高考化学二轮复习专题突破讲练:有机合成二、重难点提示重点:1. 常见官能团的引入、消除和衍变2. 有机反应类型的判断、反应条件的选择 难点:1. 醇、酚、醛、羧酸和酯的组成。
结构特点和性质,认识不同类型化合物之间的转化关系,能设计合理路线合成简单的有机化合物2.有机物合成路线的选择和合成路线的设计一、有机合成路线设计的一般步骤二、有机合成路线设计的基本思路1. 分析碳链的变化:有无碳链的增长或缩短?有无成环或开环?2. 分析官能团的改变:引入了什么官能团?是否要注意官能团的保护?3. 读通读懂信息:题中的信息可能是物质转化中的重要一环,因而要认真分析信息中牵涉到的官能团(或碳链的结构)与原料、产品或中间产物之间的关系。
4. 可以由原料正向推导产物,也可以从产物逆向推导出原料,也可从中间产物出发向两侧推导。
三、有机物的一般合成路线1. 一元合成路线R -CH=CH 2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯酯化氧化氧化水解HX2. 二元合成路线CH2=CH 2 X 2 CH 2—CH 2—X CH OCHOH COOH COOH 酯化 酯(链酯、环酯、聚酯)3. 芳香族化合物的合成路线—CH CH 2CH 2COOH酯四、有机合成中官能团的引入和消除酯基(-COO -)酯化反应其中苯环上引入基团的方法:2.3. 从分子中消除官能团的方法(1)通过加成消除不饱和键;如CH2=CH2+H2CH3CH3(2)通过消去或氧化或酯化消除羟基(—OH);如CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(3)通过加成或氧化等消除醛基(—CHO);如2CH3CHO+O22CH3COOHCH3CHO+H2CH3CH2OH(4)通过水解反应消除—COO—。
如CH3COOC2H5+H2O → CH3COOH+C2H5OH4. 官能团的衍变根据合成需要(有时题目信息中会明示某些衍变途径),可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向产物递进。
常见的有三种方式:(1)利用官能团的衍变关系进行衍变,如RCH2OH→醛→羧酸。
(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个。
如CH3CH2OH→HOCH2CH2OH。
(3)通过某种手段,改变官能团的位置。
5. 官能团的保护:有机合成中多种官能团之间会相互影响和相互制约,即当制备某一官能团或拼接碳链时,分子中已有的官能团或者被破坏,或者首先发生反应,因而造成在制备的过程中要把分子中已存在的某种官能团先用恰当的方法掩蔽而保护起来,在适当的时候再把它转变过来,从而达到合成的目的。
如“氧化其他官能团时先保护”,“对加成时先保护-CHO”,“对苯环邻位(或对位)取代时先保护对位(或邻位)”,“氧化其他基团时先保护醛基”等等。
高考导向有机合成主要是利用一些基本原料(如甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯、苯等),限定合成路线或设计合成路线来合成有机物,并与有机物结构简式、同分异构体、有机反应类型、有机方程式的书写等基础知识相结合。
命题多以非选择题为主,常利用有机物的衍变关系,以新药、新的染料中间体、新型材料的合成为情景,通过引入一些新信息,设计成框图的形式来设问,组成多个化合物的反应,合成具有指定结构的产物仍将是今后高考命题的方向。
能力提升类例1 (全国课标卷)下列各组中的反应,属于同一反应类型的是A. 由溴丙烷水解制丙醇;由丙烯与水反应制丙醇B. 由甲苯硝化制对硝基甲苯;由甲苯氧化制苯甲酸C. 由氯代环己烷消去制环己烯;由丙烯加溴制1,2-二溴丙烷D. 由乙酸和乙醇制乙酸乙酯;由苯甲酸乙酯水解制苯甲酸和乙醇一点通:A项,溴丙烷水解制丙醇属于水解反应或取代反应,丙烯水化制丙醇为加成反应;B项,甲苯硝化制对硝基甲苯为取代反应或硝化反应,甲苯制苯甲酸为氧化反应;C项,氯代环己烷制环己烯为消去反应,丙烯加溴制1,2—二溴丙烷为加成反应;D项,乙酸和乙醇制乙酸乙酯为取代反应或酯化反应,苯甲酸乙酯制苯甲酸和乙醇为取代反应或水解反应,D项符合题意。
答案:D例2(江苏高考)β—紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料,它经多步反应可合成维生素A1。
下列说法正确的是A. β—紫罗兰酮可使酸性KMnO4溶液褪色B. 1mol中间体X最多能与2mol H2发生加成反应C. 维生素A1易溶于NaOH溶液D. β—紫罗兰酮与中间体X互为同分异构体一点通:该题以“β—紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料,它经多步反应可合成维生素A1”为载体,考查学生对有机化合物的分子结构、官能团的性质、同分异构体等基础有机化学知识的理解和掌握程度。
A. β—紫罗兰酮中含有还原性基团碳碳双键,可使酸性KMnO4溶液褪色。
B. 1mol中间体X含2mol碳碳双键和1mol醛基,最多能与3mol H2发生加成反应。
C. 维生素A1以烃基为主体,水溶性羟基所占的比例比较小,故难溶解于水或水溶性的溶液,如NaOH溶液。
D. β—紫罗兰酮比中间体X少一个碳原子,两者不可能互为同分异构体。
答案:A例3 (全国高考课标卷)香豆素是一种天然香料,存在于黑香豆、兰花等植物中。
工业上常用水杨醛与乙酸酐在催化剂存在下加热反应制得:以下是由甲苯为原料生产香豆素的一种合成路线(部分反应条件及副产物已略去)已知以下信息:①A中有五种不同化学环境的氢②B可与FeCl3溶液发生显色反应③同一个碳原子上连有两个羟基通常不稳定,易脱水形成羰基。
请回答下列问题:(1)香豆素的分子式为_______;(2)由甲苯生成A的反应类型为___________;A的化学名称为__________(3)由B生成C的化学反应方程式为___________;(4)B的同分异构体中含有苯环的还有______种,其中在核磁共振氢谱中只出现四组峰的有_______种;(5)按下列要求作答,其中①写出D的同分异构体的结构简式,②写出D的同分异构体参与的化学反应方程式:①既能发生银镜反应,又能发生水解反应的是________(写结构简式)②能够与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,该反应的化学反应方程式为_________一点通:本题结合有机物的推断考查反应类型、化学方程式的书写、分子式的书写及同分异构体等。
(1)根据香豆素的结构简式,可知其分子式为:C9H6O2(2)甲苯与氯气在三氯化铁作用下反应,氯原子取代苯环上的氢,该反应为取代反应,由香豆素的结构简式知A为邻氯甲苯;(3)由A的结构简式可知B为邻甲基苯酚,其与氯气在光照条件下反应,氯原子取代甲基上的氢原子,其方程式为:(4)B的含有苯环的同分异构体还有苯甲醚;苯甲醇、间甲基苯酚与对甲基苯酚,故共4种;在核磁共振氢谱中只出现四组峰的即有四种不同位置的氢原子,有苯甲醚、对甲基苯酚共2种。
(5)在D的同分异构体中满足条件①的是甲酸酚酯,其结构简式为:,满足条件②的是苯甲酸,其与饱和碳酸氢钠溶液反应的方程式为:答案:—COOH +NaHCO3 →—COONa + H2O + CO2(1)C9H6O2(2)取代反应2-氯甲苯(或邻氯甲苯)(3)(4)4; 2 (5)①②—COOH + NaHCO 3 →—COONa + H 2O + CO 2综合运用类例1 曾有人说“有机合成实际就是有机物中官能团的引入、转变”。
已知有机反应:a. 酯化反应,b. 取代反应,c. 消去反应,d. 加成反应,e. 水解反应。
其中能在有机物分子中引入羟基官能团的反应的正确组合是 ( )A. abcB. deC. bdeD. bcde一点通:引入羟基的方法主要有:卤代烃、酯的水解获得醇,即取代反应;还可以是通过醛基与H 2的加成反应而得到醇。
答案:C例2(黑龙江调研)化合物甲、乙、丙有如下反应转化关系:C 4H 10O ――→浓H 2SO 4△C 4H 8―――→Br 2/CCl 4C 4H 8Br 2(甲) (乙) (丙)丙的结构简式不.可能是 A. CH 3CH 2CHBrCH 2Br B. CH 3CH (CH 2Br )2 C. CH 3CHBrCHBrCH 3 D. (CH 3)2CBrCH 2Br一点通:由题意可知,甲到乙发生的是醇的消去反应,乙为烯烃,丙是烯烃与溴的加成产物,故应为邻位二溴代烃,所以B 不正确.答案:B例3(山东高考)利用从冬青中提取的有机物A 合成抗结肠炎药物Y 及其他化学品,合成路线如下:根据上述信息回答:(1)D 不与NaHCO 3溶液反应,D 中官能团的名称是_____,B→C 的反应类型是______。
(2)写出A 生成B 和E 的化学反应方程式_______________________________。
(3)A的同分异构体I和J是重要的医药中间体,在浓硫酸的作用下I和J分别生成和,鉴别I和J的试剂为________。
(4)A的另一种同分异构体K用于合成高分子材料,K可由制得,写出K在浓硫酸作用下生成的聚合物的结构简式________________。
一点通:(1)有机物B可以合成C(甲醚),可知B是甲醇,该反应属于取代反应。
由于D不能与NaHCO3反应,故D只能是甲醛。
(2)由Y的结构简式逆推知H→Y属于硝基的还原,G→H属于硝化反应,F是,E是,A是。
(3)根据生成物可先判断I和J的结构简式,分别是和因此可用溴水或FeCl3溶液鉴别其中是否含有酚羟基。
(4)K是一种羟基酸,结构简式为,能发生缩聚反应。
答案:(1)醛基取代反应(2)思维拓展类例1 由乙醇制取乙二酸乙二酯,最简便的流程途径顺序正确的是()①取代反应②加成反应③氧化反应④还原反应⑤消去反应⑥酯化反应⑦中和反应A. ①②③⑤⑦B. ⑤②①③⑥C. ①②⑤③⑥D. ⑤②④①③一点通:由题意可知该合成路线为:乙醇―→CH2===CH2―→CH2BrCH2Br―→。
答案:B例2(北京高考)常用作风信子等香精的定香剂D以及可用作安全玻璃夹层的高分子化合物PVB的合成路线如下:已知:(1)A的核磁共振氢谱有两种峰,A的名称是(2)A与合成B的化学方程式是(3)C为反式结构,由B还原得到。
C的结构式是(4)E能使Br2的CCl4溶液褪色,N由A经反应①~③合成。
a. ①的化学试剂和条件是。
b. ②的反应类型是。
c. ③的化学方程式是。
(5)PV Ac由一种单体经加聚反应得到,该单体的结构简式是。
(6)碱性条件下,PV Ac完全水解的化学方程式是。
一点通:(1)A的分子式是C2H4O,且A的核磁共振氢谱有两种峰,因此A只能是乙醛;(2)根据题中的信息Ⅰ可写出该反应的方程式(3)C为反式结构,说明C中含有碳碳双键。
又因为C由B还原得到,B中含有醛基,因此C中含有羟基,故C的结构简式是;(4)根据PVB的结构简式并结合信息Ⅱ可推出N的结构简式是CH3CH2CH2CHO,又因为E能使Br2的CCl4溶液褪色,所以E是2分子乙醛在氢氧化钠溶液中并加热的条件下生成的,即E的结构简式是CH3CH=CHCHO,然后E通过氢气加成得到F,所以F的结构简式是CH3CH2CH2CH2OH。