【创新方案】高中化学 第三章 第四节 有机合成课件 新人教版选修5

第四节有机合成课前预习·巧设计名师课堂·一点通创新演练·大冲关考点一考点二设计1设计2设计3第三章烃的含氧衍生物课堂10分钟练习课下30分钟演练课堂5分钟归纳(1)填空：名称官能团发生反应的主要类型烯烃苯卤代烃加成反应，氧化反应取代反应，加成反应，氧化反应取代(水解)反应，消去反应—X名称官能团发生反应的主要类型醇，取代反应(与HX取代，酯化反应)羧酸酯—OH氧化反应，消去反应—COOH酸的通性，酯化反应水解反应(2)写出①②④⑥的化学方程式(注明反应条件)①CH3CH2Br＋NaOH――→醇△CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。CH2===CH2＋H2O――→催化剂△CH3CH2OH。⑤一、有机合成1．有机合成的概念有机合成指利用简单易得的原料，通过，生成具有和的有机化合物。2．有机合成的任务有机合成的任务包括目标化合物的构建和的转化。有机反应特定结构功能分子骨架官能团3．有机合成的过程4．官能团的引入或转化的方法(1)在碳链上引入碳碳双键的三种方法：①，②，③。醇的消去卤代烃的消去炔烃的加成(2)在碳链上引入卤素原子的三种方法：①，②，③。(3)在碳链上引入羟基的四种方法：①，②，③，④。不饱和键与X2的加成醇与HX的取代烷烃与X2的取代烯烃与水加成卤代烃的水解酯的水解醛(羰)基的还原二、逆合成分析法1．逆合成分析法的构建2．以草酸二乙酯为例，说明逆推法在有机合成中的应用(1)草酸二乙酯分子中含有两个酯基，按酯化反应规律将酯基断开，得到和，说明目标化合物可由通过酯化反应得到：草酸两分子乙醇两分子的乙醇和草酸(2)羧酸可由醇氧化得到，草酸前一步的中间体应该是乙二醇：(3)乙二醇的前一步中间体是1,2二氯乙烷，1,2二氯乙烷可通过乙烯的加成反应而得到：(4)乙醇通过乙烯与水的加成得到：根据以上分析，合成步骤如下(用化学方程式表示)：CH2===CH2＋H2O――→催化剂△CH3CH2OHCH2===CH2＋Cl2―→CH2Cl—CH2Cl；；①②CH2Cl—CH2Cl＋2NaOH――→H2OCH2OH—CH2OH＋2NaClCH2OH—CH2OH――→[O]HOOC—COOHC2H5OOC—COOC2H5＋2H2O；；③④⑤。解析：制取CHClBr—CH2Br，即在分子中引入一个氯原子和两个溴原子，所以加成时需先与HCl加成引入一个Cl原子，再与Br2加成引入两个溴原子。1．下图中四位同学对由乙炔为原料制取CHClBr－CH2Br的认识中最可行的是()答案：C2．判断正误。(1)加成反应的原子利用率为100%。()(2)消去反应可以引入双键，加成反应也可以引入双键。()(3)只有不饱和键与HX(或X2)通过加成反应才能引入X(X为卤素原子)。()(4)加聚反应可以使有机物碳链延长，取代反应不能。()答案：(1)√(2)√(3)×(4)×3．由转变成，需经过________反应、________反应、________反应等较合理的反应过程。答案：消去加成消去4．思考题。(1)有机物中能够被连续氧化的物质主要有哪些？(2)有机合成中的总产率与各分步反应的产率有什么关系？答案：(1)有机物中能够连续被氧化的物质主要有醇类物质和乙烯。(2)合成路线的总产率等于各分步产率之积，因此应选择步骤尽量少、副反应产物最少的合成路线。1．碳链的增减(1)碳链增长的反应：①不饱和键与HCN的加成反应。由于HCN分子中的－CN含有一个碳原子，因此它和不饱和键加成时，可增加一个碳原子。②各类缩合反应。如醛与醛的加成反应等。③加聚反应。含有不饱和键的化合物之间可以进行自聚或互聚，使碳链增长。如乙烯的加聚、乙醛的加聚等。④酯化反应。酸和醇的酯化反应也可使碳链增长。(2)减少碳链的反应：①脱羧反应。羧酸失去羧基的反应称为脱羧反应。②氧化反应。包括燃烧、烯、炔的部分氧化，丁烷直接氧化成乙酸，苯的同系物氧化成苯甲酸等。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等。④裂化反应。长碳链的烷烃在高温或者有催化剂存在的条件下可以裂解成短链的气态烃。2．官能团的引入引入方法及举例(化学方程式)引入卤素原子①烷烃与X2的取代反应：CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl②不饱和烃与HX或X2的加成反应：CH2===CH2＋Br2―→CH2Br－CH2Br③醇与HX的取代反应：CH3CH2OH＋HBr――→△CH3CH2Br＋H2O引入方法及举例(化学方程式)引入羟基①烯烃与水的加成反应：CH2===CH2＋H2O――→催化剂CH2CH2OH②醛或酮与H2的加成反应：CH3CHO＋H2――→催化剂CH3CH2OH③卤代烃的水解反应：CH3CH2Br＋NaOH――→H2O△CH3CH2OH＋NaBr④酯类的水解反应：CH3COOC2H5＋H2O稀硫酸CH3COOH＋C2H5OH引入方法及举例(化学方程式)引入双键①醇类的消去反应：CH3CH2OH――→浓硫酸170℃CH2===CH2↑＋H2O②卤代烃的消去反应：CH3－CH2Br2＋NaOH――→醇△CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O③炔烃的加成反应：CH≡CH＋HCl―→CH2===CHCl④醇类的催化氧化反应：2CH3CH2OH＋O2――→催化剂△2CH3CHO＋2H2O引入方法及举例(化学方程式)引入羧基①醛类的氧化反应：2CH3CHO＋O2――→催化剂△2CH3COOH②酯类的水解反应：CH3COOC2H5＋H2O稀硫酸CH3COOH＋C2H5OH③苯的同系物的氧化：3．官能团的消除(1)通过加成消除不饱和键。(2)通过消去或氧化或酯化或取代等消除羟基。(3)通过加成或氧化消除醛基。(4)通过消去或水解可消除卤原子。[例1]茚是一种碳氢化合物，其结构为。茚有一种同分异构体A，A分子中的碳原子不可能完全在同一平面上，且A分子中含有一个苯环。A有如下转化关系：，已知：①R—X――→NaOH溶液△R—OH＋HX。②一个碳原子上同时连有两个羟基不稳定，会失水形成羰基。③B、C、D、E、F的分子结构中均有一个苯环。根据变化关系和已知条件，试回答下列问题：(1)A为________，B为________。(填结构简式)(2)C生成D、D生成E的反应类型分别是__________、____________。[解析]F能发生加聚反应，可推知F的分子结构中有碳碳不饱和键：逆向推断并且结合反应条件可推知E中有“－OH”、“－COOH”官能团，E通过酯化反应实现了碳链的增长；A的分子式为C9H8，含有苯环且分子中碳原子不可能完全在同一平面上，可知其结构简式为；依正向思维，A通过加成反应、取代反应、氧化反应、支链上的还原反应生成了E物质。[例2](2011·课标全国卷)香豆素是一种天然香料，存在于黑香豆、兰花等植物中。工业上常用水杨醛与乙酸酐在催化剂存在下加热反应制得：以下是由甲苯为原料生产香豆素的一种合成路线(部分反应条件及副产物已略去)：已知以下信息：①A中有五种不同化学环境的氢；②B可与FeCl3溶液发生显色反应；③同一个碳原子上连有两个羟基通常不稳定，易脱水形成羰基。请回答下列问题：(1)香豆素的分子式为________；(2)由甲苯生成A的反应类型为__________，A的化学名称为________；(3)由B生成C的化学反应方程式为_________________________________________________________________；(4)B的同分异构体中含有苯环的还有________种，其中在核磁共振氢谱中只出现四组峰的有________种；(5)D的同分异构体中含有苯环的还有________种，其中：①既能发生银镜反应，又能发生水解反应的是_______(写出结构简式)；②能够与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2的是________(写结构简式)[解析]本题主要考查有机合成知识，涉及分子式、有机反应类型、同分异构体等知识，综合性较强，意在考查考生对有机合成的分析、推断能力以及运用所学知识解决新问题的能力。(1)根据香豆素的结构简式，可知其分子式为C9H6O2。(2)由甲苯生成A为取代反应，由香豆素的结构简式知A为邻氯甲苯。(3)由B、C的分子式及反应条件可知，B生成C的化学方程式为：(4)B的同分异构体含苯环的还有：共4种，在核磁共振氢谱只出现四组峰的有2种。(5)含有碳氧双键和苯环的D的同分异构体还有[答案](1)C9H6O2(2)取代反应2氯甲苯(邻氯甲苯)根据有机物的性质推断官能团的结构(1)能与Na或K反应放出H2的官能团有：醇羟基、酚羟基、羧基、磺酸基(—SO3H)等。(2)能与Na2CO3溶液反应的官能团有：酚羟基、羧基、磺酸基等。(3)能与NaHCO3溶液反应的官能团有：羧基、磺酸基等。(4)能与NaOH溶液发生反应的官能团有：酚羟基、羧基、磺酸基、酯基、C－X键等。(5)能与H2发生加成反应(即能被还原)的官能团有：碳碳双键、碳碳三键、醛基、羰基、苯环等。(6)能被氧化(具有还原性，可燃性除外)的官能团有：醛基、醇羟基、酚羟基、碳碳双键等。(7)既能发生氧化反应，又能发生还原反应的官能团有：碳碳双键、碳碳三键、醛基等。(8)能与H2O、HX、X2发生加成反应的官能团有：碳碳双键、碳碳三键等。(9)既能与银氨溶液发生银镜反应，又能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成红色沉淀的官能团有醛基。(10)既能使酸性KMnO4溶液褪色，又能使溴水因反应而褪色的官能团有：碳碳双键、碳碳三键、酚羟基、醛基等。(11)能发生水解反应的官能团有：酯基、C－X键等。(12)能发生加聚反应的官能团有碳碳双键。(13)能通过缩合掉H2O、HX而发生缩聚反应的官能团有：羧基与醇羟基、酚羟基与醛基等。1．有机合成的分析方法分析方法内容正合成分析法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体，逐步推向待合成有机物，其思维程序：原料→中间体→产品分析方法内容逆合成分析法采用逆向思维方法，从产品的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体，逐步推向已知原料，其思维程序：产品→中间体→原料综合比较法采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得到最佳合成路线2．有机合成遵循的原则3．有机合成的解题思路[例3](2010·天津高考)Ⅰ.已知：R—CH==CH—O—R′―――→H2O/H＋R—CH2CHO＋R′OH(烃基烯基醚)烃基烯基醚A的相对分子质量(Mr)为176，分子中碳氢原子数目比为3∶4，与A相关的反应如下：请回答下列问题：(1)A的分子式为________________。(2)B的名称是________；A的结构简式为________。(3)写出C―→D反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________。(4)写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式：________________、________________。①属于芳香醛；②苯环上有两种不同环境的氢原子。Ⅱ.由E转化为对甲基苯乙炔()的一条路线如下：E――→①F――→②G――→③H――→④H3CCCH(Mr＝118，烃)(5)写出G的结构简式：________。(6)写出①～④步反应所加试剂、反应条件和①～③步反应类型：序号所加试剂及反应条件反应类型①②③④[解析]本题考查考生对有机信息的提取能力和框图分析能力。利用信息可知A的分子式可写为(C3H4)nO，则：40n＋16＝176，n＝4，所以A的分子式为C12H16O。由转化图可知B的碳原子数为3，该醇氧化生成的C能够发生银镜反应，故B的羟基在端点，故B是1丙醇。从苯环上有两种不同环境的氢原子来看，E的同分异构体结构对称性应较强。E的相对分子质量为134，G的相对分子质量为118，二者差值为16，可见E发生加氢反应生成醇F，F发生消去反应生成烯烃G，从最终产物的