【同步课堂】2020年化学人教版选修5教案：3-4-有机合成.docx

第四节有机合成课标要求1举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。2争辩有机合成在经济进展、提高生活质量方面的贡献。课标解读 1.把握烃及烃的衍生物之间的相互转化关系。2能用基本的原料合成新型的有机物，明确合成路线中官能团的转化及反应类型。3设计有机合成路线，并对不同的有机合成路线能作出合理的评价。教学地位有机合成题是全国各地高考命题的必考点，主要考查合成路线的设计或由合成路线推断中间产物的结构简式、化学性质、同分异构体等，同时综合考查考生的分析、解决问题的力量，迁移应用新信息的力量。新课导入建议美国化学家科里于1967年提出了“逆合成分析原理”，这个有机合成理论及方法促进了有机合成化学的飞速进展，因而他获得了1990年诺贝尔化学奖。在设计合成路线时应当留意什么？教学流程设计课前预习支配：看教材P6467，填写【课前自主导学】，并完成【思考沟通】。步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。步骤2：对【思考沟通】进行提问，反馈同学预习效果。步骤3：师生互动完成【探究1】。可利用【问题导思】的设问作为主线。步骤7：通过【例2】和教材P6567的讲解研析，对“探究2 有机合成原则及合成路线的设计”中留意的问题进行总结。步骤6：师生互动完成【探究2】。步骤5：指导同学自主完成【变式训练1】和【当堂双基达标】中1、2题。步骤4：通过【例1】和教材P65的讲解研析，对“探究1 有机合成中常见官能团的引入和转化”中留意的问题进行总结。步骤8：指导同学自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中35题。步骤9：引导同学自主总结本课时主干学问，然后对比【课堂小结】。布置课下完成【课后知能检测】。课标解读重点难点1.把握构建碳链骨架的方法和引入官能团的方法及有机物官能团之间的相互转化。2.把握有机合成的途径和条件的合理选择，以及逆合成分析法。3.了解有机合成对人类生产、生活的影响。1.增长和减短碳链的化学方法。(重点)2.官能团引入及消退的方法，涉及反应的类型。(重点)3.设计合理的有机合成路线。(重难点)4.有机推断题解题思维模式的构建。(难点)有机合成的过程1.有机合成的概念有机合成指利用简洁、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的过程。2有机合成的任务有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。3官能团的引入和转化(1)引入碳碳双键的方法卤代烃的消去反应，醇的消去反应，炔烃的不完全加成反应。(2)引入卤素原子的方法醇(或酚)的取代，烯烃(或炔烃)的加成，烷烃(或苯及苯的同系物)的取代。(3)引入羟基的方法烯烃与水的加成，卤代烃的水解，酯的水解，醛的还原。4有机合成的过程1由乙醇为主要原料制取乙二醇时，需要利用哪些反应实现？【提示】CH3CH2OHCH2=CH2CH2CH2XXCH2CH2OHOH。逆合成分析法1.逆合成分析法示意图目标化合物中间体中间体基础原料2草酸二乙酯的合成(1)逆合成分析COCOC2H5OOC2H5(2)合成步骤(用化学方程式表示)CH2=CH2H2OCH3CH2OH，反应类型：加成反应；CH2=CH2Cl2CH2ClCH2Cl，反应类型：加成反应；CH2ClCH2Cl2NaOHCH2OHCH2OH2NaCl，反应类型：水解(或取代)反应；HOCH2CH2OHHOOCCOOH，反应类型：氧化反应；HOOCCOOH2C2H5OHCOOC2H5COOC2H52H2O，反应类型：酯化(或取代)反应。2由乙烯合成草酸二乙酯的过程中，涉及的反应类型有哪些？【提示】加成反应，水解(取代)反应，氧化反应，酯化(取代)反应。有机合成中常见官能团的引入和转化【问题导思】在有机物中如何引入醛基和羧基？【提示】引入醛基：(1)醇氧化，如RCH2OHRCHO；(2)炔水化(加成)，如CHCHCH3CHO；(3)烯氧化，如2CH2=CH2O22CH3CHO。引入羧基：(1)醛氧化，如RCHORCOOH；(2)苯的同系物氧化，如RCOOH。如何消退有机物中的羟基？【提示】(1)消去反应；(2)氧化反应；(3)取代反应，如ROHHXRXH2O。如何消退有机物中的卤素原子？【提示】(1)消去反应；(2)水解反应。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CH4Cl2CH3ClHCl(2)芳香烃的取代，如Br2BrHBr(3)卤代烃的水解，如CH3CH2XNaOHCH3CH2OHNaX(4)酯的水解，如CH3COOC2H5H2OCH3COOHC2H5OH2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=CH2HXCH3CH2X。其他如与H2O、X2加成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HCCHHClH2C=CHCl。(3)醛、酮的加成，如CH3CHOH2CH3CH2OH。3氧化反应中，官能团的引入或转化(1)烯烃的氧化，如2CH2=CH2O22CH3CHO。(2)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化，如CH3被KMnO4酸性溶液氧化为COOH。(3)醇的氧化，如2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O。(4)醛的氧化，如2CH3CHOO22CH3COOH，CH3CHO2Cu(OH)2CH3COOHCu2O2H2O。4消去反应中，官能团的引入或转化(1)卤代烃消去：CH3CHCH3ClNaOHCH2=CHCH3NaClH2OCH2CH2ClCl2NaOHCHCH2NaCl2H2O(2)醇消去：CH3CH2OHCH2=CH2H2O在解答有机合成题目时，除了分析各物质组成和结构的差异外还要把握反应的特征条件，如碱、醇、加热为卤代烃的消去反应的特征条件，碱溶液、加热为卤代烃水解反应的特征条件，X2、光照为烷烃取代反应的特征条件等。这些特征条件可作为推断有机物过程的突破口。(2010福建高考改编)从樟科植物枝叶提取的精油中含有下列甲、乙二种成分：CHCHCH2OHCHCHCHO(甲)(乙)(1)甲中含氧官能团的名称为_。(2)由甲转化为乙需经下列过程(已略去各步反应的无关产物，下同)：甲CHCH2CH2OHClY乙其中反应的反应类型为_，反应的化学方程式为_(注明反应条件)。(3)欲检验乙分子中的醛基和碳碳双键的方法：a检验分子中醛基的方法是_反应。b试验操作中，哪一个官能团应先检验并说明缘由？_。(4)能否用强氧化剂(如酸性KMnO4溶液等)，把甲中CH2OH一步氧化为COOH？_缘由_。【解析】因溴水能氧化醛基，故必需先用银氨溶液检验醛基；又因银氨溶液氧化醛基后溶液呈碱性，故应先酸化后再加溴水检验碳碳双键。值得留意的是，在CH2OH氧化为COOH的过程中，碳碳双键会断裂，得不到指定的产物。因此，在氧化CH2OH之前必需将碳碳双键先爱护起来，待CH2OH转化为COOH后，再将碳碳双键复原。【答案】(1)羟基(2)加成反应CHCH2CHOClNaOHCHCHCHONaClH2O(3)a.银镜b醛基由于Br2也能氧化醛基，所以必需先用银氨溶液氧化醛基，又由于氧化后溶液为碱性，所以应先酸化后再加溴水检验双键(4)否因CH2OH被氧化为COOH的过程中，碳碳双键会断裂，得不到指定的产物由于还原性：CHOCC，故检验有机物分子中的醛基和碳碳双键时，应先用弱氧化剂(如Cu(OH)2、银氨溶液)检验还原性强的CHO，再用强氧化剂(如溴水、氯水)检验还原性弱的CC。1化合物A(C8H8O3)为无色液体，难溶于水，有特殊香味，从A动身，可发生图示的一系列反应，图中的化合物A苯环上取代时可生成两种一取代物，化合物D能使FeCl3溶液显紫色，G能进行银镜反应。E和H常温下为气体。试回答：A(C8H8O3)BDHCEFG(1)写出下列化合物的结构简式：A：_；B：_；G：_。(2)C中的官能团名称为_(3)反应类型： ()_；()_。(4)写出DH的化学方程式：_。【解析】由框图信息可知A能发生水解反应，结合A的分子式为C8H8O3，可知A中含有酯基；D能使FeCl3溶液显紫色，说明D中含酚羟基，且D与NaHCO3溶液反应产生气体H，说明D中含羧基(COOH)。【答案】(1)A：OHCOOCH3B：ONaCOONaG：HCOOCH3(2)羟基(3)()水解(取代)()酯化(取代)(4)OHCOOHNaHCO3OHCOONaCO2H2O有机合成原则及合成路线的设计【问题导思】有机合成中，对起始原料有何要求？【提示】廉价、易得、低毒、低污染。设计合成路线时，遵循什么原则？【提示】步骤少、产率高、绿色、环保。如何增长或减短有机物分子中的碳链？【提示】增长碳链的方法聚合；减短碳链的方法裂化、裂解。1有机合成遵循的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。通常接受四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少，最终产率越高。为削减合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相像的原料。(3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标化合物中，达到零排放。(4)有机合成反应要操作简洁、条件温存、能耗低、易于实现。(5)要按肯定的反应挨次和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息，把握正确的思维方法。 2有机合成路线的选择(1)烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系 (2)一元合成路线RCH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯(3)二元合成路线CH2=CH2CH2XCH2X二元醇二元醛二元羧酸链酯、环酯、聚酯(4)芳香族化合物合成路线ClOHCH3CH2ClCH2OHCHOCOOH有机物分子中碳链的转变或碳环的形成：增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式为有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的聚合等。变短：如烷烃的裂化、裂解，某些烃(如苯的同系物、烯烃)的氧化等。碳环形成：如二烯烃与单烯烃的加成。乙基香草醛(OHCHOOC2H5)是食品添加剂的增香原料，其香味比香草醛更加浓郁。(1)写出乙基香草醛分子中两种含氧官能团的名称_。(2)乙基香草醛的同分异构体A是一种有机酸，A可发生以下变化：提示：RCH2OHRCHO与苯环直接相连的碳原子上有氢时，此碳原子才可被酸性KMnO4溶液氧化为羧基。(a)由AC的反应属于_(填反应类型)。(b)写出A的结构简式_。(3)乙基香草醛的另一种同分异构体D(CH3OCOOCH3)是一种医药中间体。请设计合理方案用茴香醛(CH3OCHO)合成D：_(其他原料自选，用反应流程图表示，并注明必要的反应条件)。例如：Br【解析】(1)由题给乙基香草醛的结构简式可知其结构中含有氧原子的官能团有醛基、(酚)羟基、醚键。(2)由题目可知A是一种有机酸，所以在A中有一个羧基，关键是推断另外一个含氧基团和烃基。由题给提示可知，与苯环直接相连的碳原子上有氢原子时，此碳原子可以被酸性高锰酸钾溶液氧化成羧基，再结合题给转化关系：A生成苯甲酸，可知A中苯环上只有一个支链；由提示和转化关系AB，得出A中有一个醇羟基，再结合醇被氧化的规律可知，要想得到醛，羟基必需在链端碳原子上，可知A中有“CH2OH”，结合A的分子式可以确定A的结构简式是：CHCOOHCH2OH。由转化关系AC和A、C分子的差别可知：A生成C的过程中，其碳原子数没有变化，只有OH被Br取代，则AC的反应类型是取代反应。(3)有机合成题目一般是先观看原料与产品的官能团差别，然后再考虑需要利用哪些反应引入不同的官能团。比较茴香醛(CH3OCHO)和D(CH3OCOOCH3)的结构差别可知；茴香醛中的醛基(CHO)经过一系列反应转化成了COOCH3，茴香醛可以被酸性高锰酸钾氧化成羧酸，羧酸连续与甲醇发生酯化反应即可得到D，由题给示例可知茴香醛合成D的反应流程图是：CH3OCHOCH3OCOOHCH3OCOOCH3。【答案】(1)醛基、(酚)羟基、醚键(写出前两种即可)(2)(a)取代反应(b)CHCOOHCH2OH(3)CH3OCHOCH3OCOOHCH3OCOOCH32以H2O、H218O、空气、乙烯为原料制取CH3C18OOC2H5，请设计合成路线并写出相关反应的化学方程式。【答案】合成路线：CH2=CH2C2H518OHCH3COC2H518O有关化学方程式：CH2=CH2H2OCH3CH2OHCH2=CH2H218OCH3CH218OH2CH3CH218OHO22CH3CH18O2H2O2CH3CH18OO22CH3COH18OCH3COH18OC2H5OHCH3COC2H518OH2O1有机合成过程的2个任务：(1)碳架构建，(2)官能团引入或消退。2有机合成的2条常见路线：(1)一元醇一元醛一元羧酸酯(2)CH2=CH2CH2XCH2X二元醇二元醛二元羧酸链酯、环酯、聚酯1有机化合物分子中能引入卤原子的反应是()在空气中燃烧取代反应加成反应加聚反应ABC D【解析】有机物在空气中燃烧，是氧元素参与反应；由烷烃、苯等可与卤素单质发生取代反应，引入卤素原子；由不饱和烃与卤素单质或卤化氢加成，可引入卤素原子；加聚反应仅是含不饱和键物质的聚合。【答案】C2可在有机物中引入羟基的反应类型是()取代加成消去酯化氧化还原A BC D【解析】解题时首先留意审题，本题考查的是OH的引入，而不是单纯的醇羟基的引入。本题以醇、酚、羧酸等含羟基的化合物为源，从能否引入OH这一角度考查对有机反应类型的生疏。应留意各类反应中化学键的断裂和形成的特点，用试验说明能否引入OH。故选B。【答案】B3下列有机物可能经过氧化、酯化、加聚三种反应制得高聚物CH2CHCOOCH2CHCH2的是()ACH3CH2CH2OHBCH2ClCHClCH2OHCCH2BCDEFCOOHCOOH已知B的相对分子质量比A的大79。(1)请推想用字母代表的化合物的结构简式。C是_，F是_。(2)完成下列反应的方程式：BC：_。EF：_。【解析】依据题意，用逆推法进行思考。最终产物是乙二酸，它由E经两步氧化而得，则F为乙二醛，E为乙二醇；依据CDE的反应条件可知D为1,2二溴乙烷，C为乙烯，而C是由B经消去反应得到，而B应为溴乙烷，A为乙烷，且溴乙烷的相对分子质量比乙烷大79。符合题意。【答案】(1)CH2=CH2CHOCHO(2)CH3CH2BrCH2=CH2HBrCH2OHCH2OHO2CHOCHO2H2O1下列反应中，不行能在有机物中引入羧基的是()A卤代烃的水解B有机物RCN在酸性条件下水解C醛的氧化D烯烃的氧化【解析】卤代烃水解引入了羟基，RCN水解生成RCOOH，RCHO被氧化生成RCOOH，烯烃如RCH=CHR被氧化后可以生成RCOOH。【答案】A2有机物CH2OHCHCH3CHO可经过多步反应转变为CCH3CH3CH2，其各步反应的反应类型是()A加成消去脱水B消去加成消去C加成消去加成 D取代消去加成【解析】CH2OHCHCH3CHOCCH2CH3CHOCHCH3CH3CH2OHCCH3CH3CH2。【答案】B3绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”(原子节省)的新概念及要求。抱负的“原子经济性”反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的是()A乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷(OCH2CH2)B乙烷与氯气制备氯乙烷C苯和乙醇为原料，在肯定条件下生产乙苯D乙醇与浓硫酸共热制备乙烯【解析】依据绿色化学“原子经济性”原理，抱负的化学反应是原子的利用率达到100%，四个选项中只有A项(其反应为2CH2=CH2O22OCH2CH2)可满足绿色化学的要求，B、C、D项除生成目标化合物外，还有其他副产物生成。【答案】A4由环己醇制取己二酸己二酯，最简洁的流程途径挨次正确的是()取代反应加成反应氧化反应还原反应消去反应酯化反应中和反应聚合反应ABC D【解析】该过程的流程为：)【答案】B51,4二氧六环(OCH2CH2OCH2CH2)是一种常见的溶剂，它可以通过下列方法制得：A(烃)BCOCH2CH2OCH2CH2，则烃A是()A1丁烯 B1,3丁二烯C乙炔 D乙烯【解析】接受逆推法可得C为HOCH2CH2OH，B为BrCH2CH2Br，烃A为CH2=CH2。【答案】D6已知：，假如要合成，所用的起始原料可以是()A2甲基1,3丁二烯和2丁炔B1,3戊二烯和2丁炔C2,3二甲基1,3戊二烯和乙炔D2,3二甲基1,3丁二烯和丙炔【解析】假如以虚线断裂可得起始原料、；假如以虚线断裂可得起始原料、，D选项符合，同样分析A选项也符合。【答案】AD7按以下步骤可从OH合成HOOH。(部分试剂和反应条件已略去)OHABCDEFOHHO请回答下列问题：(1)分别写出B、D的结构简式：B_，D_；(2)反应中属于消去反应的是_。(填反应代号)(3)假如不考虑反应，对于反应，得到E的可能的结构简式为_。(4)试写出CD反应的化学方程式_(有机物写结构简式，并注明反应条件)。【解析】解决此题的关键在于反应试剂的转变。OH和H2的反应，只能是加成反应，所以A为OH；而B是由A与浓硫酸加热得到，且能与Br2反应，B为，C为BrBr，而D能与Br2反应生成E，E与H2再反应，所以D中应有不饱和键，综合得出D为，E为BrBr，F为BrBr。【答案】(1)(2)(3)BrBr、BrBr、BrBrBrBr(4)BrBr2NaOH2NaBr2H2O8已知某些酯在肯定条件下可以形成烯酸酯。CHCH3CH3COORCCH2CH3COOR由烯烃合成有机玻璃过程的化学反应如下所示，把下列各步变化中指定分子的有机产物的结构简式填入空格内：CH3CH=CH2 【解析】本题主要是依据衍生物的相互关系所设计的推断合成题，其主要特点是通过已知条件给出课本中没有介绍的新学问，并将其理解加以迁移应用。解答的关键是：首先分析已知条件(主要对比反应物与生成物的结构不同)，找出新的学问的规律，然后再结合被指定发生类似变化的物质加以迁移，应用到题目的解答过程中。如：依据CHCH3CH3COORCCH2CH3COOR推知CHCH3CH3COOCH3CCH3CH2COOCH3由加聚反应的原理可推得：CnCH2CH3COOCH3CH2CCH3COOCH3【答案】CHCH3CH3CHOCHCH3CH3COOHCHCH3CH3COOCH3CCH3CH2COOCH3CH2CCH3COOCH39已知RCROCOHRRCNCOHRRCOOH，产物分子比原化合物分子多出一个碳原子，增长了碳链。分析下图变化，并回答有关问题：A(C3H6O，无银镜反应)BCDF(C7H12O2)G(C7H12O2)nE(1)写出有关物质的结构简式：A_；C_。(2)指出反应类型：CD：_；FG：_；(3)写出下列反应的化学方程式：DEF：_；FG：_。【解析】有机物A(C3H6O)应属醛或酮，因无银镜反应，只能是酮，可推知A为丙酮(COCH3CH3)，其他依流程图路线，结合题给信息分析之。【答案】(1)COCH3CH3CCH3OHCH3COOH(2)消去反应加聚反应(3)CCH2CH3COOHCHOHCH3CH3CCOOCHCH3CH2CH3CH3H2O；CCH3COOCH(CH3)2nCH2CH2CCH3COOCH(CH3)210(2011海南高考)乙烯是一种重要的化工原料，以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去)：CH2=CH2A(C2H6O)B(C2H4O2)C(C4H8O2)D(C2H4O)E(C2H6O2)F(C6H10O4)请回答下列问题：(1)A的化学名称是_；(2)B和A反应生成C的化学方程式为_，该反应的类型为_；(3)D的结构简式为_；(4)F的结构简式为_；(5)D的同分异构体的结构简式为_。【解析】依据典型有机物之间的转化关系很简洁推知A是CH3CH2OH，B是CH3COOH，C是CH3COOCH2CH3。分子式为C2H4O的有机物比相应的饱和醇少2个氢原子，其分子结构中可能含1个双键也可能含1个环，其可能的结构为CH2=CHOH(极不稳定)、CH3CHO和CH2OCH2，由D(C2H4O)H2OC2H6O2，该反应为加成反应，乙醛不能和水加成，所以D必定为CH2OCH2，它和水加成生成乙二醇(HOCH2CH2OH)，乙二醇分子和2分子乙酸发生酯化反应生成二乙酸乙二酯(CH3COOCH2CH2OOCCH3)。【答案】(1)乙醇(2)CH3CH2OHCH3COOHCH3COOCH2CH3H2O酯化反应(或取代反应)(3)CH2OCH2(4)CH3COOCH2CH2OOCCH3(5)CH3CHO11有机物丙(C13H18O2)是一种香料，其合成路线如图所示。其中甲的相对分子质量通过质谱法测得为88，它的核磁共振氢谱显示只有三组峰；乙与苏合香醇(CHOHCH3)互为同系物。)丙(C13H18O2)已知：RCHRCH2CH2OH(1)依据系统命名法，A的名称是_。(2)C与新制Cu(OH)2悬浊液反应的化学方程式_。(3)丙中含有两个CH3，在催化剂存在条件下1 mol D与2 mol H2反应可以生成乙，D可以发生银镜反应，则D的结构简式为_。(4)甲与乙反应的化学方程式为_。【解析】从流程看甲为羧酸，且含有三类氢原子(包括羧基氢)，再结合A的相对分子质量看，A、B、C、甲分别为(CH3)2CH(CH3)2CHCOOCH2CH2CH2H2O12以乙烯为初始反应物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)。已知两个醛分子在肯定条件下可以自身加成。下式中反应的中间产物()可看成是由()中的碳氧双键打开，分别跟()中的2位碳原子和2位氢原子相连而得。()是一种3羟基醛，此醛不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛(烯醛)：CHCH2RORCHCHOH CRRCH2CHCHO请运用已学过的学问和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇的各步反应的化学方程式(不必写出反应条件)。【解析】由题给信息知：两个醛分子在肯定条件下通过自身加成反应，得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参与反应的两个醛分子的碳原子数之和。依据最终产物正丁醇中有4个碳原子，原料乙烯分子中只有2个碳原子，运用题给信息，将乙烯氧化为乙醛，两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛，最终用H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应，便可得到正丁醇。本题基本接受正向思维方法：乙烯乙醛丁烯醛正丁醇本题中乙烯合成乙醛的方法有两种：其一：乙烯乙醇乙醛其二： 乙烯乙醛【答案】CH2=CH2H2OCH3CH2OH2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2OCH3CHOCH3CHOCH3CHCHCHOOHHCH3CHCHCHOOHHCH3CH=CHCHOH2OCH3CH=CHCHO2H2CH3CH2CH2CH2OH或2CH2=CH2O22CH3CHO，再按进行合成