高考化学有机合成的常规方法与解题思路

高考化学有机合成的常规方法与解题思路

高考化学有机合成的常规方法与解题思路 如何从原料出发去合成有机物呢？一种是通过对比，找出原料与目标产物的区别点，区别点就是变化点，然后从原料出发去合成目标产物。还可以从目标产物入手。分析若得到此产品，最后一步应是什么反应，这步反应的反应与原料又有什么样的关系，这样从后往前将原料与产品联系起来。记住合成题的正确解答必须有扎实的有机基础知识作前提。‎ 一、总的解题思路 关键在于：‎ ‎1. 选择出合理简单的合成路线。‎ ‎2. 熟练掌握好各类有机物的组成、结构，性质，相互衍变关系以及重要官能团的引入和消去等基础知识。‎ 合成路线的推导，一般有两种方法：“直推法”和“反推法”，而“反推法”较常用，该方法的思维途径是：‎ ‎（1）首先确定所要合成的有机物属于何类型，以及题中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关系。‎ ‎（2）以题中要求的最终产物为起点，考虑这一有机物如何从另一有机物甲经过一步反应而制得。如果甲不是所给的已知原料，再进一步考虑甲又是如何从另一有机物乙经一步反应而制得，一直推导到题目中所给定的原料为终点，同时结合题中给定的信息。‎ ‎（3）在合成某一产物时，可能会产生多种不同的方法和途径，应当在兼顾原料省、产率高的前提下选择最合理、最简单的方法和途径。‎ 二、解题的基本规律和基本知识 ‎1.掌握有机合成路线 有机合成往往要经过多步反应才能完成，因此确定有机合成的途径和路线时，就要进行合理选择。选择的基本要求是原料价廉，原理正确，路线简捷，便于操作、条件适宜、易于分离，产率高，成本低。中学常用的合成路线有四条。 (1)一元合成路线(官能团衍变)‎ R—CH═CH2　→卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯 ‎(2)二元合成路线 ‎(3)芳香化合物合成路线 ‎⑷改变官能团的位置 ‎2. 官能团的引入 ‎⑴引入羟基（—OH）方法: 、 、 、 等。‎ ‎⑵引入卤原子（—X）方法: 、 、 、 等。 ‎ ‎⑶引入双键方法: 、 、 等。‎ ‎⑷引入醛基（—CHO）方法: 、 、 等。‎ ‎⑸引入羧基（—COOH）方法: 、 等。‎ ‎3. 官能团的消除 ‎⑴通过加成反应消除不饱和键。 ⑵通过消去反应或氧化反应或酯化反应等消除羟基（—OH）‎ ‎⑶通过加成反应或氧化反应等消除醛基（—CHO）‎ ‎4. 碳链的增减 增长碳链 酯化 炔、烯加HCN 聚合 醛醛加成 肽键的生成等 减少碳链 酯水解 裂化、裂解 烯催化氧化 肽键水解等 ‎5. 有机物成环规律 类型 方式 例举 酯成环 ‎（— C OO —）‎ 二元酸和二元醇的酯化成环 酸醇的酯化成环 醚键成环 ‎（— O —）‎ 二元醇分子内成环 二元醇分子间成环 肽键成环 二元酸和二氨基化合物成环 氨基酸成环 ‎6. 有机高分子化合物的合成 类型 方式 例举 加聚反应 乙烯型加聚 ‎1，3 —丁二烯加聚型 混合型加聚 缩聚反应 酚醛树脂型 通过酯键形成的缩聚反应 通过肽键形成的缩聚反应 通过醚键形成的缩聚反应 三、有机合成的题眼 ‎1．反应条件确定反应类型 2．从反应类型判断官能团种类 四、常见的合成方法 ‎1. 顺向合成法:此法要点是采用正向思维方法，其思维程序为“原料→中间产物→产品”。‎ ‎2. 逆向合成法:此法要点是采用逆向思维方法，其思维程序为“产品→中间产物→原料”。‎ ‎3. 类比分析法:此法要点是采用综合思维的方法，其思维程序为“比较题目所给知识原型→找出原料与合成物质的内在联系→确定中间产物→产品”。‎ 五、常见题型 ‎1. 限定原料合成题 本题型的主要特点：依据主要原料，辅以其他无机试剂，运用基本知识，联系生活实验，设计合理有效的合成路线。 例1：某制糖厂以甘蔗为原料制糖，同时得到大量的甘蔗渣，对甘蔗进行综合利用，不仅可以提高经济效益，而且还能防止环境污染，现按以下方式进行：‎ 已知F、H均是具有香味的液体，F为E的三聚合物，并具有特殊的6元环状对称结构，试填空：‎ ‎（1）A的名称__________________；H的名称____________________；‎ ‎（2）D→E的化学方程式______________________________________________；‎ ‎（3）G→H的化学方程式______________________________________________；‎ ‎（4）F的结构简式：_______________________________________________。‎ ‎2.合成路线给定题 本题型的主要特点：题目已将原料、反应条件及合成路线给定，并以框架式合成路线示意图的形式直观地展现了最初原料与每一步反应主要产物的关系，要求依据原料和合成路线，在一定信息提示下确定各步主要产物的结构简式或完成某些步骤反应的化学方程式。‎ 例2：根据下面图示填空：‎ ‎（1）化合物A含有的官能团是________________________。‎ ‎（2）B在酸性条件下与Br2反应得到E，E在足量的氢氧化钠醇溶液作用下转变成F，由E转变成F时发生两种反应，其反应类型分别是_______________。‎ ‎（3）D的结构简式是____________________。‎ ‎（4）1molA与2molH2反应生成1molG，其反应方程式是___________________。‎ ‎（5）与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是________________。‎ ‎3.信息给予合成题 本题型的主要特点：除给出主要原料和指定合成物质外，还给予一定的已知条件和信息。该题型已成为当今高考的热点。解这一类题应注意三点：一是认真审题，获取信息；二是结合问题；三是依据信息，应变创新。‎ 例3：环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到：‎ ‎ (也可表示为：+║→)‎ 实验证明，下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化：‎ 现仅以丁二烯为有机原料，无机试剂任选，按下列途径合成甲基环己烷：‎ 请按要求填空：‎ ‎（1）A的结构简式是 ；B的结构简式是 。‎ ‎（2）写出下列反应的化学方程式和反应类型：‎ 反应④ ，反应类型 ‎ 反应⑤ ，反应类型 。‎ 六、有机合成题应注意的事项：①每一步的反应都要符合反应规律或信息提示，不能杜撰；‎ ‎②确定反应中官能团及它们互相位置的变化；‎ ‎③确定反应先后顺序时注意能否发生其它反应如酯在NaOH溶液中水解时，是否有苯酚生成，把C=C氧化时是否有—CHO存在，使用氧化剂时是否存在还原性基团如—NH2等；‎ ‎④反应条件的正确选择；‎ ‎⑤题中所给予的信息往往起到承上启下的关键作用，一定要认真分析，信息与反应物、生成物、中间产物的关系，从中得到启示。‎ 七、有机合成专题强化训练 ‎1.以水、空气、乙烯为原料来制取乙酸乙酯（可以使用催化剂）？‎ ‎2.已知：①R——‎ ‎②苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响．‎ 用苯作原料制备一系列化合物的转化关系图：‎ ‎（1）A转化为B的化学方程式是______________________________________________。‎ ‎（2）图中“苯→①→②”省略了反应条件，请写出①、②物质的结构简式：‎ ‎①________________________，②_______________________________。‎ ‎（3）B在苯环上的二氯代物有 种同分异构体。‎ ‎（4）有机物的所有原子 （填“是”或“不是”）在同一平面上。‎ ‎3．在金属锂和碘化亚铜存在的条件下，卤代烃间发生反应生成一种新的烃，如：‎ 把下列各步变化中的有机产物的结构简式填入方框中：‎ ‎4．请认真阅读下列3个反应：‎ ‎ ‎ 如有需要，可以利用试卷中出现过的信息.‎ 利用这些反应，按以下步骤可以从某烃A合成一种染料中间体DSD酸。请写出A、B、‎ C、D的结构简式。‎ A____________________B_________________C_______________D______________‎ ‎5．一卤代烃RX与金属钠作用，可增加碳链制高级烷，反应如下：2RX+2NaR—R+2NaX 试以苯、乙炔、Br2、HBr、钠主要原料，制取 ‎6．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径．煤气化的主要反应是：C+H2O(g) CO+H2，CO和H2的混合气体是合成多种有机物的原料气．下图是合成某些物质的路线．‎ 其中，D易溶于水，且与CH3COOH互为同分异构体；F分子中的碳原子数是D的3倍；H经催化氧化可得到G．请回答下列问题：‎ ‎（1）写出下列物质的结构简式：‎ A_____________、H______________；指出A和H的关系：____________________．（2）写出下列反应的化学方程式：CH3COOH＋E→F_______________________________________________________；‎ D与新制Cu(OH)2共热___________________________________________________．‎ ‎7.某有机物A在不同条件下反应，分别生成B1＋C1和B2＋C2;C1又能分别转化为B1或C2；C2能进一步氧化，反应如下图所示：‎ 其中只有B1，既能使溴水褪色，又能和Na2CO3溶液反应放出CO2。‎ 写出（1）B1、C2分别属于下列哪一类化合物？‎ ‎①一元醇 ②二元醇 ③酚 ④醛 ⑤饱和羧酸 ⑥不饱和羧酸 B1 ；C2 （填入编号）‎ ‎（2）反应类型：X 反应；Y 反应；‎ ‎（3）物质的结构简式：A： ；B2： ；C2： 。‎ ‎8.A是一种可以作为药物的有机化合物。请从下列反应图式中各有机化合物的关系（所有无机产物无已略去未写），推测有机化合物A、B、C、E、F的结构简式。（Ф代表苯基）‎ ‎9. 有机粘合剂是生产和生活中一类重要的材料。粘合过程一般是液态的小分子粘合剂经化学反应转化为大分子或高分子而固化。‎ ‎（1）“502胶”是一种快干胶，其主要成分为α—氰基丙烯酸乙酯（）。在空气中微量水催化下发生加聚反应，迅速固化而将物粘牢。请写出“502胶”发生粘合作用的化学方程式： ‎ ‎（2）厌氧胶（）也是一种粘合剂，在空气中稳定，但在隔绝空气（缺氧）时，分子中双键断开发生聚合而固化。工业上用丙烯酸和某种物质在一定条件下反应可制得这种粘合剂。这一制取过程的化学方程式为 ‎ ‎ ‎（3）白乳胶是常用的粘合剂，其主要成分为醋酸乙烯酯（CH3COOCH＝CH2），它有多种同分异构体，如。已知含有结构的物质不能稳定存在。请另外任写四种含－CH＝CH－结构的链状同分异构体的结构简式: ‎ ‎（4）已知醇醛反应可以发生。聚乙烯醇可用做普通胶水，它的羟基可全部与丁醛缩合脱水，得到含六原子环的强力粘合剂聚乙烯缩丁醛。请写出制取聚乙烯缩丁醛的化学方程式：‎ ‎ ‎ ‎10．2004年是俄国化学家马科尼可夫（V. V. Markovnikov，1838－1904）逝世100周年。马科尼可夫因提出不对称烯烃的加成规则（Markovnikov Rule）而著称于世。‎ 已知：①CH3CH2Br＋NaCNCH3CH2CN＋NaBr ‎ ②CH3CH2CNCH3CH2COOH ‎　　 ③CH3CH2COOHCH3CHBrCOOH 有下列有机物之间的相互转化：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）指出下列有机反应的类型： B→C ； ‎ ‎（2）下出下列有机反应的化学方程式：‎ C→D ，‎ E→F（F为高分子化合物时）‎ ‎ ‎ ‎（3）F可以有多种结构。写出下列情况下F的结构简式：‎ ‎①分子式为C7H12O5 ；‎ ‎②分子内含有一个七元环 ；‎ ‎（4）上述那一步反应遵循不对称烯烃的加成规则________________________________。‎ 参考答案 ‎1.CH2=CH2→CH3CH2OH→CH3CHO→CH3COOH→CH3COOC2H5‎ ‎2.（各2分，共6分）‎ ‎（3）6 （2分） （4）不是 （1分）‎ ‎3. B．CH2=CHBr C．(CH2=CH)2CuLi F．CH2=CH-CH=CH2‎ ‎4.‎ ‎5. ‎ ‎6.⑴CH3OH CH3CH2CH2CH2 OH 同系物 ‎ ‎⑵2CH3COOH+HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3+2H2O ‎ HOCH2CHO+2Cu(OH)2HOCH2COOH+Cu2O↓+2H2O ‎7.(1)⑧ ① (2)消去 水解 中和 ‎(3) ‎ ‎8.A是ΦCH=CHCHO，B是ΦCH2CH2CH2OH，C是ΦCH=CHCOOH，‎ E是ΦC≡CCOOH，F是ΦCH2CH2COOH。（A2分，其余各空各1分，共6分）‎ ‎9.‎ ‎(1)‎ ‎(2)‎ ‎(3) HOCH2CH＝CHCHO CH3OCH＝CHCHO CH3CH＝CHCOOH CH2＝CHOCH2CHO HOCH2CCH＝CH2 CH2=CHCH(OH)CHO CH2=CHOOCH=CH2‎ ‎(4)‎ ‎10.（1）取代反应 ‎ 醇 CH3－C－CH3‎ COOH CN CH3－C－CH3‎ COOH Br ‎ +NaCN + NaBr （2分）‎ CH3－C－CH3‎ COOH COOCH2CH2OH CH3－C－CH3‎ C－O－CH2‎ C－O－CH2‎ nHOOC－C－COOH+nHOCH2CH2OH CH3‎ CH3‎ Δ 浓硫酸 ‎－C－C－C－OCH2CH2O－ +2nH2O ‎ n CH3‎ CH3‎ O O ‎[ ]‎ ‎（3） （各2分）‎ ‎ ‎ ‎（4）生成A的反应 ‎