学年高二化学选修五教案34 有机合成.docx
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学年高二化学选修五教案34有机合成
第四节
有机合成
（教师用书独具）
●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．讨论有机合成在经济发展、提高生活质量方面的贡献。
●课标解读
1.掌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、解决问题的能力，迁移应用新信息的能力。
（教师用书独具）
●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发展，因而他获得了1990年诺贝尔化学奖。
在设计合成路线时应该注意什么？
●教学流程设计
课前预习安排：
看教材P64－67，填写【课前自主导学】，并完成【思考交流】。
⇒步骤1：
导入新课，本课时教学地位分析。
⇒步骤2：
对【思考交流】进行提问，反馈学生预习效果。
⇒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P65－67的讲解研析，对“探究2有机合成原则及合成路线的设计”中注意的问题进行总结。
⇐步骤6：
师生互动完成【探究2】。
⇐步骤5：
指导学生自主完成【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”中注意的问题进行总结。
⇓
步骤8：
指导学生自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中3～5题。
⇒步骤9：
引导学生自主总结本课时主干知识，然后对照【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.掌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.掌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.官能团引入及消除的方法，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
①卤代烃的消去反应，②醇的消去反应，③炔烃的不完全加成反应。
（2）引入卤素原子的方法
①醇（或酚）的取代，②烯烃（或炔烃）的加成，③烷烃（或苯及苯的同系物）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。
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】 CH3CH2OH
CH2===CH2
CH2—CH2XX
CH2—CH2OHOH。
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）
①CH2===CH2＋H2O
CH3CH2OH，反应类型：
加成反应；
②CH2===CH2＋Cl2―→CH2—ClCH2—Cl，反应类型：
加成反应；
③CH2ClCH2Cl＋2NaOH
CH2OHCH2OH＋2NaCl，反应类型：
水解（或取代）反应；
④HOCH2CH2OH
HOOC—COOH，反应类型：
氧化反应；
⑤HOOC—COOH＋2C2H5OH
COOC2H5COOC2H5＋2H2O，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】
①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RCH2OH
RCHO；
（2）炔水化（加成），如CH≡CH
CH3CHO；（3）烯氧化，如2CH2===CH2＋O2―→2CH3CHO。
引入羧基：
（1）醛氧化，如RCHO
RCOOH；
（2）苯的同系物氧化，如R
COOH。
②如何消除有机物中的羟基？
【提示】
（1）消去反应；
（2）氧化反应；（3）取代反应，如R—OH＋HX
R—X＋H2O。
③如何消除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CH4＋Cl2
CH3Cl＋HCl
（2）芳香烃的取代，如＋Br2
Br＋HBr
（3）卤代烃的水解，如CH3CH2X＋NaOH
CH3CH2OH＋NaX
（4）酯的水解，如CH3COOC2H5＋H2O
CH3COOH＋C2H5OH
2．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===CH2＋HX―→CH3CH2X。
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HC≡CH＋HCl
H2C===CHCl。
（3）醛、酮的加成，如CH3CHO＋H2
CH3CH2OH。
3．氧化反应中，官能团的引入或转化
（1）烯烃的氧化，如2CH2===CH2＋O2
2CH3CHO。
（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2CH3CH2OH＋O2
2CH3CHO＋2H2O。
（4）醛的氧化，如2CH3CHO＋O2
2CH3COOH，CH3CHO＋2Cu（OH）2
CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O。
4．消去反应中，官能团的引入或转化
（1）卤代烃消去：
CH3—CH—CH3Cl＋NaOH
CH2===CH—CH3↑＋NaCl＋H2O
CH2—CH2ClCl＋2NaOH
CH≡CH↑＋2NaCl＋2H2O
（2）醇消去：
CH3CH2OH
CH2===CH2↑＋H2O
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掌握反应的特征条件，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：
CHCHCH2OH CHCHCHO
（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
CHCH2CH2OHCl
Y
乙
其中反应Ⅰ的反应类型为________，反应Ⅱ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．实验操作中，哪一个官能团应先检验并说明原因？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（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？
____________原因
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】 因溴水能氧化醛基，故必须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。
值得注意的是，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之前必须将碳碳双键先保护起来，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
CHCH2CHOCl＋NaOH
CHCHCHO＋NaCl＋H2O
（3）a.银镜
b．醛基 由于Br2也能氧化醛基，所以必须先用银氨溶液氧化醛基，又因为氧化后溶液为碱性，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：
—CHO>CC，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出发，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）
B
D
H＋C
E
F
G
（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：
（Ⅰ）________；（Ⅱ）________。
（4）写出D→H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：
OHCOOCH3 B：
ONaCOONa G：
HCOOCH3
（2）羟基 （3）（Ⅰ）水解（取代） （Ⅱ）酯化（取代）
（4）OHCOOH＋NaHCO3―→OHCOONa＋CO2↑＋H2O
有机合成原则及合成路线的设计
【问题导思】
①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。
②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。
③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。
通常采用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，最后产率越高。
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。
（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。
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
R—CH===CH2
卤代烃
一元醇
一元醛
一元羧酸―→酯
（3）二元合成路线
CH2===CH2
CH2X—CH2X
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
①
Cl
OH
②CH3
CH2Cl
CH2OH
CHO
COOH
有机物分子中碳链的改变或碳环的形成：
①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。
②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。
③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：
①RCH2OH
RCHO
②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A→C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，关键是判断另外一个含氧基团和烃基。
由题给提示②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①和转化关系A→B，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，羟基必须在链端碳原子上，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A→C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A→C的反应类型是取代反应。
（3）有机合成题目一般是先观察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，羧酸继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：
CH3OCHO
CH3OCOOH
CH3OCOOCH3。
【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）CH3OCHO
CH3OCOOH
CH3OCOOCH3
2．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===CH2
C2H518OH
→CH3C—OC2H518O
有关化学方程式：
①CH2===CH2＋H2O
CH3CH2OH
②CH2===CH2＋H218O
CH3CH218OH
③2CH3CH218OH＋O2
2CH3C—H18O＋2H2O
④2CH3C—H18O＋O2
2CH3C—OH18O
⑤CH3C—OH18O＋C2H5OH
CH3COC2H518O＋H2O
1．有机合成过程的2个任务：
（1）碳架构建，
（2）官能团引入或消除。
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===CH2
CH2X—CH2X―→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（ ）
①在空气中燃烧 ②取代反应 ③加成反应 ④加聚反应
A．①② B．①②③
C．②③D．③④
【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】 C
2．可在有机物中引入羟基的反应类型是（ ）
①取代 ②加成 ③消去 ④酯化 ⑤氧化 ⑥还原
A．①②⑥B．①②⑤⑥
C．①④⑤⑥D．①②③⑥
【解析】 解题时首先注意审题，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认识。
应注意各类反应中化学键的断裂和形成的特点，用实验说明能否引入—OH。
故选B。
【答案】 B
3．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（ ）
A．CH3—CH2—CH2—OH
B．CH2ClCHClCH2OH
C．CH2
B
C
D
E
F
COOHCOOH
已知B的相对分子质量比A的大79。
（1）请推测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：
B→C：
________________________________________________________________________。
E→F：
________________________________________________________________________。
【解析】 根据题意，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；根据C―→D―→E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===CH2 CHOCHO
（2）CH3CH2Br
CH2===CH2↑＋HBr
CH2OHCH2OH＋O2
CHOCHO＋2H2O
1．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．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】 A
2．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】 CH2OHCHCH3CHO
CCH2CH3CHO
CHCH3CH3CH2OH
CCH3CH3CH2。
【答案】 B
3．绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）的新概念及要求。
理想的“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，在一定条件下生产乙苯
D．乙醇与浓硫酸共热制备乙烯
【解析】 根据绿色化学“原子经济性”原理，理想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===CH2＋O2
2OCH2CH2）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】 A
4．由环己醇制取己二酸己二酯，最简单的流程途径顺序正确的是（ ）
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应
⑤消去反应 ⑥酯化反应 ⑦中和反应 ⑧聚合反应
A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥
C．⑤②③⑥D．⑤③④⑦
【解析】 该过程的流程为：
）
【答案】 B
5．1,4二氧六环（OCH2CH2OCH2CH2）是一种常见的溶剂，它可以通过下列方法制得：
A（烃）
B
C
OCH2CH2OCH2CH2，则烃A是（ ）
A．1丁烯B．1,3丁二烯
C．乙炔D．乙烯
【解析】 采用逆推法可得C为HOCH2CH2OH，B为BrCH2CH2Br，烃A为CH2===CH2。
【答案】 D
6．已知：
＋
，如果要合成，所用的起始原料可以是（ ）
A．2甲基 1,3丁二烯和2丁炔
B．1,3戊二烯和2丁炔
C．2,3二甲基 1,3戊二烯和乙炔
D．2,3二甲基 1,3丁二烯和丙炔
【解析】 如果以虚线 断裂可得起始原料、；如果以虚线 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】 AD
7．按以下步骤可从OH合成
HOOH。
（部分试剂和反应条件已略去）
OH
A
B
C
D
E
F
OHHO
请回答下列问题：
（1）分别写出B、D的结构简式：
B．________________________________________________________________________，
D．________________________________________________________________________；
（2）反应①～⑦中属于消去反应的是________。
（填反应代号）
（3）如果不考虑⑥⑦反应，对于反应⑤，得到E的可能的结构简式为________________________________________________________________________。
（4）试写出C→D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改变。
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）②④
（3）BrBr、BrBr、
BrBrBrBr
（4）BrBr＋2NaOH
＋2NaBr＋2H2O
8．已知某些酯在一定条件
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