有機(jī)合成的主要任務(wù)課件高中化學(xué)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)第三章烴的衍生物素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.通過碳骨架的構(gòu)建、官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化,體會(huì)有機(jī)合成的基本任務(wù),掌握有機(jī)化合物分子骨架的構(gòu)建,官能團(tuán)引入、轉(zhuǎn)化或消除的方法,形成宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.體會(huì)有機(jī)合成在創(chuàng)造新物質(zhì)、提高人類生活質(zhì)量及促進(jìn)社會(huì)發(fā)展方面的重要貢獻(xiàn)。培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)科核心素養(yǎng)。1.構(gòu)建碳骨架的四種形式:增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)。2.常見官能團(tuán)的引入和消除:碳碳雙鍵、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、酯基。3.一種意識(shí):保護(hù)官能團(tuán)。知識(shí)點(diǎn)一構(gòu)建碳骨架基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)1.有機(jī)合成的定義有機(jī)合成指使用相對(duì)簡(jiǎn)單易得的原料,通過有機(jī)化學(xué)反應(yīng)來構(gòu)建________

和引入

,由此合成出具有特定

和

的目標(biāo)分子的過程。

碳骨架

官能團(tuán)結(jié)構(gòu)性質(zhì)2.構(gòu)建碳骨架(1)碳鏈增長①引入氰基炔烴與HCN先加成后水解生成

,醛與HCN先加成后還原生成

。

羧酸胺CH2=CHCNCH2=CHCOOH②羥醛縮合反應(yīng)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,進(jìn)而發(fā)生消去反應(yīng)。______________________________________________________________(2)碳鏈的縮短①烯烴的氧化②炔烴的氧化

③苯的同系物氧化

RCOOH(3)成環(huán)反應(yīng)①碳鏈成環(huán)共軛二烯烴與含碳碳雙鍵的化合物在一定條件下發(fā)生反應(yīng),得到環(huán)加成產(chǎn)物②形成環(huán)酯

③形成環(huán)醚

深度思考閱讀教材“資料卡片”,了解羥醛縮合反應(yīng)的原理,思考下列兩個(gè)問題:(1)如何由苯甲醛和乙醛制取

?(2)如何由甲醛和乙醛制取

?

教材拓展有機(jī)化合物的開環(huán)反應(yīng)(1)環(huán)酯的水解開環(huán)(2)環(huán)烯烴的氧化開環(huán)

易錯(cuò)辨析(1)消去反應(yīng)可以引入碳碳雙鍵,加成反應(yīng)也可以引入碳碳雙鍵。(

)(2)一定條件下,可以通過取代反應(yīng)由溴乙烷制備乙醇。(

)(3)丙烯中既可以引入碳鹵鍵,也可以引入羥基。(

)(4)加聚反應(yīng)可以使有機(jī)化合物碳鏈增長。(

)(5)酯化反應(yīng)既可以增長碳鏈,也可以使碳鏈成環(huán)。(

)√提示

如乙醇發(fā)生消去反應(yīng)生成乙烯,乙炔與氫氣加成生成乙烯。

√提示

溴乙烷可以與氫氧化鈉水溶液在加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成乙醇。

√提示

丙烯與溴化氫發(fā)生加成反應(yīng)引入碳鹵鍵,丙烯與水發(fā)生加成反應(yīng)引入羥基?！獭烫崾?/p>

酯化反應(yīng)可以增長碳鏈,有些酯化反應(yīng)也可以使碳鏈成環(huán)。

重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

碳鏈的增長與縮短例1設(shè)計(jì)流程完成下列轉(zhuǎn)化。(1)由乙烯合成丙烯酸(2)由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH(3)乙烯是有機(jī)化工生產(chǎn)中重要的基礎(chǔ)原料,請(qǐng)以乙烯為基本原料合成正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH),寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。歸納總結(jié)

1.碳鏈的增長的常用方法(1)與HCN發(fā)生加成反應(yīng)(2)羥醛縮合反應(yīng)(3)加聚反應(yīng)(4)酯化反應(yīng)(5)分子間脫水反應(yīng)2.碳鏈的縮短的常用方法(1)烷烴的分解反應(yīng)(2)酯的水解反應(yīng)(3)與高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]用丙醛(CH3CH2CHO)制取聚丙烯

的過程中發(fā)生的反應(yīng)類型依次為(

)①取代②消去③加聚④水解⑤氧化

⑥還原A.①④⑥ B.⑤②③

C.⑥②③ D.②④⑤C解析

用丙醛制取聚丙烯的過程為

探究角度2

碳鏈的成環(huán)與開環(huán)例2鹽酸金剛烷胺是一種治療和預(yù)防病毒性感染的藥物,可用于抑制病毒穿入宿主細(xì)胞,從結(jié)構(gòu)上看是一種對(duì)稱的三環(huán)狀胺,可以利用環(huán)戊二烯(CPD)來制備合成,流程圖如下:(1)寫出①反應(yīng)的化學(xué)方程式:[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]烯烴復(fù)分解反應(yīng)的示意圖如下,下列化合物中,經(jīng)過烯烴復(fù)分解反應(yīng)可以生成

的是(

)A解析

A中兩個(gè)碳碳雙鍵斷裂后,生成物中新形成的環(huán)為六元環(huán),且新環(huán)中所形成的碳碳雙鍵位置符合要求;B中兩個(gè)碳碳雙鍵斷裂后,合成的是五元環(huán);C中兩個(gè)碳碳雙鍵斷裂后,合成了六元環(huán),但是碳碳雙鍵的位置不正確;D中兩個(gè)碳碳雙鍵斷裂后,得到的是五元環(huán)。知識(shí)點(diǎn)二官能團(tuán)的引入與保護(hù)基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過關(guān)1.引入官能團(tuán)

官能團(tuán)引入方法(舉例)碳碳雙鍵

或

或

碳鹵鍵

或

或

羥基

或

或

或

醛基

或烯烴的氧化

羧基

或

或

酯基____________

鹵代烴的消去醇的消去炔烴的不完全加成醇(酚)的取代烯烴(炔烴)的加成烷烴(苯及苯的同系物)的取代烯烴與水的加成鹵代烴的水解醛的還原酯的水解醇的催化氧化醇的氧化醛的氧化酯的水解酯化反應(yīng)2.官能團(tuán)的保護(hù)含多個(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,先將其轉(zhuǎn)化為

的其他官能團(tuán),反應(yīng)后再

。

如醇羥基的保護(hù):不受該反應(yīng)影響轉(zhuǎn)化復(fù)原R—O—R'

R″—O—R'R″—OH深度思考(1)如何由溴乙烷制取乙二醇?提示

不能。因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團(tuán)前可以先使酚羥基與NaOH反應(yīng),把—OH轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾Na保護(hù)起來,待氧化其他基團(tuán)后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。應(yīng)設(shè)計(jì)流程如下:重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)化例1[2024江西南昌高二期中]下列有機(jī)合成設(shè)計(jì)中,所涉及的反應(yīng)類型有誤的是(

)A.由丙烯合成1,2-丙二醇:第一步加成反應(yīng),第二步取代反應(yīng)B.由1-溴丁烷合成1,3-丁二烯:第一步消去反應(yīng),第二步加聚反應(yīng)C.由乙醇合成乙炔:第一步消去反應(yīng),第二步加成反應(yīng),第三步消去反應(yīng)D.由乙烯合成乙二醛:第一步加成反應(yīng),第二步取代反應(yīng),第三步氧化反應(yīng)B解析

由丙烯合成1,2-丙二醇,丙烯先與氯氣發(fā)生加成反應(yīng),再由加成產(chǎn)物在氫氧化鈉水溶液加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)即可生成1,2-丙二醇,故A正確;由1-溴丁烷合成1,3-丁二烯,先發(fā)生鹵代烴的消去反應(yīng),再和HBr發(fā)生加成反應(yīng)生成2-溴丁烷,再發(fā)生消去反應(yīng)生成2-丁烯,再與鹵素單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng),最后發(fā)生消去反應(yīng),則需要發(fā)生五步反應(yīng),分別為消去、加成、消去、加成、消去,故B不正確;由乙醇合成乙炔,第一步先在濃硫酸加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)生成乙烯,第二步為乙烯與溴單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)生成1,2-二溴乙烷,第三步在氫氧化鈉的乙醇溶液加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)生成乙炔,故C正確;由乙烯合成乙二醛,第一步為乙烯與溴單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)生成1,2-二溴乙烷,第二步在氫氧化鈉水溶液加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成乙二醇,第三步在催化劑的條件下發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙二醛,故D正確?！咀兪皆O(shè)問】(1)如何將溴乙烷轉(zhuǎn)化成乙酸乙酯?(2)如何將乙醇轉(zhuǎn)化成乙二醇?(3)如何將1-丙醇轉(zhuǎn)化成2-丙醇?方法突破

常見官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化關(guān)系

[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1][2024北京海淀高二期中]由2-溴丙烷為主要原料制取1,2-丙二醇CH3CHOHCH2OH時(shí),經(jīng)過的反應(yīng)類型為(

)A.取代—消去—加成

B.加成—消去—取代C.消去—加成—取代

D.消去—取代—加成C解析

以2-溴丙烷為原料制取1,2-丙二醇時(shí)的反應(yīng)流程為:探究角度2

官能團(tuán)的保護(hù)例2對(duì)羥基苯甲酸乙酯是常用的抗真菌防腐劑和食品添加劑。工業(yè)上用甲苯生產(chǎn)對(duì)羥基苯甲酸乙酯的過程如下:在合成路線中,設(shè)計(jì)③和⑥這兩步反應(yīng)的目的是什么?答案

防止酚羥基被氧化或保護(hù)酚羥基解析

在合成路線中,第③步將—OH轉(zhuǎn)化為—OCH3、第⑥步將—OCH3轉(zhuǎn)化為—OH,是為了避免在氧化苯環(huán)上的甲基時(shí),酚羥基也被氧化了,起到了保護(hù)酚羥基的作用。方法突破

官能團(tuán)保護(hù)的幾種情況

[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]設(shè)計(jì)方案以CH2=CHCH2OH為原料制備CH2=CHCOOH。答案

如需氧化含碳碳雙鍵的分子中的羥基,可以先讓碳碳雙鍵與HX發(fā)生加成反應(yīng),氧化后再發(fā)生消去反應(yīng)生成碳碳雙鍵,如:[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3]對(duì)氨基苯甲酸可用甲苯為原料合成,已知苯環(huán)上的硝基可被還原為氨基:,

,產(chǎn)物苯胺還原性強(qiáng),易被氧化,寫出由甲苯合成對(duì)氨基苯甲酸的步驟。解析

。由甲苯制取產(chǎn)物時(shí),需發(fā)生硝化反應(yīng)引入硝基,將甲基氧化才得到羧基,再還原得到氨基;因氨基易被氧化,故甲基氧化為羧基應(yīng)在硝基還原前進(jìn)行,否則生成的氨基也會(huì)被氧化,故先將甲基氧化為羧基,再將硝基還原為氨基。學(xué)以致用隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)12345題組1碳鏈結(jié)構(gòu)的改變1.下列反應(yīng)能使前者碳鏈縮短的是(

)A.乙醛發(fā)生自身羥醛縮合反應(yīng)B.乙苯和酸性KMnO4溶液反應(yīng)C.乙醛和銀氨溶液反應(yīng)D.乙烯和HCN發(fā)生加成反應(yīng)B解析

乙醛發(fā)生自身羥醛縮合反應(yīng)最終生成CH3—CH=CHCHO,碳鏈增長,A不符合題意;乙苯被酸性KMnO4溶液氧化為苯甲酸,碳鏈縮短,B符合題意;乙醛與銀氨溶液反應(yīng)生成乙酸銨,碳原子數(shù)不變,碳鏈長度不變,C不符合題意;乙烯和HCN發(fā)生加成反應(yīng)生成CH3CH2CN,碳鏈增長,D不符合題意。12345題組2官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)化2.下列反應(yīng)可以在烴分子中引入碳鹵鍵的是(

)A.苯和溴水共熱B.甲苯蒸氣與溴蒸氣在光照條件下混合C.溴乙烷與NaOH的水溶液共熱D.溴乙烷與NaOH的乙醇溶液共熱B解析

苯和溴水共熱不反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;甲苯蒸氣與溴蒸氣在光照條件下混合發(fā)生甲基上的取代反應(yīng),引入碳鹵鍵,B項(xiàng)正確;溴乙烷與NaOH的水溶液共熱發(fā)生水解反應(yīng)生成乙醇,不能在烴分子中引入鹵素原子,C項(xiàng)錯(cuò)誤;溴乙烷與NaOH的乙醇溶液共熱發(fā)生消去反應(yīng)生成乙烯,D項(xiàng)錯(cuò)誤。123453.在有機(jī)合成中,常需要將官能團(tuán)消除或增加,且要求過程科學(xué)、簡(jiǎn)捷,下列相關(guān)過程不合理的是(

)B解析

乙醇可以與氫溴酸發(fā)生取代反應(yīng)生成溴乙烷,不需要先消去,再加成。

12345題組3官能團(tuán)的保護(hù)4.[2024遼寧大連高二期末]某藥物中間體合成路線如圖(部分產(chǎn)物已略去)。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.①反應(yīng)的目的是保護(hù)羥基 B.B中含有醛基C.步驟③中有取代反應(yīng)發(fā)生 D.E的消去產(chǎn)物有立體異構(gòu)體D12345123455.仔細(xì)體會(huì)下列有機(jī)合成過程中碳骨架的構(gòu)建及官能團(tuán)引入和轉(zhuǎn)化,填寫下列空白。已知兩個(gè)醛分子在NaOH溶液作用下可以發(fā)生羥醛縮合反應(yīng),生成一種羥基醛:肉桂醛F(分子式為C9H8O)在自然界存在于桂油中,是一種常用的植物調(diào)味油,工業(yè)上主要是按如下路線合成的:123