第3章第1节有机化合物的合成第1课时有机合成的关键--碳骨架的构建和官能团的引入学案完美版

第1节有机化合物的合成第1课时有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入1．理解有机物碳骨架的构建方法。(重点)2．掌握常见官能团的引入、转化方法。(重点)碳骨架的构建[基础·初探]1.碳链的增长(1)卤代烃的取代反应①溴乙烷与氰化钠的反应CH3CH2Br＋NaCN―→CH3CH2CN＋NaBr，CH3CH2CN――→H2O，H＋CH3CH2COOH。②溴乙烷与丙炔钠的反应CH3CH2Br＋NaC≡CCH3―→CH3CH2C≡CCH3＋NaBr。2．碳链的减短(1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应①烯烃、炔烃的反应与碱石灰共热得到的有机物是什么？(请说明原因)[核心·突破]1．碳链的增长2．碳链的减短3．开环与成环(1)开环反应[题组·冲关]题组1碳链的增长1．一定条件下，炔烃可以进行自身化合反应。如乙炔的自身化合反应为：2H—C≡C—H―→H—C≡C—CH===CH2下列关于该反应的说法不正确的是()A．该反应使碳链增长了2个C原子B．该反应引入了新官能团C．该反应是加成反应D．该反应属于取代反应【解析】由题目给出的化学方程式可知2分子的乙炔可以发生自身的化合反应生成新的官能团——碳碳双键，因此，此反应为2分子的乙炔发生了自身的加成反应。【答案】D2．碳链增长在有机合成中具有重要意义，它是实现由小分子有机化合物向较大分子有机化合物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应，其中可以实现碳链增长的是()A．CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热B．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热C．CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热D．CH3CH2CH3和Br2(g)光照【解析】B、C可实现官能团的转化，D中可引入Br原子，但均不会实现碳链增长，A中反应为CH3(CH2)3Br＋NaCN――→△CH3(CH2)3CN＋NaBr，可增加一个碳原子。【答案】A3．根据下列转化网络图回答相关问题。该网络图中化合物B可发生银镜反应，C可与NaHCO3水溶液反应放出气体。(1)写出A、B、D的结构简式：A________，B________，D________。(2)指出①、④、⑤三个反应的反应类型：①________，④________，⑤________。【解析】由题意可知其反应过程为【答案】(1)CH3CH2OHCH3CHOCH2===CH2(2)取代(或水解)反应消去反应加成反应4．写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式。【解析】比较乙烯(CH2===CH2)与正丁醇(CH3—CH2—CH2—CH2—OH)的结构，可知碳原子数增加一倍，官能团由碳碳双键转变为醇羟基，且个数仍为一个。可先将乙烯转化为乙醛即可达到碳原子数加倍的目的：题组2碳链的缩短及成环5．在有机合成中，有时需要通过减短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化，某同学设计的下列反应中，可成功实现碳链减短的是()【导学号：04290050】A．乙烯的聚合反应B．烯烃与酸性KMnO4溶液的反应C．酯化反应D．卤代烃与NaCN的取代反应【解析】A、C、D均会引起碳链的增长，只有B可使碳链变短，如CH3CH===CHCH3――→KMnO4＋2CH3COOH。【答案】B6．下列分子不能发生成环反应的是()【解析】A项，2HOCH2COOH浓硫酸△【答案】D7．卤代烃能够发生下列反应：2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr。下列有机物可合成环丙烷的是()A．CH3CH2CH2ClB．CH3CHBrCH2BrC．CH2BrCH2CH2BrD．CH3CHBrCH2CH2Br【答案】C8．菠萝酯F是一种具有菠萝香味的赋香剂，其合成路线如下：(1)A的结构简式为________，A中所含官能团的名称是_________________。(2)由A生成B的反应类型是_________________，E的某同分异构体只有一种相同化学环境的氢，该同分异构体的结构简式为_________________。(3)写出D和E反应生成F的化学方程式_________________。(4)结合题给信息，以溴乙烷和环氧乙烷为原料制备1­丁醇，设计合成路线(其他试剂任选)。官能团的引入和转化[基础·初探]1．官能团的引入哪些反应可以在有机物分子中引入醛基？【提示】乙烯氧化：2CH2===CH2＋O2――→催化剂2CH3CHO；醇氧化：2RCH2OH＋O2――→催化剂△2RCHO＋2H2O。2．官能团的转化官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现。下面是以乙烯为起始物，通过一系列化学反应实现的官能团间的转化。(1)有机物分子中的羟基一定能直接转化为醛基。()(2)卤代烃分子中的－X能转化为－OH。()(3)醛基既可转化为羧基又可转化为羟基。()(4)醛基通过氧化反应转化为羟基。()【提示】(1)×(2)√(3)√(4)×[核心·突破]1．官能团的引入方法引入—OH烯烃与水加成，醛、酮加氢，卤代烃水解，酯的水解引入—X烃与X2取代，不饱和烃与HX或X2加成，醇与HX取代引入某些醇或卤代烃的消去，炔烃加氢引入—CHO某些醇氧化，烯氧化，糖类水解(生成葡萄糖)引入—COOH醛氧化，苯的同系物被强氧化剂氧化，羧酸盐酸化，酯酸性水解引入—COO—酯化反应2.官能团的消除方法(1)通过加成反应消除不饱和键。(2)通过消去反应、氧化反应、酯化反应等消除羟基(—OH)。(3)通过加成反应或氧化反应等消除醛基(—CHO)。【特别提醒】实现有机物分子中官能团的引入或消除，须熟悉各种官能团的性质。[题组·冲关]题组1官能团的引入1．下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是()A．苯和溴水共热B．光照甲苯与溴的蒸气C．溴乙烷与KOH溶液共热D．溴乙烷与NaOH的醇溶液共热【解析】苯与溴水不发生反应，A项不正确；甲苯与溴的蒸气在光照条件下可发生取代反应生成溴代烃，B项正确；C项发生取代反应取代溴原子；D项发生消去反应脱去溴原子，故C、D也不正确。【答案】B2．在下列反应中，不可能在有机物中引入羧基的是()A．卤代烃的水解B．腈(R—CN)在酸性条件下水解C．醛的氧化D．烯烃的氧化【解析】A项卤代烃水解引入羟基，B、C、D均可引入—COOH。【答案】A3．下列物质可以在一定条件下发生消去反应而引入碳碳双键的是()B．1­氯甲烷C．2­甲基­2­氯丙烷D．2,2­二甲基­1­氯丙烷【解析】A、B、D中物质不能发生消去反应。【答案】C4.卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格林试剂R－MgX，它可与醛、酮等羰基化合物加成：所得产物经水解可以得到醇，这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成(CH3)3C－OH，下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是()A．乙醛和氯乙烷B．甲醛和1­溴丙烷C．甲醛和2­溴丙烷D．丙酮和一氯甲烷【解析】由题给信息可知产物中与－OH相连的碳原子是羰基碳原子，要合成需要丙酮和一氯甲烷。【答案】D题组2官能团的转化和消除5．由环己烷可制备1,4­环己二醇的二醋酸酯。下面是有关的8步反应(无机产物已略去)：(1)写出结构简式：A________，B________，C________，D________。(2)反应①属于________反应，反应的化学方程式是______________。(3)反应⑤属于________反应，反应⑦属于________反应。(4)反应⑦的化学方程式是__________________________________。【解析】从题面上看，8步反应中多次涉及烃与卤素单质的作用及卤代烃参与的反应。其中，反应①是环己烷与氯气在光照条件下的取代反应；从条件来看，反应②应该属于卤代烃的消去反应，产物A是环己烯；反应③是环己烯与氯气在不见光的条件下发生的，得到的产物发生反应④后形成一个共轭二烯烃(1,3­环己二烯)，显然B应是环己烯与氯气加成的产物1,2­二氯环己烷()，而反应④属于消去反应；⑤是共轭二烯烃的1,4加成反应；反应⑦的条件告诉我们，这一步发生的是酯化反应，要发生酯化，化合物C中应该有醇羟基才可以，故反应⑥应该是卤代烃的水解反应，反应⑧为环上双键的加氢反应。【答案】6．有机物E和F可用做塑料增塑剂或涂料中的溶剂。它们的相对分子质量相等，可用如下方法合成：(1)请写出有机物的名称：A________，B________。(2)化学方程式：A＋D→E________________。B＋C→F____________________________________。(3)X反应的类型及条件：类型________，条件____________。E和F的相互关系属________(填序号)。①同系物②同分异构体③同一种物质④同一类物质【解析】由题中信息知，A为卤代烃【答案】(1)对苯二甲醇对苯二甲酸(3)取代反应光照②④【规律总结】卤代烃在官能团转化中的“桥梁”作用不论何时，都要尽可能让思考与反省预见到突发的激情，这于审慎者可轻而易举做到。心烦意乱之时，首先要做的就是意识到这一点。先控制住自己的情绪，下决心不再使之加剧。有了这种高明的防范，就能很快终止怒气。要懂得制怒之法，且止息于当止之时：奔跑时停下来最难；狂怒时保持头脑清醒也一样难。过分激动，不论程度高低，都会影响理智。一旦对发怒有了这种警醒，就不会使你因怒气而失控，也不会使你损害良好的辨别力。谨慎地驾驭情绪，就能很好地控制它。你将是马背上第一个理智的人。智者最没有耐性，因为学识减少了他们的耐心。知识渊博的人很难被取悦。俄庀泰特斯告诉我们，生活最重要的准则在于懂得如何忍受一切。他认为这是智慧的一半真谛。容忍愚蠢需要极大的耐心。有时最令我们痛苦的人正是我们最依赖的人，这帮助我们战胜自我。耐心能带来无可估量的内心平静；而内心平静是世间的福祉。不懂得如何容忍他人的人如果还能忍受他自己的话，就应当独处。