2019高中化學(xué)第三章第四節(jié)有機合成教案新人教版選修5.docx

第四節(jié)有機合成課標要求1掌握有機化學(xué)反應(yīng)的主要類型(取代、加成、消去反應(yīng))、原理及應(yīng)用，初步學(xué)會引入各種官能團的方法。2在掌握各類有機物的性質(zhì)、反應(yīng)類型、相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上，初步學(xué)習(xí)設(shè)計合理的有機合成路線。3初步學(xué)會使用逆向合成法合理地設(shè)計有機合成的路線。4了解有機合成對人類生產(chǎn)、生活的影響。1.引入碳碳雙鍵的三方法：鹵代烴，醇的消去，炔烴的不完全加成。2.引入鹵素原子的三方法：醇的取代，烯烴(炔烴)的加成，烷烴(苯及苯的同系物)的取代。3.引入羥基的四方法：烯烴與水的加成，鹵代烴的水解，酯的水解，醛、酮與H2的加成。4.官能團之間的轉(zhuǎn)化：RCH=CH2RCH2CH2ClRCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOH5.有機合成路線要求各步反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高，基礎(chǔ)原料和輔助原料低毒性、低污染，易得而廉價。1有機合成的概念有機合成指利用簡單、易得的原料，通過有機反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物。2有機合成的任務(wù)通過有機反應(yīng)構(gòu)建目標化合物的分子骨架，并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團。3有機合成的過程4官能團的引入(1)引入碳碳雙鍵的方法鹵代烴的消去，醇的消去，炔烴的不完全加成。(2)引入鹵素原子的方法醇(酚)的取代，烯烴(炔烴)的加成，烷烴(苯及苯的同系物)的取代。(3)引入羥基的方法烯烴與水的加成，鹵代烴的水解，酯的水解，醛的還原。特別提醒(1)有機合成要按一定的反應(yīng)順序和規(guī)律引入官能團，不能臆造不存在的反應(yīng)。(2)有機合成過程中要注意官能團的保護。1如何由溴乙烷制取乙二醇？提示：由溴乙烷制取乙二醇的轉(zhuǎn)化流程為CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH。1常見的取代反應(yīng)中，官能團的引入或轉(zhuǎn)化(1)烷烴的取代，如CH4Cl2CH3ClHCl。(2)芳香烴的取代，如Br2BrHBr。(3)鹵代烴的水解，如CH3CH2XNaOHCH3CH2OHNaX。(4)酯的水解，如CH3COOC2H5H2OCH3COOHC2H5OH。2常見的加成反應(yīng)中，官能團的引入或轉(zhuǎn)化(1)烯烴的加成反應(yīng)，如CH2=CH2HXCH3CH2X。其他如H2O、X2等均可以引入或轉(zhuǎn)化為新的官能團。(2)炔與X2、HX、H2O等的加成如HCCHHClH2C=CHCl。(3)醛、酮的加成，如CH3CHOH2CH3CH2OH。3常見的氧化反應(yīng)中，官能團的引入或轉(zhuǎn)化(1)烯烴的氧化，如2CH2=CH2O22CH3CHO。(2)含側(cè)鏈的芳香烴被強氧化劑氧化，如被KMnO4酸性溶液氧化為(3)醇的氧化，如2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O。(4)醛的氧化，如2CH3CHOO22CH3COOH、CH3CHO2Cu(OH)2NaOHCH3COONaCu2O3H2O。4常見的消去反應(yīng)中，官能團的引入或轉(zhuǎn)化(1)鹵代烴消去：(2)醇消去：CH3CH2OHCH2=CH2H2O5官能團的消除(1)通過有機物加成可消除不飽和鍵。(2)通過消去、取代、氧化或酯化可消除羥基。(3)通過加成或氧化可消除醛基。(4)通過消去或取代可消除鹵素原子。1可在有機物中引入羥基的反應(yīng)類型是()取代加成消去酯化ABCD解析：選B消去反應(yīng)形成碳碳雙鍵或碳碳三鍵，酯化反應(yīng)消除羥基。21,4二氧六環(huán)可通過下列方法制取：烴ABC1,4二氧六環(huán)。則該烴A為()A乙炔B1丁烯C1,3丁二烯 D乙烯解析：選DCH2=,sup6(,A)CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH1,4二氧六環(huán)。3根據(jù)下列合成路線判斷反應(yīng)類型正確的是()AAB的反應(yīng)屬于加成反應(yīng)BBC的反應(yīng)屬于酯化反應(yīng)CCD的反應(yīng)屬于消去反應(yīng)DDE的反應(yīng)屬于加成反應(yīng)解析：選AA中含有碳碳雙鍵，與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)生成B，A項正確；有機物B是環(huán)醚，與氯化氫發(fā)生加成反應(yīng)生成C，B項錯誤；C中含有羥基，與氯化氫發(fā)生取代反應(yīng)生成D，C項錯誤；D中的氯原子被CN取代，發(fā)生取代反應(yīng)，D項錯誤。 (對應(yīng)學(xué)生用書P43)1基本思路例如：由乙烯合成草酸二乙酯，其思維過程可概括如下：具體路線：寫出合成步驟中相應(yīng)化學(xué)方程式：2基本原則(1)合成路線的各步反應(yīng)的條件必須比較溫和，且具有較高的產(chǎn)率。(2)所使用的基礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是低毒性、低污染、易得和廉價的。特別提醒(1)有機合成應(yīng)盡量選擇步驟最少的合成路線，步驟越少，最后產(chǎn)率越高。(2)綠色合成的主要出發(fā)點：有機合成中的原子經(jīng)濟性、原料的綠色化、試劑與催化劑的無公害性等。1下面是有機合成的三個步驟：對不同的合成路線進行優(yōu)選；由目標分子逆推原料分子并設(shè)計合成路線；觀察目標分子的結(jié)構(gòu)。其中正確的順序是什么？提示：逆合成分析法可表示為：目標化合物中間體基礎(chǔ)原料。故正確的順序為。2如何確定最佳合成路線？提示：當有幾條不同的合成路線時，就需要通過優(yōu)選的方法來確定最佳合成路線：(1)必須考慮合成路線是否符合化學(xué)原理，產(chǎn)率是否高，副反應(yīng)是否少，成本是否低，原料是否易得；(2)合成操作是否安全可靠等；(3)是否符合綠色合成的思想。1常見有機物的合成路線(1)一元合成路線：RCH=CH2鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯。(2)二元合成路線：CH2=CH2CH2XCH2X二元羧酸鏈酯、環(huán)酯、聚酯。(3)芳香化合物合成路線：2有機合成路線的設(shè)計1以溴乙烷為原料制備乙二醇，下列方案中最合理的是()ACH3CH2BrCH3CH2OHCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇BCH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇CCH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br乙二醇DCH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2Br乙二醇解析：選DB、C過程中都應(yīng)用了取代反應(yīng)，難以得到單一的有機取代產(chǎn)物；而A設(shè)計過程的前兩步可以合并成一步，即CH3CH2Br在NaOH醇溶液中發(fā)生消去反應(yīng)制乙烯，所以A過程過于復(fù)雜。2已知：乙烯在催化劑和加熱條件下能被氧氣氧化為乙醛，這是乙醛的一種重要的工業(yè)制法；兩個醛分子在NaOH溶液作用下可以發(fā)生加成反應(yīng)，生成一種羥基醛，產(chǎn)物不穩(wěn)定，受熱即脫水而生成不飽和醛：(1)若兩種不同的醛，例如乙醛與丙醛在NaOH溶液中最多可以形成的羥基醛有_。A1種B2種C3種 D4種(2)設(shè)計一個以乙烯為原料合成1丁醇的合理步驟，寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式并注明反應(yīng)類型。解析：(1)乙醛、丙醛在NaOH溶液中發(fā)生加成可以有乙醛與乙醛、丙醛與丙醛、乙醛與丙醛(乙醛打開C=O鍵)和丙醛與乙醛(丙醛打開C=O鍵)，共4種：(2)CH2=CH2催化氧化可制得CH3CHO,2分子的CH3CHO可制得。下一步是把羥基醛先轉(zhuǎn)化成烯醛還是先轉(zhuǎn)化成二元醇，這是值得推敲的。顯然如果先把羥基醛還原成二元醇，再消去便生成了二烯烴，最后再加氫還原得到的是烴而不是一元醇。可見首先把羥基醛轉(zhuǎn)化為烯醛，再經(jīng)加氫還原便可得到飽和一元醇。答案：(1)D(2)2CH2=CH2O22CH3CHO(氧化反應(yīng))， (加成反應(yīng))，CH3CH=CHCHOH2O(消去反應(yīng))，CH3CH=CHCHO2H2CH3CH2CH2CH2OH(加成反應(yīng)或還原反應(yīng))。1根據(jù)有機物的性質(zhì)推斷官能團或物質(zhì)類別有機物的官能團往往具有一些特征反應(yīng)和特殊的化學(xué)性質(zhì)，這些都是有機物分子結(jié)構(gòu)推斷的突破口。(1)能使溴水褪色的物質(zhì)可能含有“”、“CC”、“CHO”和酚類物質(zhì)(產(chǎn)生白色沉淀)。(2)能使KMnO4酸性溶液褪色的物質(zhì)可能含有“”、“CC”、“CHO”或酚類、苯的同系物等。(3)能發(fā)生銀鏡反應(yīng)或與新制Cu(OH)2懸濁液煮沸后生成紅色沉淀的物質(zhì)一定含有CHO。(4)能與鈉反應(yīng)放出H2的物質(zhì)可能為醇、酚、羧酸等。(5)能與Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊溶液變紅的有機物中含有COOH。(6)能水解的有機物中可能含有酯基或是鹵代烴。(7)能發(fā)生消去反應(yīng)的為醇或鹵代烴。2根據(jù)性質(zhì)和有關(guān)數(shù)據(jù)推知官能團的數(shù)目(1)CHO(2)2OH(醇、酚、羧酸)H2(3)2COOHCO2，COOHCO2(5)RCH2OHCH3COOCH2R(Mr) (Mr42)如某醇與足量CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)后所得產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量比醇多84，則說明該醇為二元醇。3根據(jù)某些產(chǎn)物推知官能團的位置(1)由醇氧化成醛(或羧酸)，OH一定在鏈端(即含CH2OH)；由醇氧化成酮，OH一定在鏈中(即含)；若該醇不能被催化氧化，則與OH相連的碳原子上無氫原子。(2)由消去反應(yīng)的產(chǎn)物可基本確定“OH”或“X”的位置。(3)由取代反應(yīng)的產(chǎn)物的種數(shù)可確定碳鏈結(jié)構(gòu)。(4)由加氫后碳架結(jié)構(gòu)確定或CC的位置。4根據(jù)反應(yīng)中的特殊條件推斷反應(yīng)的類型(1)NaOH水溶液，加熱鹵代烴，酯類的水解反應(yīng)。(2)NaOH醇溶液，加熱鹵代烴的消去反應(yīng)。(3)濃H2SO4，加熱醇消去、酯化、苯環(huán)的硝化等。(4)溴水或溴的CCl4溶液烯烴、炔烴的加成反應(yīng)，濃溴水酚類的取代反應(yīng)。(5)O2/Cu醇的氧化反應(yīng)。(6)新制Cu(OH)2懸濁液或銀氨溶液醛氧化成羧酸。(7)稀H2SO4酯的水解、淀粉的水解等。(8)H2、催化劑烯烴(炔烴)的加成反應(yīng)，芳香烴的加成反應(yīng)，醛的加成反應(yīng)等。1有以下一系列反應(yīng)，如下圖所示，最終產(chǎn)物為草酸(HOOCCOOH)。ABCDEFHOOCCOOH已知B的相對分子質(zhì)量比A的大79，請推測用字母代表的化合物的結(jié)構(gòu)簡式。A_，B_，C_，D_，E_，F(xiàn)_。解析：結(jié)合反應(yīng)條件可逆推知AHOOCCOOH，碳的骨架未變，AF均含2個C。由M(B)M(A)79知A中一個H被一個Br取代，結(jié)合反應(yīng)條件及有機物轉(zhuǎn)化規(guī)律逆推得轉(zhuǎn)化過程如下：答案：CH3CH3CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OHOHCCHO2中茶公司是世界500強之一中糧集團成員企業(yè)，是中國領(lǐng)先的多元化茶葉產(chǎn)品和服務(wù)供應(yīng)商。物質(zhì)A是從茶葉中提取出的芳香族化合物，A分子中苯環(huán)上有2個取代基，均不含支鏈且處于苯環(huán)的對位，遇FeCl3溶液能發(fā)生顯色反應(yīng)。F分子中除了2個苯環(huán)外，還含有一個六元環(huán)。它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：請回答下列問題：(1)A中含氧官能團的名稱是_，1 mol A與足量溴水反應(yīng)最多可以消耗_ mol Br2。(2)反應(yīng)中屬于加成反應(yīng)的有_(填序號)。(3)C的結(jié)構(gòu)簡式為_，F(xiàn)的結(jié)構(gòu)簡式為_。(4)AB的化學(xué)方程式是_。解析：從AB轉(zhuǎn)化可知，A中含有羧基且其分子式為C9H8O3；比較A和C的分子式可知反應(yīng)為加成反應(yīng)，則A中含有碳碳雙鍵，因A能夠與FeCl3發(fā)生顯色反應(yīng)，故含有酚羥基，又因為A的側(cè)鏈不含有支鏈，所以A的結(jié)構(gòu)為答案：(1)羥基、羧基3(2)3工業(yè)上用甲苯生產(chǎn)對羥基苯甲酸乙酯回答：(1)有機物A的結(jié)構(gòu)簡式為_。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式(要注明反應(yīng)條件)：_。(3)反應(yīng)的反應(yīng)類型是_，反應(yīng)的反應(yīng)類型屬于_。A取代反應(yīng)B加成反應(yīng)C氧化反應(yīng) D酯化反應(yīng)(4)反應(yīng)的化學(xué)方程式(不用寫反應(yīng)條件，但要配平)：_。(5)在合成線路中，設(shè)計第和這兩步反應(yīng)的目的是_。解析：本題中既給出了合成原料，又給出了目標產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式，所以可用正推法和逆推法相結(jié)合的方法得出A和B的結(jié)構(gòu)簡式。A為甲苯在催化劑條件下與Cl2發(fā)生反應(yīng)得到的產(chǎn)物，并且該物質(zhì)在一定條件下可以得到對甲基苯酚，所以A為；反應(yīng)為羥基取代氯原子，應(yīng)為取代反應(yīng)；反應(yīng)為苯環(huán)上的甲基被氧化為羧基，為氧化反應(yīng)；與乙醇發(fā)生反應(yīng)得到B物質(zhì)，該反應(yīng)應(yīng)為酯化反應(yīng)，所以B的結(jié)構(gòu)簡式為。在合成路線中，第步將OH轉(zhuǎn)化為OCH3、第步將 OCH3轉(zhuǎn)化為OH，是為了避免在氧化苯環(huán)上的甲基時，酚羥基也被氧化了，起到了保護酚羥基