第三章 第一节 有机化合物的合成
一、熟悉烃和烃的衍生物的相互转化关系
二、有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入和消除
1、碳骨架的构建:构建碳骨架是合成有机物的重要任务,包括在有机原料分子及中间化合物分子的碳骨架上增长或减短碳链、成环或开环等。
(1)增长碳链的方法:常见有加聚、缩聚、酯化反应等,另外卤代烃与NaCN在乙醇溶液的取代反应,溴乙烷和丙炔钠的反应等
①CH3CH2Br + NaCN CH3CH2CN + NaBr H+
CH3CH2CN + 2H2O CH3CH2COOH + NH3 ②CH3C CH + 2Na 液氨 2CH3C CNa + H2
CH3CH2Br+NaCN + CH3C CNa CH3CH2C CCH3 + NaBr
(2)减短碳链的方法:烯烃、炔烃的部分氧化反应是减短碳链的有效途径,苯的同系物氧化成苯甲酸,羧酸或羧酸盐脱羧反应也使碳链减短。
CH3COONa + NaOH CH4↑+ Na2CO3 2、官能团的引入
(1)引入羟基:乙烯和水的加成反应,卤代烃的水解反应,醛酮的加H2,此外,酯的水解,葡萄糖的分解反应,醛的部分氧化成羧酸、磺化反应中引入的-SO3H中也含的羟基等。
CH2 = CH2 + H2O 催化剂 CH3CH2OH
加热加压
NaOH CH3CH2Br + H2O CH3CH2OH + HBr
+HCH3COOCH2CH3 + H2O CH3COOH + CH3CH2OH
C6H12O6(葡萄糖) 催化剂 2CH3CH2OH + 2CO2↑
(2)引入卤原子:烯炔和卤素、卤化氢的加成,烷烃、苯及其同系物、醇的取代等。 CH2 = CH2 + HCl 催化剂 CH3CH2Cl
加热加压
CH2 = CH2 + Br2 CH2BrCH2Br
CH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + H2O
+ Br2 +HBr
(3)引入双键:炔烃的不完全加成,醇和卤代烃的消去等。 CH CH + H2 催化剂 CH2 = CH2
加热
NaOH/醇 CH3CH2Br CH2 = CH2 ↑+ HBr
(4)其他有生成醛、酮:烯与水的催化氧化,醇的催化氧化等。 3、官能团的消除
(1)不饱和键:烯烃等加成、加聚反应
(2)羟基:消去生成不饱和烃,催化氧化生成醛,与氢卤酸的取代,与酸的酯化反应,分子间脱水反应等 (3)卤原子:水解和消去反应等 Ⅳ.典型例题
例1.可在有机物中引进羟基的反应类型可能有:①取代、②加成、③消去、④酯化、⑤氧化、⑥还原,其中正确的是
A.①②③ B.①④⑤⑥ C.①②⑤⑥ D.①②③⑥
例2.乙二醇是一种重要的化工原料,工业上用乙醇为原料经过三步反应来制取,在下图方框内填入相应有机物的结构简式,在括号中填入反应物或反应条件。
加热
例3.―芬必得‖是一种目前很受欢迎的解热、镇痛及抗菌类药物的商品名,其主要成分是化合物对-异丁基-α-甲基苯
乙酸
CH CH O
3
3
3
2
COOH
CH — CH — CH — — 药名为布洛芬(Brufeum),有多种合成路线。下 CH—C—OH
面是合成布洛芬的一种路线: 已知:
1 催化剂 反应Ⅰ + RCl
O 催化剂 —R + HCl
CN 2 HCl ZnCl2 反应Ⅲ
4 3 5 △ 反应Ⅳ 反应Ⅴ COOH H2(1mol) Ni 反应Ⅱ + NH4Cl
(1)请写出方框内化合物的结构简式(有机物)和分子式(无机物):
4 5 1 2 3
(2)请指出反应Ⅰ~Ⅴ的反应类型:(请在―加成、消去、取代、氧化、还原‖中选择)
Ⅰ: ,Ⅱ: ,Ⅲ: ,Ⅳ: ,Ⅴ: 。
例4.已知水解聚马来酸酐(HPMA)普遍用于锅炉用水中作阻垢剂。按下列图步骤可以从不饱和烃A合成HPMA。 已知:
A
NaOH △
NaOH、乙醇
△
RX + H2O ROH + HX ,RCH2CH2X RCH = CH2 + HX
+ Br2 1:1 ①
氧化 ④
B
NaOH溶液 △ ②
HCl催化剂
C
③
HO—CH2—CH2—CH —CH2OH Cl
F
NaOH、乙醇
⑤
HPMA
水解
J
(C4H2O3)n ⑧
分子内脱水
I
⑦
H
H ⑥
+
G
(1)写出下列物质结构简式:A ,C 。 (2)反应①属于 反应,反应②属于 反应。(填反应类型) (3)写出下列反应的化学方程式:
② ; ⑤ ; ⑧ 。
(4)在上述合成路线中,有人提议略去③④⑤⑥,由C直接制H而使实验简化,请你评论此建议是否合理 ,理由, 。
Ⅴ.跟踪训练
一、选择题(下列各题只有1个或2个答案合理符合题意)
1.下列物质发生化学反应,其化学反应类型属于加成反应又叫还原反应的是
A.氢气和苯
B.乙炔和氯化氢 D.甲烷和氯气
C.乙醇和浓硫酸
2.以2 - 氯丙烷为主要原料制取1,2 - 丙二醇时,需要经过的反应历程是
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
O
3.化合物 R C — CH 3 与NaOH溶液、碘水三者混合物可发生如下反应: —
①.I2 + 2NaOH == NaI + NaIO + H2O
O O ②.R—C—CH3 + 3NaIO R—C—CI3 + 3NaOH
O O ③.R—C—CI + 3NaOH R—C—ONa+ CHI↓(黄色)
3
3
此反应称碘仿反应,根据上述反应方程式,判断下列物质中不能发生碘仿反应的有 A.CH3CHO B.CH3CH2CHO C.CH3CH2OCH2CH3 D.CH3COCH2CH3
4.在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应中原子全部转化为欲得的产物,即原子利用率为100%,从而减少污染,保护环境。在用CH3C≡CH合成CH2=C(CH3)COOCH3的过程中,欲使原子利用率达到最高,还需要其他的反应物有
A、CO和CH3OH B、CO2和H2O C、H2和CO2 D、CH3OH和H2 5.在有机反应中,能引入羟基的反应是
A.磺化反应
B.消去反应
C.水解反应
D.聚合反应
6.由乙醇制取乙二酸乙二酯,最简便的流程途径,经下列哪些反应,其顺序正确的是
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 ⑧缩聚反应 A.⑤②①③⑥ C.⑤②①④⑧
B.①②③⑤⑦ D.①②⑤③⑥
7.下列有机物可通过氧化、酯化、加聚三种反应制得高聚物 [ CH2—CH ]n 的是
A.CH3—CH2—CH2—OH
C.H2C CH—CH2
OH
B.H2C—CH—CH2
Cl Cl OH COOCH2CH3
D.CH3—CH—CH2
OH OH
8、某石油化工产品X的转化关系如下图,下列判断不正确的是
A. X能使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,其褪色原理相同 B. Y与乙酸反应生成W的反应类型是取代反应 C. Z和Y分子中官能团不同 D. W的分子式为C4H8O2
9、下图表示4-溴-1-环己醇所发生的4个不同反应。产物只含有一种官能团的反应是
A.②③
B.①④
C③浓HBr,△ANaOH醇溶液,△①BrOH④浓硫酸,△NaOH水溶液, △②BDC.①②④
D.①②③④
二、填空题(本题包括6小题)
10.据报道,目前我国结核病的发病率有抬头的趋势。抑制结核杆菌的药物除雷米封外,PAS-Na(对氨基水杨酸钠)
也是其中一种。它与雷米封同时服用,可以产生协同作用。 已知;
苯胺、弱碱性、易氧化
溶液????R—OH ③R—Cl?NaOH④
下面是PAS–Na的一种合成路线:
(对氨基水杨酸钠) 请按要求回答下列问题:
(1)写出下列反应的化学方程式并配平: