高中化学 知识导航 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学案 （答案不全）鲁科版选修5

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