高中化学 43 第3课时 重要有机物之间的相互转化 苏教版选修5.doc

第3课时重要有机物之间的相互转化智能定位1.掌握有机化学反应的主要类型的原理及应用，初步学习引入各官能团的方法。2.了解烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间的相互转化。3.在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化的基础上，初步学习设计合理的有机合成路线。情景切入人类运用有机化学手段合成出许许多多的物质，合成有机化合物需要考虑哪些问题呢？自主研习 重要有机物之间的相互转化上述转化的化学方程式分别为ch3ch3+br2ch3ch2br+hbrch2=ch2+h2ch3ch3chch+2h2ch3ch3chch+h2ch2=ch2ch3ch2br+naohch2=ch2+nabr+h2och3ch2br+naohch3ch2oh+nabrch3ch2oh+hbrch3ch2br+h2och3ch2ohch2=ch2+h2o2ch3ch2oh+o22ch3cho+2h2och3cooh+ch3ch2ohch3cooch2ch3+h2o ch3cho+2cu（oh）2cu2o+ch3cooh+2h2o思考讨论若由乙醇制备乙二酸乙二酯（）,如何设计合成路线？提示：乙醇乙烯1，2-二溴乙烷乙二醇乙二醛乙二酸乙二酸乙二酯。课堂师生互动知识点1有机合成过程中常见官能团的引入1.卤原子的引入方法(1)烃与卤素单质的取代反应。例如：ch3ch3+cl2hcl+ch3ch2cl(还有其他的卤代烃) (还有其他的氯代苯甲烷)ch2=chch3+cl2ch2=chch2cl+hcl(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如：ch2=chch3+br2ch2brchbrch3ch2=chch3+hbrch3chbrch3chch+hclch2=chcl(3)醇与氢卤酸的取代反应。例如：roh+hxrx+h2o2.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=ch2+h2och3ch2oh卤代烃在强碱性水溶液中水解生成醇。例如：ch3ch2br+h2och3ch2oh+hbr醛或酮与氢气加成生成醇。例如：ch3cho+h2ch3ch2ohch3coch3+h2酯水解生成醇。例如：ch3cooch2ch3+h2och3cooh+ch3ch2oh（2）酚羟基的引入方法酚钠盐溶液中通入co2生成苯酚。例如：苯的卤代物水解生成苯酚，例如：3.双键的引入方法(1)的引入醇的消去反应引入。例如：ch3ch2ohch2=ch2+h2o卤代烃的消去反应引入。例如：ch3ch2brch2=ch2+hbr炔烃与氢气、卤代氢、卤素单质加成（限制物质的量）可得到。例如：chch+hclch2=chcl(2)的引入醇的催化氧化。例如：2rch2oh+o22rcho+2h2o2r2choh+o22r2c=o+2h2o4.羧基的引入方法(1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如：ch3cho+2cu(oh)2ch3cooh+cu2o+2h2o(2)醛被氧气氧化成酸。例如：2ch3cho+o22ch3cooh(3)酯在酸性条件下水解。例如：ch3cooch2ch3+h2och3cooh+ch3ch2oh(4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如：特别提醒在解答有机合成的题目时，除了分析各物质组成和结构的差异外还要掌握反应的特征条件，如碱、醇、加热为卤代烃的消去反应的特征条件，碱溶液、加热为卤代烃水解反应的特征条件，x2、光照为烷烃取代反应的特征条件等。这些特征条件可作为推断有机物过程的突破口。考例1已知1-氯丁烷与水在碱存在下可发生取代反应生成1-丁醇：ch3ch2ch2ch2cl+h2och3ch2ch2ch2oh+hcl以乙烯为主要原料（其他物质可任选），合成乙二酸乙二酯的流程如下图：请回答下列问题：（1）已知为加成反应，为取代反应，写出下列反应类型：，。（2）写出下列反应的方程式：。答案（1）氧化反应氧化反应酯化反应（2）ch2=ch2+br2ch2brchbrch2brch2br+2naohch2ohch2oh+2nabrch2ohch2oh+o2ohccho+2h2o变式探究1烷基苯在酸性高锰酸钾溶液的作用下，侧链被氧化成羧基，例如：化合物ae的转化关系如图所示，已知：a是芳香族化合物，只能生成3种一溴代物，b有酸性，c是常用的增塑剂，d是有机合成的重要中间体和常用的化学试剂(d也可由其他原料经催化氧化得到)，e是一种常用的指示剂酚酞，结构简式如图所示。写出a、b、c、d的结构简式。答案a的结构简式为，b的结构简式为,c的结构简式为,d的结构简式为解析由a（c8h10）为芳香族化合物，只能生成3种一溴代物，及abc的转化关系和c的分子式为c16h22o4，可知苯环上有两个侧链且处于相邻位置，a的结构简式为；根据图中所给信息和b有酸性可知，b的结构简式为；由于b的结构中含有2个cooh，因此1 mol b与正丁醇作用时应消耗2 mol正丁醇（ch3ch2ch2ch2oh），所以c的结构简式为；由b（c8h6o4）d（c8h4o3）及e的结构简式可推知，d为b分子内脱水的产物，其结构简式为。知识点2有机合成遵循的原则及合成路线的选择1.有机合成遵循的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少，最后产率越高。(3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标化合物中，达到零排放。(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。(5)要按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事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息，掌握正确的思维方法。有时则要综合运用顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。原料中间产物产品。2.合成路线的选择(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=ch2ch2xch2xch2ohch2ohchochohooccooh链酯、环酯、聚酯。(3)芳香化合物合成路线：考例2以为原料，并以br2等其他试剂制取，写出有关反应的化学方程式并注明反应条件。已知：中的醇羟基不能被氧化。解析对照起始反应物与目标产物分析可知，需要在原料分子中引入cooh，而碳骨架没有变化，可逆推需要先制得醛，依次需要：醇、卤代烃。在原料分子中引入卤原子可以利用加成反应来完成。设计合成方法如下：答案变式探究2请设计合理方案用合成用反应流程图表示，并注明反应条件。例如：由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为：ch3ch2ohch2=ch2答案解析分析题中给出的信息，进行推断。课后强化作业基础巩固1.可在有机物中引入羟基的反应类型是()取代加成消去酯化氧化还原a.b.c.d.答案b解析卤代烃水解（取代）、烯烃水化（加成）、醛被氧化成羧酸，醛被还原为醇等反应均能在分子中引入oh；消去反应是从有机物分子中消去x或oh形成不饱和键的反应，酯化反应是酸和醇形成酯的反应，它们都不能引入oh（相反是去掉oh）。2.在有机合成中，制得的有机物较纯净并且容易分离，则在工业生产中往往有实用价值，试判断下列有机反应在工业上没有生产价值的是()a. b.nch2=ch2c.d.ch3cooc2h5+h2och3cooh+c2h5oh答案d3.以2-氯-丁烷为原料制备1，3-丁二烯最佳合成路线所需的有机反应类型依次是()加成反应消去反应水解反应加聚反应a.b.c.d.答案a4.(2011江苏，11)-紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料，它经多步反应可合成维生素a1。下列说法正确的是()a.-紫罗兰酮可使酸性kmno4溶液褪色b.1mol中间体x最多能与2mol h2发生加成反应c.维生素a1易溶于naoh溶液d.-紫罗兰酮与中间体x互为同分异构体答案a解析本题主要考查了官能团的性质、同分异构体的概念等知识。-紫罗兰酮分子中含有碳碳双键，因此可以和酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，使高锰酸钾溶液褪色，a正确；1mol中间体x中含有2mol碳碳双键和1mol醛基，因此1mol中间体x能与3molh2加成，b错；维生素a1的憎水基烃基很大故难溶于水，c错；-紫罗兰酮和中间体x的c原子数不同，二者不可能是同分异构体，d错。5.a、b、c都是有机化合物，且有如下转化关系：abc，a的相对分子质量比b大2，c的相对分子质量比b大16，c能与a反应生成酯（c4h8o2），以下说法正确的是()a.a是乙炔，b是乙烯b.a是乙烯，b是乙烷c.a是乙醇，b是乙醛d.a是环己烷，b是苯答案c解析由abc，可推知a为醇，b为醛，c为酸，且三者碳原子数相同，碳链结构相同，又据c能与a反应生成酯（c4h8o2），可知a为乙醇，b为乙醛，c为乙酸。6.化合物丙由如下反应得到：c4h8br2(甲)c4h6(乙)190 c4h6br2(丙)，丙的结构简式不可能是 ()a. b.c. d. 答案d解析由分子式c4h8br2知，甲为饱和二元卤代烃;甲乙，发生消去反应；乙丙发生加成反应，这一系列反应中，分子碳骨架没有变化，故丙不可能是。7.已知ch3ch2oh+hoch2ch3ch3ch2och2ch3+h2o，以乙醇、浓硫酸、溴水、水、氢氧化钠为主要原料合成。最简便的合成路线需要下列反应的顺序是()氧化还原取代加成消去中和水解酯化加聚a.b.c.d.答案b解析合成的最简便流程为：ch3ch2ohch2=ch2即反应的顺序为。8.某有机物为含氯的酯(c6h8o4cl2),在稀硫酸存在下水解产生a和b，a和b的物质的量之比为2:1，有机物a(c2h3o2cl)可由有机物d(c2h3ocl)氧化而得，则()a.a的结构简式为,b为乙醇b.a的结构简式为,b为乙二醇c.d的结构简式为d.b为乙二酸答案b解析由酯c6h8o4cl2水解生成n (a):n (b)= 2:1,且a为c2h3o2cl,则a中含cooh，b中含两个羟基，又因为b分子中只含两个碳原子，则b为，a由分子式只能写成，则d为。9.在有碱存在的条件下，卤代烃与醇反应生成醚（ror），rx+rohror+hx。化合物a通过如图所示的四步反应可以得到常用的试剂四氢呋喃：试回答下列问题。（1）1 mol a和1 mol h2在一定条件下恰好反应，生成饱和一元醇y，y中碳元素的质量分数约为65%，则y的分子式为 ，a分子中所含官能团的名称是，a的结构简式为。（2）第、步反应的类型分别为：、。（3）化合物b具有的化学性质是。a.可发生氧化反应b.在强酸或强碱条件下均可发生消去反应c.可发生酯化反应d.在有催化剂的条件下可发生加聚反应(4)写出c、d和e的结构简式：c ，d ，e 。(5)写出化合物c与naoh溶液反应的化学方程式：。(6)写出四氢呋喃属于链状醚类的所有同分异构体的结构简式：。答案(1)c4h10o羟基、碳碳双键ch2=chch2ch2oh(2)加成反应取代反应(3)abc(4) (d和e可互换)(3)(6)ch2=choch2ch3、ch2=chch2och3、ch3ch=choch3解析y为饱和一元醇，设其为cnh2n+2o。依y中碳元素的质量分数可列式：100%=65%。可解得n=4。则y的分子式为c4h10o。1 mol a可与1 mol h2恰好反应生成y，a可能为醛或单烯醇，因为a可与br2的ccl4溶液反应，则a为烯醇。考虑与oh不可连在同一碳原子上（会变为更稳定的醛），且终态产物四氢呋喃中碳链不存在支链，则a为直链丁烯醇，可能有两种结构简式ch2=chch2ch2oh或ch3ch=chch2oh，则b的结构简式可能为或。根据题干信息，rx与roh在koh和室温条件下发生取代反应，生成醚，再依据四氢呋喃碳链无支链，可知b必须选取端碳上连有br的官能团方能满足要求，则a为ch2=chch2ch2oh，c为，c至d为消去反应，可得两种产物或，分别为d和e。能力提升1.下列物质中，可以发生反应生成烯烃的是()a.ch3clb.c. d.答案d2.卤代烃能发生下列反应2ch3ch2br+2nach3ch2ch2ch3+2nabr下列有机物可以合成环丙烷的是 ()a.ch3ch2ch2brb.ch3chbrch2brc.ch2brch2ch2brd.ch3chbrch2ch2br答案c解析根据所给信息，连接卤素原子的碳原子可以相互连接，而要得到的目标分子是环丙烷，可以得出原料分子中应存在两个溴原子，且该分子应有三个碳原子，两个溴原子分别在两端。3.（多选）（2011无锡模拟）香叶醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料，它们可由月桂烯来合成。下列关于说法中正确的是()a.反应均为取代反应b.月桂烯分子中所有碳原子一定全部处在同一平面上c.香叶醇和橙花醇具有相同的分子式d.乙酸橙花酯可以发生取代、加成、氧化和聚合反应答案cd解析a项，为加成反应，b项月桂烯分子中所有碳原子可以不全部在同一平面上，也可能处在同一平面上，c项两种物质互为同分异构体，d项，该物质分子中含有“”，“”可以发生水解(取代)加成，氧化反应和聚合反应。4.(多选)(2009连云港高二检测)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()a.乙烯乙二醇：b.溴乙烷乙醇:ch3ch2brch2=ch2ch3ch2ohc.1-溴丁烷1,3-丁二烯：ch3ch2ch2ch2brch3ch2ch=ch2ch2=chch=ch2d.乙烯乙炔：ch2=ch2chch答案bc解析b项，ch3ch2brch2=ch2应为消去反应，c项由ch2=chch=ch2不能通过消去反应得到。5.盐酸洛美沙星是一种常用的治疗敏感细菌引起感染的抗菌药，其结构简式为：hcl，分子式为c17h19f2n3o3hcl，该物质可发生的反应类型有 ()还原氧化加成取代水解酯化中和加聚a.b.c.除外d.全部答案d解析该分子结构中含“”、“”、“”、f等结构，可以发生上面的全部反应。6.下列有机物可通过氧化、酯化、加聚三种反应制得高聚物的是()a.ch3ch2ch2ohb.c.d.答案c解析若要经过加聚反应制得该有机物，其单体应为ch2=chcooch2ch3，又因发生酯化反应，可推知中间产物有ch2=chcooh和ch3ch2oh，结合四个选项只有c项ch2=chch2oh，符合题意。7.已知乙烯醇（ch2=choh）不稳定，可自动转化为乙醛。乙二醇在一定条件下发生脱水反应，也有类似现象发生，所得产物的结构简式可能有下列几种，其中不正确的是()ch2=ch2ch3choa.b.c.d.答案a解析分子内脱水可得ch3cho ()或（）,分子间脱水可得，发生缩聚反应可得。8.从溴乙烷制得1，2-二溴乙烷，下列合成方案中最好的是()a.b.ch3ch2brch2brch2brc.ch3ch2brch2=ch2ch2brch2brd.ch3ch2brch2=ch2ch2brch2br答案d解析a项反应不能发生，方案不合实际；b项中，ch3ch2br与br2发生取代反应生成ch2brch2br的过程中副产物较多；c项生成乙烯的反应条件错误。9.乙酸苯甲酯对花香和果香的香韵具有提升作用，故常用于化妆品工业和食品工业。乙酸苯甲酯可以用下面的设计方案合成。（1）写出a、b的结构简式：a ，b 。（2）d有很多种同分异构体，含有酯基和一取代苯结构的同分异构体有五个。其中三个的结构简式是请写出另外两个同分异构体的结构简式： ；。答案解析此题给出的设计方案里只有目标产物的结构式，可采用逆推法，结合反应条件推断各步反应物 。(1)本题可采用逆推法确定a、c的结构。由d(乙酸苯甲酯)可推得c为苯甲醇，可由b水解得到，故b应为不难确定a为甲苯。（2）由酯的结构特点和书写规则，适当移动酯基的位置可得到。10.乙基香草醛()是食