高中化学 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）学案 鲁科版选修5（通用）

第1节有机化合物的合成第1课时碳骨架的构建官能团的引入学习目标重点难点1理解卤代烃在有机合成中的重要意义及其应用对环境的影响及给人类生产、生活带来的利与弊。2掌握碳链的增长和减短、成环和开环的方法。3掌握有机物分子中引入卤原子、醇羟基、酚羟基、醛基和羧基的化学反应。1碳链的增长和减短。2成环和开环。3官能团的引入和转化。1碳骨架的构建(1)碳链的增长卤代烃的取代反应a溴乙烷与氰化钠的醇溶液共热CH3CH2BrNaCN_(取代反应)CH3CH2CN2H2OH_(酸性条件下水解)b溴乙烷与炔钠反应2CH3CCH2Na_CH3CH2BrCH3CCNa_c与RX的取代RCl_醛、酮和炔烃的加成反应CH3CHOHCN_HCN_CHCHHCN_醛的羟醛缩合HCH2CHO_聚合反应nCH2=CH2_(2)碳链的减短烯烃、炔烃的氧化反应_苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化_羧酸、羧酸盐的脱去羧基的反应CH3COONaNaOH_(3)成环反应二元醇成环HOCH2CH2OH_二元羧酸成环HOOCCH2CH2COOH_羟基酸分子内酯化HOCH2CH2COOH_氨基酸成环HOOCCH2CH2NH2_(4)开环反应环酯水解_环肽水解_环烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化_预习交流1写出由乙炔和溴乙烷合成1丁炔的化学方程式(无机试剂任选)。2官能团的引入(1)在碳链上引入卤原子的途径加成反应a烯烃的加成CH3CH=CH2HBr_CH3CH=CH2Br2_b炔烃的加成CHCHHBr_CHCHBr2_取代反应a烷烃的取代CH4Cl2_b苯及其同系物的卤代Br2_c醇与卤代烃的取代CH3CH2OHHBr_d烯烃中H的卤代CH3CH=CH2Cl2_e羧酸中H的卤代RCH2COOHCl2_(2)碳链上引入羟基的途径加成反应a烯烃与水加成CH2=CH2H2O_b醛、酮与H2加成CH3CHOH2_c醛、酮与氢氰酸加成HCN_d羟醛缩合HCH2CHO_水解反应a卤代烃的水解H2O_b酯的水解CH3COOC2H5H2O_酚钠盐的水溶液中通入CO2或加入强酸H2OCO2_(3)碳链上引入碳碳双键的途径炔烃的加成反应CHCHH2_CHCHHCl_CHCHCl2_消去反应a醇的消去反应CH3CH2OH_b卤代烃的消去反应CH3CH2ClNaOH_c邻二卤代烃的消去反应CH2BrCH2BrZn_(4)碳链上引入醛基的途径氧化反应a烯烃氧化2CH3CH=CH2O2_b醇氧化2RCH2OHO2_乙炔水化CHCHH2O_(5)碳链上引入羧基的途径水解反应a酯的水解CH3COOC2H5H2O_b有机酸酐的水解H2O_c蛋白质或多肽水解H2NCH2NHCH2COOHH2O_d氰的水解CH3CH2CN2H2OH_氧化反应a醛的氧化CH3CHO2Cu(OH)2_2CH3CHOO2_b烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化RCH=CHR_c苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化 _预习交流2观察下面由2丙醇制备丙三醇的有机合成线路设计，分析官能团是怎样转变的。答案：1(1)a.CH3CH2CNNaBrCH3CH2COOHNHb2CH3CCNaH2CH3CH2CCCH3NaBrCH4Na2CO3(4)HOCH2CH2COOHHOOCCH2CH2NH2HOOC(CH2)4COOH预习交流1：答案：2CHCH2Na2CHCNaH2CH3CH2BrHCCNaCH3CH2CCHNaBrcCH3CH2BrH2OdClCH2CH=CH2HCle(2)a.CH3CH2OHbCH3CH2OHbCH3COOHC2H5OHOHNaHCO3(3)CH2=CH2CH2=CHClCHClCHCla.CH2=CH2H2ObCH2=CH2NaClH2OcCH2=CH2ZnBr2(5)a.CH3COOHC2H5OHc2NH2CH2COOHdCH3CH2COOHNHa.CH3COOHCu2O2H2O2CH3COOHbRCOOHRCOOH预习交流2：答案：官能团依次通过发生消去反应消去OH生成，通过取代反应增加Cl，通过加成反应在上加上Cl，通过水解(取代)生成3个OH。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、卤代烃性质及应用的探究(1)对比卤代烃的取代反应和消去反应化学性质溴乙烷的取代反应溴乙烷的消去反应反应条件反应物生成物反应特点断键规律结论(2)写出下列化学反应的类型(3)卤代烃在有机合成中，除了在官能团的转化方面占有重要的地位外，在增长碳链这一方面也有重要作用。例如卤代烃可以与炔钠、氰化钠等物质发生取代反应使卤代烃的碳骨架增长。以溴乙烷为例，选择合适的反应物，写出增长碳链的化学方程式。已知：RCH=CH2RCH2CH2Br请设计合理方案从合成 (用反应流程图表示，并注明反应条件)。卤代烃在氢氧化钠的水溶液中发生的是水解反应，也是一种取代反应；在氢氧化钠的醇溶液中发生的是消去反应。不是所有的卤代烃都能发生消去反应，只有存在H(即邻位碳原子上有氢原子)的卤代烃才能发生消去反应生成烯烃。邻二卤代烃能发生两种消去反应：a在氢氧化钠的醇溶液中消去两分子卤化氢生成碳碳叁键：2NaOHCHCH2NaBr2H2Ob加入金属锌消去两个卤原子生成碳碳双键：ZnCH2=CH2ZnBr2二、有机合成中常见官能团转化的探究官能团的引入和转化是有机合成的关键之一，烯烃和芳香烃是有机合成的重要原料，试从乙烯、苯、甲苯为例分析有机化合物中官能团的转化。(1)下图是乙烯为起始物的官能团间的转化关系图，试将图填写完整。(2)芳烃上官能团间的转化以乙烯和甲苯为主要原料设计合成苯甲酸乙二酯的路线，写出相应的化学方程式。乙烯是最简单的烯烃，也是工业上最重要的化工原料，由乙烯作为起始原料通过加成反应生成卤代烃、醇等，通过官能团的转变和碳链的增长可以制得众多的有机合成产品，因此乙烯的年产量成为衡量一个国家石油化工水平高低的标志。苯的同系物中，苯环上的烃基与苯环相互影响，苯环上的氢原子更易被氧化，苯环上的烃基能被酸性高锰酸钾溶液氧化成羧基。答案：活动与探究1：答案：(1)化学性质溴乙烷的取代反应溴乙烷的消去反应反应条件强碱(NaOH或KOH)、水溶液共热强碱(NaOH或KOH)、醇溶液共热反应物CH3CH2Br、NaOHCH3CH2Br、NaOH生成物乙醇、NaBr乙烯、溴化钠、水反应特点溴乙烷分子中的溴原子被水分子中的羟基取代，生成乙醇从分子中相邻的两个碳原子上脱去一个溴化氢分子，有机物由饱和变成不饱和断键规律结论溴乙烷和NaOH在不同的溶剂中发生不同类型的化学反应，生成不同的产物(2)(3)CH3CH2BrNaCNCH3CH2CNNaBrCH3CH2BrCH3CCNaCH3CH2C CCH3NaBr解析：将原料与产品对比，可知：原料多了1个Cl；原料中含COOH，而产品中含环酯结构。应用“逆推法”知产品由发生分子内酯化反应而得，再将此结构与原料对比知，应该把C转移到末端C原子上(官能团转移)再进行水解即可。活动与探究2：答案：(1)(2)迁移与应用2：答案：解析：合成苯甲酸乙二酯可以用苯甲酸和乙二醇发生酯化反应得到。苯甲酸可以由甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化得到，乙二醇可以由1,2-二溴乙烷水解得到，1,2-二溴乙烷可由乙烯加成制得。1下列反应不能在有机分子中引入羟基的是()。A乙酸和乙醇的酯化反应B卤代烃的水解反应C油脂的水解反应D烯烃与水的加成反应2下列说法正确的是()。A卤代烃的消去反应比水解反应更容易进行B在溴乙烷中加入过量NaOH溶液，充分振荡，然后加入几滴AgNO3溶液，出现白色沉淀C消去反应是引入碳碳双键的唯一途径D在溴乙烷与NaCN、CH3CCNa的反应中，都是其中的有机基团取代溴原子的位置3以1-丙醇为原料制取三丙酸甘油酯，设计合理的途径，写出反应的化学方程式。4如何用乙醇制取1丁醇？写出有关反应的化学方程式。已知：CHO答案：1A解析：卤代烃和酯的水解反应、烯烃与水的加成反应都能引入羟基。2D解析：严格地说，哪个反应更容易进行，必须结合实际的条件，如果在没有实际条件的情况下，卤代烃的消去反应和水解反应哪个更容易进行，是没法比较的，A错误。在溴乙烷中加入过量NaOH溶液，充分振荡，溴乙烷水解生成乙醇和NaBr，加入几滴AgNO3溶液后确实生成了AgCl沉淀，但由于NaOH溶液是过量的，同时生成AgOH(可以转化成Ag2O，颜色为棕色)，我们观察不到白色沉淀，B错误。消去反应是引入碳碳双键的主要途径，但不能认为是唯一的途径，如乙炔与氢气按11加成可以生成乙烯，C错误。在取代反应中，一般是带相同电荷的相互取代，金属有机化合物中，显然是金属带正电荷，有机基团带负电荷，溴乙烷中溴带负电荷，乙基带正电荷，因此，D是正确的。3答案：2CH3CH2CH2OHO22CH3CH2CHO2H2O2CH3CH2CHOO22CH3CH2COOHCH3CH2CH2OHCH3CH=CH2H2OCH3CH=CH2Cl2ClCH2CH=CH2HCl解析：生成三丙酸甘油酯，首先制取丙酸和甘油，无论制取丙酸还是甘油，碳骨架不变，需要引入官能团。1-丙醇两步氧化，可引入羧基，而制取甘油需引入另外两个羟基，难度较大。需要通过：4答案：2C2H5OHO2CH3CH=CHCHOH2OCH3CH=CHCHO2H2CH3