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第四节有机合成一、有机合成遵循的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少，最后产率越高。(3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标化合物中，达到零排放。(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。(5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息，掌握正确的思维方法。有时则要综合运用顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。原料中间产物产品二、中学常用的合成路线1．烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系2．一元合成路线R—CH＝CH2――→HX一定条件卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯3．二元合成路线CH2＝CH2――→X2―→二元醇―→二元醛―→二元羧酸―→酯(链酯、环酯、聚酯)4．芳香族化合物合成路线：顺推逆推顺推逆推特别提醒和Cl2的反应，应特别注意条件的变化；光照只取代甲基上的氢，Fe做催化剂取代苯环邻、对位上的氢。三、有机合成题的解题思路1．首先要正确判断需合成的有机物的类别，它含有哪种官能团，与哪些知识和信息有关；2．其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片断，或寻找官能团的引入、转换、保护方法，或设法将各片段拼接衍变，尽快找出合成目标化合物的关键；3．最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较，选择出最佳的合成方案。其解题思路可简要列如下表：类型1有机合成路线的选择和确定例1已知：请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件)。答案(1)CH2===CH2＋H2O―→CH3CH2OH(2)2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O(3)2CH3CHO―→(4)―→CH3CH===CHCHO＋H2O(5)CH3CH===CHCHO＋2H2―→CH3CH2CH2CH2OH解析由题给信息知：两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应，得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有4个碳原子，原料乙烯分子中只有2个碳原子，运用题给信息，将乙烯氧化为乙醛，两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛，最后用H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应，便可得到正丁醇。本题基本采用正向思维方法。乙烯――→[O]乙醛――→自身加成丁烯醛――→H2正丁醇。本题中乙烯合成乙醛的方法有两种：其一：乙烯――→H2O乙醇――→[O]乙醛其二：乙烯――→O2催化剂乙醛设计有机合成的路线，可以从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和官能团的安装来完成。在这样的有机合成路线设计中，首先要比较原料分子和目标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向目标分子的合成路线。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标分子的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。只要每步逆推是合理的，就可以得出科学的合成路线。当得到几条不同的合成路线时，就需要通过优选确定最佳合成路线。在优选合成路线时，必须考虑合成路线是否符合化学原理，以及合成操作是否安全可靠等问题。类型2逆合成分析法例2碱存在下，卤代烃与醇反应生成醚(ROR′)：R—X＋R′OH――→KOH室温ROR′＋HX化合物A经下列四步反应可得到常用溶剂四氢呋喃，反应框图如下：请回答下列问题：(1)1molA和1molH2在一定条件下恰好反应，生成饱和一元醇Y，Y中碳元素的质量分数约为65%，则Y的分子式为__________，A分子中所含官能团的名称是________________________________________________________________________，A的结构简式为__________________________________________________________。(2)第①②步反应类型分别为①________②________。(3)化合物B具有的化学性质(填写字母代号)是______。a．可发生氧化反应b．强酸或强碱条件下均可发生消去反应c．可发生酯化反应d．催化条件下可发生加聚反应(4)写出C、D和E的结构简式：C________、D__________、E________________。(5)写出化合物C与NaOH水溶液反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(6)写出四氢呋喃链状醚类的所有同分异构体的结构简式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)C4H10O羟基、碳碳双键(2)加成反应取代反应(3)abc解析本题为有机信息推断题，综合考查了有机物分子式、结构简式、方程式、同分异构体的书写等知识，着重考查学生利用所学知识结合所给信息分析问题、解决问题的能力和自学能力。(1)由1molA和1molH2恰好反应生成饱和一元醇Y知，A中含有一个碳碳双键，且Y的通式可写为CnH2n＋2O，又因Y中碳元素的质量分数约为65%，则有12n14n＋2＋16×100%＝65%，解得n＝4，即Y的分子式为C4H10O；再由反应框图从而推出A的结构简式为CH2===CHCH2CH2OH。B应发生A与溴的加成反应，B→B应发生A与溴的加成反应，B→C应发生生成醚的取代反应。(3)因B为，含有—Br和—OH，故应具有a、b、c所述的化学性质。(6)因四氢呋喃为环状醚，要写成链状醚时，其碳碳链上一定含有一个碳碳双键，从而写出可能的同分异构体。类型3有机综合推断题“突破口”的寻找例3下图中A、B、C、D、E、F、G、H均为有机化合物。回答下列问题：(1)有机化合物A的相对分子质量小于60，A能发生银镜反应，1molA在催化剂作用下能与3molH2反应生成B，则A的结构简式是__________________，由A生成B的反应类型是__________；(2)B在浓硫酸中加热可生成C，C在催化剂作用下可聚合生成高分子化合物D，由C生成D的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(3)①芳香族化合物E的分子式是C8H8Cl2。E的苯环上的一溴取代物只有一种，则E的所有可能的结构简式是__________________________；②E在NaOH溶液中可转变为F，F用高锰酸钾酸性溶液氧化生成G(C8H6O4)。1molG与足量的NaHCO3溶液反应可放出44.8LCO2(标准状况)，由此确定E的结构简式是________________________________________________________________________；(4)G和足量的B在浓硫酸催化下加热反应可生成H，则由G和B生成H的化学方程式是________________________________________________________________________。该反应的反应类型是______________。解析(1)A的相对分子质量小于60，A能发生银镜反应，则A中有。1molA能与3molH2发生反应生成B，则A分子中有两个双键或一个三键，若有两个双键，则其相对分子质量一定超过60，因此A的结构简式为，B的结构简式为CH3—CH2—CH2—OH，由A到B发生的反应为加成反应(或还原反应)。(2)CH3—CH2—CH2—OH在浓H2SO4作用下，发生消去反应，生成烯烃C(CH3—CH===CH2)，丙烯发生加聚反应生成聚丙烯，化学方程式为(3)①芳香族化合物C8H8Cl2，其苯环上的一溴取代物只有一种，则E的结构应该非常对称，因此E的结构简式为②1molG与足量的NaHCO3反应生成44.8LCO2，即2molCO2，则G分子中一定有两个—COOH，因此E的结构简式为。(4)G为，B为CH3CH2CH2OH，G和B发生酯化反应的化学方程式为找解题的“突破口”的一般方法是：(1)找已知条件最多的地方，信息量最大的。(2)寻找最特殊的——特殊物质、特殊的反应、特殊颜色等等。(3)特殊的分子式，这种分子式只能有一种结构。(4)如果不能直接推断某物质，可以假设几种可能，认真小心去论证，看是否完全符合题意。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骨架，并引入或转化所需的官能团。你能利用所学的有机反应，列出下列官能团的引入或转化方法吗？1．引入碳碳双键的三种方法是________________________________________________________________________；________________；________________________________________________________________________。2．引入卤原子的三种方法是________________________________________________________________________；__________________；________________________________________________________________________。3．引入羟基的四种方法是______________；________________________________________________________________________；______________；________________。点拨1.卤代烃的消去反应醇的消去反应炔烃的不完全加成反应2．烷烃或苯及其同系物的卤代(取代)反应不饱和烃与HX、X2的加成反应醇与氢卤酸的取代反应3．烯烃与水的加成反应卤代烃的水解反应(或取代反应)醛(酮)的加成反应酯的水解(或取代)反应卡托普利为血管紧张素抑制剂，临床上用于治疗高血压和充血性心力衰竭，以2－甲基丙烯酸为原料，通过4步反应得到目标化合物，各步反应的产率如下：――→93.0%A――→81.7%B――→90.0%C――→85.6%。请计算一下该合成路线的总产率是多少？点拨总产率＝93.0%×81.7%×90.0%×85.6%＝58.5%。