人教版 (2019)选择性必修3第五节 有机合成第1课时导学案

第三章 第五节　有机合成第1课时　有机合成的主要任务学案及课堂检测

核心素养发展目标　1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成基本任务，掌握有机化合物分子骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。2.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献及对健康、环境造成的影响，能用“绿色化学”的理念指导合成路

线的选择。

知识梳理

一、有机合成

1．有机合成的概念

有机合成指利用相对简单、易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子的过程方法。

2．有机合成的任务和过程

3．有机合成的原则

(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。

(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。

(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。

(4)按照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事实。

二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入

1．构建碳骨架

(1)增长碳链

①卤代烃与NaCN的反应

CH3CH2Cl＋NaCN―→CH3CH2CN(丙腈)＋NaCl；

CH3CH2CNCH3CH2COOH。

②醛、酮与氢氰酸的加成反应

CH3CHO＋HCN―→；

。

③卤代烃与炔钠的反应

2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2；

CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→CH3C≡CCH2CH3＋NaCl。

④羟醛缩合反应

CH3CHO＋。

(2)缩短碳链

①脱羧反应

R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3。

②氧化反应

；

R—CH==CH2RCOOH＋CO2↑。

③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。

④烃的裂化或裂解反应

C16H34C8H18＋C8H16；C8H18C4H10＋C4H8。

(3)成环

①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)

②形成环酯

＋＋2H2O。

③形成环醚

(4)开环

①环酯水解开环

②环烯烃氧化开环

2．常见官能团引入或转化的方法

(1)碳碳双键

①醇的消去反应

CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O。

②卤代烃的消去反应

CH3—CH2—Br＋NaOHCH2==CH2↑＋NaBr＋H2O。

③炔烃的不完全加成反应

CH≡CH＋HClCH2==CHCl。

(2)卤素原子

①烃与卤素单质的取代反应

＋Br2＋HBr；

＋Cl2＋HCl。

②不饱和烃的加成反应

＋Br2―→；

CH2==CHCH3＋HBrCH3CHBrCH3；

CH≡CH＋HClCH2==CHCl。

③醇的取代反应

CH3—CH2—OH＋HBrCH3—CH2—Br＋H2O。

(3)羟基

①烯烃与水的加成反应

CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH。

②卤代烃的水解反应

CH3—CH2—Br＋NaOHCH3CH2—OH＋NaBr。

③醛或酮的还原反应

CH3CHO＋H2CH3CH2OH；

＋H2。

④酯的水解反应

CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH；

CH3COOCH2CH3＋NaOHCH3COONa＋CH3CH2OH。

(4)官能团的转化

熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。

课堂检测

1．绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷()的反应中，原子利用率最高的是(　　)

A．CH2==CH2＋(过氧乙酸)―→＋CH3COOH

B．CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O

C．2CH2==CH2＋O2

D．＋HOCH2CH2—O—CH2CH2OH＋2H2O

答案　C

解析　A中存在副产品CH3COOH，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；B中存在副产品CaCl2和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C中反应物全部转化为目标产物，原子利用率为100%，原子利用率最高；D中存在副产品HOCH2CH2—O—CH2CH2OH和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低。

2．由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需要经历的反应类型有(　　)

A．氧化——氧化——取代——水解

B．加成——水解——氧化——氧化

C．氧化——取代——氧化——水解

D．水解——氧化——氧化——取代

答案　A

解析　由乙烯CH2==CH2合成HOCH2COOH的步骤：

2CH2==CH2＋O22CH3CHO,2CH3CHO＋O22CH3COOH，CH3COOH＋Cl2Cl—CH2COOH＋HCl，Cl—CH2COOH＋2NaOHHOCH2COONa＋NaCl＋H2O，HOCH2COONa＋HCl==HOCH2COOH＋NaCl，故反应类型：氧化——氧化——取代——水解。

3．已知：含的物质(烯烃)一定条件下能与水发生加成反应，生成醇(含羟基的烃的衍生物)；有机物A～D间存在图示的转化关系：

下列说法不正确的是(　　)

A．D的结构简式为CH3COOCH2CH3

B．A能使酸性高锰酸钾溶液褪色

C．B与乙酸发生了取代反应

D．可用B萃取碘水中的碘单质

答案　D

解析　C被氧化生成乙酸，则C为CH3CHO，B在加热条件下和氧化铜发生氧化反应生成C，则B为CH3CH2OH，A和水发生加成反应生成B，则A为CH2==CH2，乙酸和乙醇发生酯化反应生成D，D为CH3COOCH2CH3。

4．已知：＋R—MgX―→MgX

由乙醇合成CH3CH==CHCH3(2-丁烯)的流程如下：

下列说法错误的是(　　)

A．③发生氧化反应，⑥发生消去反应

B．M的结构简式为CH3CH2X

C．P的分子式为C4H10O

D．2-丁烯与Br2以1∶1加成可得三种不同产物

答案　D

5．由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子化合物H的示意图如图所示：

请回答下列问题：

(1)写出以下物质的结构简式：A________，F________，C________。

(2)写出以下反应的反应类型：X________，Y________。

(3)写出以下反应的化学方程式：A→B：________________________；G→H：_____________。

(4)若环状酯E与NaOH水溶液共热，则发生反应的化学方程式为________________________。

答案　(1)CH2BrCH2Br　HC≡CH　OHCCHO

(2)酯化反应　加聚反应

(3)CH2BrCH2Br＋2NaOHHOCH2CH2OH＋2NaBr　nCH2==CHCl

(4)＋2NaOHNaOOCCOONa＋HOCH2CH2OH

解析　乙烯和溴发生加成反应生成A，A的结构简式为CH2BrCH2Br，A和氢氧化钠的水溶液发生取代反应生成B，B的结构简式为HOCH2CH2OH，B被氧气氧化生成C，C的结构简式为OHCCHO，C被氧气氧化生成D，D的结构简式为HOOCCOOH，B和D发生酯化反应生成E，E是环状酯，则E为乙二酸乙二酯；A和氢氧化钠的醇溶液发生消去反应生成F，F的结构简式为HC≡CH，F和氯化氢发生加成反应生成G氯乙烯，氯乙烯发生加聚反应生成H聚氯乙烯。

(1)通过以上分析知，A、F、C的结构简式分别是CH2BrCH2Br、HC≡CH、OHCCHO。

(2)乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成乙二酸乙二酯，氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯。

(3)A和氢氧化钠水溶液发生取代反应生成B，反应方程式为CH2BrCH2Br＋2NaOHHOCH2CH2OH＋2NaBr，一定条件下，氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯，反应方程式为nCH2==CHCl。

(4)环状酯E与NaOH水溶液共热，发生水解反应生成羧酸钠和乙二醇，反应方程式为＋2NaOHNaOOCCOONa＋HOCH2CH2OH。