归纳与整理第二课时教学实录

选修五

有机合成与推断

四川省荣县长山中学校

但建东

[目标定位]

1.知道寻找原料与合成目标分子之间的关系与差异。

2.掌握构建目标分子骨架，官能团引入、转化或消除的方法。

3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。

一

有机化合物之间的相互转化关系

1、知识导学

1．写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。

①CH2===CH2＋H2O――→CH3CH2OH；

②2CH3CH2OH＋O2――→2CH3CHO＋2H2O；

△③2CH3CHO＋O2――→2CH3COOH；

△④C2H5OH＋HBr――→CH3CH2Br＋H2O；

⑤CH3COOH＋C2H5OH浓H2SO4△△催化剂Cu/Ag催化剂CH3COOC2H5＋H2O；

⑥CH3CH2Br＋NaOH――→CH2===CH2↑＋NaBr＋H2O。

△2．试用化学方程式表示用乙醇合成乙二醇的过程，并说明反应类型。

(1)CH3CH2OH――→CH2===CH2↑＋H2O，消去反应；

170 ℃浓H2SO4乙醇(2)

，加成反应；

(3)

，水解反应。

3．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方法。

4．对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。

原料分子

目标分子

主要任务

示例

(1) CH2===CH2

CH3CH2OH CH3COOH 改变官能团种类

改变官能团数目

(2) CH≡CH

碳链转变为碳环

(3) (4)

CH3CH2CH2Br

CH3CH===CH2

CH3CH2CH2COOH 改变官能团的位置

改变官能团的种类和碳原子数目

有机合成与推断的一般思路

(1)有机合成的任务

通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。

(2)有机合成的过程

有机合成的起始原料通常采用四个碳原子以下的单官能团化合物和单取代苯，如乙烯、丙烯、甲苯等。

(3)有机合成的原则

①起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。

②尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。

③符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。

④按照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。在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先引入的官能团的保护。

2、活学活用

1．从丙烯合成“硝化甘油”(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反应：丙烯――→――→1,2,3-三氯①②丙烷()――→

――→硝化甘油。

CCl4溶液③④已知：CH2==CH—CH3＋Cl2――→CH2Cl—CHCl—CH3

CH2==CH—CH3＋Cl2――→CH2==CH—CH2Cl＋HCl (1)写出①、②、③、④各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型。

(2)写出以丙醇作原料制丙烯的化学方程式，并注明反应类型。

(3)如果所用丙醇中混有异丙醇(CH3—CHOH—CH3)对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由。

答案

(1)①CH2CHCH3＋Cl2――→CH2CHCH2Cl＋HCl(取代反应)，

②CH2CHCH2Cl＋Cl2――→

CH2Cl—CHCl—CH2Cl(加成反应)，

③CH2Cl—CHCl—CH2Cl＋3NaOH――→

△CH2OH—CHOH—CH2OH＋3NaCl[水解(或取代)反应]，

④CH2OH—CHOH—CH2OH＋HNO3浓H2SO4△水CCl4溶液500 ℃500 ℃

＋3H2O

[酯化(或取代)反应]。

(2)CH3CH2CH2OH一定温度――→CH3CHCH2↑＋H2O(消去反应)。

(3)无影响。异丙醇在此反应条件下脱水也得到丙烯，因此不会影响产物的纯度。

解析

将题给信息用结构简式表示：

浓H2SO4CHCH3CH2――→

――→

①②

――→

――→

③④，可以清楚地看到①、②两步中必定有一步是取代(Cl原子取代H原子)反应，有一步是加成(碳碳双键上加氯原子)反应，关键是哪一步在先。由题中所给信息知道，虽然丙烯有很多碳氢键，但是丙烯的甲基中的碳氢键却是可被选择取代的，氯的位置是一定的，因此认定①是取代反应，②是加成反应。再看反应③和④，总结果是将—Cl换成—ONO2，卤代烃要成为硝酸酯，在中学没有学过，只学过由醇生成酯，而且还学过卤代烃水解成为醇，于是认为③是水解(也是取代反应)，④是酯化(也是取代反应)。丙醇(CH3CH2CH2OH)和异丙醇(CH3—CHOH—CH3)分子内脱水，都生成丙烯。

2．已知：①乙烯在催化剂和加热条件下能被氧气氧化为乙醛，这是乙醛的一种重要的工业制法；②两个醛分子在NaOH溶液作用下可以发生加成反应，生成一种羟基醛，产物不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛：

(1)若两种不同的醛，例如乙醛与丙醛在NaOH溶液中最多可以形成的羟基醛有________(填字母)。

A．1种

C．3种

B．2种

D．4种

(2)设计一个以乙烯为原料合成1-丁醇的合理步骤，写出各步反应的化学方程式并注明反应类型。

答案

(1)D

(2)2CH2==CH2＋O2――→2CH3CHO(氧化反应)，△

(加成反应)，

催化剂

――→CH3—CH==CH—CHO＋H2O(消去反应)，CH3—CH==CH—CHO＋2H2――→CH3CH2CH2CH2OH(加成反应或还原反应)。

△解析

(1)乙醛、丙醛在NaOH溶液中发生加成可以有乙醛与乙醛、丙醛与丙醛、乙醛与丙醛(乙醛打开碳氧双键)和丙醛与乙醛(丙醛打开碳氧双键)，共4种：

催化剂△

(2)CH2==CH2催化氧化可制得CH3CHO,2分子的CH3CHO可制得

下一步是把羟基醛先转化成烯醛还是先转化成二元醇，这是值得推敲的。显然如果先把羟基醛还原成二元醇，再消去便生成了二烯烃，最后再加氢还原得到的是烃而不是一元醇。可见首先把羟基醛转化为烯醛，再经加氢还原便可得到饱和一元醇。

二

有机合成与推断过程中的碳链变化和官能团转化的常见方法

1、知识导学

1．有机合成中常见的碳链变化

(1)使碳链增长的反应

不饱和有机物之间的加成或相互加成，卤代烃与氰化钠或炔钠的反应，醛、酮与HCN的加成等。

(2)使碳链缩短的反应

烯、炔的氧化，烷的裂解，脱羧反应，芳香烃侧链的氧化等。

2．常见官能团引入或转化的方法

(1)引入或转化为碳碳双键的三种方法

卤代烃的消去反应，醇的消去反应，炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应。

(2)引入卤素原子的三种方法

不饱和烃与卤素单质(或卤化氢)的加成反应，烷烃、苯及其同系物发生取代反应，醇与氢卤酸的取代反应。

(3)在有机物中引入羟基的三种方法

卤代烃的水解反应，醛、酮与H2的加成反应，酯的水解反应。

(4)在有机物中引入醛基的两种方法

醇的氧化反应、烯烃的氧化反应。

3．有机物分子中官能团的消除

(1)消除不饱和双键或三键，可通过加成反应。

(2)经过酯化、氧化、与氢卤酸取代、消去等反应，都可以消除—OH。

(3)通过加成、氧化反应可消除—CHO。

(4)通过水解反应可消除酯基。

2、活学活用

3．有以下一系列反应，如图所示，最终产物为草酸(光NaOH，醇Br2，H2ONaOH，H2OO2，催化剂)。

O，催化剂A――→B―――――→C――――→D――――――→E――――――→F――――――→Br△△△△2

已知B的相对分子质量比A的大79。试回答下列问题：

(1)写出有关有机物的结构简式：

A__________；B__________；C________；D________；E__________；F__________。

(2)B→C的反应类型是__________________。

(3)E→F的化学方程式是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)E与乙二酸发生酯化反应生成环状化合物的化学方程式是___________________________。

答案

(1)CH3CH3

CH3CH2Br

CH2===CH2

CH2BrCH2Br

(2)消去反应

(3)

(4)

解析

结合反应条件可逆推知，碳的骨架未变，A～F均含2个C。由M(B)＝M(A)＋79知，A中一个H原子被一个Br原子取代，A为乙烷。

结合反应条件及有机物转化规律逆推得转化过程为

――→学习小结：

氧化

有机合成与推断的主要任务就是目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。官能团的转化体现在烃及其衍生物相互转化关系之中：

2019年5月