2020-2021学年第三章 烃的含氧衍生物第四节 有机合成教案

这是一份2020-2021学年第三章 烃的含氧衍生物第四节 有机合成教案，共12页。
 [课标要求]1．掌握有机化学反应的主要类型(取代、加成、消去反应)、原理及应用，初步学会引入各种官能团的方法。2．在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化的基础上，初步学习设计合理的有机合成路线。3．初步学会使用逆向合成法合理地设计有机合成的路线。4．了解有机合成对人类生产、生活的影响。  1.引入碳碳双键的三方法：卤代烃，醇的消去，炔烃的不完全加成。2.引入卤素原子的三方法：醇的取代，烯烃(炔烃)的加成，烷烃(苯及苯的同系物)的取代。3.引入羟基的四方法：烯烃与水的加成，卤代烃的水解，酯的水解，醛、酮与H2的加成。4.官能团之间的转化：R—CH===CH2RCH2CH2ClRCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOH　5.有机合成路线要求各步反应条件温和、产率高，基础原料和辅助原料低毒性、低污染，易得而廉价。   1．有机合成的概念有机合成指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。2．有机合成的任务通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。3．有机合成的过程4．官能团的引入(1)引入碳碳双键的方法①卤代烃的消去，②醇的消去，③炔烃的不完全加成。(2)引入卤素原子的方法①醇(酚)的取代，②烯烃(炔烃)的加成，③烷烃(苯及苯的同系物)的取代。(3)引入羟基的方法①烯烃与水的加成，②卤代烃的水解，③酯的水解，④醛的还原。[特别提醒](1)有机合成要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。(2)有机合成过程中要注意官能团的保护。1．如何由溴乙烷制取乙二醇？提示：由溴乙烷制取乙二醇的转化流程为CH3CH2BrCH2===CH2CH2Br—CH2BrHOCH2CH2OH。1．常见的取代反应中，官能团的引入或转化(1)烷烃的取代，如CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。(2)芳香烃的取代，如＋Br2—Br＋HBr。(3)卤代烃的水解，如CH3CH2X＋NaOHCH3CH2OH＋NaX。(4)酯的水解，如CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH。2．常见的加成反应中，官能团的引入或转化(1)烯烃的加成反应，如CH2===CH2＋HX―→CH3CH2X。其他如H2O、X2等均可以引入或转化为新的官能团。(2)炔与X2、HX、H2O等的加成如HC≡CH＋HClH2C===CHCl。(3)醛、酮的加成，如CH3CHO＋H2CH3CH2OH。3．常见的氧化反应中，官能团的引入或转化(1)烯烃的氧化，如2CH2===CH2＋O22CH3CHO。(2)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化，如被KMnO4酸性溶液氧化为(3)醇的氧化，如2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O。(4)醛的氧化，如2CH3CHO＋O22CH3COOH、CH3CHO＋2Cu(OH)2＋NaOHCH3COONa＋Cu2O↓＋3H2O。4．常见的消去反应中，官能团的引入或转化(1)卤代烃消去：(2)醇消去：CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O5．官能团的消除(1)通过有机物加成可消除不饱和键。(2)通过消去、取代、氧化或酯化可消除羟基。(3)通过加成或氧化可消除醛基。(4)通过消去或取代可消除卤素原子。1．可在有机物中引入羟基的反应类型是(　　)①取代　②加成　③消去　④酯化A．①②③　　B．①②　　C．③④　　D．①②③④解析：选B　消去反应形成碳碳双键或碳碳三键，酯化反应消除羟基。 2．1,4­二氧六环可通过下列方法制取：烃A―→BC1,4­二氧六环。则该烃A为(　　)A．乙炔　　　　　　　　　 　B．1­丁烯C．1,3­丁二烯   D．乙烯解析：选D　CH2===,\s\up6(,A))CH2CH2BrCH2BrHO—CH2CH2—OH1,4­二氧六环。3．根据下列合成路线判断反应类型正确的是(　　)A．A→B的反应属于加成反应B．B→C的反应属于酯化反应C．C→D的反应属于消去反应D．D→E的反应属于加成反应解析：选A　A中含有碳碳双键，与氢气发生加成反应生成B，A项正确；有机物B是环醚，与氯化氢发生加成反应生成C，B项错误；C中含有羟基，与氯化氢发生取代反应生成D，C项错误；D中的氯原子被—CN取代，发生取代反应，D项错误。 (对应学生用书P43) 1．基本思路例如：由乙烯合成草酸二乙酯，其思维过程可概括如下：具体路线：写出合成步骤中相应化学方程式：2．基本原则(1)合成路线的各步反应的条件必须比较温和，且具有较高的产率。(2)所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。[特别提醒](1)有机合成应尽量选择步骤最少的合成路线，步骤越少，最后产率越高。(2)绿色合成的主要出发点：有机合成中的原子经济性、原料的绿色化、试剂与催化剂的无公害性等。1．下面是有机合成的三个步骤：①对不同的合成路线进行优选；②由目标分子逆推原料分子并设计合成路线；③观察目标分子的结构。其中正确的顺序是什么？提示：逆合成分析法可表示为：目标化合物⇒中间体⇒基础原料。故正确的顺序为③②①。2．如何确定最佳合成路线？提示：当有几条不同的合成路线时，就需要通过优选的方法来确定最佳合成路线：(1)必须考虑合成路线是否符合化学原理，产率是否高，副反应是否少，成本是否低，原料是否易得；(2)合成操作是否安全可靠等；(3)是否符合绿色合成的思想。1．常见有机物的合成路线(1)一元合成路线：R—CH===CH2卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸―→酯。(2)二元合成路线：CH2===CH2CH2X—CH2X―→二元羧酸―→链酯、环酯、聚酯。(3)芳香化合物合成路线：2．有机合成路线的设计1．以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案中最合理的是(　　)A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2===CH2CH2BrCH2Br乙二醇B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇C．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH3CH2BrCH2Br乙二醇D．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br乙二醇解析：选D　B、C过程中都应用了取代反应，难以得到单一的有机取代产物；而A设计过程的前两步可以合并成一步，即CH3CH2Br在NaOH醇溶液中发生消去反应制乙烯，所以A过程过于复杂。2．已知：①乙烯在催化剂和加热条件下能被氧气氧化为乙醛，这是乙醛的一种重要的工业制法；②两个醛分子在NaOH溶液作用下可以发生加成反应，生成一种羟基醛，产物不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛：(1)若两种不同的醛，例如乙醛与丙醛在NaOH溶液中最多可以形成的羟基醛有________。A．1种　　　　　　　　 　B．2种C．3种   D．4种(2)设计一个以乙烯为原料合成1­丁醇的合理步骤，写出各步反应的化学方程式并注明反应类型。解析：(1)乙醛、丙醛在NaOH溶液中发生加成可以有乙醛与乙醛、丙醛与丙醛、乙醛与丙醛(乙醛打开C===O键)和丙醛与乙醛(丙醛打开C===O键)，共4种：(2)CH2===CH2催化氧化可制得CH3CHO,2分子的CH3CHO可制得。下一步是把羟基醛先转化成烯醛还是先转化成二元醇，这是值得推敲的。显然如果先把羟基醛还原成二元醇，再消去便生成了二烯烃，最后再加氢还原得到的是烃而不是一元醇。可见首先把羟基醛转化为烯醛，再经加氢还原便可得到饱和一元醇。答案：(1)D　(2)2CH2===CH2＋O22CH3CHO(氧化反应)， (加成反应)，CH3—CH===CH—CHO＋H2O(消去反应)，CH3—CH===CH—CHO＋2H2CH3CH2CH2CH2OH(加成反应或还原反应)。 1．根据有机物的性质推断官能团或物质类别有机物的官能团往往具有一些特征反应和特殊的化学性质，这些都是有机物分子结构推断的突破口。(1)能使溴水褪色的物质可能含有“”、“—C≡C—”、“—CHO”和酚类物质(产生白色沉淀)。(2)能使KMnO4酸性溶液褪色的物质可能含有“”、“—C≡C—”、“—CHO”或酚类、苯的同系物等。(3)能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液煮沸后生成红色沉淀的物质一定含有—CHO。(4)能与钠反应放出H2的物质可能为醇、酚、羧酸等。(5)能与Na2CO3溶液作用放出CO2或使石蕊溶液变红的有机物中含有—COOH。(6)能水解的有机物中可能含有酯基或是卤代烃。(7)能发生消去反应的为醇或卤代烃。2．根据性质和有关数据推知官能团的数目(1)—CHO(2)2—OH(醇、酚、羧酸)H2(3)2—COOHCO2，—COOHCO2(5)RCH2OHCH3COOCH2R　　　(Mr)　　 　　　　　(Mr＋42)如某醇与足量CH3COOH发生酯化反应后所得产物的相对分子质量比醇多84，则说明该醇为二元醇。3．根据某些产物推知官能团的位置(1)由醇氧化成醛(或羧酸)，—OH一定在链端(即含—CH2OH)；由醇氧化成酮，—OH一定在链中(即含)；若该醇不能被催化氧化，则与—OH相连的碳原子上无氢原子。(2)由消去反应的产物可基本确定“—OH”或“—X”的位置。(3)由取代反应的产物的种数可确定碳链结构。(4)由加氢后碳架结构确定或—C≡C—的位置。4．根据反应中的特殊条件推断反应的类型(1)NaOH水溶液，加热——卤代烃，酯类的水解反应。(2)NaOH醇溶液，加热——卤代烃的消去反应。(3)浓H2SO4，加热——醇消去、酯化、苯环的硝化等。(4)溴水或溴的CCl4溶液——烯烃、炔烃的加成反应，浓溴水——酚类的取代反应。(5)O2/Cu——醇的氧化反应。(6)新制Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液——醛氧化成羧酸。(7)稀H2SO4——酯的水解、淀粉的水解等。(8)H2、催化剂——烯烃(炔烃)的加成反应，芳香烃的加成反应，醛的加成反应等。1．有以下一系列反应，如下图所示，最终产物为草酸(HOOC—COOH)。ABCDEFHOOC—COOH已知B的相对分子质量比A的大79，请推测用字母代表的化合物的结构简式。A____________，B____________，C_____________________________________，D____________，E____________，F____________________________________。解析：结合反应条件可逆推知A―→HOOC—COOH，碳的骨架未变，A～F均含2个C。由M(B)＝M(A)＋79知A中一个H被一个Br取代，结合反应条件及有机物转化规律逆推得转化过程如下：答案：CH3CH3　CH3CH2Br　CH2===CH2CH2Br—CH2Br　HOCH2—CH2OH　OHC—CHO2．中茶公司是世界500强之一中粮集团成员企业，是中国领先的多元化茶叶产品和服务供应商。物质A是从茶叶中提取出的芳香族化合物，A分子中苯环上有2个取代基，均不含支链且处于苯环的对位，遇FeCl3溶液能发生显色反应。F分子中除了2个苯环外，还含有一个六元环。它们的转化关系如下：请回答下列问题：(1)A中含氧官能团的名称是________，1 mol A与足量溴水反应最多可以消耗________ mol Br2。(2)反应①～③中属于加成反应的有________(填序号)。(3)C的结构简式为________________，F的结构简式为______________________________________________。(4)A→B的化学方程式是______________________________________________________________________________________________________________________。解析：从A→B转化可知，A中含有羧基且其分子式为C9H8O3；比较A和C的分子式可知反应①为加成反应，则A中含有碳碳双键，因A能够与FeCl3发生显色反应，故含有酚羟基，又因为A的侧链不含有支链，所以A的结构为答案：(1)羟基、羧基　3　(2)①3．工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯回答：(1)有机物A的结构简式为_____________________________________________。(2)反应⑤的化学方程式(要注明反应条件)：_______________________________________________________________________________________________________。(3)反应②的反应类型是________，反应④的反应类型属于________。A．取代反应　　　　　　　 　B．加成反应C．氧化反应   D．酯化反应(4)反应③的化学方程式(不用写反应条件，但要配平)：________________________________________________________________________。(5)在合成线路中，设计第③和⑥这两步反应的目的是________________________________________________________________________。解析：本题中既给出了合成原料，又给出了目标产物的结构简式，所以可用正推法和逆推法相结合的方法得出A和B的结构简式。A为甲苯在催化剂条件下与Cl2发生反应得到的产物，并且该物质在一定条件下可以得到对甲基苯酚，所以A为；反应②为羟基取代氯原子，应为取代反应；反应④为苯环上的甲基被氧化为羧基，为氧化反应；与乙醇发生反应得到B物质，该反应应为酯化反应，所以B的结构简式为。在合成路线中，第③步将—OH转化为—OCH3、第⑥步将 —OCH3转化为—OH，是为了避免在氧化苯环上的甲基时，酚羟基也被氧化了，起到了保护酚羟基的作用。(5)第③步将 —OH转化为 —OCH3、第⑥步将 —OCH3转化为 —OH，防止酚羟基被氧化(或答“防止酚羟基被氧化”“保护酚羟基”均对)[方法技巧] 有机合成中官能团的保护方法1.有机合成中酚羟基的保护由于酚羟基极易被氧化，在有机合成中，如果遇到需要用氧化剂进行氧化时，经常先将酚羟基通过酯化反应转化为酯，保护起来，待氧化过程完成后，再通过水解反应，将酚羟基恢复。2.有机合成中醛基的保护醛与醇反应生成缩醛：R—CHO＋2R′OH―→生成的缩醛比较稳定，与稀碱和氧化剂均难反应，但在稀酸中微热，缩醛会水解为原来的醛。