高中化学 第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物第1节 有机化合物的合成 第1课时学案 鲁科版选修5.doc

第1课时碳骨架的构建和官能团的引入学习目标定位1.知道寻找原料与合成目标分子之间的关系与差异。2.掌握构建目标分子骨架，官能团引入、转化或消除的方法。3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。一、碳骨架的构建1合成路线的核心构建目标化合物分子的碳骨架和引入必需的官能团。2碳骨架的构建构建碳骨架，包括在原料分子及中间化合物分子的碳骨架上增长或减短碳链、成环或开环等。(1)碳链的增长卤原子的氰基取代反应例如：用溴乙烷制取丙酸的化学方程式为ch3ch2brnacnch3ch2cnnabr，ch3ch2cnch3ch2cooh。卤代烃与炔钠的取代反应例如：用丙炔钠制2-戊炔的化学方程式为ch3ch2brnaccch3ch3ch2ccch3nabr。醛、酮的加成反应ch3ch2chohcn炔烃的加成反应例如：chchhcnch2=chcn。羟醛缩合反应(至少有1个氢)例如：两分子乙醛反应的化学方程式为2ch3cho。(2)碳链的减短烯烃、炔烃的氧化反应例如：ch3ch=chch32ch3cooh。苯的同系物的氧化反应例如：。脱羧反应例如：ch3coonanaohna2co3ch4。(3)成环与开环的反应成环a羟基酸分子内酯化：如h2o。二元羧酸和二元醇分子间酯化成环：如(环酯)2h2o。b氨基酸缩合如h2nch2ch2ch2ch2coohh2o。c二元醇脱水如hoch2ch2ohh2o。开环a环酯的水解反应：如2h2ob某些环状烯烃的氧化反应：hooc(ch2)4cooh。1碳链的增长其他还有：(1)卤代烃与活泼金属反应：2ch3cl2nach3ch32nacl。(2)醛、酮与rmgx加成：ch3mgcl2碳链的减短例1下列反应中：酯化反应乙醛与hcn加成乙醇与浓硫酸共热到140 1-溴丙烷与nacn作用持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物重油裂化为汽油乙烯的聚合反应乙苯被酸性kmno4溶液氧化(1)可使碳链增长的反应是_。(2)可使碳链减短的反应是_。答案(1)(2)【考点】有机合成中碳骨架的构建【题点】有机合成中碳链的增长和减短易错警示像由ch3ch2ohch3ch2och2ch3不属于碳链增长，酯化反应引入“”，也不属于碳链增长。例2下列物质中，不能使有机物成环的是()ahoch2ch2ch2coohbclch2ch2ch2ch2clcdh2nch2ch2ch2cooh答案c解析因为hoch2ch2ch2cooh有两个官能团，分子之间可以生成环内酯；clch2ch2ch2ch2cl与金属钠反应生成不能直接参与反应形成环状；h2nch2ch2ch2cooh两端反应形成肽键可结合成环状，因而应选c。【考点】有机合成中碳骨架的构建【题点】有机合成中的成环反应例3写出下列构建碳骨架反应的方程式。(1)一溴甲烷制乙酸：_。(2)ch3ch2cho和ch3cho的反应：_。(3) 与naoh共热的反应：_。(4)由ch2=ch2合成丙酸_答案(1)ch3brnacnch3cn，ch3cnch3cooh(2)ch3ch2choch3cho (或ch3ch2choch3cho)(3)(4)ch2=ch2hbrch3ch2br，ch3ch2brnacnch3ch2cnnabr，ch3ch2cnch3ch2cooh。【考点】有机合成中碳骨架的构建【题点】有机合成中碳链的增长和减短方法规律无水羧酸盐与碱石灰共热发生脱羧反应。二、官能团的引入与转化1官能团的引入(1)引入卤原子取代反应烷烃、芳香烃的取代反应ch4cl2ch3clhclbr2 hbrcl2 hcl烯烃、羧酸的-h取代ch3ch=ch2cl2 rch2coohcl2 醇与氢卤酸的取代ch3ch2ohhbrch3ch2brh2o加成反应与hx的加成ch2=ch2hbrch3ch2brchchhbrch2=chbr与x2的加成ch2=ch2br2ch2brch2brchchbr2chch2br2chbr2chbr2(2)引入羟基加成反应烯烃与水加成ch2=ch2h2och3ch2oh醛、酮与h2加成ch3choh2ch3ch2oh醛、酮与hcn加成hcn 羟醛缩合hch2cho水解反应卤代烃的水解naoh 酯的水解h2och3coohc2h5oh酚钠水溶液与酸(引入酚羟基)h2oco2nahco3(3)引入醛基氧化反应烯烃氧化2ch3ch=ch2o2醇氧化2rch2oho22h2o乙炔水化chchh2o(4)引入羧基氧化反应醛的氧化ch3cho2cu(oh)2ch3coohcu2o2h2o2ch3choo22ch3cooh烯烃被kmno4(h)氧化rch=chrrcoohrcooh含侧链的芳香烃被kmno4(h)氧化水解反应酯的水解ch3cooch2ch3h2och3coohch3ch2oh有机酸酐的水解h2o蛋白质或肽的水解h2o2h2nch2cooh氰的水解ch3ch2cnch3ch2cooh(5)碳碳双键的引入方式消去反应醇的消去ch3ch2ohch2=ch2h2o卤代烃的消去ch3ch2clnaohch2=ch2naclh2o邻二卤代烃的消去znch2=ch2zncl2炔烃与h2、hx、x2的加成chchh2ch2=ch22.官能团的转化(1)在有机合成中，官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应来实现。已知如下转化关系：用对应的字母完成填空：上述转化中属于取代反应的为e、f，属于加成反应的为a、c、j，属于消去反应的为b、d，属于氧化反应的为g、i、k，属于还原反应的为h、j。转化步骤b的试剂为naoh醇溶液，转化步骤e的试剂为naoh水溶液，转化步骤g的试剂为酸性kmno4溶液，转化步骤h的试剂为lialh4。(2)官能团的数目变化、位置变化官能团数目的改变，如：ch3ch2ohch2=ch2brch2ch2brhoch2ch2oh。官能团位置的改变，如：ch3ch2ch2clch3ch=ch21从分子中消除官能团的方法(1)经加成反应消除不饱和键。(2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去oh。(3)经加成或氧化反应消除cho。(4)经水解反应消去酯基。(5)经消去或水解反应消除卤素原子。2官能团的转化与衍变根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变，以使中间产物向产物递进。常见的有三种方式：(1)利用官能团的衍生关系进行官能团种类的转化。(2)通过消去、加成(控制试剂)、水解反应使官能团数目增加。如：ch3ch2brch2=ch2ch2brch2br。ch3ch2ohch2=ch2ch2brch2brhoch2ch2oh。(3)通过消去、加成(控制条件)反应使官能团位置改变。如：ch3ch2ch2ohch3ch=ch2ch3ch2ch2brch3ch=ch2例4由环己烷可制备1,4-环己二醇的二醋酸酯。下面是有关的八步反应(无机产物已略去)：根据以上反应关系回答下列问题：(1)写出a的结构简式_。(2)确定下列反应所属反应类型：反应_，反应_。(3)反应的化学方程式为_。答案(1)(2)取代反应加成反应(3)2ch3cooh解析此题显然要求解题者明确上述合成路线中各步反应的原理，从题面上看，八步反应中多次涉及烃与卤素单质的作用及卤代烃参与的反应。其中，反应很明确，就是环己烷与氯气在光照条件下的取代反应；从条件来看，反应应该属于卤代烃的消去反应，产物a是环己烯；反应是环己烯与氯气在不见光的条件下发生的，得到的产物发生反应后形成一个共轭二烯烃1,3-环己二烯，显然b应是环己烯与氯气加成的产物1,2-二氯环己烷，而反应属于消去反应；是共轭二烯烃的1,4-加成；发生的是什么反应应该与联系起来思考：反应的条件告诉我们，这一步发生的是酯化反应，要发生酯化，化合物c中应该有醇羟基才可以，故反应应该是卤代烃的水解反应；则反应为环上双键的加氢。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团引入或转化的综合方法规律二元卤代烃发生消去反应后，可在有机物中引入碳碳叁键，如ch3ch2chcl22naoh ch3cch2nacl2h2o。ch2brch2br2naohchch2nabr2h2o。例5乙烯是一种重要的化工原料，以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去)：请回答下列问题：(1)a的化学名称是_。(2)b和a反应生成c的化学方程式为_，该反应的类型为_。(3)d的结构简式为_。(4)f的结构简式为_。(5)d的同分异构体的结构简式为_。答案(1)乙醇(2)ch3ch2ohch3coohch3cooch2ch3h2o酯化反应(或取代反应)(3)(4) (5)ch3cho、ch2=choh解析ch2=ch2与h2o在催化剂作用下发生加成反应，生成a(ch3ch2oh)，ch3ch2oh经氧化生成b(c2h4o2)，则b为ch3cooh。ch3cooh与ch3ch2oh在浓h2so4、加热条件下发生酯化反应，生成c(c4h8o2)，则c为ch3cooch2ch3。e与b在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应，生成f(c6h10o4)，从而推知e分子中含有2个oh，则e为hoch2ch2oh，f为。d与h2o发生反应生成e(hoch2ch2oh)，可推知d为，不可能为ch3cho。d(c2h4o)的同分异构体为ch3cho和ch2=choh。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团引入或转化的综合 1(2017鄂南高二检测)下列反应不能在有机化合物分子中引入羟基的是()a乙酸和乙醇的酯化反应b聚酯的水解反应c油脂的水解反应d烯烃与水的加成反应答案a解析羧酸和醇的酯化反应在有机物分子中引入酯基；酯的水解、烯烃与水的加成均能引入羟基。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】常见官能团引入或转化的方法2下列化学反应的有机产物只有一种的是()a在浓硫酸存在下发生脱水反应b在铁粉存在下与氯气反应c与碳酸氢钠溶液反应dch3ch=ch2与氯化氢加成答案c解析a项中的产物可能是ch3ch2ch=ch2或ch3ch=chch3；b项中的产物可能是或；d项中的产物可能是ch3ch2ch2cl 或【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】常见官能团引入或转化的方法31,4-二氧六环是一种常见的有机溶剂，它可以通过下列合成路线制得，则烃a可能是()a1-丁烯 b1,3-丁二烯c乙炔 d乙烯答案d解析由生成物的结构推知c为，b为，a为ch2=ch2。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团引入或转化的综合4如图表示4-溴-1-环己醇所发生的4个不同反应。其中产物只含有一种官能团的反应是()a bc d答案a解析根据反应条件分析：a为，b为，c为，d为或【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】常见官能团引入或转化的方法5已知共轭二烯烃(两个碳碳双键间有一个碳碳单键)与烯或炔反应可生成六元环状化合物。已知1,3-丁二烯与乙烯的反应可表示为则异戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)与丙烯反应，生成的产物的结构简式可能是()答案b解析根据1,3-丁二烯与乙烯反应表示式可知其反应过程为1,3-丁二烯中的两个碳碳双键断裂，原碳碳双键之间形成一个新的碳碳双键，两端碳原子上的两个半键与乙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连构成环状。类比1,3-丁二烯与乙烯的反应可推知异戊二烯()与丙烯的反应过程：异戊二烯的两个碳碳双键断裂，原碳碳双键之间形成一个新的碳碳双键，两端碳原子上的两个半键与丙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连接构成环状，所以生成的产物是或【考点】有机合成中碳骨架的构建【题点】有机合成中碳环的形成6工业上以丙酮为原料制取有机玻璃的合成路线如图所示。(1)写出a、b的结构简式：a_，b_。(2)写出bc、cd的化学方程式：bc_；cd_。答案(1)(2) h2och3ohh2o解析依据题示转化关系，从出发： (消去反应) (酯化反应) (加聚反应)。【考点】有机合成中碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中碳链变化和官能团衍变综合7由乙烯和其他无机原料合成环状化合物e，其合成过程如下(水及其他无机产物均已省略)：试通过分析回答下列问题：(1)写出c的结构简式：_。(2)物质x与a互为同分异构体，则x可能的结构简式为_。(3)写出上图变化过程中的反应类型：_。(4)d物质中官能团的名称为_。(5)写出b和d生成e的化学方程式(注明反应条件)：_。答案(1)ohccho(2)ch3chbr2(3)加成反应(4)羧基(5)hoch2ch2ohhooccooh2h2o解析由框图关系结合所给信息可推出：a是brch2ch2br，b是hoch2ch2oh，c是ohccho，d是hooccooh。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团引入或转化的综合对点训练题组1碳骨架的构建1一定条件下，炔烃可以进行自身化合反应。如乙炔的自身化合反应为2hcchhccch=ch2。下列关于该反应的说法不正确的是()a该反应使碳链增长了2个碳原子b该反应引入了新官能团c该反应是加成反应d该反应属于取代反应答案d解析由化学方程式可以看出，该反应是两分子乙炔间发生的加成反应，加成后碳链增加2个碳原子，引入了碳碳双键，所以d错误。【考点】有机合成中碳骨架的构建【题点】有机合成中碳链的增长2(2017深圳高中高二期中)根据下列合成路线判断反应类型正确的是()aab的反应属于加成反应bbc的反应属于酯化反应ccd的反应属于消去反应dde的反应属于加成反应答案a解析a中含有碳碳双键，与氢气发生加成反应生成b，a项正确；有机物b是环醚，与氯化氢发生加成反应生成c，b项错误；c中含有羟基，与氯化氢发生取代反应生成d，c项错误；d中的氯原子被cn取代，发生取代反应，d项错误。【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中碳链变化和官能团衍变的综合3在有机合成中，有时需要通过减短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化，某同学设计的下列反应中，可成功实现碳链减短的是()a乙烯的聚合反应b烯烃与酸性kmno4溶液的反应c酯化反应d卤代烃与nacn的取代反应答案b解析a、d均会引起碳链的增长，c项酯化反应引入“”，不属于碳链增长，只有b项可使碳链变短，如：ch3ch=chch32ch3cooh。【考点】有机合成中碳骨架的构建【题点】有机合成中碳链的增长和减短4武兹反应是重要的有机增碳反应，可简单表示为2rx2narr2nax，现用ch3ch2br、c3h7br和na一起反应不可能得到的产物是()ach3ch2ch2ch3 b(ch3)2chch(ch3)2cch3ch2ch2ch2ch3 d(ch3ch2)2chch3答案d解析2个ch3ch2br与na一起反应得到a；c3h7br有两种同分异构体：1-溴丙烷与2-溴丙烷，2个2-溴丙烷与na反应得到b；1个ch3ch2br和1个1-溴丙烷与na反应得到c；无法通过反应得到d。【考点】有机合成中碳骨架的构建【题点】有机合成中碳链的增长题组2官能团的引入和转化5(2017辽宁葫芦岛高中高二期中)如图是一些常见有机物的转化关系，关于反应的说法正确的是()a反应是加成反应，产物的结构简式为ch3chbr2b反应是氧化反应，其中是去氢氧化c反应是取代反应，其中是酯化反应d反应是消去反应，反应的副产物中有so2气体答案d解析反应是乙烯与单质溴发生加成反应，产物的结构简式为ch2brch2br，故a错误；反应是乙烯与水的加成反应，故b错误；反应是乙酸的还原反应，故c错误；反应是乙醇的消去反应，反应条件是浓硫酸、加热，浓硫酸具有强氧化性，加热时能够与乙醇发生氧化还原反应，生成so2气体，故d正确。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团引入或转化的综合6(2017秦皇岛一中高二月考)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、水解、氧化c水解、氧化、加成d加成、氧化、水解答案a解析先发生水解，使溴原子被oh取代，得到，然后和氯化氢加成，保护双键，最后用强氧化剂将醇氧化为羧酸即可，发生的反应类型依次为水解反应、加成反应、氧化反应，故a正确。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团引入或转化的综合7常见的有机反应类型有：取代反应加成反应消去反应酯化反应加聚反应缩聚反应氧化反应还原反应，其中能在有机物中引入羟基的反应类型有()abc d答案b解析卤代烃、酯的水解反应，烯烃等与h2o的加成反应，醛、酮与h2的还原反应均能在有机物中引入羟基。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】常见官能团引入或转化的方法8官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案，请判断其中无法实现的是()a卤代烃的水解b腈(rcn)在酸性条件下水解c醛的氧化d烯烃的氧化答案a【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】常见官能团引入或转化的方法9由石油裂解产物乙烯制取hoch2cooh，需要经历的反应类型有()a氧化氧化取代水解b加成水解氧化氧化c氧化取代氧化水解d水解氧化氧化取代答案a解析由乙烯ch2=ch2合成hoch2cooh的步骤：2ch2=ch2o22ch3cho,2ch3choo22ch3cooh，ch3coohcl2clch2coohhcl，clch2coohh2ohoch2coohhcl，故反应类型：氧化氧化取代水解。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团的引入或转化的综合10(2017厦门一中月考)某有机物甲经氧化后得乙(c2h3o2cl)，而甲经水解可得丙。1 mol丙和2 mol乙反应生成酯(c6h8o4cl2)。由此推断甲的结构简式为()aclch2ch2oh bcclch2cho dhoch2ch2oh答案a解析由乙(c2h3o2cl)是氧化反应的产物，且能够生成酯，可知乙应该为clch2cooh，所以甲只能为a项和c项，由1 mol丙能和2 mol乙反应生成酯，可知丙为二元醇，又丙为甲的水解产物，所以甲只能为clch2ch2oh。【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】常见官能团引入和转化的方法11卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格林试剂rmgx，它可与醛、酮等羰基化合物加成：所得产物经水解可以得到醇，这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成(ch3)3coh，下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是()a乙醛和氯乙烷 b甲醛和1-溴丙烷c甲醛和2-溴丙烷 d丙酮和一氯甲烷答案d解析由题给信息可知产物中与oh相连的碳原子是羰基碳原子，要合成需要丙酮和一氯甲烷。【考点】有机合成中碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中碳链变化和官能团衍变的综合12分析下列合成路线，可推知b物质应为下列物质中的()ch2=chch=ch2abcabcd答案d解析结合产物特点分析可知a为1,4-加成产物，经过三步反应生成。cooh由ch2oh氧化得到，为防止碳碳双键被氧化，应先加成再氧化，因此b为hoch2ch=chch2oh，c为最后催化氧化得到【考点】有机合成中官能团的引入或转化【题点】有机合成中官能团引入或转化的综合综合强化13根据图示内容填空：(1)化合物a含有的官能团为_。(2)1 mol a与2 mol h2反应生成1 mol e，其化学方程式为_。(3)与a具有相同官能团的a的同分异构体的结构简式是_。(4)b在酸性条件下与br2反应得到d，d的碳链不含支链，其结构简式是_。(5)f的结构简式是_。由ef的反应类型是_。答案(1)碳碳双键、醛基、羧基(2)ohcch=chcooh2h2hoch2ch2ch2cooh(3)(4)(5)酯化反应(或取代反应)解析题中给出的已知条件中包含着以下四类信息：反应(条件、性质)信息：a能与银氨溶液反应，表明a分子内含有醛基，a能与nahco3反应，断定a分子中含有羧基。结构信息：从d物质的碳链不含支链，可知a分子也不含支链。数据信息：从f分子中碳原子数可推出a是含4个碳原子的物质。隐含信息：从第(2)问中提示“1 mol a与2 mol h2反应生成1 mol e”，可知a分子内除了含1个醛基外还可能含1个碳碳双键。【考点】有机合成中的碳链变化和官能团衍变【题点】有机合成中碳链变化和官能团衍变的综合14环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成