有机物的合成:
有机合成过程主要包括两个方面,
其一是碳原子骨架的变化,例如碳链的增长和缩短、链状和环状的互相转化;
其二是官能团的引入和消除、官能团的衍变等变化。
解答有机物的合成相关题目的方法:
考查有机合成实质是根据有机物的性质,进行必要的官能团反应,从而达到考查官能团性质的目的。因此,要想熟练解答此类问题,须掌握如下知识:
(1)官能团的引入:
在有机化学中,卤代烃可谓烃及烃的衍生物的桥梁,只要能得到卤代烃,就可能得到诸如含有羟基、醛
基、羧基、酯基等官能团的物质。此外,由于卤代烃可以和醇类相互转化,因此在有机合成中,如果能引入羟
基,也和引入卤原子的效果一样,其他有机物都可以信手拈来。同时引入羟基和引入双键往往是改变碳原子骨
架的终南捷径,因此官能团的引入着重总结羟基、卤原子、双键的引入。
①引入羟基(-OH)
A. 醇羟基的引入:烯烃与水加成、卤代烃水解、醛(酮)与氢气的加成、酯的水解等。
B. 酚羟基的引入:酚钠盐过渡中通入CO
2,
的碱性水解等。
C. 羧羟基的引入:醛氧化为酸(被新制Cu(OH)
2悬浊液或银氨溶液氧化)、酯的水解等。
②引入卤原子:烃与卤素取代、不饱和烃与HX或X
2加成、醇与HX取代等。
③引入双键:某些醇或卤代烃的消去引入C=C键、醇的氧化引入C=O键等。
(2)官能团的消除:
①通过加成消除不饱和键。
②通过消去、氧化或酯化等消除羟基(-OH)
③通过加成或氧化等消除醛基(-CHO)
(3)官能团间的衍变: 可根据合成需要(或题目中所给衍变途径的信息),进行有机物官能团的衍变,以使中间物向产物递进。常见方式有以下三种:
①利用官能团的衍生关系进行衍变:如以丙烯为例,看官能团之间的转化:
上述转化中,包含了双键、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯高分子化合物等形式的关系,领会这些关系,基本可
以把常见的有机合成问题解决。
②通过某种化学途径使一个官能团变为两个,如
③通过某种手段,改变官能团的位置:如:
(4)碳骨架的变化:
①碳链增长:若题目中碳链增长,课本中目前的知识有:酯化反应、氨基缩合反应、不饱和结构与HCN的加
成反应、不饱和化合物间的聚合,此外常由信息形式给出,例如羟醛缩合反应、卤代烃与金属钠反应等。
例如:
②碳链变短:碳链变短的形式有烃的裂化裂解,某些烃(如烯烃、苯的同系物)的氧化、羧酸及盐的脱羧反应等。
例如:
③链状变环状:不饱和有机物之间的加成,同一分子中或不同分子中两个官能团互相反应结合成环状结构。
例如,-OH与-OH间的脱水、羧基和羟基之间的反应、氨基和羧基之间的反应等。
④环状变链状:酯及多肽的水解、环烯的氧化等。当然,掌握上述相关知识后,还要分析要合成的有机物的结构,对比官能团与所给原料的官能团的异同,展开联想,理清衍变关系。同时深入理解并充分运用新信息要注意新信息与所要求合成的物质间的联系,找出
其结合点或共同性质,有时根据需要还应从已知信息中通过对比、分析、联想,开发出新的信息并加以利用。
有机物的命名:
(1)烷烃的习惯命名法:分子内碳原子数后加一个“烷”字, 就是简单烷烃的名称,碳原子的表示方法:
①碳原子在1~10之间,用“天干”;
②10以上的则以汉字“十一、十二、……”表示。
(2)烷烃系统命名法命名的步骤
①选主链
A. 主链要长:选碳原子数多的为主碳链
B. 支链要多:当两链碳原子数目相同时,支链多的为主碳链
②编号位,定支链:
A. 支链要近:应从支链最近的一段编碳原子序号
B. 简单在前:若不同的支链距离主链两端等长时,应从靠近简单支链的一段开始标碳原子序号。
C. 和数要小:若相同的支链距离主链两端等长时,应从支链位号之和最小的一段开始编号。
③取代基,写在前,编号位,短线链:
A. 把支链作为取代基,2.3.4…表示其位号,写在烷烃名称最前面
B. 位号之间用“,”隔开,名称中阿拉伯数字与汉字之间用“—”隔开
④不同取代基,繁到简;相同基,合并算。
如:
(3)烯烃和确定的命名法:
①首先选择含有双键的最长碳链作为主链,按主链中所含碳原子的数目命名为某烯。主链碳原子数在十以内时用天干表示,如主链含有三个碳原子时,即叫做丙烯;在十以上时,用中文字十一、十二、……等表示,并在烯之前加上碳字,如十二碳烯。
②给主链编号时从距离双键最近的一端开始,侧链视为取代基,双键的位次须标明,用两个双键碳原子位次较小的一个表示,放在烯烃名称的前面。
③其它同烷烃的命名规则。
(3)苯的同系物的命名:“苯的同系物命名是以苯作母体”,我们再结合烷烃命名的“近、简”原则,不难发现,当苯环上连有多个不同的烷基时,烷基名称的排列应从简单到复杂,环上编号从简单取代基开始,例如苯环上有甲基、乙基、丙基三个相邻的取代基时,应将甲基所在碳原子定为一号碳原子,命名为:1-甲基-2-乙基-3-丙基苯
(4)烃的衍生物的命名:
最长碳链,最小编号,先简后繁,相同合并。名称一般由4部分组成:构型+取代基的位置和名称十母体名称+主要官能团的位置和名称。
①主链选择:选择含“母体”官能团的最长碳链为主链(烷烃则以取代基最多的最长碳链为主链),称某烷、烯、醇、酮、醛、羧酸等。
②碳链编号:从靠近“母体”官能团最近的一端开始编号(烷烃则以离取代基最近端开始编号);若分子中仅含有双键和三键时,应以官能团的位次和最小为原则编号。双键和三键位于相同位次时,宜给双键最小的编号,繁杂的取代基可另行编号。
③书写:先简后繁,相同的取代基合并,取代基含官能团时,书写次序一般按以下“母体选择次序”书写。在多官能团化合物名称中应按“母体”选择次序,在前的先写,并注明位次(同时应注意短横、逗号的使用)。若词尾仅为“几烯几炔”时.不管炔键在主链的位置如何,炔总是放在名称最后。
④脂环化合物主链选择及编号:环烷编号从最简单的取代基开始,当环上含有其他官能团时,则以“母体”选择次序为原则,编号从与“母体”官能团相连的碳开始。
⑤芳环化合物的命名:环上有多种取代基时,按母体选择次序,排在前面的为母体,并依次编号,取代基位次和应最小。稠环芳烃、萘、蒽、菲从a碳开始编号。杂环芳烃一般从原子序数较大的杂原子开始编号。
母体选择次序:
季胺碱(盐)或正离子>羧酸>磺酸>酯>酰卤>酰胺>脒>腈>醛、酮>醇>酚>硫醇>胺>亚胺>醚>硫醚>卤素>硝基)>烯、炔>烷>芳烃
在多官能团化合物的命名中,按上述母体选择次序,排在前面的为母体,后面的为取代基。烷基大小次序按原子序数大小逐个依次比较:
异丙基>异丁基>异戊基>己基>戊基>丁基>丙基>乙基>甲基