知识讲解-有机合成基础知识-基础

1、有机合成基础知识编稿：宋杰审稿：张灿丽【学习目标】1、掌握有机化学反应的主要类型：取代反应、加成反应、消去反应的概念，反应原理及其应用；2、了解有机化学反应中的氧化还原反应，能根据碳原子的氧化数法判断有机化学反应是氧化反应还是还原反应;3、了解加成聚合反应和缩合聚合反应的特点，能写出简单的聚合反应的化学方程式；4、了解官能团与有机化学反应类型之间的关系，能判断有机反应类型，能正确书写有机化学反应的方程式。【要点梳理】要点一、有机化学反应的主要类型1 .取代反应。(1)取代反应指的是有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。(2)有机物与极性试剂发生取代反应的结果可以用下面的

2、通式来表示。8，8_8，8_A1 - B1A 2- B2 A1 - B2 A 2 - B1(3)煌的卤代、芳香煌的硝化或磺化、卤代燃的水解、醇分子间的脱水反应、醇与氢卤酸的反应、酚的卤代、酯化反应、酯的水解和醇解，以及即将学到的蛋白质的水解等都属于取代反应。卤代。光CH 4+X 2 CH3X+HX硝化。液硫酸50-60TOH十3H ANO,气雪CH, + 3HA 叫液碱酸硝化。液硫酸50-60TOH十3H ANO,气雪CH, + 3HA 叫液碱酸磺化。+ HOSO3H（浓S。3H + HjOa H的取代。Cl2+CH2= CH CH3 50600-C- CH2= CH CH2CI+HCI脱水。

3、CH3CHCH3CH2OH+HOCH2CH3U LUCH3CH2OCH 2CH3+H2O酯化。CH3CH3COOH+HO -CH3 L 4aCH3COOCH3+H2O水解。RX+H 2。一RX+H 2。一NaOH；ROH+HXRCOOR/ +H2OLY加 RCOOH+R/ OH-BCTHNHTCHNH+ +2nH,0 U III IO R(0%nHOOC-CHNH2 + rHGOCTH一NH2II%(4)取代反应发生时，被代替的原子或原子团应与有机物分子中的碳原子直接相连，否则就不属于取代反 应。(5)在有机合成中，利用卤代烷的取代反应，将卤原子转化为羟基、氨基等官能团，从而制得用途广泛的 醇

4、、胺等有机物；也可通过取代反应增长碳链或制得新物质。特别提示：取代反应的特点是“下一上一，有进有出”，类似于置换反应，如卤代燃在氢氧化钠存在下的水解反应CH2Br+NaOH eT CH 3OH+NaBr就是一个典型的取代反应，其实质是带负电的原子团(为 OH一)代替卤代煌中的卤原子，上述反应可表示为CH3Br+OH -CH3OH+Br 2.加成反应。(1)加成反应指的是有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团相互结合生成新化合物的反应。(2)加成反应的一般历程可用下面的通式来表示：B+ y / LA = B + A? A】一件B? A3(3)能与分子中含碳碳双键、碳碳三键等有机物发生加成反

5、应的试剂有氢气、卤素单质、氢卤酸、氢氟酸、水、氨等，其中不对称烯烧(或快烧)与 HX、H2O、HCN加成时，带正电的氢原子主要加在含氢较多的不饱和 碳原子上；1, 3-丁二烯与等物质的量的 H2、Br2等加成时以1 , 4加成为主。此外，苯环与 H2、X2、HX、HCN、NH3等的加成也是必须掌握的重要的加成反应。烯烧(或快烧)的加成。CH3CH = CH2+H2Nit CH3CH2CH3CH 3 CH = CH2+Br2 CH3CHBr CH?BrCH 3 CH = CH 2+HCl CH 3 CHCI CH 3 一宗条件CHj-C=CH + HC1 ，CHjC=CH2Cl一定条件之 + H

6、20 -* CHjCH-CH3OHCHjC=CH + HjO-CHCHjC=CH + HjO-CH十也CH,CH=CHz + HCN - CH3CHCH3CN苯环的加成。醛(或酮)的加成。苯环的加成。醛(或酮)的加成。催化剂R-CHO+H 2 西R CH20H TOC o 1-5 h z 0产R乙氏 + H;RTH鹏 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 0OHIIIRTR + HCN RTRI CN(4)加成反应过程中原来有机物的碳骨架结构并未改变，这一点对推测有机物的结构很重要。(5)利用加成反应可以增长碳链，也可以转换官能团，在有机合成中有广

7、泛的应用。特点提示：加成反应的特点是“断一上二”(即断一个碳碳键，加两个原子或原子团)类似于化合反应。从反应结果看，使有机物从不饱和趋于饱和。3.消去反应。H20H20、HX等)生成分子中含双键或三键(2)醇分子内脱水、卤代燃分子内脱卤化氢是中学阶段必须掌握的消去反应。醇分子内脱水。_ clj -I浓硫酸_ CLJ 个,| CH3 CH20HiTOCc CH2=CH2 T +H2O卤代煌分子内脱卤化氢。阻CHCHCH* 个 醇，MT=CH比 + HXCHj XCH,(3)卤代煌发生消去反应时，主要是卤素原子与相邻碳原子上含氢较少的碳原子上的氢一起结合成卤化氢 脱去。如果相邻碳原子上无氢原子，则

8、不能发生消去反应。XCHj-C-CHCH3如发生消去反应时主要生成CH也有少量的(CH3)2CHCH= CH2生成,而CH3X和(CH3)3CCH2X都不能发生消去反应。(4)醇类发生消去反应的规律与卤代煌的消去规律相似，但反应条件不同，醇类发生消去反应的条件是浓 硫酸、加热，而卤代煌发生消去反应的条件是浓NaOH、醇，加热(或 NaOH的醇溶液、),要注意区分。(5)在有机合成中，利用醇或卤代燃的消去反应可以在碳链上引入双键、三键等不饱和键。特别提示：消去反应能否发生关键看卤素原子(或羟基)相邻的碳原子上是否有氢原子，其结果是使有机 物从趋于饱和向不饱和转化。中学阶段仅掌握卤代煌和醇的消去反

9、应。要点二、有机化学中的氧化反应和还原反应.有机化学中，通常将有机物分子中加入氧原子或脱去氢原子的反应称为氧化反应；而将有机物分子中加 入氢原子或脱去氧原子的反应称为还原反应。.在氧化反应中，常用的氧化剂有。2、酸性KMnO4溶液、。3、银氨溶液和新制的 Cu(OH)2悬浊液等；在还原反应中，常用的还原剂有H2、LiAlH 4和NaBH4等。.对于某一有机物来说，可运用其分子中碳原子的氧化数来判断它是否发生氧化反应或还原反应。所谓氧 化数是人们根据经验总结出的用于表示分子中某种原子所处的氧化状态的一种数值，其计算方法有如下规定：(1)氢原子氧化数为+1,当碳、氧等原子上连有一个氢原子时，碳、氧

10、等原子的氧化数就为-1; (2)若碳原子与氧、氮等原子以单键、双键、三键相结合，碳原子的氧化数分别为+1、+2、+3; (3)若碳原子与碳原子相连，其氧化数均为零，在判断碳原子的氧化数时，应综合考虑以上三点。有机物中碳原子的氧化数能否升高或降低是有机物能否发生氧化反应或还原反应的前提条件(见下表示例)。物质碳原子的氧化数发生的反应CH4+4氧化反应CH2= CH2-2氧化反应、还原反应CCl4+4还原反应.有机物的燃烧、有机物被空气氧化、有机物被酸性：KMnO4溶液氧化、醛基被银氨溶?和新制的 Cu(OH)2 悬浊液氧化、烯煌被臭氧氧化等都属于氧化反应；而不饱和烧的加氢、硝基还原为氨基、醛基或

11、酮基的加氢、苯 环的加氢等都属于还原反应。.利用氧化反应或还原反应，可以转变有机物的官能团，实现醇、醛、竣酸等物质问的相互转化。如：CH4 一楚 J CH 30H H HCHO J HCOOH特别提示：(1)有机氧化还原反应的实质仍然是反应过程中有电子的转移。与无机氧化还原反应的实质相同。(2)有机物的加氧或脱氢实质上是有机物的元素(如C)失去电子，化合价升高，发生氧化反应；有机物的加氢或去氧实质上是有机物的元素(如C)得到电子，化合价降低，发生还原反应。要点三、合成高分子的有机化学反应.加聚反应。(1)相对分子质量小的化合物 (也叫单体)通过加成反应互相结合成为高分子化合物的反应叫做加聚反应

12、。(2)加聚反应的特点是：链节(也叫结构单元)的相对分子质量与单体的相对分子质量(或相对分子质量和)相等。产物中仅有高聚物，无其他小分子生成，但生成的高聚物由于n值不同，是混合物(注意！)。实质上是通过加成反应得到高聚物。(3)加聚反应的单体通常是含有 C = C键或C三C键的化合物。可利用“单双键互换法”巧断加聚产物的 单体。常见的单体主要有：乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯、丙烯睛(CH2=CH-CN), 1, 3-丁二烯、异戊二烯和甲基丙烯酸甲酯CH2= C(CH3)COOCH3等。(4)加聚反应的种类和反应过程分别介绍如下：含一个C = C键的单体聚合时，双键打开，彼此相连而成高聚物。=CH

13、2 催化剂毛%C%+nCH2=H催化剂卜壬阻一匕啊CNCNnCH2=CCOOCHjCH3nCH2=CCOOCHjCH3催化剂加热，加压CH.+ EC +cooch3X I I / c=c-X I I / c=c-c=c 含共轲双键（/）的单体加聚时，“破两头移中间”而成高聚物（加成规律）CH-CH2 ClMH 严 CCH-C 比CH3催/剂 -E-CH;O=CH-CHiaH （氯丁橡胶）Cl器H任CHlCTH-CH自（天然橡胶）那熟、即注Ich3含有双键的不同单体发生加聚反应时，双键打开，彼此相连而成高聚物。+ raCH2=CHCH$催牝剂加热、加压千C|一CH2一CHj-CH玉（乙丙树脂）C

14、也耳CHIHCH=CHz + nCHj=CHY 加热、加压6干EHCH=CHc%CH1CH士（丁苯橡胶）.缩聚反应。（1）单体间的相互反应生成高分子，同时还生成小分子（如H2O、HX等）的反应叫做缩聚反应。（2）缩聚反应与加聚反应相比较，其主要的不同之处是缩聚反应中除生成高聚物外同时还有小分子生成， 因而缩聚反应所得高聚物的结构单元的相对分子质量比反应的单体的相对分子质量小。（3）缩聚反应主要包括酚、醛缩聚，氨基酸的缩聚，聚酯的生成等三种情况。酚、醛的缩聚：nHOCH2CHjOH nHOCH2CHjOH + nH00tJy2 。【高清课堂：有机合成基础知识#未知物结构简式的推断】要点四、有机物

15、的显色反应.某些有机物跟某些试剂作用而产生特征颜色的反应叫显色反应。.苯酚遇FeCl3溶液显紫色，淀粉遇碘单质显蓝色，某些蛋白质遇浓硝酸显黄色等都属于有机物的显色反 应（常用于苯酚或酚类的鉴别）。（1）苯酚遇FeCl3溶液显紫色6c6H5OH+Fe3+ - Fe（C6H sO）63 +6H +（2）淀粉遇碘单质显蓝色这是一个特征反应，常用于淀粉与碘单质的相互检验。（3）某些蛋白质遇浓硝酸显黄色含有苯环的蛋白质遇浓硝酸显黄色。这是由于蛋白质变性而引起的特征颜色反应，通常用于蛋白质的检验。 特别提示：学习有机化学反应应注意的问题有：理解并掌握各类有机化学反应的机理。正确标示有机反应发生的条件。a.

16、有机反应必须在一定条件下才能发生。b.反应条件不同，反应类型和反应产物也有可能不同。I .反应物质相同，温度不同，反应类型和反应产物不同；ITQflCSotCHITQflCSotCH2 TH.（消去反应）6坨一JC2Hs （取代反应）n .反应物相同，溶剂不同，反应类型和产物不同；芈生小巴CHyCM30H （取代反应）CHjCHjBr CHjCHjBr N&0H邂.c国 =C% （消去反应）li )(K)CH2cl （取点反应）li )(K)CH2cl （取点反应）m.反应物相同，催化剂不同，反应产物不同；CHaCH3(或ClIV.反应物相同，浓度不同，反应产物不同。水豆打&/5 （水解反应）

17、 稀硫酸葡萄糖淀粉 M，C + H20 （脱水反应）淀粉准确书写有机反应的化学方程式。a.有机物可用结构简式表示；b.标明反应必须的条件；c.不漏写其他生成物；d.将方程式进行配平。【典型例题】类型一：有机化学反应的主要类型例1 （2016江西萍乡模拟）“绿色化学”对化学反应提出了 “原子经济性”（原子节约）的新概念及要求，理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转化成所需要的产物，不产生副产物，实现零排放.下列反应类型中符合这一要求的是（）取代反应加成反应消去反应水解反应酯化反应加聚反应A.B.C.D.【思路点拨】原子经济性反应是原料分子中的原子全部转化成所需要的产物，不产生副产物，实现零

18、排放， 据此分析判断。【答案】D【解析】取代反应、消去反应、水解反应、酯化反应这四中反应生成物不止一种， 且有副产物产生， 不符合原子经济理念；加成反应、加聚反应中原料分子中的原子全部转化成所需要的产物，且不产生副产物，原子利用率高达100%,符合原子经济理念，故选 D。【总结升华】加成反应是有机化合物分子中不饱和键两端的原子与其他原子或原子团结合生成新物质的反应。举一反三：【变式1】（2015河北石家庄质量检测）下列有机物，既能被酸性高镒酸钾溶液氧化，也能与滨水发生加成 反应的是（）A.苯 B,甲苯 C.乙烯 D.乙烷【答案】C【解析】苯和乙烷与滨水和酸性KMnO【总结升华】加成反应是有机化

19、合物分子中不饱和键两端的原子与其他原子或原子团结合生成新物质的反应。举一反三：【变式1】（2015河北石家庄质量检测）下列有机物，既能被酸性高镒酸钾溶液氧化，也能与滨水发生加成 反应的是（）A.苯 B,甲苯 C.乙烯 D.乙烷【答案】C【解析】苯和乙烷与滨水和酸性KMnO4溶液均不发生反应，甲苯能被酸性KMnO 4溶液氧化，而不与滨水反应。例2已知卤代燃在碱性条件下易水解。某有机物的结构简式如下:CHzBr 0COOHCHjBrOH则下列说法正确的是（A . 1 mol该有机物与足量的B.向该有机物溶液中加入C.该有机物能发生消去反应）0NaOH溶液混合共热，充分反应最多可消耗 6 mol N

20、aOHFeCl3溶液，振荡后有紫色沉淀产生D.该有机物在稀硫酸中加热水解，有机产物只有一种【思路点拨】分析给出有机物的结构，然后根据所含有的官能团种类判断有机物能发生的反应及条件; 要求准确判断有机反应的类型、正确书写有机物的化学反应方程式。此外,【答案】A【解析】该物质的结构中含有一个酯基，水解后得到酚羟基,1 mol酚羟基消耗l mol NaOH , 1 mol竣基消耗1 mol NaOH , 2 mol澳原子水解产生 2 mol HBr消耗2 mol NaOH ,共消耗6 mol NaOH , A正确；该结构中含酚羟基与FeCl3显紫色而不产生沉淀， B错；该有机物中有两个澳原子但无3H

21、,不能发生消去反应，C错;COOH 和该有机物在稀H2SO4中加热水解产生H 0；N00H【总结升华】对有机化学的基础知识，要求能准确、熟练的掌握，比如根据反应条件判断有机反应类型、根 据官能团判断有机物的性质。另外，准确书写有机化学反应方程式也是必须熟练掌握的基本技能之一。类型二：有机化学中的氧化反应和还原反应例3芳香族化合物 Ai和A2分别和浓硫酸在一定温度下共热都只生成烧B, B的蒸气密度是同温同压下 ”密度的59倍，在催化剂存在下， B的一元硝化产物有三种。有关物质之间的转化关系如下：电疏唯-t-q Br/CCli-iNaOH/HjO甲曰 * 盛成酷反应属于电疏唯-t-q Br/CCl

22、i-iNaOH/HjO甲曰 * 盛成酷反应属于反应，反应属于写出下列两种物质的结构简式：A2写出下列反应的化学方程式：一定条件反应。（填反应类型）；G.化合物 E有多种同分异构体，其中属于酯类且苯环上有两个对位取代基的同分异构体有四种，除C-CH3 、 CH,CHjO-CH t 人 小13 LJ 外，其余两种是 、。【思路点拨】正确认识有机化学中的氧化反应与还原反应，区分于无机化学中的氧化、还原的概念。另外, 还考查了有机物同分异构体的书写，大书写时注意不重不漏。【答案】(1)加成氧化【解析】B是烯煌且含有苯环，B的相对分子质量为118,HT 也 0H【解析】B是烯煌且含有苯环，B的相对分子质

23、量为118,HT 也 0H,(A1 为Ai的结构简式为A2的碳骨架相同，A1的氧化产物 H能发生银镜反应，则Ai、A2两种芳香醇发生消去都生成B,则Ai、【总结升华】有机化学中，氧化反应指有机物得氧或者失氢的反应，如醇氧化成醛(或者酮)、醛氧化成酸;还原反应指有机物得氢或者失氧的反应，如醛加氢还原为醇，但注意酸不能还原为醛。 举一反三：【变式1】由环己烷可制备1 , 4-环己二醇的二醋酸酯，下面是有关的8步反应(其中所有无机产物都已略去)：其中有3步属于取代反应，2步属于消去反应，3步属于加成反应。(1)反应、和 属于取代反应；(2)化合物的结构简式是：B, C;(3)反应所用的试剂和条件是

24、。, CIqY ho20h【答案】（1）Cl(3)浓 NaOH、醇，【答案】（1）【变式2】霉酚酸酯（MMF ）是器官移植中抑制细胞增殖最常用的药物。下列关于MMF的说法正确的是MMF能溶于水MMF能发生取代反应和消去反应1 mol MMF能与6 mol氢气发生加成反应1 mol MMF能与含3 mol NaOH的水溶液完全反应 【答案】D类型三：合成高分子的有机化学反应一一聚合反应例4工程塑料ABS树脂的结构简式如下：1THC氏- -CH=CHT坨一C% 一C-CN八的单体。合成它时用了三种单体，这三种单体的结构简式是 。【思路点拨】本题考查有机高分子合成中的单体判断，分析时注意应该从两端往中间数的方法。【答案】CH2=CH ch = ch2、ch2=chCN【解析】本题通过加聚反应形成的高分子化合物的结构，反推单体的结构，考查考生对加聚反应原理掌握的程度。题目给出了 ABS树脂的结构简式，从链节的主碳链中可看出既有C-C键，又有C=C键，根据舍双键的结构，其单体是含 4个碳原子的二烯烧，余下左右两边皆是含两个碳原子的单烯烧，可知合成 ABS树脂在地 TH.CH2 TH=CHT*CH1TH%C&=C的单体有如下三种：CN、CH2=CHCH = CH2、 7【总结升华】本题可以按“单双键交换”的方法来确定