高中化學第3章有機合成及其應用合成高分子化合物第1節(jié)第1課時碳骨架的構建和官能團的引入課件魯科版選修

第1課時

碳骨架的構建和官能團的引入第3章第1節(jié)有機化合物的合成核心素養(yǎng)發(fā)展目標HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.宏觀辨識與微觀探析：通過碳骨架的構建、官能團的轉化，體會有機合成基本任務，掌握有機物碳骨架的構建，官能團引入、轉化或消除的方法。2.證據(jù)推理與模型認知：根據(jù)烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯之間的轉化構建官能團轉化與衍變模型，利用模型進行有機合成和推斷。新知導學啟迪思維探究規(guī)律達標檢測檢測評價達標過關內容索引NEIRONGSUOYIN課時對點練注重雙基強化落實01新知導學1.碳鏈的增長(1)鹵代烴的取代反應①鹵代烴與NaCN的反應CH3CH2Cl＋NaCN―→

，CH3CH2CN

。②鹵代烴與炔鈉的反應2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2，CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→

。CH3CH2CN＋NaClCH3CH2COOHCH3C≡CCH2CH3＋NaCl一、碳骨架的構建(3)羥醛縮合反應2CH3CHO

。CH3CHO＋HCHO

。(2)醛、酮與氫氰酸的加成反應CH3CHO＋HCN―→

，CH3CHOHCN

。②芳香烴側鏈的氧化反應

。2.碳鏈的減短(1)氧化反應①烯、炔的氧化反應CH3COOH＋CO2↑

。(2)脫羧反應CH3COONa＋NaOH

。(3)水解反應主要包括酯的水解、蛋白質的水解和多糖的水解。(4)烴的裂化或裂解反應Na2CO3＋CH4↑(2)形成環(huán)酯3.成環(huán)(1)二烯烴的成環(huán)反應＋2H2O(3)氨基酸縮合

。(4)形成環(huán)醚HOOC(CH2)4COOH4.開環(huán)(1)環(huán)酯水解開環(huán)(2)環(huán)烯烴氧化開環(huán)

。1.碳鏈的增長相關鏈接其他還有：(1)鹵代烴與活潑金屬反應：2CH3Cl＋2Na―→CH3CH3＋2NaCl。(2)醛、酮與RMgX加成：2.碳鏈的減短例1

下列反應中：①酯化反應②乙醛與HCN加成③乙醇與濃硫酸共熱到140℃

④1-溴丙烷與NaCN作用⑤持續(xù)加熱乙酸與過量堿石灰的混合物⑥重油裂化為汽油⑦乙烯的聚合反應⑧乙苯被酸性KMnO4溶液氧化(1)可使碳鏈增長的反應是__________。(2)可使碳鏈減短的反應是__________。②④⑦⑤⑥⑧像由CH3CH2OH―→CH3CH2OCH2CH3不屬于碳鏈增長，酯化反應引入“

”，也不屬于碳鏈增長。易錯警示例2

寫出下列構建碳骨架反應的方程式。(1)一溴甲烷制乙酸：__________________________________________________。(2)CH3CH2CHO和CH3CHO的反應：______________________________________________________________________________________________。CH3Br＋NaCN―→CH3CN，CH3CNCH3COOH)

與NaOH共熱的反應：___________________________________________。(4)由CH2==CH2合成丙酸_____________________________________________________________________________________________________。―→CH3CH2CN＋NaBr，+Na2CO3CH2==CH2＋HBr―→CH3—CH2Br，CH3CH2Br＋NaCN1.官能團的引入(1)在碳鏈上引入鹵原子的途徑①不飽和烴與鹵素單質或鹵化氫的加成反應。②烷烴、苯及其同系物與鹵素單質的取代反應。＋HBr二、官能團的引入、轉化與消除

。③烯烴、羧酸的α-H取代反應。＋HCl

。④醇與氫鹵酸的取代反應CH3CH2OH＋HBr

。(2)在碳鏈上引入羥基的途徑①烯烴與水，醛、酮與氫氣或HCN的加成反應CH3CH2Br＋H2O＋HCN―→

。(3)引入碳碳雙鍵的途徑①鹵代烴或醇的消去反應CH3CH2CH2Br＋NaOH

。CH3CH2OH

。②鹵代烴、酯的水解反應CH3CH==CH2↑＋NaBr＋H2OCH2==CH2↑＋H2O＋NaBr

。②炔烴與H2、HX、X2的不完全加成反應(4)在碳鏈上引入醛基的途徑醇、烯烴的氧化反應(5)在碳鏈上引入羧基的途徑烯烴、苯的同系物和醛的

反應，酯、蛋白質、肽或氰的

反應。氧化水解用對應的字母完成填空：(1)上述轉化中屬于取代反應的為

，屬于加成反應的為

，屬于消去反應的為

，屬于氧化反應的為

，屬于還原反應的為

。(2)轉化步驟b的試劑為

，轉化步驟e的試劑為

，轉化步驟g的試劑為酸性

，轉化步驟h的試劑為LiAlH4。2.官能團的轉化b、de、fa、c、jg、i、kh、jNaOH醇溶液NaOH水溶液KMnO4溶液3.從分子中消除官能團的方法(1)經(jīng)加成反應消除不飽和鍵。(2)經(jīng)取代、消去、酯化、氧化等反應消去—OH。(3)經(jīng)加成或氧化反應消除—CHO。(4)經(jīng)水解反應消去酯基。(5)經(jīng)消去或水解反應消除鹵素原子。官能團轉化與衍變的三種方式(1)利用官能團的衍生關系進行官能團種類的轉化。歸納總結(2)通過消去、加成(控制試劑)、水解反應使官能團數(shù)目增加。(3)通過消去、加成(控制條件)反應使官能團位置改變。例3常見的有機反應類型有：①取代反應②加成反應③消去反應④酯化反應⑤加聚反應⑥縮聚反應⑦氧化反應⑧還原反應，其中能在有機物中引入羥基的反應類型有A.①②③④

B.①②⑧C.⑤⑥⑦⑧

D.③④⑤⑥√解析鹵代烴、酯的水解反應，烯烴等與H2O的加成反應，醛、酮與H2的還原反應均能在有機物中引入羥基?；卮鹣铝袉栴}：(1)A的化學名稱為________；由A生成B的反應類型為__________。例4富馬酸(反式丁烯二酸)與Fe2＋形成的配合物——富馬酸鐵又稱“富血鐵”，可用于治療缺鐵性貧血。以下是合成富馬酸鐵的一種工藝路線：環(huán)己烷取代反應解析環(huán)己烷與氯氣在光照條件下生成B為鹵代烴，B發(fā)生消去反應生成環(huán)己烯，則B為

環(huán)己烯與溴發(fā)生加成反應生成C為

C再發(fā)生消去反應生成

與氯氣發(fā)生取代反應生成發(fā)生氧化反應生成

再發(fā)生消去反應、中和反應得到進行酸化得到富馬酸為(2)C的結構簡式為__________。(3)富馬酸的結構簡式為__________________。方法規(guī)律

二元鹵代烴發(fā)生消去反應后，可在有機物中引入碳碳叁鍵，如CH3CH2CHCl2＋2NaOH

CH3—C≡CH↑＋2NaCl＋2H2O；CH2BrCH2Br＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O。例5乙烯是一種重要的化工原料，以乙烯為原料衍生出部分化工產(chǎn)品的反應如下(部分反應條件已略去)：請回答下列問題：(1)A的化學名稱是_______。乙醇解析CH2==CH2與H2O在催化劑作用下發(fā)生加成反應，生成A(CH3CH2OH)，CH3CH2OH經(jīng)氧化生成B(C2H4O2)，則B為CH3COOH。CH3COOH與CH3CH2OH在濃H2SO4、加熱條件下發(fā)生酯化反應，生成C(C4H8O2)，則C為CH3COOCH2CH3。E與B在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生酯化反應，生成F(C6H10O4)，從而推知E分子中含有2個—OH，則E為HOCH2CH2OH，F(xiàn)為。D與H2O發(fā)生反應生成E(HOCH2CH2OH)，可推知D為

，不可能為CH3CHO。D(C2H4O)的同分異構體為CH3CHO和CH2==CH—OH。(2)B和A反應生成C的化學方程式為__________________________________________________________，該反應的類型為______________________。(3)D的結構簡式為____________。(4)F的結構簡式為________________。(5)D的同分異構體的結構簡式為_______________________。酯化反應(或取代反應)CH3CHO、CH2==CHOH思維啟迪通過有機物分子碳架結構的改變以及分子中官能團的衍變，進一步體會有機物分子中化學鍵、官能團與有機物化學性質之間的關系，促進“宏觀辨識與微觀探析”化學學科素養(yǎng)的發(fā)展。學習小結XUEXIXIAOJIE02達標檢測1.下列反應不能在有機化合物分子中引入羥基的是A.乙酸和乙醇的酯化反應 B.聚酯的水解反應C.油脂的水解反應

D.烯烴與水的加成反應√解析羧酸和醇的酯化反應在有機物分子中引入酯基；酯的水解、烯烴與水的加成均能引入羥基。123456√解析第一步⑤乙醇(濃硫酸，170℃)生成乙烯；第二步②乙烯與溴水發(fā)生加成反應生成1,2-二溴乙烷；第三步①1,2-二溴乙烷和NaOH在水中反應生成乙二醇；第四步③乙二醇被氧氣氧化成乙二酸；第五步⑥乙二酸與乙醇酯化生成乙二酸二乙酯，順序為⑤②①③⑥，答案選B。123456下列說法不正確的是的結構簡式為CH3COOCH2CH3能使酸性高錳酸鉀溶液退色與乙酸發(fā)生了取代反應D.可用B萃取碘水中的碘單質3.已知：含C==C的物質(烯烴)一定條件下能與水發(fā)生加成反應，生成醇(含羥基的烴的衍生物)；有機物A—D間存在圖示的轉化關系：√123456解析C被氧化生成乙酸，則C為CH3CHO，B在CuO做催化劑并且加熱的條件下發(fā)生氧化反應生成C，則B為CH3CH2OH，A和水發(fā)生加成反應生成B，則A為CH2==CH2，乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應生成D，D為CH3COOCH2CH3。123456A.②③

B.①④

C.①②④

D.①②③④4.(2018·日照高二檢測)下圖表示4-溴-1-環(huán)己醇所發(fā)生的4個不同反應。生成物只含有一種官能團的反應是√123456解析根據(jù)反應條件分析：A為

B為

C為D為

或5.已知共軛二烯烴(兩個碳碳雙鍵間有一個碳碳單鍵)與烯或炔反應可生成六元環(huán)狀化合物。已知1,3-丁二烯與乙烯的反應可表示為

則異戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)與丙烯反應，生成的產(chǎn)物的結構簡式可能是√123456123456解析根據(jù)1,3-丁二烯與乙烯反應表示式可知其反應過程為1,3-丁二烯中的兩個碳碳雙鍵斷裂，原碳碳單鍵之間形成一個新的碳碳雙鍵，兩端碳原子上的兩個半鍵與乙烯中碳碳雙鍵斷裂形成的兩個半鍵相連構成環(huán)狀。類比1,3-丁二烯與乙烯的反應可推知異戊二烯()與丙烯的反應過程：異戊二烯的兩個碳碳雙鍵斷裂，原碳碳單鍵之間形成一個新的碳碳雙鍵，兩端碳原子上的兩個半鍵與丙烯中碳碳雙鍵斷裂形成的兩個半鍵相連接構成環(huán)狀，所以生成的產(chǎn)物是

或6.已知：123456＋R—MgX―→由乙醇合成CH3CH==CHCH3(2-丁烯)的流程如下：下列說法錯誤的是A.③發(fā)生氧化反應，⑥發(fā)生消去反應的結構簡式為CH3CH2X的分子式為C4H10O丁烯與Br2以1∶1加成可得三種不同產(chǎn)物√03課時對點練題組一碳骨架的構建1.已知苯與一鹵代烷在催化劑作用下發(fā)生反應生成苯的同系物

＋CH3X

＋HX。在催化劑存在的條件下，應選擇苯和下列哪組物質為原料合成乙苯3—CH3和Cl2

2==CH2和Cl22==CH2和HCl 3—CH3和HCl√123456789101112131415對點訓練DUIDIANXUNLIAN123456789101112131415解析根據(jù)題給信息，合成乙苯應該選擇的原料是苯和氯乙烷。乙烷與氯氣在光照下發(fā)生取代反應，生成一氯乙烷、二氯乙烷等多種取代產(chǎn)物，既難得到純凈的乙苯，又浪費了原料，A項錯誤；乙烯與氯氣反應生成1,2-二氯乙烷，與苯反應不能得到乙苯(產(chǎn)物比較復雜)，B項錯誤；乙烯與氯化氫反應生成一氯乙烷，它與苯反應只能生成乙苯和氯化氫，合成過程中，氯化氫可以循環(huán)使用，C項正確；乙烷與氯化氫不反應，得不到氯乙烷，D項錯誤?！鶥的反應屬于加成反應→C的反應屬于酯化反應→D的反應屬于消去反應→E的反應屬于加成反應2.根據(jù)下列合成路線判斷反應類型正確的是√123456789101112131415解析A中含有碳碳雙鍵，與氫氣發(fā)生加成反應生成B，A項正確；有機物B是環(huán)醚，與氯化氫發(fā)生加成反應生成C，B項錯誤；C中含有羥基，與氯化氫發(fā)生取代反應生成D，C項錯誤；D中的氯原子被—CN取代，發(fā)生取代反應，D項錯誤。1234567891011121314153.在有機合成中，有時需要通過減短碳鏈的方式來實現(xiàn)由原料到目標產(chǎn)物的轉化，某同學設計的下列反應中，可成功實現(xiàn)碳鏈減短的是A.乙烯的聚合反應B.烯烴與酸性KMnO4溶液的反應C.酯化反應D.鹵代烴與NaCN的取代反應√123456789101112131415解析A、D均會引起碳鏈的增長，C項酯化反應引入“

”，不屬于碳鏈增長，只有B項可使碳鏈變短，如：CH3—CH==CH—CH32CH3COOH。4.已知：鹵代烴可以和鈉發(fā)生反應，例如溴乙烷與鈉發(fā)生的反應為2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr，應用這一反應，下列所給化合物中可以與鈉合成環(huán)丁烷的是3Br3CH2CH2CH2Br2BrCH2Br2BrCH2CH2Br√解析由題給信息可知，要合成環(huán)丁烷，可用兩分子CH2Br—CH2Br與Na反應生成；或者由一分子BrCH2CH2CH2CH2Br與Na反應生成。1234567891011121314155.鹵代烴與金屬鎂在無水乙醚中反應，可得格林試劑R—MgX，它可與醛、酮等羰基化合物加成：123456789101112131415所得產(chǎn)物經(jīng)水解可以得到醇，這是某些復雜醇的合成方法之一?，F(xiàn)欲合成(CH3)3C—OH，下列所選用的鹵代烴和羰基化合物的組合正確的是A.乙醛和氯乙烷

B.甲醛和1-溴丙烷C.甲醛和2-溴丙烷

D.丙酮和一氯甲烷√123456789101112131415解析由題給信息可知產(chǎn)物中與—OH相連的碳原子是羰基碳原子，要合成

需要丙酮和一氯甲烷。6.(2018·濰坊高二月考)已知：|||＋

，如果要合成

，所有的起始原料可以是①2-甲基-1,3-丁二烯和2-丁炔

②1,3-戊二烯和2-丁炔③2,3-二甲基-1,3-戊二烯和乙炔

④2,3-二甲基-1,3-丁二烯和丙炔A.①④

B.②③

C.①③

D.②④√123456789101112131415解析如果在虛線

處斷鍵可得起始原料

；如果在虛線處斷鍵可得起始原料

，A選項符合題意。題組二官能團的引入與轉化7.官能團的引入和轉化是有機合成中的關鍵和主要內容。下面是某同學設計的引入羧基的幾種方案，請判斷其中無法實現(xiàn)的是A.鹵代烴的水解B.腈(RCN)在酸性條件下水解C.醛的氧化D.烯烴的氧化√123456789101112131415A.反應①是加成反應，產(chǎn)物的結構簡式為CH3CHBr2B.反應②④⑥是氧化反應，其中④是去氫氧化C.反應⑦⑧⑨⑩是取代反應，其中⑧是酯化反應D.反應③是消去反應，反應的副產(chǎn)物中有SO2氣體8.如圖是一些常見有機物的轉化關系，關于反應①～⑩的說法正確的是√123456789101112131415解析反應①是乙烯與單質溴發(fā)生加成反應，產(chǎn)物的結構簡式為CH2BrCH2Br，故A錯誤；反應②是乙烯與水的加成反應，故B錯誤；反應⑦是乙酸的還原反應，故C錯誤；反應③是乙醇的消去反應，反應條件是濃硫酸、加熱，濃硫酸具有強氧化性，加熱時能夠與乙醇發(fā)生氧化還原反應，生成SO2氣體，故D正確。1234567891011121314159.分析下列合成路線，可推知B物質應為下列物質中的√123456789101112131415123456789101112131415解析結合產(chǎn)物特點分析可知A為1,4-加成產(chǎn)物經(jīng)過三步反應生成

—COOH由—CH2OH氧化得到，為防止碳碳雙鍵被氧化，應先加成再氧化，因此B為HO—CH2—CH==CH—CH2—OH，C為

最后催化氧化得到題組三有機合成過程中反應類型的判斷10.有機物

可經(jīng)過多步反應轉變?yōu)?/p>

，其各步反應的類型是A.加成→消去→脫水

B.消去→加成→消去C.加成→消去→加成

D.取代→消去→加成√123456789101112131415解析11.有下述有機反應類型：①消去反應，②水解反應，③加聚反應，④加成反應，⑤還原反應，⑥氧化反應。以丙醛為原料制取1,2-丙二醇，所需進行的反應類型依次是A.⑥④②①

B.⑤①④②C.①③②⑤

D.⑤②④①√12345678910111213141512.根據(jù)圖示內容填空：碳碳雙鍵、醛基、羧基123456789101112131415綜合強化ZONGHEQIANGHUA(1)化合物A含有的官能團為______________________。解析題中給出的已知條件中包含著以下四類信息：①反應(條件、性質)信息：A能與銀氨溶液反應，表明A分子內含有醛基，A能與NaHCO3反應，斷定A分子中含有羧基。②結構信息：從D物質的碳鏈不含支鏈，可知A分子也不含支鏈。③數(shù)據(jù)信息：從F分子中碳原子數(shù)可推出A是含4個碳原子的物質。④隱含信息：從第(2)問中提示“1molA與2molH2反應生成1molE”，可知A分子內除了含1個醛基外還可能含1個碳碳雙鍵。123456789101112131415(2)1molA與2molH2反應生成1molE，其化學方程式為_______________________________________________________________。(3)與A具有相同官能團的A的同分異構體的結構簡式是___________________。(4)B在酸性條件下與Br2反應得到D，D的碳鏈不含支鏈，其結構簡式是_________________________。123456789101112131415OHC—CH==CH—COOH(5)F的結構簡式是_________________。由E→F的反應類型是_______________________。123456789101112131415酯化反應(或取代反應)(也可表示為

)13.已知：①環(huán)己烯可以通過1,3-丁二烯與乙烯發(fā)生環(huán)化加成反應得到：123456789101112131415②實驗證明，下列反應中反應物分子的環(huán)外雙鍵比環(huán)內雙鍵更容易被氧化：③R—CHO＋H2―→R—CH2OH現(xiàn)僅以1,3-丁二烯為有機原料，無機試劑任選，按下列途徑合成甲基環(huán)己烷：123456789101112131415C7H14O

甲基環(huán)己烷123456789101112131415C7H14O

甲基環(huán)己烷請按要求填空：(1)A的結構簡式是_____________________；B的結構簡式是________________。解析理解題給信息是解決本題的關鍵，因為原料是1,3-丁二烯，通過碳碳雙鍵之間的環(huán)化加成反應可以得到六元碳環(huán)。目標產(chǎn)物的六元環(huán)的支鏈為甲基，由信息②及C的分子式知，可先將支鏈中的碳碳雙鍵氧化，得到醛基，從醛基得到甲基的理想途徑是醛基被還原得到醇羥基，通過醇的消去反應得到碳碳雙鍵，再與氫氣加成得到甲基。故其合成路線如下：123456789101112131415(2)寫出下列反應的化學方程式和反應類型：反應④___________________________________________________________，反應類型__________。反應⑤__________________________________________________________，反應類型__________。123456789101112131415消去反應加成反應(1)A的系統(tǒng)命名為___________，E中官能團的名稱為_________________。14.[2018·天津，8(1)(2)(3)(4)(5)]化合物N具有鎮(zhèn)痛、消炎等藥理作用，其合成路線如下：1,6-己二醇碳碳雙鍵、酯基解析A是含有6個碳原子的直鏈二元醇，2個羥基分別位于碳鏈的兩端，根據(jù)系統(tǒng)命名法，A的名稱應為1,6-己二醇。由E的結構簡式可知，E中的官能團為碳碳雙鍵和酯基。123456789101112131415(2)A→B的反應類型為_________，從反應所得液態(tài)有機混合物中提純B的常用方法為________________。取代反應減壓蒸餾(或蒸餾)解析A→B的反應是—Br替代—OH的反應。A和B是能互溶的兩種液體，但沸點不同，故用減壓蒸餾(或蒸餾)的方法提純B。123456789101112131415(3)C→D的化學方程式為_____________________________________________。解析C→D是酯化反應。123456789101112131415(4)C的同分異構體W(不考慮手性異構)可發(fā)生銀鏡反應；且1molW最多與2molNaOH發(fā)生反應，產(chǎn)物之一可被氧化成二元醛。滿足上述條件的W有___種，若W的核磁共振氫譜具有四組峰，則其結構簡式為_______________________。5解析能發(fā)生銀鏡反應說明含有醛基；溴代烷和酯都能與NaOH溶液發(fā)生化學反應；具有“四組峰”說明有四種不同化學環(huán)境的氫原子。123456789101112131415(5)F與G的關系為___(填序號)。a.碳鏈異構

b.官能團異構c.順反異構

d.位置異構c解析CH2==CH2是一種平面結構；F與G在碳碳雙鍵右邊基團的位置不同。123456789101112131415已知甲溶液遇石蕊溶液變紅。請回答下列問題：(1)有機物丙中官能團的名稱為___________。羧基、羥基123456789101112131415123456789101112131415解析根據(jù)

和