鲁科版高中化学选择性必修3第3章有机合成及其应用合成高分子化合物专题提升课课件

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专题提升课有机化合物的合成 【归纳整合】1.有机推断题的突破口(1)通过物理特征突破。有机物中各类代表物的颜色、状态、气味、溶解性、密度、熔点、沸点等往往各有特点,解题时可考虑通过物理特征找到突破口。 (2)从反应条件突破。(3)从转化关系突破。①连续氧化关系:②重要的“三角”转化关系:a.卤代烃在强碱的醇溶液中加热、醇在浓硫酸催化下加热均发生消去反应生成烯烃。b.烯烃在一定条件下分别与HX(X为卤素原子)、H2O发生加成反应生成卤代烃、醇; c.卤代烃在强碱的水溶液中发生取代反应生成醇,醇与HX在酸性条件下发生取代反应生成卤代烃。在有机推断中灵活运用以上转化关系,并根据题目的限制条件拓展和完善,可起到事半功倍的效果。 (4)从实验现象突破。(5)根据相关数据确定官能团的数目。①烃和卤素单质的取代:每取代1 mol氢原子,消耗1 mol卤素单质(X2)。② 的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量比1∶1加成。③含—OH有机物与Na反应时:2 mol —OH生成1 mol H2。④ ⑤物质转化过程中相对分子质量的变化: (关系式中M代表第一种有机物的相对分子质量)2.有机推断题的常见信息(1)氧化苯环侧链引进羧基:如 (R代表烃基,与苯环直接相连的碳原子上有氢原子)被酸性KMnO4溶液氧化生成 ,此反应可缩短碳链。(2)卤代烃与氰化物发生取代反应后,再水解可以得到羧酸,如溴乙烷与氰化钠溶液反应再水解可以得到丙酸:CH3CH2Br CH3CH2CN CH3CH2COOH。这是碳链中增加一个碳原子的常用方法。(3)烯烃通过臭氧氧化,再经过锌与水处理可得到醛或酮: 如 ;RCH＝CHR′(R、R′代表H或烃基)与酸性KMnO4溶液共热后,发生碳碳双键断裂生成羧酸,通过该反应可确定烃分子中碳碳双键的位置。(4)双烯合成:如1,3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯, ,这是著名的双烯合成,是合成六元碳环的首选方法。 (5)羟醛缩合:有α-H的醛在稀碱(10% NaOH)溶液中能与另一分子醛相互作用,生成β-羟基醛,称为羟醛缩合反应。【典例示范】【典例】(2020·郑州高二检测)某兴趣小组以苯和乙烯为主要原料,采用以下路线合成药物普鲁卡因:已知:请回答下列问题:(1)对于普鲁卡因,下列说法正确的是__________。 A.可与浓盐酸形成盐B.不与氢气发生加成反应C.可发生水解反应D.能形成内盐 (2)写出化合物B的结构简式____________________________。 (3)写出B C反应所需的试剂_________________________。 (4)写出C+D E的化学反应方程式 ____________________。 (5)写出同时符合下列条件的B的所有同分异构体的结构简式______________。 ①分子中含有羧基②1H-NMR谱显示分子中含有苯环,且苯环上有两种不同化学环境的氢原子 (6)通常采用乙烯为原料制得环氧乙烷后与X反应合成D。请用化学反应方程式表示以乙烯为原料制备X的合成路线(无机试剂任选)。 【思维建模】有机合成题的分析方法:【解析】　采用逆向推理法, 应由E 还原生成,E则是由 与D[(CH3CH2)2NCH2CH2OH]经酯化反应生成。(1)由普鲁卡因的结构简式可知,其分子中含有—NH2,能与盐酸反应生成盐;分子中含有苯环,可与H2加成;分子中含有酯基,能发生水解反应;因分子中只有碱性基团,而无酸性基团,故不能形成内盐。综上分析,A、C项正确。(2)苯与CH2＝CH2在催化剂作用下可发生加成反应生成A( ),结合C的分子结构及A转化为B的反应条件可知A在苯环上—CH2CH3的对位引入—NO2,B为 。(3)由 可知,苯环侧链被氧化为—COOH,所需试剂应是酸性KMnO4溶液。(4)C与D发生酯化反应,其化学方程式为 +HOCH2CH2N(CH2CH3)2+H2O。 (5)因苯环上有两种不同化学环境的氢原子,则苯环上有两个不同的取代基,且位于苯环的对位。符合条件的B的同分异构体共有4种: (6)结合信息,由D[(CH3CH2)2NCH2CH2OH]可逆推X为(CH3CH2)2NH,由原料CH2＝CH2,可推断另一种反应物为NH3。CH2＝CH2与NH3在一定条件下分步发生反应,其化学方程式为CH2＝CH2+HCl CH3CH2Cl、2CH3CH2Cl+NH3 NH(CH2CH3)2+2HCl。答案:(1)AC(2) (3)KMnO4/H+(4) (5) (6)CH2＝CH2+HCl CH3CH2Cl、2CH3CH2Cl+NH3 NH(CH2CH3)2+2HCl【素养训练】1.(2020·全国Ⅱ卷)维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素,现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成,其中α-生育酚(化合物E)含量最高,生理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线,其中部分反应略去。已知以下信息: 回答下列问题:(1)A的化学名称为________________。 (2)B的结构简式为________________。 (3)反应物C含有三个甲基,其结构简式为____________。 (4)反应⑤的反应类型为__________________________。 (5)反应⑥的化学方程式为________________________。 (6)化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有________个(不考虑立体异构体,填标号)。 (ⅰ)含有两个甲基;(ⅱ)含有酮羰基(但不含C＝C＝O);(ⅲ)不含有环状结构。(a)4　　　　(b)6　　　　(c)8　　　　(d)10其中,含有手性碳(注:连有四个不同的原子或基团的碳)的化合物的结构简式为____________________。 【解析】(1) A分子中羟基直接连在苯环上属于酚类,甲基和羟基处于间位,故化学名称为3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)。(2) 由信息a)可知该反应条件下,—CH3取代羟基邻位上的氢原子,结合B的分子式可确定两个邻位氢原子都被取代,则B的结构简式为 。(3) 由信息b)及反应④前后有机物的结构简式可知,结合“C含有三个甲基”,确定其结构简式为 。 (4)反应⑤发生信息c)的反应,对照反应前后有机物的结构简式发现,羰基中的一个化学键断裂,氧原子连氢原子,碳原子连—C≡CH,故属于加成反应。(5)由信息c)的反应机理可确定D的结构简式为 ,反应⑥后碳碳三键变成了碳碳双键,则化学方程式为(6)由(3)分析知C为 ,其同时满足题意三个条件的同分异构体:①碳链没有支链时: ;②有一个支链: ;共8种。其中 中*号碳原子为手性碳。 答案:(1) 3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)　(2) (3) 　(4)加成反应(5) (6)(c)　 【方法规律】解答有机推断题的方法与技巧(1)审题——仔细读题,明确已知条件,挖掘隐蔽条件。(2)找突破口——分析结构特征、性质特征、反应条件、实验现象等,确定某物质或官能团的存在。(3)推断——用顺推、逆推、双推、假设法等得出初步结论。(4)规范表达——正确书写有机物的结构简式、化学方程式等。 2.丹参醇是存在于中药丹参中的一种天然产物。合成丹参醇的部分路线如下: 已知: (1)A中的官能团名称为__________(写两种)。 (2)D→E的反应类型为__________。 (3)B的分子式为C9H14O,写出B的结构简式:__________。  (4) 的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:__________。 ①分子中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应;②碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢。(5)写出以 和 为原料制备 的合成路线流程图(无机试剂和乙醇任用,合成路线流程图示例见本题题干)。【命题意图】本题考查有机物的推断与合成,难度中等。【解析】(1)“—CO—”为羰基,“ ”为碳碳双键。(2)对比D与E的结构知,D中少了羟基,E中多了碳碳双键,显然为D中羟基发生消去反应生成了碳碳双键。(3)对比A和C的结构简式知,A中的羰基转变成羟基,且还多一个甲基,显然A与CH3MgBr先发生加成反应,羰基打开,在氧原子上接—MgBr,在碳原子上接甲基,然后—OMgBr水解生成—OH,由此写出B的结构简式为 。 (4) 中含有7个不饱和度,若形成苯环后还有多余3个碳原子,3个氧原子。苯环的不饱和度为4,可以发生水解反应,说明含有酯基,酯基含有一个不饱和度,所以还多2个不饱和度。分子还能与FeCl3发生显色反应,说明含有酚羟基,3个碳原子中一个用于形成酯基,还有2个碳原子要形成2个不饱和度,则含有一个碳碳三键,3个氧原子,一个形成酚羟基,两个形成酯基,由此写出结构简式为 ,水解后的两种产物均只有2种不同化学环境的氢。(5)由目标产物逆推,用 和 可以合成 (类似于流程中B至C), 与H2发生加成反应即可得目标产物。 可以由 先与Br2发生加成反应,然后在碱的醇溶液中加热发生消去反应而得。答案:(1)碳碳双键、羰基　(2)消去反应(3) 　(4) (5) 专题提升训练专题提升训练(二)　有机化合物的合成1.(2020·潍坊高二检测)端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,称为Glaser反应。2R—C≡C—H R—C≡C—C≡C—R+H2该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线:回答下列问题:(1)B的结构简式为______________,D的化学名称为__________。 (2)①和③的反应类型分别为__________、__________。 (3)E的结构简式为__________。用1 mol E合成1,4-二苯基丁烷,理论上需要消耗氢气________mol。 (4)化合物C( )也可发生Glaser偶联反应生成聚合物,该聚合反应的化学方程式为____________。 (5)芳香化合物F是C的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢,数目比为3∶1,写出其中3种F的结构简式____________________。 (6)写出用2-苯基乙醇为原料(其他无机试剂任选)制备化合物D的合成路线____________________________________________________________。 【解析】B(C8H10)与Cl2在光照条件下发生取代反应生成 (C),则B的结构简式为 。A与CH3CH2Cl在AlCl3、加热条件下反应生成 (B),显然反应①为取代反应,A的结构简式为 (D)经④Glaser反应得到E(C16H10),结合Glaser反应原理(2R—C≡C—H R—C≡C—C≡C—R+H2)推知,E的结构简式为 (1)由上述分析可知,B的结构简式为 D的结构简式为 其化学名称为苯乙炔。(2)反应①是苯与CH3CH2Cl的取代反应;反应③中 转化为 生成了碳碳三键,故该反应为卤代烃的消去反应。(3)由上述分析可知,E的结构简式为 1个碳碳三键需要2分子氢气加成,则用1 mol E( )合成1,4-二苯基丁烷,理论上需要消耗4 mol氢气。(4)化合物( )可发生Glaser偶联反应生成聚合物,结合Glaser偶联反应的反应原理及原子守恒写出化学方程式:(5)芳香化合物F是C( )的同分异构体,F需满足条件:ⅰ.与C具有相同的分子构成,含有1个苯环和2个Cl原子;ⅱ.分子中只有两种不同化学环境的氢,且数目比为3∶1,说明分子结构存在对称性,分子中含有2个—CH3,考虑苯环上取代基的结构及相对位置关系,符合条件的F的结构简式为 (6)2-苯基乙醇的结构简式为 迁移应用乙醇和卤代烃的性质,可先在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成 再与Br2发生加成反应生成 最后在NaNH2、H2O条件下发生消去反应生成 答案:(1) 　 苯乙炔　(2)取代反应　消去反应2.(2020·日照高二检测)化合物A(分子式为C6H6O2)是一种有机化工原料,在空气中易被氧化。由A合成黄樟油E和香料F的路线如下(部分反应条件已略去):已知:B的分子式为C7H6O2,不能发生银镜反应,也不能与NaOH溶液反应。(1)写出E中含氧官能团的名称:________和_______。 (2)写出反应C→D的反应类型:_______。 (3)写出反应A→B的化学方程式:_______。 (4)某芳香化合物是D的同分异构体,且分子中只有两种不同化学环境的氢。写出该芳香化合物的结构简式:____________(任写一种)。 (5)根据已有知识并结合流程中相关信息,写出以 为主要原料制备 的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:【解析】本题考查了有机反应类型、官能团、同分异构体、结构简式、有机化学方程式的书写等,意在考查对相关知识的理解与应用能力。根据合成路线和已知信息推知A为 ,B为 (1)根据E的结构简式可知其中含氧官能团有羰基和醚键。(2)对比C和D的结构简式和反应条件可知,C→D为取代反应。(3)A→B可以理解为Br—CH2—Br在碱性条件下生成HO—CH2—OH, 与HO—CH2—OH发生分子间脱水生成 (5) 在碱性条件下发生水解反应生成 然后 被氧化为 在 与H2O作用下生成 与HBr发生取代反应生成 ,两分子 在Mg存在的条件下生成 答案:(1)醚键　羰基　(2)取代反应3.8-羟基喹啉可用作医药中间体,也是染料和农药的重要中间体。合成8-羟基喹啉的路线如图所示。已知:(1)B的分子式为______________。  (2)D的俗名为甘油,其含有的官能团名称为________。 (3)C→D的化学反应类型为________。  (4)工业上,F可由如下图所示途径制备,试剂Ⅰ为______________,Y与X互为同系物,其分子式为C7H7NO3,Y的结构有________种。 (5)L的结构简式为_______。 (6)下列有关8-羟基喹啉的说法正确的是________(填序号)。  A.能使高锰酸钾溶液褪色B.遇FeCl3溶液显紫色C.不能使溴的四氯化碳溶液褪色D.能与NaHCO3反应放出CO2气体 【解析】已知E的分子式,F、K的结构简式,结合E和F发生加成反应生成K,可知E是CH2＝CH—CHO,再由信息反应及L的分子式可知L是 由D的分子式及同一个碳上连有两个羟基的分子不稳定可知,D是HOCH2CH(OH)CH2OH,由反应流程及A的名称可知,A是CH3CH＝CH2,由于烯烃和氯气发生加成反应是在常温下进行的,而A在高温下和氯气反应生成B,而B还可以与HOCl发生加成反应,所以A→B发生取代反应,B是ClCH2CH＝CH2,C是ClCH2CHClCH2OH或ClCH2CH(OH)CH2Cl。(1)根据以上分析,B是ClCH2CH＝CH2,分子式为C3H5Cl。(2)D是HOCH2CH(OH)CH2OH,其含有的官能团名称为羟基。(3)C→D发生的是卤代烃的水解反应(属于取代反应)。(4)由制备F的流程可知,由苯制取溴苯,需要液溴、FeBr3;X是 Y与X互为同系物,其分子式为C7H7NO3,即Y比X多一个CH2原子团,苯环侧链可能含有一个甲基、一个酚羟基和一个硝基,采用定一移一的分析方法,硝基和羟基处于邻、间、对共有3种结构,分别为在①的结构中的苯环上连接甲基共有4种结构,在②的结构中的苯环上连接甲基共有4种结构,在③的结构中的苯环上连接甲基共有2种结构;另外苯环上还有可能有两个侧链,分别是酚羟基和—CH2NO2的结构: 所以Y的结构共有13种。(5)由以上分析可知L的结构简式是 (6)8-羟基喹啉含有碳碳双键,能使溴的四氯化碳溶液褪色,故C错误;8-羟基喹啉不含羧基,不能与NaHCO3反应放出CO2气体,故D错误。答案:(1)C3H5Cl　(2)羟基(3)取代反应(或水解反应)(4)液溴、FeBr3　13　(5) 　(6)AB 4.(2020·天津高二检测)菠萝酯F是一种具有菠萝香味的赋香剂,其合成路线如下:(1)A的结构简式为____________,A中所含官能团的名称是____________。 (2)由A生成B的反应类型是________,E的某同分异构体只有一种相同化学环境的氢,该同分异构体的结构简式为__________。 (3)写出D和E反应生成F的化学方程式 __________________。 (4)结合题给信息,以溴乙烷和环氧乙烷为原料制备1-丁醇,设计合成路线(其他试剂任选)。合成路线流程图示例: 【解析】(1)根据题目所给信息,1,3-丁二烯与丙烯醛反应生成 根据结构简式可知该有机物含有碳碳双键和醛基。(2)A中碳碳双键和醛基与H2发生加成反应;根据有机合成路线可推知E为CH2＝CHCH2OH,E的某同分异构体只有一种相同化学环境的氢,该同分异构体的结构简式为 (3)D和E反应生成F为酯化反应,反应的化学方程式为(4)根据题目所给信息,溴乙烷与Mg在干醚条件下反应生成CH3CH2MgBr,CH3CH2MgBr与环氧乙烷在H+条件下反应即可生成1-丁醇,合成路线为 答案:(1) 　 碳碳双键、醛基(2)加成(或还原)反应　 5.(2020·海口高二检测)有机化合物G是合成维生素类药物的中间体,其结构简式为 G的合成路线如下:其中A～F分别代表一种有机化合物,合成路线中部分产物及反应条件已略去。已知: 请回答下列问题:(1)G的分子式是______;G中官能团的名称是______。 (2)第①步反应的化学方程式是_______。 (3)B的名称(系统命名)是________。 (4)第②～⑥步反应中属于取代反应的有________(填步骤编号)。 (5)第④步反应的化学方程式是_______。 (6)写出同时满足下列条件的E的所有同分异构体的结构简式__________。 ①只含一种官能团;②链状结构且无—O—O—;③核磁共振氢谱只有2种峰。【解析】从B与O2反应生成 可逆推得B为 继而推得A为 由G的结构简式逆推得F为则E为由反应⑤逆推可知D为酯,水解得到乙醇和E,则D为由已知信息得C为 其转化流程如图所示: E为 满足条件的E的同分异构体有CH3COOCH2CH2OOCCH3、CH3CH2OOCCOOCH2CH3、CH3OOCCH2CH2COOCH3。答案:(1)C6H10O3　羟基、酯基(3)2-甲基-1-丙醇　(4)②⑤(6)CH3COOCH2CH2OOCCH3、CH3CH2OOCCOOCH2CH3、CH3OOCCH2CH2COOCH3【补偿训练】　　有机物G(分子式C13H18O2)是一种香料,如图是该香料的一种合成路线。 已知:①E能够发生银镜反应,1 mol E能够与2 mol H2完全反应生成F②R—CH＝CH2 R—CH2CH2OH③有机物D的摩尔质量为88 g·mol-1,其核磁共振氢谱有 3组峰④有机物F是苯甲醇的同系物,苯环上只有一个无支链的侧链回答下列问题:(1)用系统命名法命名有机物B:________。 (2)E的结构简式为________。 (3)C与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式为________。 (4)有机物C可与银氨溶液反应,配制银氨溶液的实验操作为________。 (5)已知有机物甲符合下列条件:①为芳香族化合物;②与F是同分异构体;③能被催化氧化成醛。符合上述条件的有机物甲有________种。其中满足苯环上有3个侧链,且核磁共振氢谱有5组峰,峰面积比为6∶2∶2∶1∶1的有机物的结构简式为________。  【解析】(1)(2)由合成路线图知D为羧酸,设D的分子式为CnH2nO2,14n+32=88,n=4,D为丁酸,由已知③知D为 则C为醛,B为醇,B的结构简式为 由已知②知,A为 根据G、D的分子式可知F的分子式为C9H12O,由已知①、④知F为 E为 (3)C为(CH3)2CHCHO,其与新制氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式为(CH3)2CHCHO+2Cu(OH)2+NaOH (CH3)2CHCOONa+Cu2O↓+3H2O。(4)配制银氨溶液时,将稀氨水逐滴滴入硝酸银溶液中,至最初产生的沉淀恰好溶解为止。 (5)符合条件的F的同分异构体,若苯环上只有1个取代基,取代基为—CH(CH3)—CH2OH,只有1种,若苯环上有2个取代基,可能是甲基和—CH2CH2OH,有邻、间、对 3种;也可以是—CH2CH3和—CH2OH,有邻、间、对3种;若苯环上有3个取代基,只能是2个—CH3和1个—CH2OH,采用定二移一原则判断,有6种,所以共有13种。其中满足苯环上有3个侧链,且核磁共振氢谱有5组峰,峰面积比为6∶2∶2∶1∶1的有机物的结构简式为 或答案:(1)2-甲基-1-丙醇(3)(CH3)2CHCHO+2Cu(OH)2+NaOH (CH3)2CHCOONa+Cu2O↓+3H2O(4)在洁净的试管中加入适量硝酸银溶液,边振荡边逐滴滴入稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止(5)13　 或