2018-2019学年人教版高中化学选修五名师制作优质学案：第3章 第4节 有机合成 Word版含答案

……………………………………………………………名校名师推荐…………………………………………………第四节　有机合成学习目标：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。[自主预习·探新知]一、有机合成的过程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分子的骨架，并引入或转化所需的官能团。3．有机合成的过程4．官能团的引入或转化方法(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。微点拨：卤素原子的引入、羟基的引入用加成反应比用取代反应好，因为加成反应中官能团的位置可以固定。二、逆合成分析法1．基本思路可用示意图表示为⇒eq\x(目标化合物)⇒2．基本原则(1)合成路线的各步反应的条件必须比较温和，并具有较高的产率。(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。3．用逆合成分析法分析草酸二乙酯的合成合成步骤(用化学方程式表示)①CH2===CH2＋H2O④。微记忆：二元合成路线基本上都涉及卤代烃(或醇)的消去反应，烯烃的加成反应。[基础自测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)消去反应可以引入双键，加成反应也可以引入双键。(　　)(2)引入羟基的反应都是取代反应。(　　)(3)烯烃中既可以引入卤素原子也可以引入羧基或羰基。(　　)(4)加聚反应可以使有机物碳链增长，取代反应不能。(　　)(5)制取氯乙烷时，可以用乙烷和氯气在光照时反应，也可以利用乙烯和氯化氢发生加成反应。(　　)【答案】　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×2．有下述有机反应类型：①消去反应；②水解反应；③加聚反应；④加成反应；⑤还原反应；⑥氧化反应。已知CH2Cl—CH2Cl＋2H2OA．⑥④②①　　B．⑤①④②C．①③②⑤D．⑤②④①B　[由丙醛合成目标产物的主要反应有①CH3CH2CHO＋H2②CH3CH2CH2OH③CH3CH===CH2＋Br2―→(加成反应)④＋2H2O3．1,4­二氧六环()可通过下列方法制取。烃AB【导学号：40892146】A．乙炔B．1­丁烯C．1,3­丁二烯D．乙烯D　[此题可以应用逆推法推出A物质，根据1,4­二氧六环的结构，可以推知它是由两分子乙二醇HO—CH2—CH2—OH脱水后形成的环氧化合物。生成乙二醇的可能是1,2­二溴乙烷()；生成1,2­二溴乙烷的应该是乙烯，所以CH2===CH2[合作探究·攻重难] 有机合成过程中官能团的引入、转化和消除[典例1]　以为原料，设计由Br2等其他试剂制取，写出有关反应的化学方程式，并注明反应条件(注：已知碳链末端的羟基能转化为羧基)。【解析】　原料为，要引入—COOH，从提示的信息可知，只有碳链末端的—OH(即—CH2OH)可氧化成—COOH，所以首先要考虑在上引入—OH。引入—OH的方法：①转化成卤代烃，卤代烃水解。②与H2O加成，但与H2O加成产物不唯一，故采用①法。【答案】　(1)＋Br2―→＋H2O1．官能团的引入(1)卤素原子的引入 引入方法 典型化学方程式 烷烃与X2的取代 CH4＋Cl2 不饱和烃与HX或X2的加成反应 CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br 醇与HX的取代 CH3CH2OH＋HBr(2)碳碳双键的引入 引入方法 典型化学方程式 醇发生消去反应 CH3CH2OH 卤代烃消去反应 CH3CH2Br＋NaOH 炔烃加成反应 CH≡CH＋HCl(3)羟基的引入 引入方法 典型化学方程式 烯烃与水加成 CH2===CH2＋H2O 醛或酮与H2加成 ＋H2 卤代烃在碱性条件下水解 CH3CH2Br＋NaOH 酯的水解 CH3COOC2H5＋H2O2．官能团的转化包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。(1)官能团种类变化：利用官能团的衍生关系进行衍变，如卤代烃醇CH3CH2OH(2)官能团数目变化：通过不同的反应途径增加官能团的个数，如CH3CH2OH(3)官能团位置变化：通过不同的反应，改变官能团的位置，如CH3CH2CH2OH3．从分子中消除官能团的方法(1)经加成反应消除不饱和键。(2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消除—OH。(3)经加成或氧化反应消除—CHO。(4)经水解反应消除酯基。(5)通过消去或水解反应可消除卤素原子。[对点训练]1．酸牛奶是人们喜爱的一种营养饮料，酸牛奶中有乳酸菌可产生乳酸等有机酸，由乙烯合成乳酸工艺如下：【导学号：40892147】CH2===CH2(1)C的结构简式为______________________________________________；(2)写出下列转化关系的化学方程式：①生成A的反应_____________________________________________________________________________________________________________；②B→CH3CHO的反应_________________________________________________________________________________________________________；③实验室制乙烯的反应_______________________________________________________________________________________________________。【答案】　(1)CH3CH(OH)CN(2)①CH2===CH2＋HCl②2CH3CH2OH＋O2③CH3CH2OH 有机合成方案的设计[典例2]　已知：请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇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：两个醛分子在一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加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根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，两个乙醛分子先进行自身加成再脱去一分子水得到丁烯醛，最后用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。本题基本采用正向思维方法：乙烯【答案】　(1)CH2===CH2＋H2O―→CH3CH2OH、2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O(或2CH2===CH2＋O2―→2CH3CHO)(2)2CH3CHO―→(3)(4)CH3CH===CHCHO＋2H2―→CH3CH2CH2CH2OH有机合成遵循的原则及合成路线的选择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。通常采用四个碳原子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。为减少合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少，最后产率越高。(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单、条件温和、能耗低、易于实现。(5)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，掌握正确的思维方法。有时则要综合运用顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。原料2．合成路线的选择(1)一元合成路线：R—CH===CH2(2)二元合成路线：CH2===CH2(3)芳香化合物合成路线：[对点训练]2．由CH3CH2CH2OH制备，所发生的化学反应至少有①取代反应，②消去反应，③加聚反应，④酯化反应，⑤还原反应，⑥水解反应等当中的(　　)A．①④　　　B．②③C．②③⑤D．②④B　[可采用逆合成分析法←CH3CH2CH2OH，故应先消去后加聚。][当堂达标·固双基]1．下列化学反应的产物，只有一种的是(　　)A．在浓硫酸存在下发生脱水反应B．在铁粉存在下与氯气反应C．与碳酸氢钠溶液反应D．CH3—CH===CH2与氯化氢加成C　[A项中醇可以发生分子内和分子间两种脱水反应；B项中甲苯苯环上可以引入两种位置的Cl原子；C项中—COOH才能与HCO2．由2­氯丙烷制得少量的CH2OHCHOHCH3需要经过下列几步反应(　　)【导学号：40892148】A．消去→加成→水解B．加成→消去→取代C．取代→消去→加成D．消去→加成→消去A　[2­氯丙烷首先与NaOH的乙醇溶液在加热时发生消去反应，形成丙烯，再由丙烯与溴水发生加成反应形成1,2­二溴丙烷，1,2­二溴丙烷与NaOH的水溶液在加热时发生取代反应产生CH2OHCHOHCH3。因此由2­氯丙烷制得少量的CH2OHCHOHCH3需要经过的反应类型是消去→加成→水解(取代)，故A正确。]3．由乙炔为原料制取CHClBr—CH2Br，下列方法中最可行的是(　　)A．先与HBr加成后再与HCl加成B．先与H2完全加成后再与Cl2、Br2取代C．先与HCl加成后再与Br2加成D．先与Cl2加成后再与HBr加成C　[由CH≡CH和CHClBr—CH2Br比较可知，后者多出2个溴原子、1个氢原子和1个氯原子。即CH≡CH应和Br2、HCl发生加成反应；CH≡CH和H2完全加成后生成CH3—CH3，CH3—CH3和Cl2、Br2发生取代反应时副产物较多，难以控制生成CHClBr—CH2Br。]4．甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体，旧法合成的反应是：(CH3)2C===O＋HCN―→(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4―→CH2===C(CH3)COOCH3＋NH4HSO4。20世纪90年代新法合成的反应是：CH3C≡CH＋CO＋CH3OHCH2===C(CH3)COOCH3。新法与旧法比较，新法的优点是(　　)A．原料都是无毒物质B．原料无爆炸危险C．原料都是气体D．没有副产物，原料利用率高D　[通过反应方程式的比较可以看出：新方法中用到了有毒物质CO，CO、CH3OH都有可燃性，容易发生爆炸，所以这些并不是优点。优点是产物全部是甲基丙烯酸甲酯，原料利用率高。]5．对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知苯环上的硝基可被还原为氨基，，产物苯胺还原性强，易被氧化，则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是(　　)【导学号：40892149】A．甲苯B．甲苯C．甲苯D．甲苯A　(1)要注意多个官能团引入的先后顺序。如引入羟基和氧化反应的先后顺序。(2)要注意对某些官能团的保护。6．一种有机玻璃的结构简式为关于它的叙述不正确的是(　　)A．该有机玻璃的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯B．该有机玻璃可用2­甲基丙烯酸和甲醇为原料，通过酯化反应、加聚反应制得C．它在一定条件下发生水解反应时，可得到另外一种高分子化合物D．等物质的量的有机玻璃和2­甲基丙烯酸甲酯耗氧量相同D　[该有机玻璃的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，A正确；该高分子化合物的单体为甲基丙烯酸甲酯，可以由2­甲基丙烯酸和甲醇通过酯化反应生成，然后再通过加聚反应制得聚甲基丙烯酸甲酯，B正确；它在一定条件下发生水解反应时，生成聚甲基丙烯酸和甲醇，C正确；等物质的量的有机玻璃和2­甲基丙烯酸甲酯含有的各种原子的个数不同，耗氧量不同，D错误。]7．乙酸苯甲酯对花香和果香的香韵具有提升作用，故常用于化妆品工业和食品工业。乙酸苯甲酯可以用下面的设计方案合成。【导学号：40892150】A()(1)写出A、C的结构简式：A________、C________。(2)D有很多同分异构体，含有酯基和一元取代苯基结构的同分异构体除D外还有五种，其中三种结构简式为请写出另外两个同分异构体的结构简式：________和________。(3)E是含有一个甲基、一个羧基和一元取代苯基结构的D的同分异构体，E与NaOH溶液反应的产物的结构简式为______________________。(4)F为E的一氯代物，F中含有甲基和羧基，F能在NaOH醇溶液条件下发生消去反应，写出F发生消去反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________________。【解析】　由A―→B的反应条件，可知发生了取代反应，A为甲苯，B为，C为。关于酯的同分异构体的写法利用组合法，可推出D的同分异构体有：、、、。【答案】　(1)(2)(3)　(4)＋2NaOHPAGE1