高中化学专题4烃的衍生物第三单元醛羧酸第3课时重要有机物之间的相互转化教学案苏教版选修5.docx

高中化学专题4烃的衍生物第三单元醛羧酸第3课时重要有机物之间的相互转化教学案苏教版选修5.docx

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高中化学专题4烃的衍生物第三单元醛羧酸第3课时重要有机物之间的相互转化教学案苏教版选修5

第3课时　重要有机物之间的相互转化

[目标导航]　1.通过回忆、归纳烃及烃的衍生物的重要性质，能够理解重要有机物相互转化的方法。

2.通过阅读和讨论，了解有机物转化与合成路线设计的一般思路，知道有机物转化的实质是官能团的转化。

3.通过分析与讨论，知道在有机合成中常见官能团的引入和消去的一般方法。

常见有机物之间的相互转化

1.写出对应的化学方程式（以溴乙烷为例）

CH3CH2Br＋H—OHCH3CH2OH＋HBr；

CH3CH2Br＋NaOHCH2==CH2↑＋NaBr＋H2O；

CH2==CH2＋HBr―→CH3—CH2Br；

CH2==CH2＋H2O―→CH3—CH2OH；

CH3—CH2—OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O；

CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O；

2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O；

CH3CH2OH；

＋O22CH3COOH；

CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O；

CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH。

2.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（炔）烃与水的加成；②卤代烃的水解；③酯的水解；

④醛的还原。

3.表达方式：

合成路线图

ABC……―→D

4.合成方法

（1）识别有机物的类别，含何种官能团，它与哪些知识信息有关。

（2）据现有原料、信息及反应规律，尽可能合理把目标分子分成若干片断，或寻求官能团的引入、转换、保护方法或设法将各片断拼接衍变。

（3）正逆推相结合，综合比较选择最佳方案。

议一议

1.用乙炔为原料写出制取CHClBrCH2Br的合成路线图。

答案　

2.请写出合成路线图中的方框内的化合物的结构简式。

答案　A：

BrCH2—CH2Br　B：

HOCH2—CH2OH　

C：

OHC—CHO　D：

HOOC—COOH

3.用逆合成分析法分析草酸二乙酯（）的合成（在横线上填相应物质的结构简式）。

根据以上分析写出①～⑥的化学方程式。

答案　①CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH

②CH2==CH2＋Cl2―→

③

④

⑤OHC—CHO＋O2HOOC—COOH

⑥＋2H2O

4.以CH2==CH2和HO为原料，自选必要的其他无机试剂，合成，写出有关反应的化学方程式。

答案　CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH，

CH2==CH2＋HOCH3CHOH，

2CH3CHOH＋O2

一、有机合成过程中常见官能团的引入

1.卤原子的引入方法

（1）烃与卤素单质的取代反应。

例如：

CH3CH3＋Cl2HCl＋CH3CH2Cl（还有其他的氯代烃）

（还有其他的卤代苯甲烷）

CH2==CH—CH3＋Cl2

CH2==CH—CH2Cl＋HCl

（2）不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。

例如：

CH2==CHCH3＋Br2―→CH2Br—CHBrCH3

CH2==CHCH3＋HBr―→CH3—CHBrCH3

CH≡CH＋HClCH2==CHCl。

（3）醇与氢卤酸的取代反应。

例如：

R—OH＋HXR—X＋H2O

2.羟基的引入方法

（1）醇羟基的引入方法

①烯烃水化生成醇。

例如：

CH2==CH2＋H2OCH3CH2—OH

②卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。

例如：

CH3CH2—Br＋H2OCH3CH2—OH＋HBr

③醛或酮与氢气加成生成醇。

例如：

CH3CHO＋H2CH3CH2—OH

CH3COCH3＋H2

④酯水解生成醇。

例如：

CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH

（2）酚羟基的引入方法

①酚钠盐溶液中通入CO2生成苯酚。

例如：

＋NaHCO3

②苯的卤代物水解生成苯酚，例如：

3.双键的引入方法

（1）的引入方法

①醇的消去反应引入。

例如：

CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O

②卤代烃的消去反应引入。

例如：

CH3CH2BrCH2==CH2↑＋HBr

③炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质加成（限制物质的量）可得到。

例如：

CH≡CH＋HCl―→CH2==CHCl

（2）的引入方法

醇的催化氧化。

例如：

2RCH2OH＋O22RCHO＋2H2O

2R2CHOHR1＋O2＋2H2O

4.羧基的引入方法

（1）醛被弱氧化剂氧化成酸。

例如：

CH3CHO＋2Cu（OH）2CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O

（2）醛被氧气氧化成酸。

例如：

2CH3CHO＋O22CH3COOH

（3）酯在酸性条件下水解。

例如：

CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH

（4）含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。

例如：

5.有机物官能团的转化

（1）利用官能团的衍生关系进行官能团种类转化。

例如：

（2）通过消去、加成（控制条件）、水解反应增加或减少官能团的数目。

例如：

CH3CH2Br―→CH2==CH2―→CH2BrCH2Br

②CH3CH2OH―→CH2==CH2―→CH2ClCH2Cl―→HOCH2CH2OH

③CH3CHO―→CH3CH2OH―→CH2==CH2―→CH2BrCH2Br―→―→

3通过消去、加成控制条件改变官能团的位置。

例如：

①CH3CH2CH2BrCH3CH==CH2

②CH3CH2CH2OHCH3CH==CH2

特别提醒

1.官能团的互换转变

（1）相互取代

如：

R—XR—OH

（2）氧化还原

如：

R—CH2OHR—CHO

（3）加成消去

如：

RCH2CH2OHRCH==CH2RCH2CH2Br

（4）结合重组

如：

RCOOH＋R′OHRCOOR′＋H2O

2.掌握特征反应条件

例如：

（1）NaOH醇/△为卤代烃的消去反应条件，NaOH溶液/△为卤代烃和酯等的水解反应条件。

（2）X2、光照为烷烃或芳香烃侧链取代氢的反应条件，Fe、纯X2为芳香烃苯环氢的取代条件。

（3）浓H2SO4/△为醇的消去及醇与羧酸酯化反应的条件。

3.碳链的增长与变短

（1）增长：

常见的方法有不饱和化合物间的聚合、羧酸或醇的酯化、有机物与HCN的反应等。

（2）变短：

常见的方法有烃的裂化与裂解、某些烃（如苯的同系物、烯烃）的氧化等。

4.官能团的消除

（1）通过加成反应消除不饱和键。

（2）通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基（—OH）。

（3）通过加成反应或氧化反应消除醛基（—CHO）。

（4）通过水解反应或消去反应消除卤素原子。

例1　以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到一种重要的化工产品增塑剂G，如图。

请完成下列各题：

（1）写出反应类型：

反应①_____________________________________________________，

反应④____________________。

（2）写出反应条件：

反应③_____________________________________________________，

反应⑥____________。

（3）反应②③的目的是_________________________________________________________。

（4）写出反应⑤的化学方程式：

_________________________________________________。

（5）B被氧化成C的过程中会有中间产物生成，该中间产物可能是__________________

（写出一种物质的结构简式），

检验该物质存在的试剂是_____________________________________________________。

（6）写出G的结构简式________________________________________________________。

解析　1,3丁二烯（CH2==CH—CH==CH2）经过反应①生成A，然后转化成了HO—CH2—CH==CH—CH2—OH，所以反应①是1,3丁二烯与卤素的1,4加成反应；HO—CH2—CH==CH—CH2—OH经过一系列反应生成了E，从反应条件和组成看，E是HOOC—CH==CH—COOH，由于B―→C是氧化反应，所以②是加成反应，③是消去反应，安排这两步反应的目的是防止碳碳双键被氧化；从物质的组成、结构及反应条件看，反应④是CH2==CHCH3中饱和碳原子上的取代反应，反应⑤是加成反应，反应⑥是取代（水解）反应，HOCH2CH2CH2OH和E到G的反应是以酯化反应形式进行的缩聚反应。

答案　

（1）加成反应　取代反应

（2）NaOH/醇溶液，△（或KOH/醇溶液，△）　NaOH/水溶液，△　（3）防止碳碳双键被氧化

（4）CH2==CHCH2Br＋HBrCH2Br—CH2—CH2Br

（5）HOCH2CHClCH2CHO（或OHCCHClCH2CHO或OHCCHClCH2COOH，任选一种答案即可）　新制氢氧化铜悬浊液（或银氨溶液）

（6）

解题反思　找解题“突破口”的一般方法

（1）特征反应条件：

反应条件可以确定有机物的官能团和有机反应的类型。

（2）特征物质的分子式：

有的分子式只能有一种结构。

（3）特征物质的性质：

物质的官能团决定物质的性质，根据性质推断官能团。

（4）特征反应的定量关系：

根据量的关系确定分子中官能团的数目。

变式训练1　己烯雌酚是人工合成的非甾体雌激素物质，主要用于治疗雌激素低下症及激素平衡失调所引起的功能性出血等，如图所示分别取1mol己烯雌酚进行4个实验。

下列对实验数据的预测与实际情况吻合的是（　　）

A.①中生成7molH2O

B.②中无CO2生成

C.③中最多消耗2molBr2

D.④中发生消去反应

答案　B

解析　本题考查了酚类物质的化学性质、组成方面的知识，在解题过程中，一要注意酚类物质特有的性质，二要注意羟基与苯环相互间的影响。

己烯雌酚的分子式为C18H22O2，反应①中应生成11molH2O，A项错；酚的酸性比H2CO3的弱，不能与NaHCO3溶液反应生成CO2，B项对；两个酚羟基的邻位上共有4个氢原子，它们均可被卤素原子取代，故反应③中最多可以消耗4molBr2，C项错误；苯环上的羟基不能发生消去反应，D项错。

二、有机合成路线的选择

1.合成路线选择的原则

（1）原料的选择：

①原料要廉价、易得、低毒、低污染。

②原料一般含有目标产品的某个“子结构”（或可转化为某个“子结构”）。

（2）路线的选择：

①尽量选择步骤最少的合成路线。

步骤越少，最后产率越高。

②合成路线要符合“绿色、环保”的要求。

要最大限度地利用原料分子中的每个原子，尽量达到零排放。

（3）条件的选择：

要求操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。

2.合成路线选择的实例

（1）一元合成路线：

R—CH==CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸―→酯。

（2）二元合成路线：

CH2==CH2CH2X—CH2XCH2OH—CH2OHCHO—CHOHOOC—COOH链酯、环酯、聚酯。

（3）芳香化合物合成路线：

―→芳香酯

3.有机合成中常见官能团的保护

（1）酚羟基的保护：

因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa（或—OCH3）将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。