高中化学专题4烃的衍生物第三单元醛羧酸第3课时重要有机物之间的相互转化课件苏教版选修

第3课时 重要有机物之间的 相互转化,专题4 第三单元 醛 羧酸,1.通过回忆、归纳烃及烃的衍生物的重要性质，能够理解重要有机物相互转化的方法。 2.通过阅读和讨论，了解有机物转化与合成路线设计的一般思路，知道有机物转化的实质是官能团的转化。 3.通过分析与讨论，知道在有机合成中常见官能团的引入和消去的一般方法。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目 索引,常见有机物之间的相互转化,1.写出对应的化学方程式(以溴乙烷为例),基础知识导学,答案,CH3CH2BrHOH CH3CH2OHHBr,；,；,CH3CH2BrNaOH CH2=CH2NaBrH2O,答案,； ； ； ； ； ；,CH2=CH2HBr CH3CH2Br,CH2=CH2H2O CH3CH2OH,CH3CH2OHHBr CH3CH2BrH2O,CH3CH2OH CH2=CH2H2O,2CH3CH2OHO2 2CH3CHO2H2O,CH3CH2OH,答案,； ； 。,O2 2CH3COOH,CH3COOHCH3CH2OH CH3COOCH2CH3H2O,CH3COOCH2CH3H2O CH3COOHCH3CH2OH,答案,2.官能团的引入或转化方法 (1)引入碳碳双键的方法 ； ； 。 (2)引入卤素原子的方法 ； ； 。 (3)引入羟基的方法 ； ； ； 。,卤代烃的消去,醇的消去,炔烃的不完全加成,醇(酚)的取代,烯烃(炔烃)的加成,烷烃、苯及苯的同系物的取代,烯(炔)烃与水的加成,卤代烃的水解,酯的水解,醛的还原,3.表达方式：合成路线图,4.合成方法 (1)识别有机物的类别，含何种官能团，它与哪些知识信息有关。 (2)据现有原料、信息及反应规律，尽可能合理把目标分子分成若干片断，或寻求官能团的引入、转换、保护方法或设法将各片断拼接衍变。 (3)正逆推相结合，综合比较选择最佳方案。,答案,议一议 1.用乙炔为原料写出制取CHClBrCH2Br的合成路线图。 答案,答案,2.请写出合成路线图中的方框内的化合物的结构简式。 答案 A：BrCH2CH2Br B：HOCH2CH2OH C：OHCCHO D：HOOCCOOH,答案,3.用逆合成分析法分析草酸二乙 酯( )的合成(在横 线上填相应物质的结构简式)。,HOOCCOOH,OHCHCO,HOCH2CH2OH,C2H5OH,答案,根据以上分析写出的化学方程式。,答案 CH2=CH2H2O CH3CH2OH CH2=CH2Cl2 ,答案,OHCCHOO2 HOOCCOOH 2H2O,4.以CH2=CH2和H O为原料，自选必要的其他无机试剂，合成 ，写出有关反应的化学方程式。,返回,答案,答案 CH2=CH2H2O CH3CH2OH， CH2=CH2H O CH3CH OH， 2CH3CH OHO2,返回,一、有机合成过程中常见官能团的引入,重点难点探究,1.卤原子的引入方法 (1)烃与卤素单质的取代反应。例如： CH3CH3Cl2 HClCH3CH2Cl(还有其他的氯代烃) CH2=CHCH3Cl2 CH2=CHCH2ClHCl,(还有其他的卤代苯甲烷),(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如： CH2=CHCH3Br2 CH2BrCHBrCH3 CH2=CHCH3HBr CH3CHBrCH3 CHCHHCl CH2=CHCl。 (3)醇与氢卤酸的取代反应。例如： ROHHX RXH2O,2.羟基的引入方法 (1)醇羟基的引入方法 烯烃水化生成醇。例如： CH2=CH2H2O CH3CH2OH 卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。例如： CH3CH2BrH2O CH3CH2OHHBr 醛或酮与氢气加成生成醇。例如： CH3CHOH2 CH3CH2OH CH3COCH3H2,酯水解生成醇。例如： CH3COOCH2CH3H2O CH3COOHCH3CH2OH (2)酚羟基的引入方法 酚钠盐溶液中通入CO2生成苯酚。例如： NaHCO3 苯的卤代物水解生成苯酚，例如：,3.双键的引入方法 (1) 的引入方法 醇的消去反应引入 。例如： CH3CH2OH CH2=CH2H2O 卤代烃的消去反应引入 。例如： CH3CH2Br CH2=CH2HBr 炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质加成(限制物质的量)可得到 。例如：CHCHHCl CH2=CHCl,(2) 的引入方法 醇的催化氧化。例如： 2RCH2OHO2 2RCHO2H2O 2R2CHOHR1O2 2H2O,4.羧基的引入方法 (1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如： CH3CHO2Cu(OH)2 CH3COOHCu2O2H2O (2)醛被氧气氧化成酸。例如： 2CH3CHOO2 CH3COOH (3)酯在酸性条件下水解。例如： CH3COOCH2CH3H2O CH3COOHCH3CH2OH (4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如：,5.有机物官能团的转化 (1)利用官能团的衍生关系进行官能团种类转化。 例如： (2)通过消去、加成(控制条件)、水解反应增加或减少官能团的数目。 例如： CH3CH2Br CH2=CH2 CH2BrCH2Br CH3CH2OH CH2=CH2 CH2ClCH2Cl HOCH2CH2OH CH3CHO CH3CH2OH CH2=CH2 CH2BrCH2Br ,(3)通过消去、加成(控制条件)改变官能团的位置。 例如： CH3CH2CH2Br CH3CH=CH2 CH3CH2CH2OH CH3CH=CH2,1.官能团的互换转变 (1)相互取代 如：RX ROH (2)氧化还原 如：RCH2OH RCHO (3)加成消去 如：RCH2CH2OH RCH=CH2 RCH2CH2Br (4)结合重组 如：RCOOHROH RCOORH2O,特别提醒,2.掌握特征反应条件 例如：(1)NaOH醇/为卤代烃的消去反应条件，NaOH溶液/为卤代烃和酯等的水解反应条件。 (2)X2、光照为烷烃或芳香烃侧链取代氢的反应条件，Fe、纯X2为芳香烃苯环氢的取代条件。 (3)浓H2SO4/为醇的消去及醇与羧酸酯化反应的条件。 3.碳链的增长与变短 (1)增长：常见的方法有不饱和化合物间的聚合、羧酸或醇的酯化、有机物与HCN的反应等。 (2)变短：常见的方法有烃的裂化与裂解、某些烃(如苯的同系物、烯烃)的氧化等。,4.官能团的消除 (1)通过加成反应消除不饱和键。 (2)通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(OH)。 (3)通过加成反应或氧化反应消除醛基(CHO)。 (4)通过水解反应或消去反应消除卤素原子。,例1 以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到一种重要的化工产品增塑剂G，如图。,请完成下列各题： (1)写出反应类型：反应_， 反应_。 (2)写出反应条件：反应_， 反应_。 (3)反应的目的是_。 (4)写出反应的化学方程式：_。 (5)B被氧化成C的过程中会有中间产物生成，该中间产物可能是_ (写出一种物质的结构简式)，检验该物质存在的试剂是_。 (6)写出G的结构简式_。,解析 1,3-丁二烯(CH2=CHCH=CH2)经过反应生成A，然后转化成了HOCH2CH=CHCH2OH，所以反应是1,3-丁二烯与卤素的1,4-加成反应； HOCH2CH=CHCH2OH经过一系列反应生成了E，从反应条件和组成看，E是HOOCCH=CHCOOH，由于B C是氧化反应，所以是加成反应，是消去反应，安排这两步反应的目的是防止碳碳双键被氧化； 从物质的组成、结构及反应条件看，反应是CH2=CHCH3中饱和碳原子上的取代反应，反应是加成反应，反应是取代(水解)反应，HOCH2CH2CH2OH和E到G的反应是以酯化反应形式进行的缩聚反应。,解析答案,答案 (1)加成反应 取代反应 (2)NaOH/醇溶液，(或KOH/醇溶液，) NaOH/水溶液， (3)防止碳碳双键被氧化 (4)CH2=CHCH2BrHBr CH2BrCH2CH2Br (5)HOCH2CHClCH2CHO(或OHCCHClCH2CHO或OHCCHClCH2COOH，任选一种答案即可) 新制氢氧化铜悬浊液(或银氨溶液) (6),找解题“突破口”的一般方法 (1)特征反应条件：反应条件可以确定有机物的官能团和有机反应的类型。 (2)特征物质的分子式：有的分子式只能有一种结构。 (3)特征物质的性质：物质的官能团决定物质的性质，根据性质推断官能团。 (4)特征反应的定量关系：根据量的关系确定分子中官能团的数目。,解题反思,变式训练1 己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质，主要用于治疗雌激素低下症及激素平衡失调所引起的功能性出血等，如图所示分别取1 mol己烯雌酚进行4个实验。 下列对实验数据的预测与实际情况吻合的是 ( ) A.中生成7 mol H2O B.中无CO2生成 C.中最多消耗2 mol Br2 D.中发生消去反应,解析答案,解析 本题考查了酚类物质的化学性质、组成方面的知识，在解题过程中，一要注意酚类物质特有的性质，二要注意羟基与苯环相互间的影响。己烯雌酚的分子式为C18H22O2，反应中应生成11 mol H2O，A项错； 酚的酸性比H2CO3的弱，不能与NaHCO3溶液反应生成CO2，B项对； 两个酚羟基的邻位上共有4个氢原子，它们均可被卤素原子取代，故反应中最多可以消耗 4 mol Br2，C项错误； 苯环上的羟基不能发生消去反应，D项错。 答案 B,二、有机合成路线的选择 1.合成路线选择的原则 (1)原料的选择： 原料要廉价、易得、低毒、低污染。 原料一般含有目标产品的某个“子结构”(或可转化为某个“子结构”)。 (2)路线的选择： 尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少，最后产率越高。 合成路线要符合“绿色、环保”的要求。要最大限度地利用原料分子中的每个原子，尽量达到零排放。 (3)条件的选择： 要求操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。,2.合成路线选择的实例 (1)一元合成路线：RCH=CH2 卤代烃 一元醇 一元醛 一元羧酸 酯。 (2)二元合成路线：CH2=CH2 CH2XCH2X CH2OHCH2OH CHOCHO HOOCCOOH链酯、环酯、 聚酯。,(3)芳香化合物合成路线：, 芳香酯,3.有机合成中常见官能团的保护 (1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把OH变为ONa(或OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为OH。 (2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。 (3)氨基(NH2)的保护：如对硝基甲苯 对氨基苯甲酸的过程中应先把CH3氧化成COOH之后，再把NO2还原为NH2。防止当KMnO4 氧化CH3时，NH2(具有还原性)也被氧化。,解析答案,例2 已知： 请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件)。,解析 由题给信息知：两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应，得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有4个碳原子，原料乙烯分子中只有2个碳原子，运用题给信息，将乙烯氧化为乙醛，两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛，最后用H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应，便可得到正丁醇。本题基本采用正向思维方法。,本题中乙烯合成乙醛的方法有两种：,解析答案,答案 (1)CH2=CH2H2O CH3CH2OH (2)2CH3CH2OHO2 2CH3CHO2H2O (3)2CH3CHO (4) CH3CH=CHCHOH2O (5)CH3CH=CHCHO2H2 CH3CH2CH2CH2OH,有机合成的分析方法 (1)正向合成分析法(即顺推法) 设计思路：基础原料 中间体 中间体 目标有机物。 采用正向思维方法，从已知原料分子开始，找出可直接合成所需的中间产物，并同样找出它的下一步产物，依次类推，逐步推向合成目标产物。 (2)逆向合成分析法(即逆推法) 设计思路：目标有机物 中间体 中间体 基础原料。 采用逆向思维方法：先找出合成目标有机物的前一步原料(中间体)，依次类推，直至选出合适的起始原料为止。,解题反思,(3)综合分析法 采用综合思维的方法，将正向和逆向推导的几条不同的合成路线进行比较，得出最佳合成路线。,变式训练2 写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料制备 的各步反应方程式(必要的无机试剂自选)。 解析 本题考查“逆合成分析法”，突破口在于最终产物是一种环酯，应通过酯化反应生成，故其上一步中间产物是HOCH2CH2CH2COOH。分析比较给出的原料与所要制备的产品的结构特点可知：原料为卤代醇，产品为同碳原子数的环内酯，因此可以用醇羟基氧化成羧基，卤原子再水解成为OH，最后再酯化。但氧化和水解顺序不能颠倒，因为先水解后无法控制只氧化一个OH。,返回,答案,解析,答案 (1)2CH2ClCH2CH2CH2OHO2 2CH2ClCH2CH2CHO2H2O (2)2CH2ClCH2CH2CHOO2 2CH2ClCH2CH2COOH (3)CH2ClCH2CH2COOHH2O HOCH2CH2CH2COOHHCl (4) H2O,返回,1,2,3