化學 第三章 有機合成及其應用 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課時碳骨架的構建和官能團的引入第3章第1節(jié)有機化合物的合成學習目標定位1.知道尋找原料與合成目標分子之間的關系與差異。2.掌握構建目標分子骨架，官能團引入、轉化或消除的方法。3.體會有機合成在發(fā)展經(jīng)濟、提高生活質量方面的貢獻。新知導學達標檢測內容索引新知導學1.合成路線的核心合成路線的核心構建目標化合物分子的 和引入必需的官能團。2.碳骨架的構建碳骨架的構建構建碳骨架，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例如：用溴乙烷制取丙酸的化學方程式為CH3CH2BrNaCN _ ， 。CH3CH2CN

2、NaBrCH3CH2COOH鹵代烴與炔鈉的取代反應例如：用丙炔鈉制2-戊炔的化學方程式為CH3CH2BrNaCCCH3 。CH3CH2CCCH3NaBr醛、酮的加成反應CH3CH2CHOHCN _ 炔烴的加成反應 。CH2=CHCN羥醛縮合反應(至少有1個氫)例如：兩分子乙醛反應的化學方程式為2CH3CHO 。 。(2)碳鏈的減短烯烴、炔烴的氧化反應2CH3COOH例如：CH3CH=CHCH3苯的同系物的氧化反應例如： 。脫羧反應 。Na2CO3CH4(3)成環(huán)與開環(huán)的反應成環(huán)a.羥基酸分子內酯化： 。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：如b.某些環(huán)狀烯烴的氧化反應：HOOC(CH2)4COOH。1.碳鏈的增長碳鏈的增長歸納總結歸納總結其他還有：(1)鹵代烴與活潑金屬反應：2CH3Cl2Na CH3CH32NaCl。(2)醛、酮與RMgX加成：CH3MgCl 2.碳鏈的減碳鏈的減短短例例1下列反應中：酯化反應乙醛與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乙苯被酸性KMnO4溶液氧化(1)可使碳鏈增長的反應是_。(2)可使碳鏈減短的反應是_。答案易錯警示像由CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3不屬于碳鏈

4、增長，酯化反應引入“ ”，也不屬于碳鏈增長。例例2下列物質中，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)內酯；ClCH2CH2CH2CH2Cl與金屬鈉反應生成 不能直接參與反應形成環(huán)狀；H2NCH2CH2CH2COOH兩端反應形成肽鍵可結合成環(huán)狀，因而應選C。例例3寫出下列構建碳骨架反應的方程式。(1)一溴甲烷制乙酸：_。(2)CH3CH2CHO和CH3CHO的反應：_。答案CH3COOH)(3) 與NaOH共熱的反應：_

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。1.官能團的引入官能團的引入(1)引入鹵原子二、官能團的引入與轉化取代反應烷烴、芳香烴的取代反應CH4Cl2 HCl Br2 _ Cl2 _ CH3ClHBrHCl取代反應烯烴、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氧化反應醛的氧化CH3CHO2Cu(OH)

7、2 _2CH3CHOO2 _ 烯烴被KMnO4(H)氧化RCH=CHR _含側鏈的芳香烴被KMnO4(H)氧化(4)引入羧基CH3COOHCu2O2H2O2CH3COOHRCOOHRCOOH水解反應酯的水解CH3COOCH2CH3H2O CH3COOHCH3CH2OH有機酸酐的水解 H2O 蛋白質或肽的水解 H2O_ 氰的水解CH3CH2CN _2H2NCH2COOHCH3CH2COOH消去反應醇的消去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用對應的字母完成填空：上述轉化中屬于取代反應的為 ，屬于加成反應的為 ，屬于消去反應的為 ，屬于氧化反應的為 ,屬于還原反應的為 。2.官能團的轉化官能團的轉化(1)在有機合成中，官能團的轉化可以通過取代、消去、加成、氧化、還原等反應來實現(xiàn)。已知如下轉化關系：e、fa、c、jb、dg、i、kh、j轉化步驟b的試劑為 ，轉化步驟e的試劑為 ，轉化步驟g的試劑為酸性 ，轉化步驟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_歸納總結歸納總結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)加成反應消除不飽和鍵。(2)經(jīng)取代、消去、酯化、氧化等反應消去OH。(3)經(jīng)加成或氧化反應消除CHO。(4)經(jīng)水解反應消去酯基。(5)經(jīng)消去或水解反應消除鹵素原子。2.官能團的轉化與衍變官能團的轉化與衍變根據(jù)合成需要(有時題目信息中會明確某些衍變途徑)可進行有機物的官能團衍變，以使中間產(chǎn)物向產(chǎn)物遞進。常見的有三種方式：(1)利用官能團的衍生關系進行官能團種類的轉化。(2)通過消去、加成(控制試劑)、水解反應使官能團數(shù)目增加。(3)通過消去、加成(控制條件)反應使官能團位置改變。例例4由

10、環(huán)己烷可制備1,4-環(huán)己二醇的二醋酸酯。下面是有關的八步反應(無機產(chǎn)物已略去)：答案解析根據(jù)以上反應關系回答下列問題：(1)寫出A的結構簡式_。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的原理，從題面上看，八步反應中多次涉及烴與鹵素單質的作用及鹵代烴參與的反應。其中，反應很明確，就是環(huán)己烷與氯氣在光照條件下的取代反應；從條件來看，反應應該屬于鹵代烴的消去反應，產(chǎn)物A是環(huán)己烯；反應是環(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)生反應后形成一個共軛二烯烴1,3-環(huán)己二烯，顯然B應是環(huán)己烯與氯氣加成的產(chǎn)物1,2-二氯環(huán)己烷 ，而反應屬于消去反應；是共軛二烯烴的1,4-加成；發(fā)生的是什么

11、反應應該與聯(lián)系起來思考：反應的條件告訴我們，這一步發(fā)生的是酯化反應，要發(fā)生酯化，化合物C中應該有醇羥基才可以，故反應應該是鹵代烴 的水解反應；則反應為環(huán)上雙鍵的加氫。(2)確定下列反應所屬反應類型：反應_，反應_。(3)反應的化學方程式為_。答案取代反應加成反應2CH3COOH方法規(guī)律二元鹵代烴發(fā)生消去反應后，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)品的反應如下(部分反應條件已略去)

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，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，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，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)生反應生成E(HOCH2CH2OH)，可推知D為 ，不可能為CH3CHO。D(C2H4O)的同分異構體為CH3CHO和CH2=CHOH。(2)B和A反應生成C的

13、化學方程式為_，該反應的類型為_。(3)D的結構簡式為_。(4)F的結構簡式為_。(5)D的同分異構體的結構簡式為_。答案CH3COOCH2CH3H2O酯化反應(或取代反應)CH3CHO、CH2=CHOH達標檢測1.(2017鄂南高二檢測)下列反應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B.聚酯的水解反應C.油脂的水解反應D.烯烴與水的加成反應答案123456解析解析羧酸和醇的酯化反應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.下列化學反應的有機產(chǎn)物只有一種的是 A. 在濃硫酸存在下發(fā)生脫水反應B. 在鐵粉存在下與氯氣反應C. 與碳酸氫鈉溶液反應

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構推知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。其中產(chǎn)物只含有一種官能團的反應是 答案解析1234567123456解析解析根據(jù)反應條件分析

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)與烯或炔反應可生成六元環(huán)狀化合物。已知1,3-丁二烯與乙烯的反應可表示為 則異戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)與丙烯反應，生成的產(chǎn)物的結構簡式可能是 123456答案解析7123456解析解析根據(jù)1,3-丁二烯與乙烯反應表示式可知其反應過程為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成環(huán)狀。類比1,3-丁二烯與乙烯的反應可推知異戊二烯( )與丙烯的反應過程：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的結構簡式：A_，B_。答案解析7123456解析解析依據(jù)題示轉化關系，從出發(fā)：(酯化反應) (加聚反應)。7(2)寫出BC、CD的化學方程式：BC_；CD_。答案123456H2OH2O7試通過分析回答下列問題：(1)寫出C的結構簡式：_。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解析解析由框圖關系結合所給信息可推出：A是BrCH2CH2Br，B是HOCH2CH2OH，C是OHCCHO，D是HOOCCOOH。1234567(2)物質X與A互為同分異構體，則X可能的結構簡式為_。(3)寫出下圖變化過程中的反應類型：_。(4)D物質中官能團的名稱為_。(5)寫出B和D生成E的化學方程式(注明反應條件)：_。答案1234567CH3CHBr2加成反應羧基2H2O