鲁科版选修5 有机化合物的合成第1课时有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入 学案4.docVIP

第3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 有机合成的关键碳骨架的构建和官能团的引入课标解读1.大致了解碳骨架的构建，知道碳骨架的构建包括碳链的增长或减短、成环或开环等。2.复习并掌握有机分子中常见官能团的引入方法。3.掌握卤代烃的化学性质。课前思考1.回忆化学2所学内容，想一想：人类是怎样使石油变为汽油的？该变化过程中，有机分子的碳链发生了怎样的变化？有没有官能团生成？乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。自上世纪80年代以来，我国先后上马了近10个30吨或50万吨乙烯工程。用什么来生产乙烯？在乙烯生产过程中，有机分子的碳链发生了怎样的变化？有没有官能团生成？答案:蒸馏石油可以得到蒸馏汽油，由石油到蒸馏汽油，有机分子的碳链没有任何变化，有机分子中也没有官能团生成，蒸馏汽油中的有机分子在石油中原来就存在着，蒸馏是物理变化，并没有使它发生任何变化。 裂化石油可以得裂化汽油，石油裂化过程中，碳链由长变短，烷烃裂化为另外一种烷烃和烯烃，产生了新的官能团烯键（即碳碳双键）。 乙烯是石油的裂解产物，裂解（深度裂化）过程中长链烷烃变为短链烯烃，同时有新官能团烯键生成。2.回忆化学2所学内容，想一想：有没有使有机分子碳链增长的例子？如果有，试列举之。答案:化学2中所学酸和醇生成酯的反应属于碳链增长的反应。如：ch3cooh+c2h5hoch3cooc2h5+h2o自主研学一、有机物的合成程序明确_的结构设计_合成_测定_的结构、性质或功能大量合成。其中第步的测定结果，又能反作用于第步：修正设计合成路线。二、碳骨架的构建1.碳骨架的构建含义：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_或_碳链、成环或开环等。2.碳链增长（1）方法1：卤原子的氰基取代溴乙烷丙酸：增长1个c原子（2）方法2：卤原子的炔基取代溴乙烷戊炔：增长2个c原子(3)方法3：醛、酮的加成反应（4）方法4羟醛缩合3.碳链的减短（1）方法1：烯烃、炔烃的氧化反应（2）方法2：碱石灰脱羧反应4.官能团的引入与转化（1）在分子中引入官能团的途径在分子中引入碳碳双键的途径ch3ch2ch2oh_ 在碳链上引入卤原子的途径ch3ch2oh+hbr_ 在碳链上引入羰基的途径2ch3ch2oh+o2_ 在碳链上引入羧基的途径2ch3cho+o2_ （2）卤代烃的两个性质卤代烃的水解反应卤代烃的消去反应（3）常见官能团的转化反应_，_，_,_,_，_，_，_，_，_，_。三点剖析一、引入官能团的主要反应1.在分子中引入碳碳双键的途径（1）醇的消去反应。如：注1：1丙醇和2丙醇的消去产物相同，都是丙烯。注2：醇的消去反应条件相同，都是浓h2so4作催化剂，加热到170 。（2）卤代烃的消去反应。如：注1：1-溴丙烷和2-溴丙烷的消去产物相同，都是。注2：卤代烃的消去规律与醇的消去规律类似：分子中必须存在-h原子，否则不能消去。（3）炔烃或二烯烃的不完全加成反应。如：（4）高分子的解聚反应。如：2.在碳链上引入羟基的途径（1）烯烃水化法。如：ch2=ch2+hohch3ch2oh(2)卤代烃水解法。如：c2h5x+hohc2h5oh+hx(3)醛、酸还原法。如：ch3cho+h2ch3ch2ohch3coohch3ch2oh(4)酯类水解法。如：ch3cooc2h5+hohch3cooh+c2h5oh（5）醇钠水解法。如：（6）糖类发酵法。如：c6h12o62c2h5oh+2co2葡萄糖3.在碳链上引入羰基的途径（1）炔类水化法。如：（2）烯类氧化法。如：注：乙烯水化得乙醇，乙烯氧化得乙醛。（3）醇类氧化法。如：2(ch3)2choh+o22ch3coch3+2h2o4.在碳链上引入羧基的途径（1）烷烃氧化法。如：2ch3ch2ch2ch3+5o24ch3cooh+2h2o（2）醇类氧化法：醇类遇到强氧化剂可直接被氧化为羧酸。如：(3)醛类氧化法。如：ch3cho+2cu(oh)2cu2o+ch3cooh+2h2och2oh(choh)4cho+2ag(nh3)2ohch2oh(choh)4coonh4+2ag+3nh3+h2o(4)酯类水解法。如乙酸乙酯酸性条件下的水解。（5）糖类发酵法。如食醋的酿制。（6）强酸制弱酸。如：ch3coona+hclch3cooh+nacl5.在碳链上引入卤原子的反应。（1）烷烃取代法。如：ch4+cl2ch3cl+hcl(2)烯、炔加成法。如：ch2=ch2+br2ch2brch2brchch+hclch2=chcl(3)芳烃取代法。如：(4)醇类取代法。如：c2h5oh+hbrc2h5br+h2o二、卤代烃化学性质解读1.碱的水溶液中水解。方程式有两种写法，如：ch3i+hohch3oh+hich3i+naohch3oh+nai2.碱的醇溶液中消去。方程式也有两种写法，如：ch3ch2clch2=ch2+hclch3ch2cl+naohch2+nacl+h2o注1：卤代烃的水解反应和消去反应，通常都需加热才能完成。注2：碱的醇溶液是碱溶解在醇中形成的，不是碱、醇、水的混合物。注3：上列最后1个反应虽不符合消去反应的概念，也被认为是消去反应。典题精讲知识点1 碳链的增长或减短例1 按要求完成下列转化，写出反应方程式：（1）ch2=ch2ch3ch2ch2ch3思路解析：（1）二碳变四碳，碳链增长，可通过二元卤代烃的氰基取代而完成。路线为：（2）七碳变六碳，环状结构被保留，可通过碱石灰脱羧完成：答案：(1)ch2=ch2+br2ch2brch2brch2brch2br+2nacnch2cnch2cn+2nabrch2cnch2cnhoocch2ch2coohhoocch2ch2coohhoch2ch2ch2ch2ohhoch2ch2ch2ch2ohch2=chch=ch2+2h2och2=chch=ch2+2h2och3ch2ch2ch3(2)绿色通道：完成有机物的转化，需注意有机分子碳链的增长或减短，然后选择试剂构建碳链的变化。知识点2 碳链的成环或开环例2 下面是有名的dielsalder反应的一个实例。美国学者曾因对这类反应的研究而获诺贝尔化学奖。试完成下列反应：思路解析：用弯箭头法解析题给信息反应，箭头所指处形成一新键或单键变为双键，箭尾处双键变单键，或单键断裂，则弯箭头将键转移，新键将两个有机反应物分子转变为一个有机生成物分子：逆用题给信息，又可将生成物拆分为反应物：答案： （3）绿色通道：题目给出的信息，不仅要会从正面进行分析，而且还要会从逆向进行分析，即不但要会信息正用，而且要会信息逆用。成环和开环反应，都可用弯箭头解之。知识点3 官能团的引入例3 以乙烯为初始反应物可制得正丁醇（ch3ch2ch2ch2oh）。已知2个醛分子在一定条件下可以自身加成。下式中反应的中间产物（）可看成是由（）中的碳氧双键打开，分别跟（）中的2位碳原子和2位氢原子相连而得，（）是一种3羟基醛，此醛不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛（烯醛）：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）。思路解析：本题既有碳链的增长，也有官能团的引入。乙烯制正丁醇，c2变c4，如何使碳链增长？可由题给信息而完成，因此首先应该合成出乙醛，可用乙烯氧化法，或用乙烯水化氧化法。如何引入官能团羟基？由题给信息的最后产物进行分析，可知烯醛氢化即可。答案：ch2=ch2+h2och3ch2oh 2ch3ch2oh+o22ch3cho+2h2o（或2ch2=ch2+o22ch3cho）2ch3choch3ch(oh)ch2choch3ch=chcho(或ch2=chch2cho)+2h2ch3ch2ch2ch2oh知识点4 官能团的转化例4 已知四种丁醇在催化剂存在下跟空气反应的情况如下:（1）各种戊醇在这种条件下，可能得到多少种酮，请写出其结构简式_。（2）各种戊醇在这种条件下，可能得到多少种醛，请写出其结构简式_。（3）始终不反应的戊醇的结构简式是_。思路解析：戊烷有3种，从上分别去掉1个h原子可得8种戊基 ch3ch2ch2ch2ch3 (ch3)2chch2ch3 (ch3)4c在上分别用1个羟基取代1个h原子可得8种醇；其中，位上还分别有2个h原子，可被氧化为醛；位上还分别有1个h原子，可被氧化为酮；位上已没有h原子，不能被氧化。绿色通道：求烷烃取代基或取代产物的方法有2种，一是写出烷烃的结构简式，标出其位置不同的h原子；二是根据某基有几种（如甲基有1种、丙基有2种）进行确定，如戊醛为c4h9cho,由于丁基（c4h9）有4种，所以戊醛（即可以被氧化醛的戊醇）有4种。知识点5 卤代烃的化学性质例5