2024春新教材高中化學(xué)第3章烴的衍生物第5節(jié)有機(jī)合成第1課時(shí)有機(jī)合成的主要任務(wù)學(xué)案新人教版選擇性必修3

第五節(jié)有機(jī)合成第1課時(shí)有機(jī)合成的主要任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)碳骨架的構(gòu)建、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化，體會(huì)有機(jī)合成的基本任務(wù)，掌握有機(jī)化合物分子碳骨架的構(gòu)建，官能團(tuán)引入、轉(zhuǎn)化或消除的方法。核心素養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析：從不同角度對(duì)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行分析和推斷；能根據(jù)有機(jī)物的官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化等分析有機(jī)物合成的合理性。有機(jī)合成使用相對(duì)_簡(jiǎn)單易得__的原料，通過(guò)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)來(lái)構(gòu)建_碳骨架__和引入_官能團(tuán)__，由此合成出具有特定_結(jié)構(gòu)__和_性質(zhì)__的目標(biāo)分子。碳骨架是有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，進(jìn)行有機(jī)合成時(shí)需要考慮碳骨架的形成，包括碳鏈的_增長(zhǎng)__和_縮短__、_成環(huán)__等過(guò)程。一、構(gòu)建碳骨架1．碳鏈的增長(zhǎng)(1)炔烴與HCN加成CH≡CHeq\o(→,\s\up7(HCN),\s\do5(催化劑))CH2=CHCNeq\o(→,\s\up7(H2O，H＋),\s\do5(△))丙烯腈CH2=CHCOOH。丙烯酸(2)醛或酮與HCN加成eq\o(→,\s\up7(HCN),\s\do5(催化劑))eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(催化劑))(1∶2加成)羥基腈氨基醇帶正電荷的原子或原子團(tuán)連接在_氧原子__上，帶負(fù)電荷的原子或原子團(tuán)連接在_碳原子__上。(3)羥醛縮合反應(yīng)醛分子中在醛基鄰位碳原子上的氫原子(α-H)受羰基吸電子作用的影響，具有一定的活潑性。分子內(nèi)含有α-H的醛在一定條件下可發(fā)生加成反應(yīng)，生成β-羥基醛，該產(chǎn)物易失水，得到α，β-不飽和醛。eq\o(→,\s\up7(催化劑))eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))。2．碳鏈的縮短_氧化__反應(yīng)可以使烴分子鏈縮短。(1)烯烴。(2)炔烴RC≡CHeq\o(→,\s\up7(KMnO4),\s\do5(H＋))_RCOOH__。(3)芳香烴。與苯環(huán)相連的碳原子上_至少連有一個(gè)氫原子__才能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。3．碳鏈的成環(huán)(1)共軛二烯烴共軛二烯烴含有兩個(gè)碳碳雙鍵，且兩個(gè)雙鍵被一個(gè)單鍵隔開(kāi)。(第爾斯-阿爾德反應(yīng)的加成原理)。(2)環(huán)酯。(3)環(huán)醚HOCH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(定條件))＋H2O。二、引入官能團(tuán)有選擇地通過(guò)取代、加成、消去、氧化、還原等有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)化合物類(lèi)別的轉(zhuǎn)化，并引入目標(biāo)官能團(tuán)。1．引入碳碳雙鍵(1)醇的消去反應(yīng)CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(170℃))CH2=CH2↑＋H2O。(2)鹵代烴的消去反應(yīng)CH3—CH2—Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O。2．引入碳鹵鍵(1)鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)＋Br2eq\o(→,\s\up7(FeBr3))Br＋HBr↑；＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))—Cl＋HCl。(2)醇的取代反應(yīng)CH3—CH2—OH＋HBreq\o(→,\s\up7(△))_CH3—CH2—Br＋H2O__。(3)加成反應(yīng)＋Br2→；CH2=CH2＋HBreq\o(→,\s\up7(催化劑))CH3CH2Br；CH≡CH＋HCleq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH2=CHCl。3．引入羥基(1)烯烴與水的加成反應(yīng)CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))_CH3CH2OH__。(2)鹵代烴的水解反應(yīng)CH3—CH2—Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))_CH3CH2—OH＋NaBr__。(3)醛或酮的還原反應(yīng)CH3CHO＋H2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))；_CH3CH2OH__；＋H2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))。4．引入醛基(1)醇的氧化反應(yīng)2CH3CH2OH＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))_2CH3CHO＋2H2O__。(2)炔烴的加成反應(yīng)CH≡CH＋H2Oeq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))_CH3—CHO__。5．引入羧基(1)醛的氧化反應(yīng)2CH3CHO＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))_2CH3COOH__。(2)某些烯烴、苯的同系物被KMnO4(H＋)溶液氧化CH3CH=CHCH3eq\o(→,\s\up7(KMnO4),\s\do5(H＋))2CH3COOH；CHR′Req\o(→,\s\up7(KMnO4),\s\do5(H＋))COOH。(3)酯、酰胺的水解CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(△))_CH3COOH＋C2H5OH__；RCONH2＋H2O＋HCleq\o(→,\s\up7(△))RCOOH＋NH4Cl。三、官能團(tuán)的保護(hù)含有多個(gè)官能團(tuán)的有機(jī)化合物在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，非目標(biāo)官能團(tuán)也可能受到影響，此時(shí)需要將該官能團(tuán)保護(hù)起來(lái)，先將其轉(zhuǎn)化為不受該反應(yīng)影響的其他官能團(tuán)，反應(yīng)后再轉(zhuǎn)化復(fù)原。1．羥基的保護(hù)(1)醇羥基R—OHeq\o(→,\s\up7(引入保護(hù)基))R—O—R′eq\o(→…→,\s\up6(合成反應(yīng)))R″—O—R′eq\o(→,\s\up7(脫除保護(hù)基))R″—OH(2)酚羥基H2C=HCOHeq\o(→,\s\up7(NaOH))H2C=HCONaeq\o(→,\s\up7(O3))HOOCONaeq\o(→,\s\up7(H＋))HOOCOH2．氨基的保護(hù)氨基易被O2、O3、H2O2等氧化。CH2—NH2eq\o(→,\s\up7(HCl))CH2NH3Cleq\o(→,\s\up7(OH－))CH2NH23．碳碳雙鍵的保護(hù)碳碳雙鍵易加成，易被O3、H2O2、酸性高錳酸鉀溶液等氧化。CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(HCl))CH3CH2Cleq\o(→,\s\up7(NaOH/乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2在括號(hào)內(nèi)打“√”或“×”。(1)可通過(guò)醇的氧化、苯環(huán)側(cè)鏈的氧化和酯的水解等引入羧基。(√)(2)消去反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)或酯化反應(yīng)等可以消除羥基。(×)(3)溴乙烷經(jīng)消去反應(yīng)、加成反應(yīng)和水解反應(yīng)可以合成乙二醇。(√)工業(yè)上用甲苯生產(chǎn)對(duì)羥基苯甲酸乙酯HOCOOC2H5，其生產(chǎn)過(guò)程如下：回答下列問(wèn)題。(1)有機(jī)化合物A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。(2)反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式為(要注明反應(yīng)條件)HOOCOCH3＋C2H5OHeq\o(,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CH3CH2OOCOCH3＋H2O。(3)反應(yīng)②的反應(yīng)類(lèi)型是_A__(填字母，下同)，反應(yīng)④的反應(yīng)類(lèi)型屬于_C__。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)在合成路線中，設(shè)計(jì)第③和⑥這兩步反應(yīng)的目的是_保護(hù)酚羥基，防止其被氧化__。解析：(1)甲苯苯環(huán)上的取代反應(yīng)主要發(fā)生在甲基的鄰位和對(duì)位，由A反應(yīng)后的