团的引入及转化。3.了解有机合成的意义及应用。4.增强绿色合成的意识，初步形成可持续发展的思想。
一、有机合成路线的设计——正向合成分析
1．正向合成概念
从已知的某种原料分子开始，逐步经过碳骨架的构建和官能团的引入或转化来完成。
2．设计方法
首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架两个方面的异同；然后设计由原料分子转化为目标化合物分子的合成路线。
3．案例分析
以乙烯为起始原料合成某种医用胶的单体的合成路线分析：
CH2==CH2―→CH3—CH2—OH―→―→―→
―→
―→
对比
原料分子
目标分子
实现变化的措施
碳链变化
2个C
8个C
引入羧基；在羧基的α碳上引入卤素；通过取代羧基变为酯基、卤素变为氰基；最后再引入—CH2OH，消去反应得碳碳双键
官能团的变化
—C≡N
1．已知：
请运用已学过的知识和上述给出的信息设计由乙烯制正丁醇的合成路线。
思路引导：
(1)比较―→的差异，得出如下信息
①碳骨架的差别：由两个碳变为四个碳，结合信息，应选用两个分子乙醛缩合增长碳链；
②官能团的变化：由乙烯的碳碳双键变为丁醇1号碳原子上的羟基。可通过丁醛还原实现。
(2)综合分析可设计如下合成流程：
乙烯→乙醛→正丁醛→正丁醇
(3)完成合成路线
CH2==CH2CH3CHOCH2==CHCH2CHOCH3CH2CH2CH2OH。
2．请设计以CH2==CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(需注明反应条件)。
答案 CH2==CHCH3
(1)构建碳骨架，一般在原料分子及中间化合物分子的碳骨架上增长或减短碳链，以及成环或开环等。选择改变碳链反应时，要注意碳链变化的位置和结构。
(2)官能团的引入及转化，要注意：
①官能团的种类转化；②官能团的数目转化；③官能团的位置转化。
根据信息和已有知识选择相应的反应和方法。
二、有机合成路线的设计——逆合成分析法
1．概念
逆合成分析法就是从产物逆推原料、设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。
如下图所示
2．优选合成路线原则
3．逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序
4．案例分析
利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线
(1)观察目标分子的结构
(2)逆推原料分子
(3)设计合成路线(设计四种不同的合成路线)
②
(4)评价优选合成路线
路线①由甲苯分别制备苯甲醇和苯甲酸较合理。路线②④制备苯甲酸的步骤多、成本较高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护。路线③的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求无水操作，成本较高。
5．有机合成的应用
(1)有机合成改变了我们的生活，促进了国防、科技的发展，带动了基础化学的研究。
(2)通过有机合成，可以得到许多药物、材料、催化剂并广泛应用于农业、轻工业、重工业、国防工业等众多领域。
(3)在化学基础研究方面，有机合成也是一个重要的工具。
请用逆合成分析法分析合成草酸二乙酯()。
按要求解答下列问题
(1)逆推原料：
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)。
(2)设计合成路线
(3)完成各步的化学方程式：
答案 ①CH2==CH2＋Cl2
②＋2NaOH＋2NaCl
③
④CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
⑤＋2CH3CH2OH＋2H2O
解决有机合成题的基本步骤
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。
1．在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。①置换反应，②化合反应，③分解反应，④取代反应，⑤加成反应，⑥消去反应，⑦加聚反应等能体现这一原子最经济原则的是( )
A．①②⑤ B．②⑤⑦
C．只有⑦ D．只有②
答案 B
2．用苯作原料，不能经一步化学反应制得的是( )
A．硝基苯 B．溴苯
C．环己烷 D．苯酚
答案 D
解析 A项用苯与浓硝酸的硝化，B项用苯的溴代，C项用催化加氢均能一步实现，D项需用苯的氯代和水解两步实现。
3．(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( )
A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br
B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C．CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D．CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br
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，不选选项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，不选选项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，不选选项C；步骤少，产物纯度高，选选项D。
4．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(注明必要的反应条件)。
提示：①
②RCH2CH==CH2＋Cl2RCHClCH===CH2＋HCl；
③合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选)：
ABC……→H
答案
解析 本题可用逆合成法解答，其思维过程为：
→……→→……→
其逆合成分析思路为：
由此确定可按以上6步合成。
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．(2020·任城区校级月考)绿色化学又称“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。以下反应最符合“绿色化学”原子经济性要求的是( )
A．异戊二烯发生加聚反应制得聚异戊二烯高分子材料
B．铝热反应冶炼铁
C．用苯和液溴为原料制取溴苯
D．双氧水分解制备氧气
答案 A
解析 异戊二烯发生加聚反应制得聚异戊二烯高分子材料，原料分子中的原子全部转化成所需要的产物，符合“绿色化学”原子经济性要求，故A选；铝热反应冶炼铁为置换反应，生成物有两种，不符合“绿色化学”原子经济性要求，故B不选；用苯和液溴为原料制取溴苯，为取代反应，除了生成溴苯还生成副产物溴化氢，不符合“绿色化学”原子经济性要求，故C不选；双氧水分解制备氧气，为分解反应，除了生成氧气还生成水，不符合“绿色化学”原子经济性要求，故D不选。
2．绿色化学中原子经济性是指反应物中原子利用率为100%，CO和H2在一定条件下按照不同的比例可以合成不同的化工原料，以CO和H2合成下列物质中，不符合原子经济性要求的是( )
A．甲醇(CH2OH) B．乙醇(C2H5OH)
C．甲醛(HCHO) D．乙酸(CH3COOH)
答案 B
解析 “绿色化学”能实现零排放，即反应物中的原子利用率达到100%，也就是说反应类型一般是化合反应，且反应后产物中的各原子数目比不变，CO和H2在一定条件下按照不同的比例反应，可假定反应时的化学计量数之比为m∶n，则只要各选项中的化学式能化为形式(CO)m(H2)n，都是正确的。甲醇(CH4O)可变为(CO)1(H2)2，故A正确；乙醇(C2H6O)不能化为形式(CO)m(H2)n，故选B错误；甲醛(CH2O)可变为(CO)1(H2)1，故C正确；乙酸(C2H4O2)可变为(CO)2(H2)2，故D正确。
3．以下反应均可在一定条件下进行，其符合绿色化学原理的是( )
①2CH2==CH2＋O2
②乙烷与氯气制备氯乙烷
③乙醇与浓硫酸共热制取乙烯
④乙烯在一定条件下制备聚乙烯
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
答案 D
解析 以“原料分子中原子全部转变为所需产物”为依据进行分析，乙烷与氯气发生取代反应，生成产物有一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等和氯化氢，原子不能全部转化为一种产物，不符合题意；乙醇在浓硫酸作用下生成乙烯、水及其他副产物，也不符合；而①④中反应物的原子可以完全转化为产物，符合要求。
4．(2020·东北育才学校高二月考)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①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，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2步，第一步为加成，第二步为脱水，2步的碳原子利用率均为100%，D正确。
5．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：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
C．萘与浓硫酸制备萘磺酸：＋HO—SO3H＋H2O
D．乙烯水化制乙醇：CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
答案 B
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。
6．(2020·阳春市第一中学高二月考)已知―→，实验室合成，可以选择下列哪组原料( )
A．1丁烯和2甲基1,3丁二烯
B．1丁烯和2乙基1,3丁二烯
C．2丁烯和2乙基1,3丁二烯
D．乙烯和2甲基1,3丁二烯
答案 B
解析 已知，根据结构分析断裂丁二烯中两个碳碳双键，形成一个碳碳双键，因此实验室合成，从形成键处断裂，如图所示进行断裂，因此原料是1丁烯和2乙基1,3丁二烯，故B符合题意。
7．以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案最合理的是( )
A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br乙二醇
B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
C．CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
D．CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br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。
8．食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下：
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。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
9．(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2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 BD
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错误；化合物能发生消去反应生成，生成的有机物含有碳碳双键，能和溴发生加成反应，故C正确；化合物不含酚羟基，不能发生显色反应，故D错误。
10．以环己醇为原料有如下合成路线：，则下列说法正确的是( )
A．反应①的反应条件是NaOH溶液、加热 B．反应②的反应类型是取代反应
C．环己醇属于芳香醇 D．反应②中需加入溴水
答案 D
解析 此题可以应用逆推法。由产物的结构和反应③的条件知C应为二元卤代烃；则反应①应该是醇的消去反应，反应条件为浓硫酸、加热，故A错误；反应②应该是烯烃的加成反应，故B错误、D正确；环己醇中不含苯环，不属于芳香醇，故C错误。
11．(2020·四川省南溪一中外国语实验学校高二月考)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(HOOC—COOH)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 丙二酸与乙二酸的官能团个数相同，通式相同，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。
12．由E()转化为对甲基苯乙炔() 的一条合成路线如下：
(G为相对分子质量为118的烃)
下列说法不正确的是( )
A．G的结构简式：
B．第④步的反应条件是NaOH的水溶液，加热
C．第①步的反应类型是氧化反应
D．E能发生银镜反应
答案 BC
解析 根据E和对甲基苯乙炔的结构简式可知，由E合成对甲基苯乙炔的过程实际上就是由—CH2CHO转化成—CH==CH2，最终转化成—C≡CH的过程。
具体合成路线为
第④步的反应条件应是NaOH的乙醇溶液，加热，B项错误；第①步E与氢气加成，属于还原反应，C项错误；E结构中含有醛基，能发生银镜反应，D项正确。
三、非选择题
13．(2020·重庆一中高二下学期期中)化合物M是二苯乙炔类液晶材料的一种，最简单的二苯乙炔类化合物是，以互为同系物的单取代芳香烃A、G为原料合成M的一种路线(部分反应条件略去)如下：
回答下列问题：
(1)A的结构简式为__________， B中的官能团名称是
__________________________。
(2)②的反应类型是__________，F的名称为______________________________________。
(3)写出由C生成B的化学方程式：_____________________________________________
____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
(4)反应⑤的化学方程式是_____________________________________________________。
(5)参照上述合成路线，设计一条由苯乙烯和甲苯为起始原料制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1) 酮羰基
(2)还原反应 对乙基苯乙炔(或4乙基苯乙炔)
(3)2＋O22＋2H2O
(4)＋2KOH＋2KBr＋2H2O
(5)
解析 (1)由题意可知A为乙苯，结构简式为：，B的官能团为酮羰基。(2)反应②使酮羰基转化成羟基，反应类型是还原反应；D是对乙基苯乙烯，E是，E在KOH醇溶液中发生消去反应，得到产物为，名称为对乙基苯乙炔。(3)由C生成B，则羟基被氧化成酮羰基，在铜作催化剂加热条件下发生反应，方程式为：
2＋O22＋2H2O。
(4)E是，E在KOH醇溶液中发生消去反应，形成碳碳三键，得到产物为，故反应⑤的方程式为：＋2KOH＋2KBr＋2H2O。
(5)该合成路线中，通过用溴的四氯化碳溶液处理碳碳双键，继而又用KOH的醇溶液处理得到碳碳三键等都可以照搬题目中的合成路线来处理：
。
14．(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：①；②烯烃中饱和碳上的氢原子高温下能发生取代反应；③R—C≡NR—COOH。
回答下列问题：
(1)A的名称是________________，B含有的官能团的名称是________________(写名称)。
(2)C的结构简式为________________，D→E的反应类型为________________。
(3)E→F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： CH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3
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==CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH
解析 (1)通过以上分析知，A为丙烯，B结构简式为CH3CH==CHCOOCH3，其官能团名称是碳碳双键和酯基。
(2)C结构简式为，D发生水解反应或取代反应生成E。
(3)该反应方程式为。
(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==CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH。
15．(2020·山东省广饶一中高二月考)“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：
(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的路线，无机试剂自选。
答案 (1)氢氧化钠水溶液，加热(或NaOH) 铜或银作催化剂，加热(或)
(2)①④⑤⑦
(3)
(4)n 10
(5)
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) 是氯原子被羟基代替；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①④⑤⑦。
(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; 能发生银镜反应，说明含有醛基；苯环上有3个取代基；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作用下生成乙酰氯，氯苯水解为苯酚，苯酚和乙酰氯反应生成，合成路线为
。
第2课时 有机合成路线的设计与应用
[核心素养发展目标] 1.了解逆推法设计有机合成路线的一般程序。2.掌握设计有机合成路线的核心——碳骨架构建和官能团的引入及转化。3.了解有机合成的意义及应用。4.增强绿色合成的意识，初步形成可持续发展的思想。
一、有机合成路线的设计——正向合成分析
1．正向合成概念
从已知的某种原料分子开始，逐步经过碳骨架的构建和官能团的引入或转化来完成。
2．设计方法
首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架两个方面的异同；然后设计由原料分子转化为目标化合物分子的合成路线。
3．案例分析
以乙烯为起始原料合成某种医用胶的单体的合成路线分析：
CH2==CH2―→CH3—CH2—OH―→―→―→
―→
―→
对比
原料分子
目标分子
实现变化的措施
碳链变化
2个C
8个C
引入羧基；在羧基的α碳上引入卤素；通过取代羧基变为酯基、卤素变为氰基；最后再引入—CH2OH，消去反应得碳碳双键
官能团的变化
—C≡N
1．已知：
请运用已学过的知识和上述给出的信息设计由乙烯制正丁醇的合成路线。
思路引导：
(1)比较―→的差异，得出如下信息
①碳骨架的差别：由两个碳变为四个碳，结合信息，应选用两个分子乙醛缩合增长碳链；
②官能团的变化：由乙烯的碳碳双键变为丁醇1号碳原子上的羟基。可通过丁醛还原实现。
(2)综合分析可设计如下合成流程：
乙烯→乙醛→正丁醛→正丁醇
(3)完成合成路线
CH2==CH2CH3CHOCH2==CHCH2CHOCH3CH2CH2CH2OH。
2．请设计以CH2==CHCH3为主要原料(无机试剂任用)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(需注明反应条件)。
答案 CH2==CHCH3
(1)构建碳骨架，一般在原料分子及中间化合物分子的碳骨架上增长或减短碳链，以及成环或开环等。选择改变碳链反应时，要注意碳链变化的位置和结构。
(2)官能团的引入及转化，要注意：
①官能团的种类转化；②官能团的数目转化；③官能团的位置转化。
根据信息和已有知识选择相应的反应和方法。
二、有机合成路线的设计——逆合成分析法
1．概念
逆合成分析法就是从产物逆推原料、设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。
如下图所示
2．优选合成路线原则
3．逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序
4．案例分析
利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线
(1)观察目标分子的结构
(2)逆推原料分子
(3)设计合成路线(设计四种不同的合成路线)
②
(4)评价优选合成路线
路线①由甲苯分别制备苯甲醇和苯甲酸较合理。路线②④制备苯甲酸的步骤多、成本较高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护。路线③的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求无水操作，成本较高。
5．有机合成的应用
(1)有机合成改变了我们的生活，促进了国防、科技的发展，带动了基础化学的研究。
(2)通过有机合成，可以得到许多药物、材料、催化剂并广泛应用于农业、轻工业、重工业、国防工业等众多领域。
(3)在化学基础研究方面，有机合成也是一个重要的工具。
请用逆合成分析法分析合成草酸二乙酯()。
按要求解答下列问题
(1)逆推原料：
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)。
(2)设计合成路线
(3)完成各步的化学方程式：
答案 ①CH2==CH2＋Cl2
②＋2NaOH＋2NaCl
③
④CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
⑤＋2CH3CH2OH＋2H2O
解决有机合成题的基本步骤
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。
1．在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。①置换反应，②化合反应，③分解反应，④取代反应，⑤加成反应，⑥消去反应，⑦加聚反应等能体现这一原子最经济原则的是( )
A．①②⑤ B．②⑤⑦
C．只有⑦ D．只有②
答案 B
2．用苯作原料，不能经一步化学反应制得的是( )
A．硝基苯 B．溴苯
C．环己烷 D．苯酚
答案 D
解析 A项用苯与浓硝酸的硝化，B项用苯的溴代，C项用催化加氢均能一步实现，D项需用苯的氯代和水解两步实现。
3．(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( )
A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br
B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C．CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D．CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br
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，不选选项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，不选选项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，不选选项C；步骤少，产物纯度高，选选项D。
4．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(注明必要的反应条件)。
提示：①
②RCH2CH==CH2＋Cl2RCHClCH===CH2＋HCl；
③合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选)：
ABC……→H
答案
解析 本题可用逆合成法解答，其思维过程为：
→……→→……→
其逆合成分析思路为：
由此确定可按以上6步合成。
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．(2020·任城区校级月考)绿色化学又称“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。以下反应最符合“绿色化学”原子经济性要求的是( )
A．异戊二烯发生加聚反应制得聚异戊二烯高分子材料
B．铝热反应冶炼铁
C．用苯和液溴为原料制取溴苯
D．双氧水分解制备氧气
答案 A
解析 异戊二烯发生加聚反应制得聚异戊二烯高分子材料，原料分子中的原子全部转化成所需要的产物，符合“绿色化学”原子经济性要求，故A选；铝热反应冶炼铁为置换反应，生成物有两种，不符合“绿色化学”原子经济性要求，故B不选；用苯和液溴为原料制取溴苯，为取代反应，除了生成溴苯还生成副产物溴化氢，不符合“绿色化学”原子经济性要求，故C不选；双氧水分解制备氧气，为分解反应，除了生成氧气还生成水，不符合“绿色化学”原子经济性要求，故D不选。
2．绿色化学中原子经济性是指反应物中原子利用率为100%，CO和H2在一定条件下按照不同的比例可以合成不同的化工原料，以CO和H2合成下列物质中，不符合原子经济性要求的是( )
A．甲醇(CH2OH) B．乙醇(C2H5OH)
C．甲醛(HCHO) D．乙酸(CH3COOH)
答案 B
解析 “绿色化学”能实现零排放，即反应物中的原子利用率达到100%，也就是说反应类型一般是化合反应，且反应后产物中的各原子数目比不变，CO和H2在一定条件下按照不同的比例反应，可假定反应时的化学计量数之比为m∶n，则只要各选项中的化学式能化为形式(CO)m(H2)n，都是正确的。甲醇(CH4O)可变为(CO)1(H2)2，故A正确；乙醇(C2H6O)不能化为形式(CO)m(H2)n，故选B错误；甲醛(CH2O)可变为(CO)1(H2)1，故C正确；乙酸(C2H4O2)可变为(CO)2(H2)2，故D正确。
3．以下反应均可在一定条件下进行，其符合绿色化学原理的是( )
①2CH2==CH2＋O2
②乙烷与氯气制备氯乙烷
③乙醇与浓硫酸共热制取乙烯
④乙烯在一定条件下制备聚乙烯
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
答案 D
解析 以“原料分子中原子全部转变为所需产物”为依据进行分析，乙烷与氯气发生取代反应，生成产物有一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等和氯化氢，原子不能全部转化为一种产物，不符合题意；乙醇在浓硫酸作用下生成乙烯、水及其他副产物，也不符合；而①④中反应物的原子可以完全转化为产物，符合要求。
4．(2020·东北育才学校高二月考)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①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，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2步，第一步为加成，第二步为脱水，2步的碳原子利用率均为100%，D正确。
5．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：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
C．萘与浓硫酸制备萘磺酸：＋HO—SO3H＋H2O
D．乙烯水化制乙醇：CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH
答案 B
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。
6．(2020·阳春市第一中学高二月考)已知―→，实验室合成，可以选择下列哪组原料( )
A．1丁烯和2甲基1,3丁二烯
B．1丁烯和2乙基1,3丁二烯
C．2丁烯和2乙基1,3丁二烯
D．乙烯和2甲基1,3丁二烯
答案 B
解析 已知，根据结构分析断裂丁二烯中两个碳碳双键，形成一个碳碳双键，因此实验室合成，从形成键处断裂，如图所示进行断裂，因此原料是1丁烯和2乙基1,3丁二烯，故B符合题意。
7．以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案最合理的是( )
A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br乙二醇
B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
C．CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
D．CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br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。
8．食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下：
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。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
9．(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2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 BD
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错误；化合物能发生消去反应生成，生成的有机物含有碳碳双键，能和溴发生加成反应，故C正确；化合物不含酚羟基，不能发生显色反应，故D错误。
10．以环己醇为原料有如下合成路线：，则下列说法正确的是( )
A．反应①的反应条件是NaOH溶液、加热 B．反应②的反应类型是取代反应
C．环己醇属于芳香醇 D．反应②中需加入溴水
答案 D
解析 此题可以应用逆推法。由产物的结构和反应③的条件知C应为二元卤代烃；则反应①应该是醇的消去反应，反应条件为浓硫酸、加热，故A错误；反应②应该是烯烃的加成反应，故B错误、D正确；环己醇中不含苯环，不属于芳香醇，故C错误。
11．(2020·四川省南溪一中外国语实验学校高二月考)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(HOOC—COOH)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 丙二酸与乙二酸的官能团个数相同，通式相同，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。
12．由E()转化为对甲基苯乙炔() 的一条合成路线如下：
(G为相对分子质量为118的烃)
下列说法不正确的是( )
A．G的结构简式：
B．第④步的反应条件是NaOH的水溶液，加热
C．第①步的反应类型是氧化反应
D．E能发生银镜反应
答案 BC
解析 根据E和对甲基苯乙炔的结构简式可知，由E合成对甲基苯乙炔的过程实际上就是由—CH2CHO转化成—CH==CH2，最终转化成—C≡CH的过程。
具体合成路线为
第④步的反应条件应是NaOH的乙醇溶液，加热，B项错误；第①步E与氢气加成，属于还原反应，C项错误；E结构中含有醛基，能发生银镜反应，D项正确。
三、非选择题
13．(2020·重庆一中高二下学期期中)化合物M是二苯乙炔类液晶材料的一种，最简单的二苯乙炔类化合物是，以互为同系物的单取代芳香烃A、G为原料合成M的一种路线(部分反应条件略去)如下：
回答下列问题：
(1)A的结构简式为__________， B中的官能团名称是
__________________________。
(2)②的反应类型是__________，F的名称为______________________________________。
(3)写出由C生成B的化学方程式：_____________________________________________
____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
(4)反应⑤的化学方程式是_____________________________________________________。
(5)参照上述合成路线，设计一条由苯乙烯和甲苯为起始原料制备的合成路线(无机试剂任选)。
答案 (1) 酮羰基
(2)还原反应 对乙基苯乙炔(或4乙基苯乙炔)
(3)2＋O22＋2H2O
(4)＋2KOH＋2KBr＋2H2O
(5)
解析 (1)由题意可知A为乙苯，结构简式为：，B的官能团为酮羰基。(2)反应②使酮羰基转化成羟基，反应类型是还原反应；D是对乙基苯乙烯，E是，E在KOH醇溶液中发生消去反应，得到产物为，名称为对乙基苯乙炔。(3)由C生成B，则羟基被氧化成酮羰基，在铜作催化剂加热条件下发生反应，方程式为：
2＋O22＋2H2O。
(4)E是，E在KOH醇溶液中发生消去反应，形成碳碳三键，得到产物为，故反应⑤的方程式为：＋2KOH＋2KBr＋2H2O。
(5)该合成路线中，通过用溴的四氯化碳溶液处理碳碳双键，继而又用KOH的醇溶液处理得到碳碳三键等都可以照搬题目中的合成路线来处理：
。
14．(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：①；②烯烃中饱和碳上的氢原子高温下能发生取代反应；③R—C≡NR—COOH。
回答下列问题：
(1)A的名称是________________，B含有的官能团的名称是________________(写名称)。
(2)C的结构简式为________________，D→E的反应类型为________________。
(3)E→F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： CH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3
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==CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH
解析 (1)通过以上分析知，A为丙烯，B结构简式为CH3CH==CHCOOCH3，其官能团名称是碳碳双键和酯基。
(2)C结构简式为，D发生水解反应或取代反应生成E。
(3)该反应方程式为。
(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==CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH。
15．(2020·山东省广饶一中高二月考)“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：
(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的路线，无机试剂自选。
答案 (1)氢氧化钠水溶液，加热(或NaOH) 铜或银作催化剂，加热(或)
(2)①④⑤⑦
(3)
(4)n 10
(5)
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) 是氯原子被羟基代替；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①④⑤⑦。
(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; 能发生银镜反应，说明含有醛基；苯环上有3个取代基；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作用下生成乙酰氯，氯苯水解为苯酚，苯酚和乙酰氯反应生成，合成路线为
。
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