高中化学3.4有机合成导学案(选修5)

用心爱心专心1第四节有机合成学习目标：知识与技能：1.掌握烃类物质、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的相互转化以及性质、反应类型、反应条件2.初步学会设计合理的有机合成路线。3.了解逆合成法4.掌握有机合成的关键—碳骨架构建和官能团的引入及转化。过程与方法：充分利用“结构决定性质”的方法，抓住官能团来学习有机物的性质；实现醇、醛、羧酸、酯的转化，为有机合成和推断题打下基础。情感、态度与价值：学会观察、分析化学实验现象和推理、探究实验结果，初步掌握根据结构分析性质的一般方法，并会对有机物进行科学探究的基本思路和方法。教学重点：在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化的基础上，初步学习设计合理的有机合成路线。教学难点：1.利用有机物的结构、性质寻找合成路线的最佳方式；2.掌握逆合成法一般步骤和关键。【学案导学】一、知识回顾：各类烃及衍生物的结构特点和主要化学性质二、烃的衍生物之间的转化关系：名称官能团主要化学性质烯烃炔烃苯卤代烃醇酚醛羧酸酯用心爱心专心2三、有机反应的主要类型（1）取代反应:甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化、磺化，醇与活泼金属反应，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。①是原子或原子团与另一原子或原子团的交换；②两种物质反应，生成两种物质，有进有出的；③该反应前后的有机物的空间结构没有发生变化；④取代反应总是发生在单键上；⑤这是饱和化合物的特有反应。（2）加成反应:烯烃、苯、醛、油脂等分子中含有C、C双键或C、O双键，可与H2、HX、X2、H2O等加成。①加成反应发生在不饱和碳原子上；②该反应中加进原子或原子团，只生成一种有机物相当于化合反应），只进不出；③加成前后的有机物的结构将发生变化，烯烃变烷烃，结构由平面变立体；炔烃变烯烃，结构由直线变平面；④加成反应是不饱和化合物的特有反应，另外，芳香族化合物也有可能发生加成反应。（3）消去反应：有机物一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子，形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、醇。①消去反应发生在分子内；②发生在相邻的两个碳原子上；③消去反应会脱去小分子，即生成小分子；④消去后生成的有机物会产生双键或叁键；⑤消去前后的有机物的分子结构发生变化，它与加成反应相反，因此，分子结构的变化正好与加成反应的情况相反。（4）氧化反应：有机物加氧或去氢的反应，如：①绝大多数有机物都能燃烧。②能使酸性KMnO4溶液褪色的有机物有：烯烃、炔烃、苯的同系物、醇、酚、醛。③因发生氧化反应而使溴水褪色的有机物有：酚和醛。④能发生催化氧化反应的是醇、醛。⑤能和弱氧化剂银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液反应的有机物有：醛(或含醛基的有机物)。（5）还原反应：有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、苯、醛、油脂等与氢气的加成反应。（6）聚合反应：由小分子生成高分子化合物的反应。又分为加聚反应和缩聚反应。①烯烃、炔烃可发生加聚反应；②苯酚和甲醛可发生缩聚反应；③多元醇和多元羧酸也可发生酯化型缩聚反应。四、有机合成的过程1、有机合成的概念：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。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、有机合成的过程：用心爱心专心3△4、有机合成遵循的原则：（1）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染——通常采用4个C以下的单官能团化合物和单取代苯。（2）尽量选择步骤最少的合成路线——反应副反应少、产率高、产品易分离。（3）满足“绿色化学”的要求——反应步骤少，原料利用率高，达到零排放。（4）操作简单、条件温和、能耗低、易实现。（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。5、有机合成的思路：通过构建，并引入或转化所需的。利用你所学过的有机反应，完成下列问题：1.CH≡CH为原料合成聚氯乙烯。2.(1)完成下列方程式总结引入碳碳双键的三种方法：a、CH3CH2CH2OH浓H2SO4170℃b、CHCH+HCl催化剂c、CH3CH2BrNaOH/C2H5OH【小结】引入碳碳双键的三种方法是：（2）完成下列方程式总结引入卤原子的三种方法：aCH4+Cl2光+Br2FebCH3—CH=CH2+Cl2cCH3CH2OH+HBrH+【小结】引入卤原子的三种方法是：（3）完成下列方程式总结引入羟基的四种方法：aCH2=CH2+H2O催化剂bCH3CH2Cl+H2ONaOH△△△△用心爱心专心4cCH3CHO+H2Ni【小结】引入羟基的四种方法是：（4）引入羰基或醛基，通过醇或烯烃的氧化等aCH3CH2OH+O2Cu△bCH3CHCH3+O2Cu△5引入羧基，通过氧化aCH3CHO+O2催化剂bCH3CHO+Cu(OH)2△cKMnO4/H+［归纳总结］（1）引入碳碳双键的方法：卤代烃的消去、醇的消去、炔烃的不完全加成。（2）引入卤原子的三种方法：醇（或酚）的取代、烯烃（或炔烃）的加成、烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。（3）引入羟基的四种方法是：烯烃与水的加成、卤代烃的水解、酯的水解、醛的还原。五、有机合成分析法1、正向合成分析法：此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和间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物。2、逆向合成分析法：将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。以草酸二乙酯()为例，说明逆推法在有机合成中的应用。(1)先分析草酸二乙酯，官能团是(2)反推，酯是由酸和醇合成的，则反应物为和(3)反推，酸是由醇氧化成醛，醛再氧化酸得到的，则可推出醇A为(4)反推，此醇A与乙醇的不同之处在于。此醇羟基的引入可用B，由乙烯可用反应制得B。(5)反推，乙醇中羟基的可用和反应引入。物……第四节有机合成第一课时1．下列变化属于加成反应的是（）A．乙烯通过酸性KMnO4溶液B．乙醇和浓硫酸共热C．乙炔使溴水褪色D．苯酚与浓溴水混合2..某有机物的水溶液，它的氧化产物甲和还原产物乙都能与金属钠反应放出H2。甲和乙反应可生成丙。甲、丙都能发生银镜反应。这种有机物是（）A、甲醛B、乙醛C、酮D、甲醇3．有机化合物分子中能引进卤原子的反应是（）A．消去反应B．酯化反应C．水解反应D．取代反应4．下面四种变化中，有一种变化与其他三种变化类型不同的是（）—CH3△用心爱心专心5A．CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2OB．CH3CH2OH浓硫酸170℃CH2=CH2↑+H2OC．2CH3CH2OH浓硫酸140℃CH3CH2OCH2CH3+H2OD.CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O5．卡托普利为血管紧张素抑制剂，其合成线路几各步反应的转化率如下：则该合成路线的总产率是（）A．58.5%B．93.0%C．76%D．68.4%6、由2—溴丙烷为原料制取1，2—丙二醇，需要经过的反应为（）A、加成—消去—取代B、消去—加成—取代C、消去—取代—加成D、取代—消去—加成H2SO4（浓）加热Br27、化合物丙由如下反应得到C4H10OC4H8C4H8Br2或Al2O3,加热溶剂CCl4甲乙丙丙的结构简式不可能的是（）A、CH3CH2CHBrCH2BrB、CH3CH(CH2Br)2C、CH3CHBrCHBrCH3D、(CH3)2CHCH2Br8、某卤代烷烃C5H11Cl发生消去反应时，可以得到两种烯烃，则该卤代烷烃的结构简式可能为（）A、CH3CH2CH2CH2CH2ClB、CH3CH2—CH—CH2CH3ClClC、CH3—CHCH2CH2CH3D、CH3CH2C—CHClCH39、从溴乙烷制取1，2—二溴乙烷，下列转化方案中最好的是（）NaOH溶液浓H2SO4Br2A、CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br△170℃Br2B、CH3CH2BrCH2BrCH2BrNaOH醇溶液HBrBr2C、CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2BrNaOH醇溶液Br2D、CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br10．化合物丙由如下反应得到：浓H2SO4用心爱心专心6AEH2加热、催化剂H2O加热、加压、催化剂O2浓H2SO4加热新制Cu(OH)2加热Cu、加热DBCFC4H10OC4H8C4H8Br2甲乙丙丙的结构简式不可能是（）A．CH3CH2CHBrCH2BrB．CH3CH(CH2Br)2C．CH3CHBrCHBrCH3D．(CH3)2CBrCH2Br11．A—F6种有机物，在一定条件下，按下图发生转化。又知烃A的密度(在标准状况下)是1.16g/L，试回答下列问题：（1）有机物的名称：A．_______，B．_________，D．___________。（2）有机物的结构简式：E．________，F．________。（3）反应BC的化学方程式是______________，（4）CD的反应类型属于__________反应。C+E→F的反应类型属于__________反应。12．已知：苯和卤代烃在催化剂作用下可以生成烷基苯和卤化氢。根据以下转化关系（生成物中所有无机物均已略去），回答下列问题：w.w.w.k.s.5.u.c.o.m（1）在①～⑥6个反应中，属于取代反应的是（填反应编号）。（2）写出物质的结构简式：F，I。（3）写出下列化学方程式：①⑥w.w.w.k.s.5.u.c.o参考答案1．C2．A3．D4．B5．A6．B7B8CD9D10．C11．(1）A.乙炔B.乙烯D.乙醛（2）E.CH3COOHF.CH3COOC2H5(3)CH2=CH2+H2OCH3CH2OH(4)氧化，酯化H2SO4(浓)，△Br2溶剂CCl4催化剂用心爱心专心712.1．（1）①③④⑤（2）COOCH2CH3；类型1有机合成路线的选择和确定例1已知：请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件)。答案(1)CH2===CH2＋H2O―→CH3CH2OH(2)2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O(3)2CH3CHO―→(4)―→CH3CH===CHCHO＋H2O(5)CH3CH===CHCHO＋2H2―→CH3CH2CH2CH2OH解析由题给信息知：两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应，得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有4个碳原子，原料乙烯分子中只有2个碳原子，运用题给信息，将乙烯氧化为乙醛，两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛，最后用H2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应，便可得到正丁醇。本题基本采用正向思维方法。乙烯――→[O]乙醛――→自身加成丁烯醛――→H2正丁醇。本题中乙烯合成乙醛的方法有两种：其一：乙烯――→H2O乙醇――→[O]乙醛其二：乙烯――→O2催化剂乙醛设计有机合成的路线，可以从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和官能团的安装来完成。在这样的有机合成路线设计中，首先要比较原料分子和目标分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架两个方面的异同，然后设计由原料分子转向目标分子的合成路线。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标分子的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。只要每步逆推是合理的，就可以得出科学的合成路线。当得到几条不同的合成路线时，就需要通过优选确定最佳合成路线。在优选合成路线时，必须考虑合成路线是否符合化学原理，以及合成操作是否安全可靠等问题。类型3有机综合推断题“突破口”的寻找例3下图中A、B、C、D、E、F、G、H均为有机化合物。回答下列问题：用心爱心专心8(1)有机化合物A的相对分子质量小于60，A能发生银镜反应，1molA在催化剂作用下能与3molH2反应生成B，则A的结构简式是__________________，由A生成B的反应类型是__________；(2)B在浓硫酸中加热可生成C，C在催化剂作用下可聚合生成高分子化合物D，由C生成D的化学方程式是_______________________