高中化學(xué) 4-3 第3課時(shí)重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案 蘇教版選修5

1、第3課時(shí)重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化智能定位1.掌握有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的主要類型的原理及應(yīng)用，初步學(xué)習(xí)引入各官能團(tuán)的方法。2.了解烴、鹵代烴、醇、醛、羧酸、酯之間的相互轉(zhuǎn)化。3.在掌握各類有機(jī)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(jì)合理的有機(jī)合成路線。情景切入人類運(yùn)用有機(jī)化學(xué)手段合成出許許多多的物質(zhì)，合成有機(jī)化合物需要考慮哪些問題呢？自主研習(xí) 重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式分別為CH3CH3+Br2CH3CH2Br+HBrCH2=CH2+H2CH3CH3 CHCH+2H2CH3CH3CHCH+H2CH2=CH2CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2OCH3CH2

2、Br+NaOHCH3CH2OH+NaBrCH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2OCH3CH2OHCH2=CH2+H2O2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OCH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O CH3CHO+2Cu（OH）2Cu2O+CH3COOH+2H2O思考討論若由乙醇制備乙二酸乙二酯（）,如何設(shè)計(jì)合成路線？提示：乙醇乙烯1，2-二溴乙烷乙二醇乙二醛乙二酸乙二酸乙二酯。課堂師生互動知識點(diǎn)1有機(jī)合成過程中常見官能團(tuán)的引入1.鹵原子的引入方法(1)烴與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)。例如：CH3CH3+Cl2HCl+CH3CH2Cl(還有其他的鹵代烴) (還有

3、其他的氯代苯甲烷)CH2=CHCH3+Cl2CH2=CHCH2Cl+HCl(2)不飽和烴與鹵素單質(zhì)、鹵化氫的加成反應(yīng)。例如：CH2=CHCH3+Br2CH2BrCHBrCH3CH2=CHCH3+HBrCH3CHBrCH3CHCH+HClCH2=CHCl(3)醇與氫鹵酸的取代反應(yīng)。例如：ROH+HXRX+H2O2.羥基的引入方法（1）醇羥基的引入方法烯烴水化生成醇。例如：CH2=CH2+H2OCH3CH2OH鹵代烴在強(qiáng)堿性水溶液中水解生成醇。例如：CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr醛或酮與氫氣加成生成醇。例如：CH3CHO+H2CH3CH2OHCH3COCH3+H2酯水解生成醇。例

4、如：CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH2OH（2）酚羥基的引入方法酚鈉鹽溶液中通入CO2生成苯酚。例如：苯的鹵代物水解生成苯酚，例如：3.雙鍵的引入方法(1)的引入醇的消去反應(yīng)引入。例如：CH3CH2OHCH2=CH2+H2O鹵代烴的消去反應(yīng)引入。例如：CH3CH2BrCH2=CH2+HBr炔烴與氫氣、鹵代氫、鹵素單質(zhì)加成（限制物質(zhì)的量）可得到。例如：CHCH+HClCH2=CHCl(2)的引入醇的催化氧化。例如：2RCH2OH+O22RCHO+2H2O2R2CHOH+O22R2C=O+2H2O4.羧基的引入方法(1)醛被弱氧化劑氧化成酸。例如：CH3CHO+2Cu(O

5、H)2CH3COOH+Cu2O+2H2O(2)醛被氧氣氧化成酸。例如：2CH3CHO+O22CH3COOH(3)酯在酸性條件下水解。例如：CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH2OH(4)含側(cè)鏈的芳香烴被強(qiáng)氧化劑氧化。例如：特別提醒在解答有機(jī)合成的題目時(shí)，除了分析各物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的差異外還要掌握反應(yīng)的特征條件，如堿、醇、加熱為鹵代烴的消去反應(yīng)的特征條件，堿溶液、加熱為鹵代烴水解反應(yīng)的特征條件，X2、光照為烷烴取代反應(yīng)的特征條件等。這些特征條件可作為推斷有機(jī)物過程的突破口?？祭?已知1-氯丁烷與水在堿存在下可發(fā)生取代反應(yīng)生成1-丁醇：CH3CH2CH2CH2Cl+H2OCH3

6、CH2CH2CH2OH+HCl以乙烯為主要原料（其他物質(zhì)可任選），合成乙二酸乙二酯的流程如下圖：請回答下列問題：（1）已知為加成反應(yīng)，為取代反應(yīng)，寫出下列反應(yīng)類型：，。（2）寫出下列反應(yīng)的方程式：。答案（1）氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)酯化反應(yīng)（2）CH2=CH2+Br2CH2BrCHBrCH2BrCH2Br+2NaOHCH2OHCH2OH+2NaBrCH2OHCH2OH+O2OHCCHO+2H2O變式探究1烷基苯在酸性高錳酸鉀溶液的作用下，側(cè)鏈被氧化成羧基，例如：化合物AE的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，已知：A是芳香族化合物，只能生成3種一溴代物，B有酸性，C是常用的增塑劑，D是有機(jī)合成的重要中間體和常用的化學(xué)試

7、劑(D也可由其他原料經(jīng)催化氧化得到)，E是一種常用的指示劑酚酞，結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。寫出A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡式。答案A的結(jié)構(gòu)簡式為，B的結(jié)構(gòu)簡式為,C的結(jié)構(gòu)簡式為,D的結(jié)構(gòu)簡式為解析由A（C8H10）為芳香族化合物，只能生成3種一溴代物，及ABC的轉(zhuǎn)化關(guān)系和C的分子式為C16H22O4，可知苯環(huán)上有兩個(gè)側(cè)鏈且處于相鄰位置，A的結(jié)構(gòu)簡式為；根據(jù)圖中所給信息和B有酸性可知，B的結(jié)構(gòu)簡式為；由于B的結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)COOH，因此1 mol B與正丁醇作用時(shí)應(yīng)消耗2 mol正丁醇（CH3CH2CH2CH2OH），所以C的結(jié)構(gòu)簡式為；由B（C8H6O4）D（C8H4O3）及E的結(jié)構(gòu)簡式可推知，D為B分子內(nèi)

8、脫水的產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)簡式為。知識點(diǎn)2有機(jī)合成遵循的原則及合成路線的選擇1.有機(jī)合成遵循的原則(1)起始原料要廉價(jià)、易得、低毒性、低污染。通常采用四個(gè)碳以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。(2)應(yīng)盡量選擇步驟最少的合成路線。為減少合成步驟，應(yīng)盡量選擇與目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)相似的原料。步驟越少，最后產(chǎn)率越高。(3)合成路線要符合“綠色、環(huán)?！钡囊?。高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使之結(jié)合到目標(biāo)化合物中，達(dá)到零排放。(4)有機(jī)合成反應(yīng)要操作簡單、條件溫和、能耗低、易于實(shí)現(xiàn)。(5)要按一定的反應(yīng)順序和規(guī)律引入官能團(tuán)，不能臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)。綜合運(yùn)用有機(jī)反應(yīng)中官能團(tuán)的衍變規(guī)律及有關(guān)的提示信息

9、，掌握正確的思維方法。有時(shí)則要綜合運(yùn)用順推或逆推的方法導(dǎo)出最佳的合成路線。原料中間產(chǎn)物產(chǎn)品。2.合成路線的選擇(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=CH2CH2XCH2XCH2OHCH2OHCHOCHOHOOCCOOH鏈酯、環(huán)酯、聚酯。(3)芳香化合物合成路線：考例2以為原料，并以Br2等其他試劑制取，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式并注明反應(yīng)條件。已知：中的醇羥基不能被氧化。解析對照起始反應(yīng)物與目標(biāo)產(chǎn)物分析可知，需要在原料分子中引入COOH，而碳骨架沒有變化，可逆推需要先制得醛，依次需要：醇、鹵代烴。在原料分子中引入鹵原子可以利用加成反應(yīng)來完成。設(shè)

10、計(jì)合成方法如下：答案變式探究2請?jiān)O(shè)計(jì)合理方案用合成用反應(yīng)流程圖表示，并注明反應(yīng)條件。例如：由乙醇合成聚乙烯的反應(yīng)流程圖可表示為：CH3CH2OHCH2=CH2答案解析分析題中給出的信息，進(jìn)行推斷。課后強(qiáng)化作業(yè)基礎(chǔ)鞏固1.可在有機(jī)物中引入羥基的反應(yīng)類型是()取代加成消去酯化氧化還原A.B.C.D.答案B解析鹵代烴水解（取代）、烯烴水化（加成）、醛被氧化成羧酸，醛被還原為醇等反應(yīng)均能在分子中引入OH；消去反應(yīng)是從有機(jī)物分子中消去X或OH形成不飽和鍵的反應(yīng)，酯化反應(yīng)是酸和醇形成酯的反應(yīng)，它們都不能引入OH（相反是去掉OH）。2.在有機(jī)合成中，制得的有機(jī)物較純凈并且容易分離，則在工業(yè)生產(chǎn)中往往有實(shí)用價(jià)

11、值，試判斷下列有機(jī)反應(yīng)在工業(yè)上沒有生產(chǎn)價(jià)值的是()A. B.nCH2=CH2C.D.CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH答案D3.以2-氯-丁烷為原料制備1，3-丁二烯最佳合成路線所需的有機(jī)反應(yīng)類型依次是()加成反應(yīng)消去反應(yīng)水解反應(yīng)加聚反應(yīng)A.B.C.D.答案A4.(2011江蘇，11)-紫羅蘭酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一種天然香料，它經(jīng)多步反應(yīng)可合成維生素A1。下列說法正確的是()A.-紫羅蘭酮可使酸性KMnO4溶液褪色B.1mol中間體X最多能與2mol H2發(fā)生加成反應(yīng)C.維生素A1易溶于NaOH溶液D.-紫羅蘭酮與中間體X互為同分異構(gòu)體答案A解析本題主要考查了官能

12、團(tuán)的性質(zhì)、同分異構(gòu)體的概念等知識。-紫羅蘭酮分子中含有碳碳雙鍵，因此可以和酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使高錳酸鉀溶液褪色，A正確；1mol中間體x中含有2mol碳碳雙鍵和1mol醛基，因此1mol中間體x能與3molH2加成，B錯(cuò)；維生素A1的憎水基烴基很大故難溶于水，C錯(cuò)；-紫羅蘭酮和中間體x的C原子數(shù)不同，二者不可能是同分異構(gòu)體，D錯(cuò)。5.A、B、C都是有機(jī)化合物，且有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：ABC，A的相對分子質(zhì)量比B大2，C的相對分子質(zhì)量比B大16，C能與A反應(yīng)生成酯（C4H8O2），以下說法正確的是()A.A是乙炔，B是乙烯B.A是乙烯，B是乙烷C.A是乙醇，B是乙醛D.A是環(huán)己烷，B是苯答

13、案C解析由ABC，可推知A為醇，B為醛，C為酸，且三者碳原子數(shù)相同，碳鏈結(jié)構(gòu)相同，又據(jù)C能與A反應(yīng)生成酯（C4H8O2），可知A為乙醇，B為乙醛，C為乙酸。6.化合物丙由如下反應(yīng)得到：C4H8Br2(甲)C4H6(乙)- 10 - C4H6Br2(丙)，丙的結(jié)構(gòu)簡式不可能是 ()A. B.C. D. 答案D解析由分子式C4H8Br2知，甲為飽和二元鹵代烴;甲乙，發(fā)生消去反應(yīng)；乙丙發(fā)生加成反應(yīng)，這一系列反應(yīng)中，分子碳骨架沒有變化，故丙不可能是。7.已知CH3CH2OH+HOCH2CH3CH3CH2OCH2CH3+H2O，以乙醇、濃硫酸、溴水、水、氫氧化鈉為主要原料合成。最簡便的合成路線需要下列反

14、應(yīng)的順序是()氧化還原取代加成消去中和水解酯化加聚A.B.C.D.答案B解析合成的最簡便流程為：CH3CH2OHCH2=CH2即反應(yīng)的順序?yàn)椤?.某有機(jī)物為含氯的酯(C6H8O4Cl2),在稀硫酸存在下水解產(chǎn)生A和B，A和B的物質(zhì)的量之比為2:1，有機(jī)物A(C2H3O2Cl)可由有機(jī)物D(C2H3OCl)氧化而得，則()A.A的結(jié)構(gòu)簡式為,B為乙醇B.A的結(jié)構(gòu)簡式為,B為乙二醇C.D的結(jié)構(gòu)簡式為D.B為乙二酸答案B解析由酯C6H8O4Cl2水解生成n (A):n (B)= 2:1,且A為C2H3O2Cl,則A中含COOH，B中含兩個(gè)羥基，又因?yàn)锽分子中只含兩個(gè)碳原子，則B為，A由分子式只能寫成

15、，則D為。9.在有堿存在的條件下，鹵代烴與醇反應(yīng)生成醚（ROR），RX+ROHROR+HX?；衔顰通過如圖所示的四步反應(yīng)可以得到常用的試劑四氫呋喃：試回答下列問題。（1）1 mol A和1 mol H2在一定條件下恰好反應(yīng)，生成飽和一元醇Y，Y中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為65%，則Y的分子式為 ，A分子中所含官能團(tuán)的名稱是，A的結(jié)構(gòu)簡式為。（2）第、步反應(yīng)的類型分別為：、。（3）化合物B具有的化學(xué)性質(zhì)是。a.可發(fā)生氧化反應(yīng)b.在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下均可發(fā)生消去反應(yīng)c.可發(fā)生酯化反應(yīng)d.在有催化劑的條件下可發(fā)生加聚反應(yīng)(4)寫出C、D和E的結(jié)構(gòu)簡式：C ，D ，E 。(5)寫出化合物C與NaOH溶液反應(yīng)

16、的化學(xué)方程式：。(6)寫出四氫呋喃屬于鏈狀醚類的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：。答案(1)C4H10O羥基、碳碳雙鍵CH2=CHCH2CH2OH(2)加成反應(yīng)取代反應(yīng)(3)abc(4) (D和E可互換)(3)(6)CH2=CHOCH2CH3、CH2=CHCH2OCH3、CH3CH=CHOCH3解析Y為飽和一元醇，設(shè)其為CnH2n+2O。依Y中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可列式：100%=65%?？山獾胣=4。則Y的分子式為C4H10O。1 mol A可與1 mol H2恰好反應(yīng)生成Y，A可能為醛或單烯醇，因?yàn)锳可與Br2的CCl4溶液反應(yīng)，則A為烯醇?？紤]與OH不可連在同一碳原子上（會變?yōu)楦€(wěn)定的醛），且終態(tài)

17、產(chǎn)物四氫呋喃中碳鏈不存在支鏈，則A為直鏈丁烯醇，可能有兩種結(jié)構(gòu)簡式CH2=CHCH2CH2OH或CH3CH=CHCH2OH，則B的結(jié)構(gòu)簡式可能為或。根據(jù)題干信息，RX與ROH在KOH和室溫條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成醚，再依據(jù)四氫呋喃碳鏈無支鏈，可知B必須選取端碳上連有Br的官能團(tuán)方能滿足要求，則A為CH2=CHCH2CH2OH，C為，C至D為消去反應(yīng)，可得兩種產(chǎn)物或，分別為D和E。能力提升1.下列物質(zhì)中，可以發(fā)生反應(yīng)生成烯烴的是()A.CH3ClB.C. D.答案D2.鹵代烴能發(fā)生下列反應(yīng)2CH3CH2Br+2NaCH3CH2CH2CH3+2NaBr下列有機(jī)物可以合成環(huán)丙烷的是 ()A.CH3C

18、H2CH2BrB.CH3CHBrCH2BrC.CH2BrCH2CH2BrD.CH3CHBrCH2CH2Br答案C解析根據(jù)所給信息，連接鹵素原子的碳原子可以相互連接，而要得到的目標(biāo)分子是環(huán)丙烷，可以得出原料分子中應(yīng)存在兩個(gè)溴原子，且該分子應(yīng)有三個(gè)碳原子，兩個(gè)溴原子分別在兩端。3.（多選）（2011無錫模擬）香葉醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工業(yè)上用作香料，它們可由月桂烯來合成。下列關(guān)于說法中正確的是()A.反應(yīng)均為取代反應(yīng)B.月桂烯分子中所有碳原子一定全部處在同一平面上C.香葉醇和橙花醇具有相同的分子式D.乙酸橙花酯可以發(fā)生取代、加成、氧化和聚合反應(yīng)答案CD解析A項(xiàng)，為加成反應(yīng)，B項(xiàng)月桂烯分子中所有碳

19、原子可以不全部在同一平面上，也可能處在同一平面上，C項(xiàng)兩種物質(zhì)互為同分異構(gòu)體，D項(xiàng)，該物質(zhì)分子中含有“”，“”可以發(fā)生水解(取代)加成，氧化反應(yīng)和聚合反應(yīng)。4.(多選)(2009連云港高二檢測)在有機(jī)合成中，常會將官能團(tuán)消除或增加，下列相關(guān)過程中反應(yīng)類型及相關(guān)產(chǎn)物不合理的是()A.乙烯乙二醇：B.溴乙烷乙醇:CH3CH2BrCH2=CH2CH3CH2OHC.1-溴丁烷1,3-丁二烯：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH=CH2CH2=CHCH=CH2D.乙烯乙炔：CH2=CH2CHCH答案BC解析B項(xiàng)，CH3CH2BrCH2=CH2應(yīng)為消去反應(yīng)，C項(xiàng)由CH2=CHCH=CH2不能通過消

20、去反應(yīng)得到。5.鹽酸洛美沙星是一種常用的治療敏感細(xì)菌引起感染的抗菌藥，其結(jié)構(gòu)簡式為：HCl，分子式為C17H19F2N3O3HCl，該物質(zhì)可發(fā)生的反應(yīng)類型有 ()還原氧化加成取代水解酯化中和加聚A.B.C.除外D.全部答案D解析該分子結(jié)構(gòu)中含“”、“”、“”、F等結(jié)構(gòu)，可以發(fā)生上面的全部反應(yīng)。6.下列有機(jī)物可通過氧化、酯化、加聚三種反應(yīng)制得高聚物的是()A.CH3CH2CH2OHB.C.D.答案C解析若要經(jīng)過加聚反應(yīng)制得該有機(jī)物，其單體應(yīng)為CH2=CHCOOCH2CH3，又因發(fā)生酯化反應(yīng)，可推知中間產(chǎn)物有CH2=CHCOOH和CH3CH2OH，結(jié)合四個(gè)選項(xiàng)只有C項(xiàng)CH2=CHCH2OH，符合題

21、意。7.已知乙烯醇（CH2=CHOH）不穩(wěn)定，可自動轉(zhuǎn)化為乙醛。乙二醇在一定條件下發(fā)生脫水反應(yīng)，也有類似現(xiàn)象發(fā)生，所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式可能有下列幾種，其中不正確的是()CH2=CH2CH3CHOA.B.C.D.答案A解析分子內(nèi)脫水可得CH3CHO ()或（）,分子間脫水可得，發(fā)生縮聚反應(yīng)可得。8.從溴乙烷制得1，2-二溴乙烷，下列合成方案中最好的是()A.B.CH3CH2BrCH2BrCH2BrC.CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2BrD.CH3CH2BrCH2=CH2CH2BrCH2Br答案D解析A項(xiàng)反應(yīng)不能發(fā)生，方案不合實(shí)際；B項(xiàng)中，CH3CH2Br與Br2發(fā)生取代反應(yīng)生成CH2

22、BrCH2Br的過程中副產(chǎn)物較多；C項(xiàng)生成乙烯的反應(yīng)條件錯(cuò)誤。9.乙酸苯甲酯對花香和果香的香韻具有提升作用，故常用于化妝品工業(yè)和食品工業(yè)。乙酸苯甲酯可以用下面的設(shè)計(jì)方案合成。（1）寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡式：A ，B 。（2）D有很多種同分異構(gòu)體，含有酯基和一取代苯結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體有五個(gè)。其中三個(gè)的結(jié)構(gòu)簡式是請寫出另外兩個(gè)同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式： ；。答案解析此題給出的設(shè)計(jì)方案里只有目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式，可采用逆推法，結(jié)合反應(yīng)條件推斷各步反應(yīng)物 。(1)本題可采用逆推法確定A、C的結(jié)構(gòu)。由D(乙酸苯甲酯)可推得C為苯甲醇，可由B水解得到，故B應(yīng)為不難確定A為甲苯。（2）由酯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和書寫規(guī)則，適當(dāng)移動酯基的位置可得到。10.乙基香草