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

第1課時(shí)碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入第3章第1節(jié)有機(jī)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(tuán)引入、轉(zhuǎn)化或消除的方法。3.體會(huì)有機(jī)合成在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、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(cè)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(tuán)。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(zhǎng)減短成環(huán)開環(huán)(1)碳鏈的增長(zhǎng)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 _ ， 。CH3CH2CNNaBrCH3CH2COOH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(gè)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(zhǎng)碳鏈的增長(zhǎng)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(zhǎng)的反應(yīng)是_。(2)可使碳鏈減短的反應(yīng)是_。答案易錯(cuò)警示像由CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3不屬于碳鏈增長(zhǎng)，酯化反應(yīng)引入“ ”，也不屬于碳鏈增長(zhǎng)。例例2下列物質(zhì)中，不能使有機(jī)物成環(huán)的是 A.HOCH2CH2CH2COOHB.ClCH2CH2CH2CH2ClC. D.H2NCH2CH2CH2COOH答案解析解析解析因?yàn)镠OCH2CH2CH2COOH有兩個(gè)官能團(tuán)，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)：_。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(tuán)的引入官能團(tuán)的引入(1)引入鹵原子二、官能團(tuán)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=CH2Br2 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)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(jī)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=CH2NaClH2OCH2=CH2ZnCl2CH2=CH2用對(duì)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(tuán)的轉(zhuǎn)化官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化(1)在有機(jī)合成中，官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化可以通過取代、消去、加成、氧化、還原等反應(yīng)來實(shí)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L(zhǎng)iAlH4。(2)官能團(tuán)的數(shù)目變化、位置變化官能團(tuán)數(shù)目的改變，如：NaOH醇溶液NaOH水溶液CH3CH2OH HOCH2CH2OH。KMnO4溶液官能團(tuán)位置的改變，如：CH3CH2CH2Cl_歸納總結(jié)歸納總結(jié)1.從分子中消除官能團(tuán)的方法從分子中消除官能團(tuán)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(tuán)的轉(zhuǎn)化與衍變官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化與衍變根據(jù)合成需要(有時(shí)題目信息中會(huì)明確某些衍變途徑)可進(jìn)行有機(jī)物的官能團(tuán)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(tuán)的衍生關(guān)系進(jìn)行官能團(tuán)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(tuán)數(shù)目增加。(3)通過消去、加成(控制條件)反應(yīng)使官能團(tuán)位置改變。例例4由環(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(jī)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(jiǎn)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(gè)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(jī)物中引入碳碳叁鍵，如CH3CH2CHCl22NaOH CH3CCH2NaCl2H2O。CH2BrCH2Br2NaOH CHCH2NaBr2H2O。請(qǐng)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)：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(gè)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的化學(xué)方程式為_，該反應(yīng)的類型為_。(3)D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_。(4)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_。(5)D的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)1.(2017鄂南高二檢測(cè))下列反應(yīng)不能在有機(jī)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(jī)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(jī)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)D.CH3CH=CH2與氯化氫加成答案解析1234567解析解析A項(xiàng)中的產(chǎn)物可能是CH3CH2CH=CH2或CH3CH=CHCH3；123456B項(xiàng)中的產(chǎn)物可能是 或 ；D項(xiàng)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(jī)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(gè)不同反應(yīng)。其中產(chǎn)物只含有一種官能團(tuán)的反應(yīng)是 答案解析1234567123456解析解析根據(jù)反應(yīng)條件分析：A為，B為，C為，D為或75.已知共軛二烯烴(兩個(gè)碳碳雙鍵間有一個(gè)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(jiǎn)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(gè)碳碳雙鍵斷裂，原碳碳雙鍵之間形成一個(gè)新的碳碳雙鍵，兩端碳原子上的兩個(gè)半鍵與乙烯中碳碳雙鍵斷裂形成的兩個(gè)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(gè)碳碳雙鍵斷裂，原碳碳雙鍵之間形成一個(gè)新的碳碳雙鍵，兩端碳原子上的兩個(gè)半鍵與丙烯中碳碳雙鍵斷裂形成的兩個(gè)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(jī)玻璃的合成路線如圖所示。123456(1)寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)式：_。7.由乙烯和其他無機(jī)原料合成環(huán)狀化合物E，其合成過程如下(水及其他無機(jī)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(jiǎn)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(tuán)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