合成高分子化合物的基本方法

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一、 有机合成题的解答方法

解答有机合成题时，首先要正确判断合成的有机物属于哪一类、 带有何种官能团，然后

结合所学过的知识或题给信息， 寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法，尽快找出合

成目标有机物的突破点。基本方法有：

(1 )顺合成法。采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中 间产物，逐步推向目标合成有机物，其思维程序是：原料

T 中间产物T 产品。

(2 )逆合成法。采用逆向思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、性质入手，找出合 成所需要的直接或间接的中间产物， 逐步推向已知原料， 其思维程序是：产品T 中间产物T

原料。

(3) 综合比较法。采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较， 得到最佳的合成路线。

二、 有机合成遵循的原则

(1 )起始原料要价廉、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) 尽量选择步骤最少的合成路线。 (3) 合成路线要符合 绿色、环保”的要求。

(4) 有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。

(5) 要按一下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。 三、 官能团的消除

(1) 通过加成消除不饱和键。

(2) 通过加成(加 H )或氧化(加 0)消除醛基。 (3 )通过消去或氧化或酯化等消去羟基。 四、 官能团的引入

(1)

引入羟基(一

0H ):烯烃与水加成，卤代烃水解，酯的水解，醛、酮与

H 2加成等。

(2) 引入卤原子(一X ):烃的取代，不饱和烃与卤素(X 2)、HX 的加成，醇与HX 的取代 等。

五、 官能团的衍变

(2)通过化学反应增加官能团

六、各类烃的衍生物的相互转化， 其实质是官能团之间的互换和变化，

一般来说有以下几种

情况

(1)利用衍生关系引入官能团，如醇

旦[0]

I 1醛 ------- 羧酸

浓H 畀Q

--------- --- -------------

女口 C 2H 5OH ' "

CH 2==CH 2

(3)通过某种手段，改变官能团位置

X 弭

加成 CH.—CH

CH 2—CH, OH OH

-H^O

+ H.0

力D

* CH 3—CH —CH 3

如: CH 3CH 2CH 2OH L

CH 3CH==CH 2

OH

+ HjO

______

、

⑴相互取代关系：如卤代烃与醇的关系， R —X I 》R —OH ，实际上是卤素原子与羟

基的相互取代。

氧代

⑵氧化还原关系：如醇与醛、酸之间的相互转化，实际上是醇中的一

CH 2— OH — I ：—

CHO —氧化》—COOH

(3) 消去加成关系：如 CH 3CH 2OH 与浓硫酸共热170 C 发生消去反应生成乙烯和水，而乙烯 在催化剂、加

热、加压条件下与水发生加成反应生成乙醇，实际上是前者消去羟基 和H 原子形成新的官能团不饱和键， 后者则是打开不饱和键结合水中的 一H 和一OH 形成具

有官能团一OH 的醇的过程。

+ H 2O ,酯化反应实际上是醇中 一OH 与羧酸中一COOH 相互作用，重新组合生成 一COO — 和H —

OH 的过程，而酯的水解实际上是酯中 一COO —和H — OH 相互作用，重新组合形成 具有官能团一OH

的醇和一COOH 的羧酸的过程。 活学巧用

1?由丁炔二醇制备1, 3-丁二烯的流程图如下图所示。

」取代辰嵐

③消去匝範

消去刖④

g -丁二烯)

试解答下列问题：

(1) 写出A 、B 的结构简式：

B. ________________________________________________________________________ 。

(2 )用化学方程式表示转化过程① 一④。

解题提示： 本题可由起始物丁炔二醇出发，根据题给条件：加成反应①

生成A 和消去反应

④生成1, 3-丁二烯，可推出 A 是由丁炔二醇完全氢化的产物， A 的结构简式推出后，则 B 的结构简式的解决也就瓜熟蒂落了。

OH OH

g 二醉)

答案：(1)

0H 0H BrCH 2CH 2CH 2CH 2Br

CH 2C ^CCH 2

Ni A

(2 ［①'川

Ul 1

+2H 2

CH ?CH,CH ;CH, OH

OH

N=C 0

2?某种医用胶的成分为「J

。某同学以乙烯为起始物,

设计了这种医用胶的合成路线:

HOCH ?—CHC —OCH^CHJ^CH,

(8) '

NN 0

I II

CH^=C —C —OC H, CH ) C 出

请思考：在上述合成过程中，碳骨架是如何构建的？官能团是如何转化的？

答案： 逐步分析如下：反应①，乙烯水化，烯键转化为醇羟基。反应② ，醇羟基氧化，醇 羟基转化为醛基。反应③，醛基氧化，醛基转化为羧基。反应④ ，甲基氯代，在甲基上引入 了官能团Cl 原子。反应⑤，酸、醇酯化，羧基转化为酯基，并完成了碳链的增长。反应⑥

Cl 原子转化为氰基(一CN )。反应⑦，亚甲基上的1个H 原子加成到醛羰基的 0原子上形 成醇烃基，醛羰

基上的 C 原子连接到亚甲基的 C 原子上，是加成反应，既引入了醇羟基， 也增长了碳链：

CH CH,CH, CH^

②Ml

1 11 1

+2HBr

Br

由 +2H 2O

2

H r CIB

③2

H c 2

H

2

CH

丨

4-2NaOH

CH 2==CH — CH+2NaBr+2H 2O

CH==CH — CH==CH 2+2H 2O

CH 2==CH 2

(1> CHgH

.) 3

H

o

0=6

H

c

(4

II

C1CH.C —0H

□

CmCF^)2CH 2OH

||

^?C1CH 2C —OCH 2 ( CH, )2CH a

ONC

2

H

0 II

H —C —H

o c

=

CH 3—CH —COOCH S (CH ?CH , OH CN

反应⑧，消去了醇羟基，弓I 入了烯键。

主动成长

夯基达标

1?由2-氯丙烷制取少量的1 , 2-丙二醇时，需要经过下列哪几步反应（ ）

A.加成T 消去T 取代

B.消去T 加成T 水解 C ?取代T 消去T 加成

D.消去T 加成T 消去

解析：要制1, 2-丙二醇，需先使2氯丙烷发生消去反应制得丙烯：

醇

CHjCHCH, + NaOH 牛

Cl

CH 3—CH==CH 2? +NaCI+fO ，再由丙烯与 Br 2 加成生成 1,

CH^—CH —CHs —Br

答案：B

2.抗坏血酸（维生素 C ）的分子式为C 6H 8O 6，结构简式为

--------- O ----------

O=C —C=C —CH —CH —CH 2OH I |

丨

OH OH

OH

下列有关说法，正确的是（

）

① 维生素C 能够发生加成、酯化等反应

② 维生素C 可看作某物质的一种自身酯化产物（内酯） ③ 维生素C 本身并不具有酸性，它显示酸性是因为发生了水解 ④ 维生素C 从形式上看，可在一定条件下转化为葡萄糖酸

A.①②③

B.①②④

C.②③④

D.全部

2-二溴丙烷：CH 3CH==CH 2+B 「2T

1

到 产 物，

1

,

NaOH

ci-^—CH —CH 2—Br +2H 2O 一L

Br

，最后由1 , 2-二溴丙烷水解得

2-

丙 二

醇

也一CH — -CH 2

□H

+2HBr 。

一CCtOCH^CHjijCHj

\ /

c=c

解析：从维生素C的结构简式可以看出，分子中含有和一OH，能够发生加成

反应和酯化反应，维生素 C 本身不具有酸性，但结构中有 —C —0—，可发生水解生成 葡萄糖酸而显示酸性，另外维生素 C 可看作葡萄糖酸自身发生酯化反应的产物。

答案：D

CH 3—CH —CH.

| |

n Li n Li

3?写出以2-溴丙烷和必要的无机试剂为原料制取

…

-

的化学反应方程式。

解析：若直接由CH s CHBrCH 3在NaOH 溶液中水解，只能引入一个羟基，所以必须先消去， 再与Br ?加成，最后水解才能达到目的。

乙醇

CK —CH —CH. + NaOH —

3 | 3 △

答案：

丨；

CH 3— CH==CH 2+NaBr+H 2O

CH 2==CH — CH 3+B 「2T CH ?BrCHBrCH 3

4?提示：通常溴代烃既可以水解生成醇，也可以消去溴化氢生成不饱和烃。如:

於耳、醇溶液+ 4

H Br

请观察下列化合物 A — H 的转换反应的关系图(其中副产物均未写出)

，并填写空白:

①

稀NaOH 溶

液

△

⑥

稀NaOHSf

液

A

'③乙酸，乙酸吨°

(1 )写出图中化合物 C 、G 的结构简式:

(2) _______________________________ 属于取代反应的有

解析：从图中C 8H 10可以推断它是乙苯，由乙苯逆推可知化合物 A 是侧链乙基被溴代了的乙 苯，但却不能

②浓NQ1 ⑤B 场 醇

溶液,A \ CCU

_mNaOH ⑨足htH 匚广… "E 醇溶液上G

催化剂 CH ?BrCHBrCH 3+2H 2O

NmOH ------ —>

A CH,—CH —CH.

OH OH

+2HBr

I C — B —

稀鹉OH 溶邃

Z -

C ——

④

400°C

C _____________ ； G

(填数字代号)。

肯定是C e H5CH2CH2Br还是C e H s CHBrCH 3。这一点并不重要，因为题目对化合物A并没有设问。进一步可知，化合物C应是苯乙烯，化合物G是苯乙炔。按题目给出

的信息，溴代烃分子中的溴原子可以被取代为羟基， 又因醇羟基中的氢原子可以被乙酸基取

代为乙酸酯，由此可以认定，反应① ③⑥⑧是取代反应，化合物 C 和D 分别是苯乙烯和乙酸 苯乙酯，从结构式可看出，由

D 生成C 的反应肯定不属于取代反应(事实上这是一个消去

反应)，这是一个重要的干扰项。

答案：(1) C 6H 5— CH==CH 2 C 6H 5— C 三 C (2)①③⑥⑧

5.有以下一系列反应，终产物为草酸：

g 催化剂 6、催化剂COQH

----------------- F -------------------

A A COOH

已知B 的相对分子质量比A 大79 ,请推测用字母代表的化合物的结构简式:

C ___________ , F _____________ 。

解析：本题可以采用逆推或正推。

6，催化剂

--------------------

逆推：F 二 HOOC — COOH ，乙醛在催化剂存在条件下可被氧化为乙酸，同理

CHO COOH

'II 1-■'可被氧化为i "I 。

CHO

Q ，催化剂丨 ---------------- ? CHO

E

「

，乙醇在催化剂存在条件下可被氧化成乙醛，同理

pil ____

。依次推出 D 为',C 为 CH 2==CH 2,B 为 CH 3CH 2Br ,A 为 CH 3CH 3,

在整个合成过程中碳的原子个数不变。

正推：由 B ,可知A 发生溴代反应，由试题给出的信息可知 B 是一溴代物。 一溴代物B 与氢氧化钠的醇溶液共热，发生消去反应从分子中脱去 HBr ，生成烯烃C o 烯烃C 加B 「2发生加成反应生成二溴代物 D 。二溴代物D 在NaOH 存在条件下跟水发生水 解反应得到二

元醇 E 。二元醇E 在催化剂存在条件下氧化为二元醛 F o 二元醛F 在催化剂存

在条件下氧化为二元酸。在整个过程中碳原子个数不变。 由以上两种方法都可推出有机物的结构简式。

CHO

答案：CH 2==CH 2

6.化合物A (C 8H 8O 3)为无色液体，难溶于水，有特殊香味。从

A 出发，可发生如图所示

的一系列反应。图中的化合物

A 硝化时可生成四种一硝基取代物；化合物 H 的分子式为

NaOH 水溶液 「 --------------------- * E

2

H C,

被氧化为

C6H6O; G能进行银镜反应。

完成以下问题：

(1 )下列化合物可能的结构简式：

A _____________ ; E ____________

; K

(2) 反应类型：([) _______________ ; (H) _____________ ;(出) _________________ 。 (3)

反应化学方程式： _____________________________________________ K

3 E _________________________________________________________________________ C+ F f G _____________________________________________________________________ 。

解析：根据A 的物理性质知A 为酯类。由H 与溴水反应产生白色沉淀知 H 为苯酚，逆推知 D 为苯酚钠。由实验室制 CH 4的反应：

CH 3:COONa + NaO P I

Na 2CO 3+CH 41类推出:

Ct)ONa4- NaO 山

1 A

Na 2CO 3+

由A 的分子式推知A 为甲酯。根据A 硝化时可生成四种一硝基取代物，

可确定

式为 COOCH

■，则A 水解生成CH 3OH (C ),

甲醛HCHO (E ),再氧化为 或

HCOOH ( F ) , C 和F 酯化生成甲酸甲酯 G o

进而氧化为

答案：(1) 0H

COOCH 3

OH

COOCH,

OH

B

Br

HCHO

Br

OH

(2 )水解反应 酯化反应 取代反应

(3)

OH

Br

+3Br 2^

\A/Br

Br

J +3HBr

CaO

等等。

A 的结构简

R 为烃基或H ,以丙酮为原料合成有机玻璃的路线如下,

CH 3—c —CH a 催化剂:r —\催化剂 肓捎寺丘

A HCN |__J 冃0

|_J |_

C 氏

COOCH 3

生成B 时同时生成的副产物是 _____________________________ (写化学式) 解析：据题给信息，可写出丙酮与 HCN 的加成产物A :

d_

OH 川

JI.

『7

严

樨化制严

I

I CH.

(A)

B ^

C 是醇的消去反应：

H OH

2CH 3OH+O 2

7?已知 催化剂

2HCHO+2H 2O CH 3OH+HCOOH

OH

CH.—C —CN

浓冃so.

HCOOCH 3+H 2O

催化剂

+HCN ------△

3

H c

催

OH

I C-—

COOH

CH 2—c —COOH

(B )

浓冃SO"

-? CH, =C—COOH △ I

CH,

\

1

7

h

e

+H 20

OH + H-^O —CH 3

SD 是酸和醇的酯化反应:

CH

在框内填入相应化合物的结构简式。

(B)

再据题给信息，可写出A 的水解产物B 及副产物NH 3。

OH O

CH ；I —C —C —OH+NIljt

CH a

(A)

CH,=C —COOCH 3 + H,0

II

CH,=C —C —OCH a

I

CH 3

走近高考

1.

（2006江苏高考，23）香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性， 有的还具有抗菌和消炎作用。它的核心结构是芳香内

酯

A ，其分子式为C 9H 6O 2。该芳香内

酯A 经下列步骤转变为水杨酸和乙二酸。

?KMnO dJ OH-

HBr ------------------i

②R — CH==CH 2 ‘乂“ 茂 R — CH 2— CH 2— Br

请完成下列问题：

（1） 写出化合物 C 的结构简式 ______________________ 。

（2） 化合物D 有多种同分异构体，其中一类同分异构体是苯的二取代物，且水解后生成的 产物之一能发生银镜反应。这类同分异构体共有 ________________________ 种。 （3） 在上述转化过程中，反应步骤

B T

C 的目的是 ____________________ 。

Cl

[' ^CH —CK

J —COOH

（4）请设计合理方案从 ' 合成

并注明反应条件）。

\17

——

CH 3—c —COOH

CH,=C —COOH

I CH 3

NH 3

C M H h O ;

A

B COOH

匚OOH （乙二酸）

C001J HJ OCHi

COOU OH 水畅酸

提示：① CH 3CHCHCH 2CH 3

②HQ

CH 3COOH+CH 3CH 2COOH

（用反应流程图表示

D 2

H

例：由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为：

浓硫酉兔

咼温r 咼匡才

CH 3CH 2OH Q' A CH 2CH 2

'

「I ' 1 I ''

八厂CH=CH o

< J 1—0

——C

解析：（1）A 为芳香内酯，分子式为C 9H 6O 2,可写出A 的结构简式为

（2） D 的结构简式和对同分异构体的要求，

所写同分异构体特点是苯环上要含两个取代基，

且其水解产物之一要含有醛基，符合这些要求的应该有 9种。

（3） 因酚羟基易被高锰酸钾氧化，所以步骤 B T C 的目的是先将酚羟基变为 “—）CH3”保护 起

来。

CH :-CH

L CH —C 出

」COOH

本小题是要求由

COOH

Cl

/\ I

7

,1—CH —CH 3

然后再根据所学知识找出正确的合成路线及所采用的试剂。

从而可推出其水解后的

，再结合

CH 3I

B ------ ―；

C 及C 的分子式不难推出

C 的结构简式为

C1

逆推得

CH 2—OH

H —COOH

B

(4 )

逆推 >

（2） 9

（3） 保护酚羟基，使之不被氧化

2.

（经典

回放）绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量 与生成物总质量之比。

在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是（

）

屮一C ——O ——DH

II

° （过氧乙酸）T

+HOCH 2CH 2—0 — CH 2CH 2OH+2H 2

0H

+CH 3C00H

B.CH 2==CH 2+Cl 2+Ca (OH )

C.2CH 2==CH 2+O

2

+CaCl 2+H 2

O

A.CH 2==CH 2+ D.

2

—

催化剂,

解析：根据题意，原子利用率即指目标产物的质量与生成物总质量之比。若所有的反应物通过反应都转化到目标产物中，无其他物质生成，则原子利用率为100%，因此选C o

答案：C