5.1 合成高分子的基本方法（图文版知识清单，不可编辑）化学人教版选择性必修3

有机合成中碳骨架的建立-知识清单 1.常见增长碳链的方法 (1)醛、酮的加成 R OH ①与HCN加成 RC=O HCN →R-C-CN R =O+RLi R OLi ②醛、酮与RLi加成 →R-C- OMgX ③醛、酮与RMgX加成 RC=0+RMgX→ R-C-R (2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应 OH O R-l·C0→R-H+e a-H H (3)卤代烃与NaCN、CH,CH,ONa、 CH,C三CNa等发生取代反应： RCl+NaCN→RCN+NaCl R-Cl+NaCN→R-CN+NaCI (4)卤代烃与活泼金属作用： 2CHaCl+2Na->CHa-CHa+2NaCl 2CH3Cl+2Na->CH3-CH3+2NaCl 2.常见减短碳链的方式： (烷烃的裂化裂解) 人 (烯烃炔烃的氧化断裂) 0=c或c=c+c (羧酸脱羧反应等) R-H 3.成环与开环的反应： (1)成环。 【特别提醒】 如羟基酸分子内酯化生成内酯，同时生成1分子 H,0;二元酸和二元醇分子间发生酯化成环，生 成环酯，同时生成2分子H20。 (2)开环。 【特别提醒】 如环酯的水解反应，开环得到对应的羧酸和醇； O-OH 某些环状烯烃可以被氧化，双键断裂开链得到 链状二元羧酸。 OH 官能团的引入、转化、消除和保护-知识清单 高中化学有机反应专题 二、 官能团的引入 (1)卤素原子的引入方式 反应类型 反应类型 具体反应 示例 不饱和烃与HX加成 CH2=CH2 +HBr->CH3-CH2Br CH=CH+HBr→CH2=CHBr 加成反应 CH2=CH2+X2→XCH2CH2X 不饱和烃与X加成 CH=CH+2X2→CHX2CHX2 烷烃、芳香烃的取代 CH,+C,光CH,Cl+HCl w 苯与Br,在FeBr,催化下取代生成溴苯HH FeBr3Br [特别提腫)苯环上的 取代反应 烯烃、羧酸的a-H取代 CH,-CHCH,+C,高遇CICH,-CH=CH,+HC 取代通棠需要借化剂， RCHCOOH+Cl2-RCH(CI)COOH+HCI 如FeBc,成FeCl3,且反 应桑件较为副烈。 醇与卤化室取代 OH CH2CH,OH+HBr->CH2CH,Br+H2O Br (2)羟基的引入方式 反应类型 具体反应 具体反应 示例 烯烃与水加成 CH,=Ch,+H0意CHCH,OH》Q H 加压加热 【特别提醒】烯烃的 加成反应 水合反应通常遵循马 醛翻与H加成 CH CHO+H2 催化剂CH,CH,OH +H2 氏親则，主要生成醇。 H 卤代烃碱性水解 R-X+NaOHR-OH+NaX OH [特别提題]卤代烃的 水解反应 水解隴在碱性水落液 酯的酸性/碱性水解 CH.COOC.H.+H2O-CH.COOH+C.H.OH 中进行，且加热。 (3)碳碳双键的引入方式 反应类型 具体反应 具体反应 示例 醇的消去 CH3CH,OH- 浓索酸→( 【特别提醒】爵的消 170℃ a=-CHat+H 去反应遗常遵循扎伊 消去反应 采夫物则，主要生成 取代暮教多的捻烃； 卤代烃的消去 CH.CH.C+NaOHCH-CHt+NacI+HO 黑注意反应湿度， 140℃主要生成艇。 炔烃不完 [特别提腿]控制反应 全加成 炔烃与1molH,加成 CHCH+H雀c,=CH一o+名 条件，特别是催化剂 的韩类邦用童，可以实 现扶是约不完全加成。 纹高中化半知识卡片系列版权所有⊙2024 有机合成策略：官能团的转化、消除与保护知识清单 2.官能团的转化与衍变 (1)官能团种类的改变 (2)官能团数目的改变 [化 [真化 .OH消制 [加威X】 OH R OH OH HO 醇 醛 羧酸 CHgCH2OH CHz=CH2 CICH2CH2CI HOCH2CH2OH (亿醇) (乙) (1,2-二氰乙) (亿二) 如醇 第化 醛 愾羧酸 如cH,CH,OHcH,=CH CICH2CH2CI HOCH,CH,OH (3)官能团位置的改变 如1-丙醇消去得丙烯，再与HX加成得到2-卤丙烷，改变了卤素原子的连接位置。 3.从分子中消除官能团的方法 +/(3)经加成域氧化反应消除-CH0。 (1)经加成反应消除不饱和健。 (4)经水解反应消去酯基。 (2)经取代、消去、酯化、氧化等 反应消去-OH。 (5)通过消去或水解反应可消滁卤素原子。 4.官能团的保护 (1)酚羟基的保护 【特别侵疆] (2)碳碳汉键的保护 [特制提暖】 劭税基悬楂氧 硫禄双健易被氟 OH 化.需先转化为 化.先加成保护 盐保护。 Xz/HX 再消去恢复。 NaOH 氧化 氧化 具他基团 具他基团 Ar-OH← 酸化 C-c 消去反应 酚羟基鼎披氧化，氧化其他基团前先与NaOH反应变为 碳碳双键易搜氧化，氧化其他基团前先与卤嘉单质/值化氧 -ONa保护起来，氧化后再酸化重新转化为-OH。 加成保护，氧化完成后再任消去反应重新得到倾成双健。 Q (3)氨基(-NH2)的保护 [特剃慢霞] (4)醛基的保护 [特刷提墨] 氯基具还原性 醛基亮镀氧化， NH2 COOH 被夏化.应最后 醇 反应完成 拾欤双理时宽先 还原生成。 水解 排栋是干扰。 R [H] -CH3 -NO2 含-CH01.银氨溶液 2.溴水/酸性 NO2 NO2 NH2 中间体 和C=C分子（每化-CHO) KMnO4现象确认 (俊C=C) H3C-Ar-NO2 HOOC-Ar-NO2 HOOC-Ar-NH2 (含-C00~和C=C) 氢基具有还原性易被氧化，例如对锵基甲苯合成对氰基苯 醒基易被氟化，可先与醇反应生成缩酸保护，反应完成后再 甲畿时，先把-CH,氧化为-C0OH,再把-NO2还原为 水解重新得到醛基；例如桧验嵌慈友醴时，若分子同时有链 -NH2,防止氨葛被高话礅钾氧化。 基，先加根赁洁液真化腰基，再用溴水/酸性斋猛酸押检给双提。 有机合成路线的设计 一知识清单一 ###1.正推法 合成步骤 合成步骤 (1)基本路线： 原料分子 中间产物 目标分子 原料分子→…→中间产物→…→目标分子 (2)设计过程：首先对比原料分子和目标化合物分子的结构，从官能团和碳骨架 两个方面找异同，再逐步设计从原料到目标产物的合成路线。 【特别提醒】对比结构时，需特别关注碳链增长缩短、环的形成/开环、官能 团的引入/转化/消除等关键步骤。 ##2.逆推法 (1)基本路线： 原料分子 中间产物 目标分子 目标分子→…→中间产物→…→原料分子 (2)设计过程：从目标产物出发，逆向寻找可以一步生成目标 产物的合适中间产物，逐步倒推，直到找到廉价易得的起 →。 始原料，是有机合成设计最常用的方法。 【特别提醒】逆推法是解决复杂合成问题的关键，常结合常见的有机反应类型 进行逆向思维训练。 ###3.优选合成路线的依据 CH→CO (1)合成路线必须符合化学原理，能够顺利得到目标产物； (2)合成操作要安全可靠，条件容易实现； (3)符合绿色合成的理念：核心是有机合成的原子经济性，尽量提高原子利 用率，减少副产物；要求原料绿色化，试剂与催化剂无公害，降低环境 污染，控制合成成本。 原子利用率= 目标产物的总质量 反应物的总质量 ,×100% 【特别提醒】绿色合成强调从源头减少污染，选择高原子利用率的反应（如加成 反应、重排反应)是提高原子经济性的有效途径。 △卿高中化学知识卡片-助力学习，成就未来爸等凸 逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线-知识清单 一、 观察目标分子的结构 二、 逆推设计合成思路 逆推：目标酯→羧酸（苯甲酸）+醇（苯甲醇） 官能团：酯基 OH+ OH 原料可以从甲苯出发，分别转化 CH3 碳骨架由两个苯环通过酯基连接 三、四种常见合成路线 (1)路线1 (2)路线2 CH3 氧化 OH 氧化 OH部分苯甲酸 OH CH3 KMnO4/H* 还原 酯化 C OH 浓H2S04/0 酯化 侧链氰代 水解 OH Cl/hv NaOH/H,O 目标产物 △ 【优选路线】(1)最合理：步理少，原料 【不推荐】(2)、(4)：制备苯甲酸步 廉价易得，操作简单，成本低。 多，成本高，且使用CL2会造成环境污 染，不符合绿色化学要求。 四、合成方法的优选 (3)路线3 (4)路线4 CH3 C CI CH3 COOH 氧化 酯化 OCH3 侧链氯代 水解 OH CH2OH 还原LiAIH4 COOH 氧化 酷化 目标产物 部分苯甲醇 目标产物 【不推荐】(3)小：虽步骤少，但需局贵 【不推荐】(2、(4)小：制备苯甲酸步骡 还原剂LiAH4,要求无水操作，生产 多，成本高， 且使用C,会造成环境污 成本高，不适合工业生产。 染，不符合绿色化学要求。 高中化学知识卡片|资深羧师绮撰 有机合成的应用&本章核心总结-知识清单 五、有机合成的应用 1.生产应用： 有机合成是化学学科中最活跃、最具创造性的领域，人工合成的有机物已经广泛应用到国民经 济的各个领域： 农业： 轻工业： 重工业： 国防工业： 生产高效低毒的杀 生产表面活性剂、 生产工程塑料、合 生产高能燃料、特 虫剂、除草剂、植 染料、香料等； 成橡胶、涂料等； 种结构材料等； 物生长调节剂等； 2.科研应用： 有机合成是化学基础研究的重要工具，为生命科学、医药、 材料科学等领域提供了必要的物质基础，帮助科学家探究复 杂分子的结构与功能，推动多个学科的发展。 本章核心考点梳理 1.碳骨架构建： 2.官能团操作： 3.合成路线设计： 增长 -OH-CH0-C00H 正推法 转化 原料 目标产物 引入 消除 送推法 (Retrosynthesis) 减短 R OH ☑原子经济性 区生产成本 ☑操作难度 成环/开环 ☑环援保护 保护 掌握正推法和逆推法的设计思路， 学金从蔽骨架和官能团两个角度对 熟记常见增长跟链、减短碳链、成 熟练掌握官能团的引入、转化、消 比原料和目标产物，优选路线时需 环开环的方法，是设计合成路线的 除和保护方法，其中官能团保护是 要绘合考虑原子经济性、生产成本、 基础； 高考有机合成的高频考点； 操作难度、环境保护等多个因素。