【人教版高中化学选修5】 第三章 第四节 第1课时　有机合成——官能团的引入与转化

1、第1课时有机合成官能团的引入与转化1.了解有机合成的概念、任务、过程、原则。2.学会官能团引入、消除和保护的方法。学习目标课时对点练内容索引一、有机合成的概念、任务、过程、原则二、有机合成中官能团的衍变一、有机合成的概念、任务、过程、原则1.有机合成的概念有机合成指利用 、 的原料，通过有机反应，生成具有特定 和 的有机化合物。2.有机合成的任务通过有机反应构建目标化合物 和 的转化。3.有机合成的过程简单易得结构功能分子骨架官能团4.对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。 原料分子目标分子主要任务示例CH2=CH2CH3COOH改变官能团种类(1)CH3C

2、H2OH (2)CHCH (3)CH3CH2CH2Br (4)CH3CH=CH2CH3CH2CH2COOH 增加官能团数目改变碳架结构和官能团种类改变官能团位置改变碳架结构和官能团种类 HX。在催化剂存在的条件下，应选择苯和下列哪组物质为原料合成乙苯A.CH3CH3和Cl2 B.CH2=CH2和Cl2C.CH2=CH2和HCl D.CH3CH3和HCl1.已知苯与一卤代烷在催化剂作用下发生反应生成苯的同系物：练中感悟解析根据题给信息，合成乙苯应该选择的原料是苯和氯乙烷。乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，生成一氯乙烷、二氯乙烷等多种取代产物，既难得到纯净的乙苯，又浪费了原料，A项错误；乙烯与氯

3、气反应生成1,2-二氯乙烷，与苯反应不能得到乙苯(产物比较复杂)，B项错误；乙烯与氯化氢反应生成一氯乙烷，它与苯反应只能生成乙苯和氯化氢，合成过程中，氯化氢可以循环使用，C项正确；乙烷与氯化氢不反应，得不到氯乙烷，D项错误。2.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷( )的反应中，原子利用率最高的是A.CH2=CH2 (过氧乙酸) CH3COOHB.CH2=CH2Cl2Ca(OH)2 CaCl2H2OC.2CH2=CH2O2D.HOCH2CH2OCH2CH2OH2H2O解析A中存在副产品CH3COOH，反应物没有全部转化为目标产

4、物，原子利用率较低；B中存在副产品CaCl2和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C中反应物全部转化为目标产物，原子利用率为100%，原子利用率最高；D中存在副产品HOCH2CH2OCH2CH2OH和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低。A.AB的反应属于加成反应B.BC的反应属于酯化反应C.CD的反应属于消去反应D.DE的反应属于加成反应3.根据如图所示的合成路线，其中反应类型判断正确的是解析有机物A中含有碳碳双键，与氢气发生加成反应生成有机物B，A项正确；有机物B与氯化氢发生加成反应生成有机物C，B项错误；有机物C中含有羟基，与氯化氢发生取代反应生成有机物

5、D( )，C项错误；有机物D中的2个Cl被2个CN取代生成有机物E，D项错误。有机合成的原则有机合成的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。(4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。思维聚焦思维聚焦返回二、有机合成中官能团的衍变1.有机物分子中官能团的引入(1)引入碳碳双键的方法有哪些？举例说明。提示醇的消去反应引入碳碳双键。例如：卤代烃的消去反应引入碳碳双键。例如：炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质加

6、成(控制物质的量)可得到碳碳双键。例如：(2)引入卤素原子的方法有哪些？举例说明。提示烃与卤素单质的取代反应。例如：HBr(还有其他的氯代苯甲烷)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如：CH2=CHCH3Br2 CH2BrCHBrCH3CH2=CHCH3HBr CH3CHBrCH3(或BrCH2CH2CH3)醇与氢卤酸的取代反应。例如：(3)引入羟基的方法有哪些？举例说明。提示醇羟基的引入：烯烃水化生成醇。例如：卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。例如：醛或酮与氢气加成生成醇。例如： CO2H2O NaHCO3酯水解生成醇。例如：酚羟基的引入：酚钠盐溶液中通入CO2生成苯酚。例如：苯的卤代物水

7、解生成苯酚，例如：HCl2.有机物分子中官能团的消除官能团消除反应类型双键或三键_OH_CHO_ _加成反应酯化、氧化、取代、消去反应加成、氧化水解1.下列有机合成中步骤的目的是什么？提示保护酚羟基不被氧化。深度思考2.有机合成的设计流程中有如下环节，其目的是什么？提示保护羰基不被反应。1.可在有机物中引入羟基的反应类型是取代加成消去酯化还原A. B. C. D.练中感悟解析卤代烃或酯的水解(取代)，烯烃与H2O(加成)，醛或酮与H2(加成或还原)，均能引入羟基。消去是从分子中消去X或OH形成不饱和键，酯化是酸与醇形成酯(减少OH)，这些都不能引入OH。2.依照案例，将下列有机物间能实现一步转

8、化的用“”连接，并写上所需的反应物及条件。答案3.根据如下的转化关系，写出物质A、B、C、D的结构简式。(-溴代肉桂醛)答案学习小结返回课 时 对 点 练题组一有机合成中反应类型的判断题组一有机合成中反应类型的判断1.有机物 可经过多步反应转变为 ，其各步反应的类型是A.加成 消去 脱水B.消去 加成 消去C.加成 消去 加成D.取代 消去 加成123456789 101112基础对点练解析123456789 101112。2.已知：乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。BrCH2CH=CHCH2Br可经三步反应制取HOOCCH(Cl)CH2COOH，发生反应的类型依次是A.水解、加成、氧化 B.加成、

9、水解、氧化C.水解、氧化、加成 D.加成、氧化、水解解析BrCH2CH=CHCH2Br可经三步反应制取HOOCCH(Cl)CH2COOH，BrCH2CH=CHCH2BrHOCH2CH=CHCH2OH，为水解反应；HOCH2CH=CHCH2OHHOCH2CH(Cl)CH2CH2OH，为加成反应；HOCH2CH(Cl)CH2CH2OHHOOCCH(Cl)CH2COOH，为氧化反应，所以发生反应的类型依次是水解反应、加成反应、氧化反应。123456789 1011123.有下述有机反应类型：消去反应，水解反应，加聚反应，加成反应，还原反应，氧化反应。以丙醛为原料制取1,2-丙二醇，所需进行的反应类型

10、依次是A. B.C. D.123456789 101112。4.由乙醇制取乙二酸二乙酯时，最简便的流程需要下列哪些反应，其正确的顺序是取代加成氧化还原消去酯化中和A. B.C. D.解析第一步乙醇(浓硫酸，170 )生成乙烯；第二步乙烯与溴水发生加成反应生成1,2-二溴乙烷；第三步1,2-二溴乙烷和NaOH在水中反应生成乙二醇；第四步乙二醇被氧气连续氧化成乙二酸；第五步乙二酸与乙醇酯化生成乙二酸二乙酯，顺序为，答案选B。123456789 1011125.以1-丙醇制取 ，最简便的流程需要下列反应的顺序是a.氧化b.还原c.取代d.加成e.消去f.中和g.加聚h.酯化A.b、d、f、g、h B

11、.e、d、c、a、hC.a、e、d、c、h D.b、a、e、c、f123456789 101112。A.甲中只有1种化学环境的氢原子B.乙能发生加成反应、取代反应、消去反应C.丙的官能团有碳碳双键和羟基D.上述三步反应分别为取代反应、加成反应和消去反应6.制备异戊二烯的流程如图所示。下列说法错误的是甲乙123456789 101112解析甲中只有1种化学环境的氢原子，A项正确；乙中含有碳碳三键，可发生加成反应，含有羟基，且羟基所连碳原子的邻位碳原子上有氢原子，可发生取代、消去反应，B项正确；由转化关系可知，乙发生加成反应生成丙，丙中含有碳碳双键和羟基，C项正确；反应属于加成反应，属于消去反应，

12、D项错误。123456789 101112题组二有机物分子中官能团的引入、消除与保护题组二有机物分子中官能团的引入、消除与保护7.下列有关说法错误的是A.通过还原反应可以消去醛基B.消去反应不能改变官能团的种类C.酯的水解可以产生羧基D.通过取代反应可以引入卤素原子123456789 1011128.在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是123456789 101112解析B项，由溴乙烷乙醇，只需溴乙烷在碱性条件下水解即可，路线不合理，且由溴乙烷乙烯为消去反应。123456789 101112 ，产物苯胺的还原性强，易被氧化，则由甲苯合成对氨基苯甲酸的

13、步骤合理的是9.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知苯环上的硝基可被还原为氨基，123456789 101112解析由甲苯制取产物时，需发生硝化反应引入硝基，再还原硝基得到氨基，将甲基氧化才能得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基被还原前，否则生成的氨基也被氧化，故先将甲基氧化为羧基，再将硝基还原为氨基，故A正确，D错误。另外还要注意，CH3为邻、对位取代定位基，而COOH为间位取代定位基，所以B错误。123456789 10111210.工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯 ，如图，反应是其合成过程，其中部分反应条件及反应物或生成物未注明。123456789 101112能力提升练回

14、答下列问题：(1)有机物A的结构简式为_，名称为_。123456789 101112对氯甲苯解析反应是甲苯与Cl2在FeCl3作催化剂的条件下发生苯环上的取代反应，从反应的产物可知，反应是卤代烃的水解反应，可推出有机物A为 。(2)反应的化学方程式是_。123456789 101112HCl(3)试剂X可以是_。123456789 101112酸性KMnO4溶液解析比较 和 可知，反应是将苯环上的甲基氧化成羧基，所以试剂X可以为酸性KMnO4溶液。(4)合成路线中设计和两步反应的目的是_。123456789 101112保护酚羟基，防止其被氧化解析反应是将酚羟基转化为甲氧基，反应是将甲氧基又变

15、为酚羟基，由反应是氧化反应知，反应和的目的是保护酚羟基，防止其被氧化。(5)反应的化学方程式是_。123456789 101112H2O解析反应是对羟基苯甲酸与乙醇的酯化反应。(6) 的同分异构体中，既能与NaHCO3发生反应，又能与FeCl3溶液发生显色反应的共有_种，其中核磁共振氢谱为5组峰，且峰面积之比为22211的为_(写结构简式)。123456789 10111213解析 的同分异构体既能与NaHCO3发生反应，说明有羧基，又能与FeCl3溶液发生显色反应，说明有酚羟基，则其同分异构体可由 和CH2COOH两部分组成，也可由 、COOH、CH3三部分组成，若由 和CH2COOH两部分

16、组成，则两个取代基在苯环上有邻、间、对三种位置关系；若由 、COOH、CH3三部分组成，根据“定二移一”原则，在 的苯环上分别加上CH3均有4种结构；123456789 101112在 的苯环上加上CH3有2种结构，所以共有13种同分异构体。其中核磁共振氢谱为5组峰，说明应有5种不同化学环境的氢原子，且峰面积之比为22211，则其结构简式为 。123456789 10111211.用甲苯生产一种常用的化妆品防霉剂，其生产过程如图所示(反应条件没有全部注明)。123456789 101112回答下列问题：(1)有机物A的结构简式为_。123456789 101112(2)在合成路线中，设计第步反

17、应的目的是_。保护酚羟基，防止其被氧化(3)写出反应的化学方程式：_。123456789 101112H2O(4)请写出由 生成C7H5O3Na的化学方程式：_。123456789 101112NaHCO3 H2OCO2(5)下列有关说法正确的有_(填字母)。123456789 101112莽草酸对羟基苯甲酸a.莽草酸、对羟基苯甲酸都属于芳香化合物b.1 mol莽草酸与NaOH溶液反应，最多消耗4 mol NaOHc.二者均可以发生酯化、加成等反应d.利用FeCl3溶液可区别莽草酸和对羟基苯甲酸cd(6)写出同时符合下列要求的 的所有同分异构体的结构简式：_。a.含苯环b.可与FeCl3溶液发

18、生显色反应c.一氯代物有两种d.能发生银镜反应，不能发生水解反应123456789 10111212.亮菌甲素(F)用于治疗急性胆道感染。其早期的合成路线如下：123456789 101112拓展培优练已知：(1)亮菌甲素中的含氧官能团除了羟基外，还有_、_。酯基解析亮菌甲素中的含氧官能团除了羟基外，还有酯基、羰基。123456789 101112羰基(2)C的结构简式为_，设计步骤和的目的是_。保护酚羟基123456789 101112解析对比B、E的结构简式，结合C、D的分子式，可知B的酚羟基中H原子被甲基取代得到C，C中COOCH3转化为CH2OH生成D，D中OCH3转化为OH生成E，故C的结构简式为 ，步骤和的目的是保护酚羟基。123456789 101112(3)EF的反应类型为_。取代反应解析对比E、F的结构简式，E中苯环上的碳原子连接123456789 101112 中碳碳双键中的不饱和碳原子，酚羟基中的O原子连接 中酯基上的碳原子，同时生成CH3CH2OH、CH3OH，故EF的反应类型为取代反应。(4)写出满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式：_。1 mol F与足量银氨溶液反应，最多可生成8 mol Ag；能发生水解反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应；分子中只有4种不