3.5.2 有机合成路线的设计与实施 -【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（人教版2019选择性必修3）

第3章 烃的衍生物 第五节 有机合成 第2课时 有机合成路线的设计与实施 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.结合碳骨架的构建及官能团衍变过程中的反应规律，能利用反应规律进行有机物的推断与合成。 2.落实有机物分子结构分析的思路和方法，建立对有机反应多角度认识的模型并利用模型，进一步掌握有机合成的思路和方法。 重点：有机物的推断与合成。 难点：有机合成的思路和方法选择。 一、正合成分析法 有机合成路线的确定，需要在掌握碳骨架构建和官能团转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的成本和较高的产率，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。 1．常见有机物的转化 2．正合成分析法 (1)单官能团合成 R—CH==CH2卤代烃醇醛酸酯 (2)双官能团合成 CH2==CH2CH2X—CH2XHOCH2—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH―→链酯、环酯等 (3)芳香族化合物合成 ① ②芳香酯 3．合成路线的表示方法 有机合成路线用反应流程图表示。 示例：原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……―→目标化合物 二、逆合成分析法 1．逆合成分析法 在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来，依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。 2．逆合成分析法的应用 由“逆合成分析法”分析由乙烯合成乙二酸二乙酯。 (1)分析如下： 根据以上逆合成分析，可以确定合成乙二酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2==CH2)，通过5步反应进行合成，写出反应的化学方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________； ⑤________________________________________________________________________。 【答案】① ②＋2NaOH＋2NaCl ③＋2O2＋2H2O ④CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH ⑤＋2CH3CH2OH (2)合成路线如下： 【特别提醒】①上述合成路线中也可以先氧化为OHC—CHO，再氧化为HOOC—COOH。 ②表示合成步骤时，用箭头“→”表示每一步反应；而表示逆合成时，用“”表示逆推过程。 3．合成路线设计应遵循的原则 (1)合成步骤较少，副反应少，反应产率高。 (2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒。 (3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯。 (4)污染排放少，要贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。 4．有机合成的发展及价值 发展 从生物体内提取有机物→人工设计并合成有机物→计算机辅助设计合成有机物 价值 为化学、生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供了坚实的物质基础，有力地促进了人类健康水平提高和社会发展进步 1.下列说法不正确的是(　　) A.有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子构架，并引入或转化成所需的官能团 B.有机合成过程可以简单表示为基础原料→中间体→目标化合物 C.逆合成分析法可以简单表示为目标化合物→中间体→基础原料 D.为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物 【答案】D 【解析】有机合成中可以使用辅助原料，也可以产生副产物，D项错误。 2.由苯酚制取时，最简便的流程需要下列哪些反应，其正确的顺序是(　　) ①取代反应　②加成反应　③氧化反应 ④消去反应　⑤还原反应 A.①⑤④① B.②④②① C.⑤③②①④ D.①⑤④② 【答案】B 【解析】用逆合成分析法，可以推知，要得到，可通过在氢氧化钠溶液中水解，要得到，可通过与溴水反应，把苯酚与氢气在催化剂作用下发生加成反应得到环己醇，环己醇在浓硫酸、加热下发生消去反应即可得到，故由苯酚制取最简便的流程为：苯酚→环己醇→环己烯→→，其正确的顺序是②加成；④消去；②加成；①取代；B正确。 ►问题一 有机合成路线的判断 【典例1】由1-氯环己烷()制备1,2-环己二醇()时，需要经过下列哪几步反应(　　) A．加成→消去→取代 B．消去→加成→取代 C．取代→消去→加成 D．取代→加成→消去 【答案】B 【解析】由1-氯环己烷制取1,2-环己二醇，正确的过程为，即依次发生消去反应、加成反应、取代反应。 【变式1-1】由CH3CH==CH2和乙酸合成时，需要依次经过的反应类型是(　　) A．加成→取代→加成→取代 B．取代→加成→取代→取代 C．取代→取代→加成→取代 D．取代→取代→取代→加成 【答案】B 【解析】此题适宜采用逆推法。根据合成产物的结构简式可知，该化合物可由丙三醇和乙酸通过酯化反应生成；可利用1,2,3-三氯丙烷通过水解反应生成丙三醇；1,2,3 -三氯丙烷可利用CH2(Cl)CH==CH2和氯气通过加成反应生成；丙烯通过取代反应可生成CH2(Cl)CH==CH2，所以答案选B。 【变式1-2】根据下面合成路线判断烃A为(　　) A(烃类)BC A．1-丁烯 B．1,3-丁二烯 C．乙炔 D．乙烯 【答案】D 【解析】由最后的产物是醚，结合最后一步的反应条件可知，最后一步反应是醇发生分子间脱水，所以C为HOCH2CH2OH，再结合B中有Br，B转化为C的条件是氢氧化钠的水溶液、加热，可知B为BrCH2CH2Br，则A是乙烯。 ►问题二 有机合成路线的选择 【典例2】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．CH2==CH2＋(过氧乙酸)―→＋CH3COOH B．CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O C．2CH2==CH2＋O2 D．＋2H2O＋　HOCH2CH2—O—CH2CH2OH 【答案】C 【解析】A、B、D中均存在副产品，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，原子利用率为100%，原子利用率最高。 【变式2-1】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】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。 【变式2-2】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。 ►问题三 有机合成综合应用 【典例3】根据下列流程图提供的信息，判断下列说法错误的是(　　) A．属于取代反应的有①④ B．反应②③均是加成反应 C．B的结构简式为CH2BrCHClCH2Br D．A还有三种同分异构体(不考虑立体异构) 【答案】C 【解析】①④属于取代反应，故A正确；②③属于加成反应，故B正确；丙烯(C3H6)经反应①②得到产物CH2BrCHBrCH2Cl，故C错误；A是CH2==CHCH2Cl，它的链状同分异构体还有两种CH3CH==CHCl、，环状同分异构体有一种，故D正确。 【变式3-1】α-呋喃丙烯醛(丙)为常用的优良溶剂，也是有机合成的重要原料，其合成路线如下(部分反应试剂与条件已略去)。下列说法正确的是(　　) A．甲中只含有两种官能团 B．乙的分子式为C7H10O3 C．丙的同分异构体中分子中含苯环且只含一个环状结构的有5种 D．①、②两步的反应类型分别为加成反应和消去反应 【答案】CD 【解析】甲中含有碳碳双键、醚键、醛基三种官能团，A项错误；根据乙的结构可知，乙的分子式为C7H8O3，B项错误；丙的同分异构体中分子中含苯环且只含一个环状结构的有、、、、，共5种，C项正确。 【变式3-2】我国自主研发“对二甲苯的绿色合成路线”取得新进展，其合成示意图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．过程i发生了加成反应 B．对二甲苯的一溴代物只有一种 C．M既可与H2反应，也可与溴水反应 D．该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物易分离 【答案】B 【解析】过程i是异戊二烯和丙烯醛发生加成反应，生成具有对位取代基的六元中间体，选项A正确；对二甲苯()高度对称，分子中有2种不同化学环境的氢原子，其一溴代物有2种，选项B不正确；该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物对二甲苯与水互不相溶易分离，选项D正确。 ►问题四 有机合成路线设计 【典例4】已知：①＋RX＋HX；②(R为烃基，X为卤素原子)。2-氨基苯乙醚()可用作燃料、香料、医药中间体。请设计以苯酚和乙醇为起始原料制备2-氨基苯乙醚的合成路线(无机试剂任选)。 【答案】 【解析】2-氨基苯乙醚()结构中的—NH2，可由硝基还原得到，而苯环上的CH3CH2O—可由苯酚与CH3CH2Br发生取代反应得到，而乙醇与HBr发生取代反应可以得到CH3CH2Br，故苯酚首先发生硝化反应在邻位引入硝基，生成，乙醇和HBr反应生成CH3CH2Br，和CH3CH2Br反应生成，然后还原将硝基转化为氨基。 【变式4-1】在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为最不可行的是(　　) A．用氯苯合成环己烯： B．用甲苯合成苯甲醇： C．用乙炔合成聚氯乙烯：CH≡CHCH2==CHCl D．用乙烯合成乙二醇：CH2==CH2CH3CH3CH2ClCH2ClHOCH2CH2OH 【答案】D 【解析】氯苯与H2发生加成反应生成一氯环己烷，一氯环己烷在NaOH的乙醇溶液、加热条件下发生消去反应生成环己烯，可以实现，A项不符合题意；甲苯与Cl2在光照条件下发生甲基上的取代反应生成，在NaOH水溶液、加热条件下发生取代反应生成，可以实现，B项不符合题意；乙烯与H2发生加成反应生成乙烷，但乙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，其产物有多种，无法控制反应只生成CH2ClCH2Cl，不可以实现，D项符合题意。 【变式4-2】有机物I是一种药物合成的中间体，其合成路线如下： (1)B→C的反应类型为__________。 (2)流程中设计E→F的目的是__________。 (3)A→B得到的产物若不经提纯，依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物X，X的结构简式为__________。 (4)B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有手性碳原子，与FeCl3溶液发生显色反应且能使Br2的CCl4溶液褪色； ②碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物，一种产物分子中只有两种不同化学环境的氢原子。 (5)写出以苯、甲苯、为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线示例见本题题干)。 【答案】(1)还原反应　(2)保护酮羰基，防止F→G转化时被还原(加成) (3)　(4) (5) 【解析】(3)由结构简式可知，A→B的反应中在氯化铝作用下与发生环加成反应生成，则A→B得到的产物若不经提纯，依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物。(4)B的同分异构体有手性碳原子，与氯化铁溶液发生显色反应且能使溴的四氯化碳溶液褪色说明同分异构体分子中含有连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子、酚羟基和碳碳双键，碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物，产物之一分子中只有两种不同化学环境的氢原子说明同分异构体分子中含有酚酯基，则符合条件的结构简式为。(5)由题给有机物的转化关系可知，以苯、甲苯、为原料制备的合成步骤为与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成，与SOCl2发生取代反应生成，在氯化铝作用下与苯发生取代反应生成，先在无水乙醚作用下与发生取代反应，再在酸性条件下共热发生消去反应生成，催化剂作用下与氢气共热发生加成反应生成。 1.（湖南省重点中学2024-2025学年高二期中联考）甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。 合成路线Ⅰ：① ；②。 合成路线Ⅱ：。下列说法错误的是 A．有机物中含有的官能团的名称为碳碳双键、羧基 B．的结构式为 C．属于不饱和烃，能发生加聚反应 D．相比于合成路线Ⅰ，合成路线Ⅱ的优点是没有副产物，原料利用率高，对设备腐蚀性小 【答案】A 【解析】A．根据的结构简式可知，其官能团名称为碳碳双键、酯基，A错误； B．HCN中碳、氮均为8电子稳定结构，电子式为，结构式为，B正确； C．含有碳碳三键，属于不饱和烃，能发生加聚反应，C正确； D．合成路线Ⅱ没有副产物产生只生成目标产物，原子利用率为100%，且不会用到硫酸，对设备腐蚀性小，D正确；故选A。 2.（江苏省雨花台中学2023-2024学年高二调研）化合物Z是一种治疗胆结石药物，其部分合成路线如图所示。下列说法正确的是 A．反应类型：X→Y，取代反应；Y→Z，消去反应 B．1mol X与足量NaOH反应，最多消耗NaOH的物质的量为4mol C．Y中碳原子的杂化方式为sp，sp2杂化 D．Z与H2完全加成后的分子中有5个手性碳原子 【答案】A 【解析】A．对比X、Y的结构简式，X→Y：是X这两个部位发生断裂，生成Y和H2O，属于取代反应；Y→Z：形成了一个碳碳双键，应是发生消去反应，A正确； B．X分子中含有两个酚羟基和一个酯基，则1mol该有机物与足量NaOH反应，最多消耗3molNaOH，B错误； C．Y中饱和碳为sp3杂化，苯环碳、酯基碳为sp2杂化，C错误； D．Z与氢气完全加成后产物以及所含手性碳原子有，含有4个手性碳原子，D错误；故选A。 3.（山西省大同市豪洋中学2023-2024学年高二月考）已知，如果要合成所用的原料是 A．2-甲基-1，3-丁二烯和2-丁炔 B．1，3-戊二烯和2-丁炔 C．2，3-二甲基-1，3-戊二烯和乙炔 D．2，3-二甲基-1，3-丁二烯和丙烯 【答案】D 【解析】根据逆向合成分析法，，故原料分别是丙烯和2，3-二甲基-1，3-丁二烯，D项正确。 4.（山东省菏泽市2023-2024学年高二期中联考）聚醋酸乙烯酯难溶于水，可用作白乳胶、塑料薄膜和涂料等，用它可得到聚乙烯醇，聚乙烯醇水溶液可用作医用滴眼液。合成路线如图： 已知RCOOR′+R″OHRCOOR″+R′OH(R′、R″为不同的烃基) 下列说法错误的是 A．试剂a是乙酸 B．由C2H2制备M的反应类型为加成反应 C．聚醋酸乙烯酯不能使溴的四氯化碳溶液褪色 D．由聚醋酸乙烯酯转化为聚乙烯醇过程中还会生成甲酸乙酯 【答案】D 【解析】A．根据聚醋酸乙烯酯的结构得到M的结构简式为CH2=CHOOCCH3，M是乙炔和试剂a发生加成反应得到的，则根据质量守恒得到试剂a是乙酸，A正确； B．乙炔与乙酸发生加成反应生成醋酸乙烯酯（M），B正确； C．聚醋酸乙烯酯中不含碳碳双键或碳碳三键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，C正确； D．根据已知信息可知，则聚醋酸乙烯酯与甲醇反应生成聚乙烯醇和乙酸甲酯，D错误；故选D。 5.（河北省保定市定州一中2023-2024学年高二期中）某研究小组在铑催化的研究区域成功实现对映选择性烯丙基磷化反应如图所示(—Ph代表苯基，—Mc代表甲基)。已知同一个碳原子上连接两个羟基不稳定，易失水变成羰基。下列叙述中正确的是 A．丙的分子式为 B．甲能发生加聚、酯化、还原、水解反应 C．用酸性溶液可以证明甲含有碳碳双键 D．上述反应中的另一有机产物为乙醛 【答案】D 【解析】A．根据丙的结构简式可知，丙的分子式为，A错误； B．甲含有碳碳双键能发生加聚反应，含有羟基能发生酯化反应，含有碳碳双键能发生还原反应，不含有酯基或卤原子等能水解的官能团，不能发生水解反应，B错误； C．甲中含有的碳碳双键和羟基均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，则用酸性溶液不可以证明甲含有碳碳双键，C错误； D．根据甲、乙、丙的结构简式可推断上述反应中的另一有机产物为乙醛，D正确；故选D。 6.（广西贵港市2023-2024学年高二联考）聚酰亚胺是一类综合性能优异的聚合物。一种以M和N为原料合成联苯型聚酰亚胺(P)的部分合成路线如图，下列说法错误的是 A．一定条件下，1molM最多能消耗4 mol NaOH B．N中的官能团只有氨基 C．M、N、P均属于芳香族化合物 D．1molP含有3mol羧基 【答案】D 【解析】 A．在一定条件下，N与NaOH发生，故1molM最多能消耗4 mol NaOH，A正确； B．如图知，N中的官能团只有氨基，B正确； C．M、N、P中国均含有苯环，均属于芳香族化合物，C正确； D．如图知，1molP含有羧基为(2n+1)mol，D错误；故选D。 7.（江苏省泰州市兴化中学2024-2025学年高二期中）制备重要的有机合成中间体X的反应如下所示。 下列说法正确的是 A．该反应的反应类型为取代反应 B．2-环己烯酮中采取杂化的碳原子有2个 C．中间体X与足量氢气加成后的产物中含3个手性碳原子 D．中间体X能够发生氧化、加聚和消去反应 【答案】C 【解析】 A．如图所示： ，2-环己烯酮中C-H断裂，与苯甲醛在羰基上发生了加成反应，A错误； B．中采取杂化的碳原子共有3个，包括碳碳双键上2个，羰基碳氧双键上1个，B错误； C．中间体X与足量氢气加成后的产物与足量H2完全加成后所得分子为 ，所得分子中含有3个手性碳原子，如图所示： ，含3个手性碳原子，C正确； D．中间体X，含有碳碳双键、羰基、羟基，能够发生氧化、加聚，羟基相连碳原子的邻位碳原子上无氢，不能发生消去反应，D错误；故选C。 8.（云南省玉溪范院附中2023-2024学年高二期末）在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是 A．溴乙烷→乙醛： B．乙烯→乙二醇： C．1-溴丁烷→1-丁炔： D．乙烯→乙炔： 【答案】A 【解析】A．溴乙烷→乙醛的路线应该为，故A错误； B．乙烯→乙二醇：，路线合理，故B正确； C．1-溴丁烷→1-丁炔：，路线合理，故C正确； D．乙烯→乙炔：，路线合理，故D正确； 答案选A。 9.（江苏省锡山高级中学2024-2025学年高二期中）医药合成中可用下列流程合成一种治疗心脏病的特效药物（G） 已知：① ② (1)B分子中碳原子的杂化类型为 ，G分子结构中手性碳原子数目为 。 (2)写出D→E的化学方程式： 。 (3)E的同分异构体中，结构中有醚键且苯环上只有一个取代基的结构共有13种，写出其中甲基数目最多的同分异构体的结构简式 。 (4)写出以溴乙烷为原料制备丙酸乙酯的合成路线 。（无机试剂及题干中出现的有机溶剂任用） 【答案】(1)sp2、sp3 3 (2) (3)或 (4) 【分析】A→B的条件与已知①相同，可推知B结构简式为(CH3)2CHCH2CHO；由分子式变化以及反应条件可知，B→C是醛基氧化为羧基，C的结构简式为(CH3)2CHCH2COOH；D→E的条件与已知②相同结合F的结构简式，可知D、E的结构中均含有苯环，E→F为E与H2的加成反应，因此倒推可知，E结构简式为；D的结构简式为。 【解析】（1）B的结构简式为：(CH3)2CHCH2CHO，-CHO上碳原子为sp2杂化，其他碳原子为sp3杂化；手性碳原子是碳原子周围连接四个不同的原子或原子团，G中属于手性碳原子有3个，如图：； （2）D到E发生加成反应，丙烯中碳碳双键被加成，反应的化学方程式为：； （3）E的结构简式为，其同分异构体中，结构中有醚键且苯环上只有一个取代基，则取代基含4个碳原子，取代基的碳链结构有4种，每种碳链结构中，醚键位置有以下几种：、、、，因此共13种；其中甲基数目最多的同分异构体的结构简式为或； （4）溴乙烷在NaOH溶液中加热得到乙醇，乙醇在浓硫酸作用下加热得到乙烯，乙烯与CO和H2在PdCl2作用下生成丙醛，丙醛催化氧化生成丙酸，丙酸与乙醇发生他酯化反应得到丙酸乙酯，合成路线为：。 10.（江苏省盐城市五校2024-2025学年高二联考）苯达莫司汀是一种抗癌药物，其中一种合成苯达莫司汀中间体H的路线如图所示。 已知： 回答下列问题： (1)B的名称是 。 (2)写出B→C的化学方程式： 。 (3)E的结构简式是 ，C→D的反应类型是 。 (4)I是的同分异构体，I能发生银镜反应，和反应产生气体，I的结构可能有 种，若分子中只有3种不同化学环境的氢，则符合条件的I的结构简式是 。 (5)利用以上路线和所学知识写出以和适当的无机试剂为原料制备有机物的合成路线 。 【答案】(1)氯苯 (2)+ (3) 取代反应 (4) 10 (5) 【分析】B发生硝化反应生成，则B是；E与反应生成，逆推E是；G与乙醇反应生成，逆推G是； 【解析】（1）由分析可知B是，B的名称是氯苯； （2）B是，故发生硝化反应生成的化学方程式是：+； （3）E与反应生成，逆推E是；→是中的氯原子被甲胺基取代，则反应类型是取代反应； （4）的分子式是C5H6O3，其同分异构体I能发生银镜反应，说明有-CHO，和NaHCO3反应产生气体，说明有-COOH，余下C3H4，可以是C=C-C或，连上两个官能团，为8+2=10种。若分子中只有3种不同化学环境的氢，则符合条作的M的结构简式是； （5）和氯气用铁做催化剂生成氯苯，氯苯与氢气发生加成反应生成，发生消去反应生成环己烯，环己烯氧化为，合成路线流程图是； 11.（青海省湟川中学2024-2025学年高二期中）用于制造隐形眼镜的功能高分子材料HEMA的合成路线如图所示，其中G可用于生产汽车防冻液，K是六元环状化合物，E在一定条件下可发生缩聚反应生成L。 已知：+HCN→。 回答下列问题： (1)A分子中可以共平面的原子数最多有 个，①的反应类型是 。 (2)I的结构简式 ；K的官能团名称 。 (3)B→C的反应试剂及条件为 、 。 (4)写出下列反应的化学方程式：C→D的反应 ，J→G的反应 ，E→L的反应 。 (5)W是F与足量氢气加成后的产物，则W的一溴取代物同分异构体中符合下列条件的数目有 种(不考虑立体异构)。 ①能发生银镜反应和水解反应；②不含环状结构；③只含有两种官能团。 【答案】(1) 7 消去反应 (2)CH2=CH2 酯基 (3)NaOH的水溶液 加热 (4)2+O22+2H2O BrCH2CH2Br+2NaOHHOCH2CH2OH+2NaBr n(CH3)2C(OH)COOH+(n—1)H2O (5)5 【分析】由有机物的转化关系可知，CH3CH=CH2与溴化氢发生加成反应生成，则A为CH3CH=CH2、B为；与氢氧化钠溶液共热发生水解反应生成，故C为；铜做催化剂条件下与氧气共热发生催化氧化反应生成，则D为；与氢氰酸发生加成反应后，酸性条件下水解生成(CH3)2C(OH)COOH；CH2=CH2与溴水发生加成反应生成BrCH2CH2Br，则I为CH2=CH2、J为BrCH2CH2Br；BrCH2CH2Br在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成HOCH2CH2OH，则G为HOCH2CH2OH；(CH3)2C(OH)COOH在浓硫酸作用下共热发生消去反应生成CH2=C(CH3)COOH，则F为CH2=C(CH3)COOH；浓硫酸作用下CH2=C(CH3)COOH与HOCH2CH2OH共热发生酯化反应生成CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH，则H为CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH；CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH一定条件下发生加聚反应生成；(CH3)2C(OH)COOH一定条件下发生縮聚反应生成，则L为；浓硫酸作用下(CH3)2C(OH)COOH共热发生酯化反应生成，则K为。 【解析】（1）丙烯分子中碳碳双键为平面结构，由三点成面可知，丙烯分子中可以共平面的原子数最多有7个；由分析可知，反应①为(CH3)2C(OH)COOH在浓硫酸作用下共热发生消去反应生成CH2=C(CH3)COOH和水，故答案为：7；消去反应； （2）由分析可知，I的结构简式为CH2=CH2；K的结构简式为，官能团为酯基，故答案为：CH2=CH2；酯基； （3）由分析可知，B→C的反应为与氢氧化钠溶液共热发生水解反应生成和溴化钠，故答案为：NaOH的水溶液；加热； （4）由分析可知，C→D的反应为铜做催化剂条件下与氧气共热发生催化氧化反应生成和水，反应的化学方程式为2+O22+2H2O；J→G的反应为BrCH2CH2Br在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成HOCH2CH2OH和溴化钠，反应的化学方程式为BrCH2CH2Br+2NaOHHOCH2CH2OH+2NaBr；E→L的反应为(CH3)2C(OH)COOH一定条件下发生縮聚反应生成和水，反应的化学方程式为n(CH3)2C(OH)COOH+(n—1)H2O，故答案为：2+O22+2H2O；BrCH2CH2Br+2NaOHHOCH2CH2OH+2NaBr；n(CH3)2C(OH)COOH+(n—1)H2O； （5）由分析可知，F的结构简式为CH2=C(CH3)COOH，一定条件下与氢气发生加成反应生成的W结构简式是CH3CH(CH3)COOH，W的一溴取代物同分异构体不含环状结构，只含有两种官能团，能发生银镜反应和水解反应，说明同分异构体分子中含有碳溴键和甲酸酯基，同分异构体的结构可以视作丙烷分子中的氢原子被碳溴键、甲酸酯基取代所得结构，共有5种，故答案为：5。 12.（江苏省锡山高级中学2024-2025学年高二期中）合成盐酸左西替利嗪的重要中间体G的过程如下： (1)化合物C中含有的官能团名称为 。 (2)由C→D需要经历的过程，中间体X的分子式为。在X→D的过程中还释放一种无色无味气体，则X→D反应类型是 。 a.取代反应    b.加成反应    c.氧化反应    d.还原反应 (3)由E→F的反应中溴元素转化为 （填化学式）。 (4)实际生产过程中，D→E所加试剂的目的可能是 。 (5)G的一种同分异构体同时满足下列条件，写出一种符合条件的同分异构体的结构简式： 。 ①分子在核磁共振氢谱中显示7组谱峰； ②碱性条件下水解生成3种产物，其中一种为，另外2种产物的苯环上均只有2个取代基。 (6)已知：（R表示烃基）。写出以、为原料制备的合成路线流程图 。（无机试剂及题干中出现的有机溶剂任用） 【答案】(1)碳氯键、酮羰基 (2)bd (3) (4)保留 (5) (6) 【分析】由有机物的转化关系可知，氯化铝作用下与发生取代反应生成，则B为；与1）氨气、2）甲酸共热反应生成， 在1）L-（+）-酒石酸、2）NaOH作用下转化为，与在碳酸钾作用下转化为：，在(C3H4)2NH作用下与发生取代反应生成。 【解析】（1）由化合物C的结构简式可知，其含有的官能团名称为碳氯键、酮羰基。 （2）由题意可知，C的分子式为C13H9ClO、X的分子式为，则的反应为与氨气反应生成，即X为：；与甲酸发生还原反应生成，该反应X中的碳氮双键发生了加成反应，由不饱和变饱和，答案选b。 （3）由E→F的反应中，E中氨基氢原子和中溴原子被取代，与发生取代反应，氢原子与溴原子结合成HBr，HBr再与K2CO3反应转化为，即溴元转化为。 （4）酒石酸可以电离出氢离子，呈酸性，而可以和酸反应转化为盐，为保留，所以还需加入氢氧化钠，将盐再转化为。 （5）G的分子式为：，在碱性条件下水解生成3种产物，其中一种为碳酸根离子，另外2种产物的苯环上均只有2个取代基说明左侧苯环的取代基为：和，右侧苯环的另一个取代基为：，则符合条件的结构简式为：。 （6）铜做催化剂条件下与氧气共热发生催化氧化反应生成，与氨气和甲酸共热反应生成，与发生环加成反应生成，与溴化氢共热发生取代反应生成，在碳酸钾作用下先发生分子内取代反应、后与发生取代反应生成目标产物，发生合成路线为：。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3章 烃的衍生物 第五节 有机合成 第2课时 有机合成路线的设计与实施 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.结合碳骨架的构建及官能团衍变过程中的反应规律，能利用反应规律进行有机物的推断与合成。 2.落实有机物分子结构分析的思路和方法，建立对有机反应多角度认识的模型并利用模型，进一步掌握有机合成的思路和方法。 重点：有机物的推断与合成。 难点：有机合成的思路和方法选择。 一、正合成分析法 有机合成路线的确定，需要在掌握 构建和 转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的 和较高的 ，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。 1．常见有机物的转化 2．正合成分析法 (1)单官能团合成 R—CH==CH2卤代烃醇醛酸酯 (2)双官能团合成 CH2==CH2CH2X—CH2XHOCH2—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH―→链酯、环酯等 (3)芳香族化合物合成 ① ②芳香酯 3．合成路线的表示方法 有机合成路线用反应流程图表示。 示例：原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……―→目标化合物 二、逆合成分析法 1．逆合成分析法 在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来，依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。 2．逆合成分析法的应用 由“逆合成分析法”分析由乙烯合成乙二酸二乙酯。 (1)分析如下： 根据以上逆合成分析，可以确定合成乙二酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2==CH2)，通过5步反应进行合成，写出反应的化学方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________； ⑤________________________________________________________________________。 (2)合成路线如下： 【特别提醒】①上述合成路线中也可以先氧化为OHC—CHO，再氧化为HOOC—COOH。 ②表示合成步骤时，用箭头“→”表示每一步反应；而表示逆合成时，用“”表示逆推过程。 3．合成路线设计应遵循的原则 (1)合成步骤 ，副反应 ，反应产率 。 (2)原料、溶剂和催化剂尽可能 、 。 (3)反应条件 ，操作 ，产物易于 。 (4)污染排放 ，要贯彻“ ”理念，选择最佳合成路线，以 的经济成本和环境代价得到目标产物。 4．有机合成的发展及价值 发展 从生物体内提取有机物→人工设计并合成有机物→计算机辅助设计合成有机物 价值 为化学、生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供了坚实的物质基础，有力地促进了人类健康水平提高和社会发展进步 1.下列说法不正确的是(　　) A.有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子构架，并引入或转化成所需的官能团 B.有机合成过程可以简单表示为基础原料→中间体→目标化合物 C.逆合成分析法可以简单表示为目标化合物→中间体→基础原料 D.为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物 2.由苯酚制取时，最简便的流程需要下列哪些反应，其正确的顺序是(　　) ①取代反应　②加成反应　③氧化反应 ④消去反应　⑤还原反应 A.①⑤④① B.②④②① C.⑤③②①④ D.①⑤④② ►问题一 有机合成路线的判断 【典例1】由1-氯环己烷()制备1,2-环己二醇()时，需要经过下列哪几步反应(　　) A．加成→消去→取代 B．消去→加成→取代 C．取代→消去→加成 D．取代→加成→消去 【变式1-1】由CH3CH==CH2和乙酸合成时，需要依次经过的反应类型是(　　) A．加成→取代→加成→取代 B．取代→加成→取代→取代 C．取代→取代→加成→取代 D．取代→取代→取代→加成 【变式1-2】根据下面合成路线判断烃A为(　　) A(烃类)BC A．1-丁烯 B．1,3-丁二烯 C．乙炔 D．乙烯 ►问题二 有机合成路线的选择 【典例2】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．CH2==CH2＋(过氧乙酸)―→＋CH3COOH B．CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O C．2CH2==CH2＋O2 D．＋2H2O＋　HOCH2CH2—O—CH2CH2OH 【变式2-1】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 【变式2-2】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 ►问题三 有机合成综合应用 【典例3】根据下列流程图提供的信息，判断下列说法错误的是(　　) A．属于取代反应的有①④ B．反应②③均是加成反应 C．B的结构简式为CH2BrCHClCH2Br D．A还有三种同分异构体(不考虑立体异构) 【变式3-1】α-呋喃丙烯醛(丙)为常用的优良溶剂，也是有机合成的重要原料，其合成路线如下(部分反应试剂与条件已略去)。下列说法正确的是(　　) A．甲中只含有两种官能团 B．乙的分子式为C7H10O3 C．丙的同分异构体中分子中含苯环且只含一个环状结构的有5种 D．①、②两步的反应类型分别为加成反应和消去反应 【变式3-2】我国自主研发“对二甲苯的绿色合成路线”取得新进展，其合成示意图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．过程i发生了加成反应 B．对二甲苯的一溴代物只有一种 C．M既可与H2反应，也可与溴水反应 D．该合成路线理论上碳原子利用率为100%，且产物易分离 ►问题四 有机合成路线设计 【典例4】已知：①＋RX＋HX；②(R为烃基，X为卤素原子)。2-氨基苯乙醚()可用作燃料、香料、医药中间体。请设计以苯酚和乙醇为起始原料制备2-氨基苯乙醚的合成路线(无机试剂任选)。 【变式4-1】在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为最不可行的是(　　) A．用氯苯合成环己烯： B．用甲苯合成苯甲醇： C．用乙炔合成聚氯乙烯：CH≡CHCH2==CHCl D．用乙烯合成乙二醇：CH2==CH2CH3CH3CH2ClCH2ClHOCH2CH2OH 【变式4-2】有机物I是一种药物合成的中间体，其合成路线如下： (1)B→C的反应类型为__________。 (2)流程中设计E→F的目的是__________。 (3)A→B得到的产物若不经提纯，依据B到E的合成路线会生成一种与E互为同分异构体的副产物X，X的结构简式为__________。 (4)B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有手性碳原子，与FeCl3溶液发生显色反应且能使Br2的CCl4溶液褪色； ②碱性条件下水解后酸化生成两种有机产物，一种产物分子中只有两种不同化学环境的氢原子。 (5)写出以苯、甲苯、为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线示例见本题题干)。 1.（湖南省重点中学2024-2025学年高二期中联考）甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。 合成路线Ⅰ：① ；②。 合成路线Ⅱ：。下列说法错误的是 A．有机物中含有的官能团的名称为碳碳双键、羧基 B．的结构式为 C．属于不饱和烃，能发生加聚反应 D．相比于合成路线Ⅰ，合成路线Ⅱ的优点是没有副产物，原料利用率高，对设备腐蚀性小 2.（江苏省雨花台中学2023-2024学年高二调研）化合物Z是一种治疗胆结石药物，其部分合成路线如图所示。下列说法正确的是 A．反应类型：X→Y，取代反应；Y→Z，消去反应 B．1mol X与足量NaOH反应，最多消耗NaOH的物质的量为4mol C．Y中碳原子的杂化方式为sp，sp2杂化 D．Z与H2完全加成后的分子中有5个手性碳原子 3.（山西省大同市豪洋中学2023-2024学年高二月考）已知，如果要合成所用的原料是 A．2-甲基-1，3-丁二烯和2-丁炔 B．1，3-戊二烯和2-丁炔 C．2，3-二甲基-1，3-戊二烯和乙炔 D．2，3-二甲基-1，3-丁二烯和丙烯 4.（山东省菏泽市2023-2024学年高二期中联考）聚醋酸乙烯酯难溶于水，可用作白乳胶、塑料薄膜和涂料等，用它可得到聚乙烯醇，聚乙烯醇水溶液可用作医用滴眼液。合成路线如图： 已知RCOOR′+R″OHRCOOR″+R′OH(R′、R″为不同的烃基) 下列说法错误的是 A．试剂a是乙酸 B．由C2H2制备M的反应类型为加成反应 C．聚醋酸乙烯酯不能使溴的四氯化碳溶液褪色 D．由聚醋酸乙烯酯转化为聚乙烯醇过程中还会生成甲酸乙酯 5.（河北省保定市定州一中2023-2024学年高二期中）某研究小组在铑催化的研究区域成功实现对映选择性烯丙基磷化反应如图所示(—Ph代表苯基，—Mc代表甲基)。已知同一个碳原子上连接两个羟基不稳定，易失水变成羰基。下列叙述中正确的是 A．丙的分子式为 B．甲能发生加聚、酯化、还原、水解反应 C．用酸性溶液可以证明甲含有碳碳双键 D．上述反应中的另一有机产物为乙醛 6.（广西贵港市2023-2024学年高二联考）聚酰亚胺是一类综合性能优异的聚合物。一种以M和N为原料合成联苯型聚酰亚胺(P)的部分合成路线如图，下列说法错误的是 A．一定条件下，1molM最多能消耗4 mol NaOH B．N中的官能团只有氨基 C．M、N、P均属于芳香族化合物 D．1molP含有3mol羧基 7.（江苏省泰州市兴化中学2024-2025学年高二期中）制备重要的有机合成中间体X的反应如下所示。 下列说法正确的是 A．该反应的反应类型为取代反应 B．2-环己烯酮中采取杂化的碳原子有2个 C．中间体X与足量氢气加成后的产物中含3个手性碳原子 D．中间体X能够发生氧化、加聚和消去反应 8.（云南省玉溪范院附中2023-2024学年高二期末）在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是 A．溴乙烷→乙醛： B．乙烯→乙二醇： C．1-溴丁烷→1-丁炔： D．乙烯→乙炔： 9.（江苏省锡山高级中学2024-2025学年高二期中）医药合成中可用下列流程合成一种治疗心脏病的特效药物（G） 已知：① ② (1)B分子中碳原子的杂化类型为 ，G分子结构中手性碳原子数目为 。 (2)写出D→E的化学方程式： 。 (3)E的同分异构体中，结构中有醚键且苯环上只有一个取代基的结构共有13种，写出其中甲基数目最多的同分异构体的结构简式 。 (4)写出以溴乙烷为原料制备丙酸乙酯的合成路线 。（无机试剂及题干中出现的有机溶剂任用） 10.（江苏省盐城市五校2024-2025学年高二联考）苯达莫司汀是一种抗癌药物，其中一种合成苯达莫司汀中间体H的路线如图所示。 已知： 回答下列问题： (1)B的名称是 。 (2)写出B→C的化学方程式： 。 (3)E的结构简式是 ，C→D的反应类型是 。 (4)I是的同分异构体，I能发生银镜反应，和反应产生气体，I的结构可能有 种，若分子中只有3种不同化学环境的氢，则符合条件的I的结构简式是 。 (5)利用以上路线和所学知识写出以和适当的无机试剂为原料制备有机物的合成路线 。 11.（青海省湟川中学2024-2025学年高二期中）用于制造隐形眼镜的功能高分子材料HEMA的合成路线如图所示，其中G可用于生产汽车防冻液，K是六元环状化合物，E在一定条件下可发生缩聚反应生成L。 已知：+HCN→。 回答下列问题： (1)A分子中可以共平面的原子数最多有 个，①的反应类型是 。 (2)I的结构简式 ；K的官能团名称 。 (3)B→C的反应试剂及条件为 、 。 (4)写出下列反应的化学方程式：C→D的反应 ，J→G的反应 ，E→L的反应 。 (5)W是F与足量氢气加成后的产物，则W的一溴取代物同分异构体中符合下列条件的数目有 种(不考虑立体异构)。 ①能发生银镜反应和水解反应；②不含环状结构；③只含有两种官能团。 12.（江苏省锡山高级中学2024-2025学年高二期中）合成盐酸左西替利嗪的重要中间体G的过程如下： (1)化合物C中含有的官能团名称为 。 (2)由C→D需要经历的过程，中间体X的分子式为。在X→D的过程中还释放一种无色无味气体，则X→D反应类型是 。 a.取代反应    b.加成反应    c.氧化反应    d.还原反应 (3)由E→F的反应中溴元素转化为 （填化学式）。 (4)实际生产过程中，D→E所加试剂的目的可能是 。 (5)G的一种同分异构体同时满足下列条件，写出一种符合条件的同分异构体的结构简式： 。 ①分子在核磁共振氢谱中显示7组谱峰； ②碱性条件下水解生成3种产物，其中一种为，另外2种产物的苯环上均只有2个取代基。 (6)已知：（R表示烃基）。写出以、为原料制备的合成路线流程图 。（无机试剂及题干中出现的有机溶剂任用） ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$