化學(xué) 第三章 有機合成及其應(yīng)用 合成高分子化合物第1節(jié) 有機化合物的合成 第1課時 魯科版選修5

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1、第1課時碳骨架的構(gòu)建和官能團的引入第3章第1節(jié)有機化合物的合成學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道尋找原料與合成目標(biāo)分子之間的關(guān)系與差異。2.掌握構(gòu)建目標(biāo)分子骨架，官能團引入、轉(zhuǎn)化或消除的方法。3.體會有機合成在發(fā)展經(jīng)濟、提高生活質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.合成路線的核心合成路線的核心構(gòu)建目標(biāo)化合物分子的 和引入必需的官能團。2.碳骨架的構(gòu)建碳骨架的構(gòu)建構(gòu)建碳骨架，包括在原料分子及中間化合物分子的碳骨架上 或_碳鏈、 或 等。碳骨架一、碳骨架的構(gòu)建增長減短成環(huán)開環(huán)(1)碳鏈的增長鹵原子的氰基取代反應(yīng)例如：用溴乙烷制取丙酸的化學(xué)方程式為CH3CH2BrNaCN _ ， 。CH3CH2CN

2、NaBrCH3CH2COOH鹵代烴與炔鈉的取代反應(yīng)例如：用丙炔鈉制2-戊炔的化學(xué)方程式為CH3CH2BrNaCCCH3 。CH3CH2CCCH3NaBr醛、酮的加成反應(yīng)CH3CH2CHOHCN _ 炔烴的加成反應(yīng) 。CH2=CHCN羥醛縮合反應(yīng)(至少有1個氫)例如：兩分子乙醛反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH3CHO 。 。(2)碳鏈的減短烯烴、炔烴的氧化反應(yīng)2CH3COOH例如：CH3CH=CHCH3苯的同系物的氧化反應(yīng)例如： 。脫羧反應(yīng) 。Na2CO3CH4(3)成環(huán)與開環(huán)的反應(yīng)成環(huán)a.羥基酸分子內(nèi)酯化： 。H2O二元羧酸和二元醇分子間酯化成環(huán)：如 。(環(huán)酯)2H2Ob.氨基酸縮合如 。H2Oc.二

3、元醇脫水。H2O開環(huán)a.環(huán)酯的水解反應(yīng)：如b.某些環(huán)狀烯烴的氧化反應(yīng)：HOOC(CH2)4COOH。1.碳鏈的增長碳鏈的增長歸納總結(jié)歸納總結(jié)其他還有：(1)鹵代烴與活潑金屬反應(yīng)：2CH3Cl2Na CH3CH32NaCl。(2)醛、酮與RMgX加成：CH3MgCl 2.碳鏈的減碳鏈的減短短例例1下列反應(yīng)中：酯化反應(yīng)乙醛與HCN加成乙醇與濃硫酸共熱到140 1-溴丙烷與NaCN作用持續(xù)加熱乙酸與過量堿石灰的混合物重油裂化為汽油乙烯的聚合反應(yīng)乙苯被酸性KMnO4溶液氧化(1)可使碳鏈增長的反應(yīng)是_。(2)可使碳鏈減短的反應(yīng)是_。答案易錯警示像由CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3不屬于碳鏈

4、增長，酯化反應(yīng)引入“ ”，也不屬于碳鏈增長。例例2下列物質(zhì)中，不能使有機物成環(huán)的是 A.HOCH2CH2CH2COOHB.ClCH2CH2CH2CH2ClC. D.H2NCH2CH2CH2COOH答案解析解析解析因為HOCH2CH2CH2COOH有兩個官能團，分子之間可以生成環(huán)內(nèi)酯；ClCH2CH2CH2CH2Cl與金屬鈉反應(yīng)生成 不能直接參與反應(yīng)形成環(huán)狀；H2NCH2CH2CH2COOH兩端反應(yīng)形成肽鍵可結(jié)合成環(huán)狀，因而應(yīng)選C。例例3寫出下列構(gòu)建碳骨架反應(yīng)的方程式。(1)一溴甲烷制乙酸：_。(2)CH3CH2CHO和CH3CHO的反應(yīng)：_。答案CH3COOH)(3) 與NaOH共熱的反應(yīng)：_

5、。答案(4)由CH2=CH2合成丙酸_ CH2=CH2HBr CH3CH2Br，CH3CH2COOH。CH3CH2BrNaCN CH3CH2CNNaBr，方法規(guī)律無水羧酸鹽與堿石灰共熱發(fā)生脫羧反應(yīng)。1.官能團的引入官能團的引入(1)引入鹵原子二、官能團的引入與轉(zhuǎn)化取代反應(yīng)烷烴、芳香烴的取代反應(yīng)CH4Cl2 HCl Br2 _ Cl2 _ CH3ClHBrHCl取代反應(yīng)烯烴、羧酸的-H取代CH3CH=CH2Cl2 _RCH2COOHCl2 _醇與氫鹵酸的取代CH3CH2OHHBr _CH3CH2BrH2O加成反應(yīng)與HX的加成CH2=CH2HBr _CHCHHBr _與X2的加成CH2=CH2Br

6、2 CH2BrCH2BrCHCHBr2 _CHCH2Br2 _CH3CH2BrCH2=CHBrCHBr2CHBr2加成反應(yīng)烯烴與水加成CH2=CH2H2O _醛、酮與H2加成CH3CHOH2 _醛、酮與HCN加成 HCN 羥醛縮合 HCH2CHO _(2)引入羥基CH3CH2OHCH3CH2OH水解反應(yīng)鹵代烴的水解 NaOH _ 酯的水解 H2O _ 酚鈉水溶液與酸(引入酚羥基) H2OCO2 CH3COOHC2H5OH NaHCO3NaBr氧化反應(yīng)烯烴氧化2CH3CH=CH2O2 醇氧化2RCH2OHO2 _乙炔水化 CHCH (3)引入醛基2H2O氧化反應(yīng)醛的氧化CH3CHO2Cu(OH)

7、2 _2CH3CHOO2 _ 烯烴被KMnO4(H)氧化RCH=CHR _含側(cè)鏈的芳香烴被KMnO4(H)氧化(4)引入羧基CH3COOHCu2O2H2O2CH3COOHRCOOHRCOOH水解反應(yīng)酯的水解CH3COOCH2CH3H2O CH3COOHCH3CH2OH有機酸酐的水解 H2O 蛋白質(zhì)或肽的水解 H2O_ 氰的水解CH3CH2CN _2H2NCH2COOHCH3CH2COOH消去反應(yīng)醇的消去CH3CH2OH _ 鹵代烴的消去CH3CH2ClNaOH _鄰二鹵代烴的消去 Zn _ 炔烴與H2、HX、X2的加成 CHCHH2 _(5)碳碳雙鍵的引入方式CH2=CH2H2OCH2=CH2

8、NaClH2OCH2=CH2ZnCl2CH2=CH2用對應(yīng)的字母完成填空：上述轉(zhuǎn)化中屬于取代反應(yīng)的為 ，屬于加成反應(yīng)的為 ，屬于消去反應(yīng)的為 ，屬于氧化反應(yīng)的為 ,屬于還原反應(yīng)的為 。2.官能團的轉(zhuǎn)化官能團的轉(zhuǎn)化(1)在有機合成中，官能團的轉(zhuǎn)化可以通過取代、消去、加成、氧化、還原等反應(yīng)來實現(xiàn)。已知如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：e、fa、c、jb、dg、i、kh、j轉(zhuǎn)化步驟b的試劑為 ，轉(zhuǎn)化步驟e的試劑為 ，轉(zhuǎn)化步驟g的試劑為酸性 ，轉(zhuǎn)化步驟h的試劑為LiAlH4。(2)官能團的數(shù)目變化、位置變化官能團數(shù)目的改變，如：NaOH醇溶液NaOH水溶液CH3CH2OH HOCH2CH2OH。KMnO4溶液官能團位置的

9、改變，如：CH3CH2CH2Cl_歸納總結(jié)歸納總結(jié)1.從分子中消除官能團的方法從分子中消除官能團的方法(1)經(jīng)加成反應(yīng)消除不飽和鍵。(2)經(jīng)取代、消去、酯化、氧化等反應(yīng)消去OH。(3)經(jīng)加成或氧化反應(yīng)消除CHO。(4)經(jīng)水解反應(yīng)消去酯基。(5)經(jīng)消去或水解反應(yīng)消除鹵素原子。2.官能團的轉(zhuǎn)化與衍變官能團的轉(zhuǎn)化與衍變根據(jù)合成需要(有時題目信息中會明確某些衍變途徑)可進(jìn)行有機物的官能團衍變，以使中間產(chǎn)物向產(chǎn)物遞進(jìn)。常見的有三種方式：(1)利用官能團的衍生關(guān)系進(jìn)行官能團種類的轉(zhuǎn)化。(2)通過消去、加成(控制試劑)、水解反應(yīng)使官能團數(shù)目增加。(3)通過消去、加成(控制條件)反應(yīng)使官能團位置改變。例例4由

10、環(huán)己烷可制備1,4-環(huán)己二醇的二醋酸酯。下面是有關(guān)的八步反應(yīng)(無機產(chǎn)物已略去)：答案解析根據(jù)以上反應(yīng)關(guān)系回答下列問題：(1)寫出A的結(jié)構(gòu)簡式_。解析解析此題顯然要求解題者明確上述合成路線中各步反應(yīng)的原理，從題面上看，八步反應(yīng)中多次涉及烴與鹵素單質(zhì)的作用及鹵代烴參與的反應(yīng)。其中，反應(yīng)很明確，就是環(huán)己烷與氯氣在光照條件下的取代反應(yīng)；從條件來看，反應(yīng)應(yīng)該屬于鹵代烴的消去反應(yīng)，產(chǎn)物A是環(huán)己烯；反應(yīng)是環(huán)己烯與氯氣在不見光的條件下發(fā)生的，得到的產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)后形成一個共軛二烯烴1,3-環(huán)己二烯，顯然B應(yīng)是環(huán)己烯與氯氣加成的產(chǎn)物1,2-二氯環(huán)己烷 ，而反應(yīng)屬于消去反應(yīng)；是共軛二烯烴的1,4-加成；發(fā)生的是什么

11、反應(yīng)應(yīng)該與聯(lián)系起來思考：反應(yīng)的條件告訴我們，這一步發(fā)生的是酯化反應(yīng)，要發(fā)生酯化，化合物C中應(yīng)該有醇羥基才可以，故反應(yīng)應(yīng)該是鹵代烴 的水解反應(yīng)；則反應(yīng)為環(huán)上雙鍵的加氫。(2)確定下列反應(yīng)所屬反應(yīng)類型：反應(yīng)_，反應(yīng)_。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。答案取代反應(yīng)加成反應(yīng)2CH3COOH方法規(guī)律二元鹵代烴發(fā)生消去反應(yīng)后，可在有機物中引入碳碳叁鍵，如CH3CH2CHCl22NaOH CH3CCH2NaCl2H2O。CH2BrCH2Br2NaOH CHCH2NaBr2H2O。請回答下列問題：(1)A的化學(xué)名稱是_。例例5乙烯是一種重要的化工原料，以乙烯為原料衍生出部分化工產(chǎn)品的反應(yīng)如下(部分反應(yīng)條件已略去)

12、：答案解析乙醇解析解析CH2=CH2與H2O在催化劑作用下發(fā)生加成反應(yīng)，生成A(CH3CH2OH)，CH3CH2OH經(jīng)氧化生成B(C2H4O2)，則B為CH3COOH。CH3COOH與CH3CH2OH在濃H2SO4、加熱條件下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成C(C4H8O2)，則C為CH3COOCH2CH3。E與B在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成F(C6H10O4)，從而推知E分子中含有2個OH，則E為HOCH2CH2OH，F(xiàn)為 。D與H2O發(fā)生反應(yīng)生成E(HOCH2CH2OH)，可推知D為 ，不可能為CH3CHO。D(C2H4O)的同分異構(gòu)體為CH3CHO和CH2=CHOH。(2)B和A反應(yīng)生成C的

13、化學(xué)方程式為_，該反應(yīng)的類型為_。(3)D的結(jié)構(gòu)簡式為_。(4)F的結(jié)構(gòu)簡式為_。(5)D的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為_。答案CH3COOCH2CH3H2O酯化反應(yīng)(或取代反應(yīng))CH3CHO、CH2=CHOH達(dá)標(biāo)檢測1.(2017鄂南高二檢測)下列反應(yīng)不能在有機化合物分子中引入羥基的是 A.乙酸和乙醇的酯化反應(yīng)B.聚酯的水解反應(yīng)C.油脂的水解反應(yīng)D.烯烴與水的加成反應(yīng)答案123456解析解析羧酸和醇的酯化反應(yīng)在有機物分子中引入酯基；酯的水解、烯烴與水的加成均能引入羥基。解析72.下列化學(xué)反應(yīng)的有機產(chǎn)物只有一種的是 A. 在濃硫酸存在下發(fā)生脫水反應(yīng)B. 在鐵粉存在下與氯氣反應(yīng)C. 與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)

14、D.CH3CH=CH2與氯化氫加成答案解析1234567解析解析A項中的產(chǎn)物可能是CH3CH2CH=CH2或CH3CH=CHCH3；123456B項中的產(chǎn)物可能是 或 ；D項中的產(chǎn)物可能是CH3CH2CH2Cl 或 7A.1-丁烯 B.1,3-丁二烯C.乙炔 D.乙烯3.1,4-二氧六環(huán)是一種常見的有機溶劑，它可以通過下列合成路線制得，則烴A可能是 答案解析123456解析解析由生成物的結(jié)構(gòu)推知C為 ，B為 ，A為CH2=CH2。7A. B.C. D.4.如圖表示4-溴-1-環(huán)己醇所發(fā)生的4個不同反應(yīng)。其中產(chǎn)物只含有一種官能團的反應(yīng)是 答案解析1234567123456解析解析根據(jù)反應(yīng)條件分析

15、：A為，B為，C為，D為或75.已知共軛二烯烴(兩個碳碳雙鍵間有一個碳碳單鍵)與烯或炔反應(yīng)可生成六元環(huán)狀化合物。已知1,3-丁二烯與乙烯的反應(yīng)可表示為 則異戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)與丙烯反應(yīng)，生成的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式可能是 123456答案解析7123456解析解析根據(jù)1,3-丁二烯與乙烯反應(yīng)表示式可知其反應(yīng)過程為1,3-丁二烯中的兩個碳碳雙鍵斷裂，原碳碳雙鍵之間形成一個新的碳碳雙鍵，兩端碳原子上的兩個半鍵與乙烯中碳碳雙鍵斷裂形成的兩個半鍵相連構(gòu)成環(huán)狀。類比1,3-丁二烯與乙烯的反應(yīng)可推知異戊二烯( )與丙烯的反應(yīng)過程：異戊二烯的兩個碳碳雙鍵斷裂，原碳碳雙鍵之間形成一個新的碳碳雙鍵，兩端

16、碳原子上的兩個半鍵與丙烯中碳碳雙鍵斷裂形成的兩個半鍵相連接構(gòu)成環(huán)狀，所以生成的產(chǎn)物是 或 76.工業(yè)上以丙酮為原料制取有機玻璃的合成路線如圖所示。123456(1)寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡式：A_，B_。答案解析7123456解析解析依據(jù)題示轉(zhuǎn)化關(guān)系，從出發(fā)：(酯化反應(yīng)) (加聚反應(yīng))。7(2)寫出BC、CD的化學(xué)方程式：BC_；CD_。答案123456H2OH2O7試通過分析回答下列問題：(1)寫出C的結(jié)構(gòu)簡式：_。7.由乙烯和其他無機原料合成環(huán)狀化合物E，其合成過程如下(水及其他無機產(chǎn)物均已省略)：答案解析OHCCHO解析解析由框圖關(guān)系結(jié)合所給信息可推出：A是BrCH2CH2Br，B是HOCH2CH2OH，C是OHCCHO，D是HOOCCOOH。1234567(2)物質(zhì)X與A互為同分異構(gòu)體，則X可能的結(jié)構(gòu)簡式為_。(3)寫出下圖變化過程中的反應(yīng)類型：_。(4)D物質(zhì)中官能團的名稱為_。(5)寫出B和D生成E的化學(xué)方程式(注明反應(yīng)條件)：_。答案1234567CH3CHBr2加成反應(yīng)羧基2H2O