【精品】2019版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.pdf
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1、1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CH3CH2BrNaCN CH3CH2CN NaBr,CH3CH2CN H2O,HCH3CH2COOH。卤代烃与炔钠的取代反应例如:用丙炔钠制
2、2-戊炔的化学方程式为CH3CH2BrNaC CCH3CH3CH2CCCH3NaBr。醛、酮的加成反应CH3CH2CHO HCN 炔烃的加成反应例如:CH CH HCN 催化剂CH2=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 OH。(2)碳链的减短烯烃、炔烃的氧化反应例如:CH3CH=CHCH3 酸性 KMnO4溶液2CH3COOH。苯的同系物的氧化反应2例如:KMnO4H。脱羧反应例如:CH3COONa NaOH Na2CO3CH4。(3)成环与开环的反应成环a羟基酸分子内酯化:如浓硫酸加热H2O。二元羧酸和二元醇分子间酯化成环:如浓硫酸(
3、环酯)2H2O。b氨基酸缩合如 H2NCH2CH2CH2CH2COOH 催化剂H2O。c二元醇脱水如 HOCH2CH2OH浓硫酸H2O。开环a环酯的水解反应:如2H2O稀硫酸b某些环状烯烃的氧化反应:3 KMnO4HHOOC(CH2)4COOH。1碳链的增长其他还有:(1)卤代烃与活泼金属反应:2CH3Cl 2Na CH3CH32NaCl。(2)醛、酮与RMgX加成:CH3MgCl 2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
4、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CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3不 属 于 碳 链 增 长,酯 化 反 应 引 入4“”,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()AHO CH2CH2 CH2COOH BClCH2CH2 CH2CH2Cl CDH2N CH2CH2CH2COOH 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;Cl CH2CH2CH2CH2Cl 与金属钠反应生成不能直接
5、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)CH3BrNaCN CH3CN,CH3CNH2O,HCH3COOH(2)CH3CH2CHO CH3CHO OH(或CH3CH2CHO CH3CHO OH)(3)(4)CH2=CH2 HBrCH3CH2Br,CH3CH2BrNaCN CH3CH
6、2CN NaBr,5CH3CH2CNH2O,HCH3CH2COOH。【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CH4Cl2 光CH3ClHCl Br2 FeHBr Cl2 光HCl 烯烃、羧酸的-H 取代CH3CH=CH2Cl2 500600 RCH2COOH Cl2催化剂醇与氢卤酸的取代CH3CH2OH HBrHCH3CH2BrH2O 加成反应与 HX的加成CH2=CH2HBr 催化剂CH3 CH2Br CH CH HBr 催化剂CH2=CHBr
7、 与 X2的加成CH2=CH2Br2CH2BrCH2Br CH CH Br2CH CH 2Br2CHBr2CHBr2(2)引入羟基6加成反应烯烃与水加成CH2=CH2H2O 催化剂加热加压CH3 CH2OH 醛、酮与 H2加成CH3CHO H2NiCH3CH2OH 醛、酮与HCN加成HCN催化剂羟醛缩合 HCH2CHO OH水解反应卤代烃的水解NaOH H2O酯的水解 H2OHCH3COOH C2H5OH 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 一定条件醇氧化2RCH2OH O2催化剂2H2O 7乙炔水化CH CH H2O 一
8、定条件(4)引入羧基氧化反应醛的氧化CH3CHO 2Cu(OH)2 CH3COOH Cu2O 2H2O 2CH3CHO O2催化剂2CH3COOH 烯烃被 KMnO4(H)氧化RCH=CHR KMnO4HRCOOHRCOOH含侧链的芳香烃被KMnO4(H)氧化 KMnO4H水解反应酯的水解CH3COOCH2CH3H2OHCH3COOHCH3CH2OH 有机酸酐的水解H2O 蛋白质或肽的水解H2O 酶2H2NCH2COOH 氰的水解CH3CH2CN H2O,HCH3CH2COOH 8(5)碳碳双键的引入方式消去反应醇的消去CH3CH2OH浓硫酸170 CH2=CH2 H2O 卤代烃的消去CH3C
9、H2ClNaOH 醇CH2=CH2NaClH2O 邻二卤代烃的消去ZnCH2=CH2 ZnCl2炔烃与 H2、HX、X2的加成CH CH H2 催化剂CH2=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)
10、官能团的数目变化、位置变化官能团数目的改变,如:CH3CH2OH 消去H2OCH2=CH2 加成Br2BrCH2CH2Br 水解HOCH2CH2OH。官能团位置的改变,如:CH3CH2CH2Cl消去HClCH3CH=CH2加成HCl91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
11、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:CH3CH2Br NaOH 醇/消去CH2=CH2 Br2加成CH2BrCH2Br。CH3CH2OH 浓 H2SO4/消去CH2=CH2 Br2加成CH2BrCH2Br NaOH 溶液水解HOCH2CH2OH。(3)通过消去、加成(控制条件)反应使官能团位置改变。如:CH3CH2CH2OH 浓H2SO4/消去CH3CH=CH2 H2O一定条件加成CH3CH2CH2Br NaOH、醇/消去CH3CH=CH2 HBr 一定条件加成例 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
12、据以上反应关系回答下列问题:(1)写出 A的结构简式 _。10(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
13、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 乙醇 CH3CCH 2NaCl2H2O。CH2BrCH2Br 2NaOH 醇CH CH 2NaBr2H2O。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):1
14、1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)CH3CH2OH CH3COOH浓H2SO4CH3COOCH2CH3H2O 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
15、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=CH OH。【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 12解
16、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132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DCH3 CH=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CH3CH2 CH2Cl 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
17、能是()烃A Br2B NaOH水溶液C 浓H2SO4H2OA1-丁烯B 1,3-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()14A 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
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