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高中化学有机合成的一般解题方法

 太极混元天尊 2018-05-25

一、题型特点

有机合成题常常以信息给予题的形式出现。

有机物的合成实质上是官能团的转变。在解题时要利用有机反应规律,根据所给原料和条件,采用使有机物的碳链增长或缩短、链状变成环状(或环状变成链状),官能团的引入、消除或转换等方法达到合成指定有机物的目的。


二、解题的必备知识

要准确、快速的解答有机合成题,需熟练掌握以下知识:

1、官能团的引入

1)引入卤原子(—X):烯、炔的加成,烷、苯及其同系物的取代等;

2)引入CC双键:醇、卤代烃的消去,炔的不完全加成等;

3)引入羟基(—OH):烯加水,醛加,酯水解,卤代烃水解;

4)引入羰基():烯的催化氧化(反应方程式常在信息中给出),醇的催化氧化等。

2、官能团的消除

1)与加成消除不饱和键;

2)消去反应消除卤原子而形成新的CC双键;

3)消去反应、氧化反应或酯化反应等消除羟基(—OH);

4)加成反应或氧化反应等消除醛基(—CHO);

5)酯水解消除酯基。

3、增长或缩短碳链

一般由题目给出新的化学方程式进行碳链的增长或缩短。常见的信息为:

增长碳链:酯化、炔与HCN加成,聚合,肽键的生成等;

缩短碳链:酯的水解、烃的裂化、烯、烃催化氧化,某些烃(如苯的同系物、烯烃及炔烃)的氧化等。

4、成环反应

含羟基的羧酸酯化(分子内酯化)、二元羟酸与二元醇生成环酯(分子间酯化)等。如:

5、常见的合成路线(官能团的衍变)

1)一元合成路线

2)一个官能团变成多个官能团(一般为卤原子、CC键或羟基的衍变)

 

3)改变官能团的位置

如:

三、解题方法

1、顺合成法(正向思维法):从已知原料入手,找出合成所需的中间产物,逐步推向待合成的有机物。其思维程序是:原料→中间产物→产品。

2、逆合成法(逆向思维法):从产品组成、结构、性质入手,逆推出合成该物质的前一步有机物甲,若甲不是原料,再进一步逆推出甲又是如何从另一有机物乙经反应而制得,如此直至推到题目给定的原料。此种方法在高考试题中最常用,其思维程度是:产物→XY→……原料。

3、综合比较法:此法是采用综合思维的方法,将正向思维与逆向推导出的几种合成途径进行比较,从而得出最佳合成路线。


四、解题策略

1、首先确定所要合成的有机物含什么官能团,碳干具有什么特点,属于何类物质,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、将原料与产物的结构从以下两方面加以对照分析:①碳干有何变化(一般碳干的变化有:碳链增长或缩短;增加或减少支链;碳链与碳环的互变);②官能团的差异。

3、根据题目特点结合题中给定的信息,选择“顺合成法”、“逆合成法”或“综合比较法”设计合成路线。

4、在合成某一产物时,会有各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。


五、常见题型

1、自行设计合成路线合成有机物(一般给定有机原料,自选无机试剂)

这种题型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。解答这类题时要对比题目给定的有机原料与产品在碳干、官能团的差别,应用解合成题的基本知识和基本规律,用足用好题给信息,设计出合理有效的合成路线。

1、已知:

请设计合理方案从(用反应流程图表示,并注明反应条件)。

解析:将原料与产品对比,可知:①原料多了1Cl;②原料中含—COOH,而产品中含环酯结构。应用“逆推法”知产品由发生分子内酯化反应而得,再将此结构与原料对比知,应该把Cl转移到末端C原子上(官能团转移)再进行水解即可。

答案:

2、限定合成路线合成有机物(按指定框图进行)

在这种题型中,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的化学反应方程式。

2、请认真阅读下列3个反应:

 

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ABCD的结构简式:

A________________________________________________________

B________________________________________________________

C________________________________________________________

D________________________________________________________

解析:解答本题使用“逆推法”进行。分析DSD酸的结构特点并对照信息③知,DSD酸的碳架应由衍变而来。再通过合成路线知AB发生硝化反应,并结合DSD酸的结构知应该在的对位上引入BC发生类似信息①的反应,应该在的邻位上引入。由此推得ABC的结构简式分别为:。问题的关键是CD是先应用信息②还是信息③,如果应用信息②将还原为,由于含的化合物易被氧化(题给信息),则在应用信息③合成DSD酸时,易被强氧化剂氧化。所以CD应该先发生信息③所示反应,然后再将还原为。故D的结构简式为:

 

六、注意事项

1、每一步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之间位置的变化;

3、确定反应先后顺序时注意能否发生其他反应。如酯在NaOH溶液中水解时,是否有苯酚生成;把氧化时是否有存在;使用氧化剂时是否存在还原性基团(如)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、中间产物之间的关系,从中得到启示。

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