高中化学第3章有机合成及其应用合成高分子化合物第1节第1课时碳骨架的构建和官能团的引入课件鲁科版选修

第1课时

碳骨架的构建和官能团的引入第3章第1节有机化合物的合成核心素养发展目标HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.宏观辨识与微观探析：通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成基本任务，掌握有机物碳骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。2.证据推理与模型认知：根据烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间的转化构建官能团转化与衍变模型，利用模型进行有机合成和推断。新知导学启迪思维探究规律达标检测检测评价达标过关内容索引NEIRONGSUOYIN课时对点练注重双基强化落实01新知导学1.碳链的增长(1)卤代烃的取代反应①卤代烃与NaCN的反应CH3CH2Cl＋NaCN―→

，CH3CH2CN

。②卤代烃与炔钠的反应2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2，CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→

。CH3CH2CN＋NaClCH3CH2COOHCH3C≡CCH2CH3＋NaCl一、碳骨架的构建(3)羟醛缩合反应2CH3CHO

。CH3CHO＋HCHO

。(2)醛、酮与氢氰酸的加成反应CH3CHO＋HCN―→

，CH3CHOHCN

。②芳香烃侧链的氧化反应

。2.碳链的减短(1)氧化反应①烯、炔的氧化反应CH3COOH＋CO2↑

。(2)脱羧反应CH3COONa＋NaOH

。(3)水解反应主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。(4)烃的裂化或裂解反应Na2CO3＋CH4↑(2)形成环酯3.成环(1)二烯烃的成环反应＋2H2O(3)氨基酸缩合

。(4)形成环醚HOOC(CH2)4COOH4.开环(1)环酯水解开环(2)环烯烃氧化开环

。1.碳链的增长相关链接其他还有：(1)卤代烃与活泼金属反应：2CH3Cl＋2Na―→CH3CH3＋2NaCl。(2)醛、酮与RMgX加成：2.碳链的减短例1

下列反应中：①酯化反应②乙醛与HCN加成③乙醇与浓硫酸共热到140℃

④1-溴丙烷与NaCN作用⑤持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物⑥重油裂化为汽油⑦乙烯的聚合反应⑧乙苯被酸性KMnO4溶液氧化(1)可使碳链增长的反应是__________。(2)可使碳链减短的反应是__________。②④⑦⑤⑥⑧像由CH3CH2OH―→CH3CH2OCH2CH3不属于碳链增长，酯化反应引入“

”，也不属于碳链增长。易错警示例2

写出下列构建碳骨架反应的方程式。(1)一溴甲烷制乙酸：__________________________________________________。(2)CH3CH2CHO和CH3CHO的反应：______________________________________________________________________________________________。CH3Br＋NaCN―→CH3CN，CH3CNCH3COOH)

与NaOH共热的反应：___________________________________________。(4)由CH2==CH2合成丙酸_____________________________________________________________________________________________________。―→CH3CH2CN＋NaBr，+Na2CO3CH2==CH2＋HBr―→CH3—CH2Br，CH3CH2Br＋NaCN1.官能团的引入(1)在碳链上引入卤原子的途径①不饱和烃与卤素单质或卤化氢的加成反应。②烷烃、苯及其同系物与卤素单质的取代反应。＋HBr二、官能团的引入、转化与消除

。③烯烃、羧酸的α-H取代反应。＋HCl

。④醇与氢卤酸的取代反应CH3CH2OH＋HBr

。(2)在碳链上引入羟基的途径①烯烃与水，醛、酮与氢气或HCN的加成反应CH3CH2Br＋H2O＋HCN―→

。(3)引入碳碳双键的途径①卤代烃或醇的消去反应CH3CH2CH2Br＋NaOH

。CH3CH2OH

。②卤代烃、酯的水解反应CH3CH==CH2↑＋NaBr＋H2OCH2==CH2↑＋H2O＋NaBr

。②炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应(4)在碳链上引入醛基的途径醇、烯烃的氧化反应(5)在碳链上引入羧基的途径烯烃、苯的同系物和醛的

反应，酯、蛋白质、肽或氰的

反应。氧化水解用对应的字母完成填空：(1)上述转化中属于取代反应的为

，属于加成反应的为

，属于消去反应的为

，属于氧化反应的为

，属于还原反应的为

。(2)转化步骤b的试剂为

，转化步骤e的试剂为

，转化步骤g的试剂为酸性

，转化步骤h的试剂为LiAlH4。2.官能团的转化b、de、fa、c、jg、i、kh、jNaOH醇溶液NaOH水溶液KMnO4溶液3.从分子中消除官能团的方法(1)经加成反应消除不饱和键。(2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去—OH。(3)经加成或氧化反应消除—CHO。(4)经水解反应消去酯基。(5)经消去或水解反应消除卤素原子。官能团转化与衍变的三种方式(1)利用官能团的衍生关系进行官能团种类的转化。归纳总结(2)通过消去、加成(控制试剂)、水解反应使官能团数目增加。(3)通过消去、加成(控制条件)反应使官能团位置改变。例3常见的有机反应类型有：①取代反应②加成反应③消去反应④酯化反应⑤加聚反应⑥缩聚反应⑦氧化反应⑧还原反应，其中能在有机物中引入羟基的反应类型有A.①②③④

B.①②⑧C.⑤⑥⑦⑧

D.③④⑤⑥√解析卤代烃、酯的水解反应，烯烃等与H2O的加成反应，醛、酮与H2的还原反应均能在有机物中引入羟基。回答下列问题：(1)A的化学名称为________；由A生成B的反应类型为__________。例4富马酸(反式丁烯二酸)与Fe2＋形成的配合物——富马酸铁又称“富血铁”，可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸铁的一种工艺路线：环己烷取代反应解析环己烷与氯气在光照条件下生成B为卤代烃，B发生消去反应生成环己烯，则B为

环己烯与溴发生加成反应生成C为

C再发生消去反应生成

与氯气发生取代反应生成发生氧化反应生成

再发生消去反应、中和反应得到进行酸化得到富马酸为(2)C的结构简式为__________。(3)富马酸的结构简式为__________________。方法规律

二元卤代烃发生消去反应后，可在有机物中引入碳碳叁键，如CH3CH2CHCl2＋2NaOH

CH3—C≡CH↑＋2NaCl＋2H2O；CH2BrCH2Br＋2NaOHCH≡CH↑＋2NaBr＋2H2O。例5乙烯是一种重要的化工原料，以乙烯为原料衍生出部分化工产品的反应如下(部分反应条件已略去)：请回答下列问题：(1)A的化学名称是_______。乙醇解析CH2==CH2与H2O在催化剂作用下发生加成反应，生成A(CH3CH2OH)，CH3CH2OH经氧化生成B(C2H4O2)，则B为CH3COOH。CH3COOH与CH3CH2OH在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应，生成C(C4H8O2)，则C为CH3COOCH2CH3。E与B在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应，生成F(C6H10O4)，从而推知E分子中含有2个—OH，则E为HOCH2CH2OH，F为。D与H2O发生反应生成E(HOCH2CH2OH)，可推知D为

，不可能为CH3CHO。D(C2H4O)的同分异构体为CH3CHO和CH2==CH—OH。(2)B和A反应生成C的化学方程式为__________________________________________________________，该反应的类型为______________________。(3)D的结构简式为____________。(4)F的结构简式为________________。(5)D的同分异构体的结构简式为_______________________。酯化反应(或取代反应)CH3CHO、CH2==CHOH思维启迪通过有机物分子碳架结构的改变以及分子中官能团的衍变，进一步体会有机物分子中化学键、官能团与有机物化学性质之间的关系，促进“宏观辨识与微观探析”化学学科素养的发展。学习小结XUEXIXIAOJIE02达标检测1.下列反应不能在有机化合物分子中引入羟基的是A.乙酸和乙醇的酯化反应 B.聚酯的水解反应C.油脂的水解反应

D.烯烃与水的加成反应√解析羧酸和醇的酯化反应在有机物分子中引入酯基；酯的水解、烯烃与水的加成均能引入羟基。123456√解析第一步⑤乙醇(浓硫酸，170℃)生成乙烯；第二步②乙烯与溴水发生加成反应生成1,2-二溴乙烷；第三步①1,2-二溴乙烷和NaOH在水中反应生成乙二醇；第四步③乙二醇被氧气氧化成乙二酸；第五步⑥乙二酸与乙醇酯化生成乙二酸二乙酯，顺序为⑤②①③⑥，答案选B。123456下列说法不正确的是的结构简式为CH3COOCH2CH3能使酸性高锰酸钾溶液退色与乙酸发生了取代反应D.可用B萃取碘水中的碘单质3.已知：含C==C的物质(烯烃)一定条件下能与水发生加成反应，生成醇(含羟基的烃的衍生物)；有机物A—D间存在图示的转化关系：√123456解析C被氧化生成乙酸，则C为CH3CHO，B在CuO做催化剂并且加热的条件下发生氧化反应生成C，则B为CH3CH2OH，A和水发生加成反应生成B，则A为CH2==CH2，乙酸和乙醇发生酯化反应生成D，D为CH3COOCH2CH3。123456A.②③

B.①④

C.①②④

D.①②③④4.(2018·日照高二检测)下图表示4-溴-1-环己醇所发生的4个不同反应。生成物只含有一种官能团的反应是√123456解析根据反应条件分析：A为

B为

C为D为

或5.已知共轭二烯烃(两个碳碳双键间有一个碳碳单键)与烯或炔反应可生成六元环状化合物。已知1,3-丁二烯与乙烯的反应可表示为

则异戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)与丙烯反应，生成的产物的结构简式可能是√123456123456解析根据1,3-丁二烯与乙烯反应表示式可知其反应过程为1,3-丁二烯中的两个碳碳双键断裂，原碳碳单键之间形成一个新的碳碳双键，两端碳原子上的两个半键与乙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连构成环状。类比1,3-丁二烯与乙烯的反应可推知异戊二烯()与丙烯的反应过程：异戊二烯的两个碳碳双键断裂，原碳碳单键之间形成一个新的碳碳双键，两端碳原子上的两个半键与丙烯中碳碳双键断裂形成的两个半键相连接构成环状，所以生成的产物是

或6.已知：123456＋R—MgX―→由乙醇合成CH3CH==CHCH3(2-丁烯)的流程如下：下列说法错误的是A.③发生氧化反应，⑥发生消去反应的结构简式为CH3CH2X的分子式为C4H10O丁烯与Br2以1∶1加成可得三种不同产物√03课时对点练题组一碳骨架的构建1.已知苯与一卤代烷在催化剂作用下发生反应生成苯的同系物

＋CH3X

＋HX。在催化剂存在的条件下，应选择苯和下列哪组物质为原料合成乙苯3—CH3和Cl2

2==CH2和Cl22==CH2和HCl 3—CH3和HCl√123456789101112131415对点训练DUIDIANXUNLIAN123456789101112131415解析根据题给信息，合成乙苯应该选择的原料是苯和氯乙烷。乙烷与氯气在光照下发生取代反应，生成一氯乙烷、二氯乙烷等多种取代产物，既难得到纯净的乙苯，又浪费了原料，A项错误；乙烯与氯气反应生成1,2-二氯乙烷，与苯反应不能得到乙苯(产物比较复杂)，B项错误；乙烯与氯化氢反应生成一氯乙烷，它与苯反应只能生成乙苯和氯化氢，合成过程中，氯化氢可以循环使用，C项正确；乙烷与氯化氢不反应，得不到氯乙烷，D项错误。→B的反应属于加成反应→C的反应属于酯化反应→D的反应属于消去反应→E的反应属于加成反应2.根据下列合成路线判断反应类型正确的是√123456789101112131415解析A中含有碳碳双键，与氢气发生加成反应生成B，A项正确；有机物B是环醚，与氯化氢发生加成反应生成C，B项错误；C中含有羟基，与氯化氢发生取代反应生成D，C项错误；D中的氯原子被—CN取代，发生取代反应，D项错误。1234567891011121314153.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√123456789101112131415解析A、D均会引起碳链的增长，C项酯化反应引入“

”，不属于碳链增长，只有B项可使碳链变短，如：CH3—CH==CH—CH32CH3COOH。4.已知：卤代烃可以和钠发生反应，例如溴乙烷与钠发生的反应为2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr，应用这一反应，下列所给化合物中可以与钠合成环丁烷的是3Br3CH2CH2CH2Br2BrCH2Br2BrCH2CH2Br√解析由题给信息可知，要合成环丁烷，可用两分子CH2Br—CH2Br与Na反应生成；或者由一分子BrCH2CH2CH2CH2Br与Na反应生成。1234567891011121314155.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：123456789101112131415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√123456789101112131415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。6.(2018·潍坊高二月考)已知：|||＋

，如果要合成

，所有的起始原料可以是①2-甲基-1,3-丁二烯和2-丁炔

②1,3-戊二烯和2-丁炔③2,3-二甲基-1,3-戊二烯和乙炔

④2,3-二甲基-1,3-丁二烯和丙炔A.①④

B.②③

C.①③

D.②④√123456789101112131415解析如果在虚线

处断键可得起始原料

；如果在虚线处断键可得起始原料

，A选项符合题意。题组二官能团的引入与转化7.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案，请判断其中无法实现的是A.卤代烃的水解B.腈(RCN)在酸性条件下水解C.醛的氧化D.烯烃的氧化√123456789101112131415A.反应①是加成反应，产物的结构简式为CH3CHBr2B.反应②④⑥是氧化反应，其中④是去氢氧化C.反应⑦⑧⑨⑩是取代反应，其中⑧是酯化反应D.反应③是消去反应，反应的副产物中有SO2气体8.如图是一些常见有机物的转化关系，关于反应①～⑩的说法正确的是√123456789101112131415解析反应①是乙烯与单质溴发生加成反应，产物的结构简式为CH2BrCH2Br，故A错误；反应②是乙烯与水的加成反应，故B错误；反应⑦是乙酸的还原反应，故C错误；反应③是乙醇的消去反应，反应条件是浓硫酸、加热，浓硫酸具有强氧化性，加热时能够与乙醇发生氧化还原反应，生成SO2气体，故D正确。1234567891011121314159.分析下列合成路线，可推知B物质应为下列物质中的√123456789101112131415123456789101112131415解析结合产物特点分析可知A为1,4-加成产物经过三步反应生成

—COOH由—CH2OH氧化得到，为防止碳碳双键被氧化，应先加成再氧化，因此B为HO—CH2—CH==CH—CH2—OH，C为

最后催化氧化得到题组三有机合成过程中反应类型的判断10.有机物

可经过多步反应转变为

，其各步反应的类型是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√123456789101112131415解析11.有下述有机反应类型：①消去反应，②水解反应，③加聚反应，④加成反应，⑤还原反应，⑥氧化反应。以丙醛为原料制取1,2-丙二醇，所需进行的反应类型依次是A.⑥④②①

B.⑤①④②C.①③②⑤

D.⑤②④①√12345678910111213141512.根据图示内容填空：碳碳双键、醛基、羧基123456789101112131415综合强化ZONGHEQIANGHUA(1)化合物A含有的官能团为______________________。解析题中给出的已知条件中包含着以下四类信息：①反应(条件、性质)信息：A能与银氨溶液反应，表明A分子内含有醛基，A能与NaHCO3反应，断定A分子中含有羧基。②结构信息：从D物质的碳链不含支链，可知A分子也不含支链。③数据信息：从F分子中碳原子数可推出A是含4个碳原子的物质。④隐含信息：从第(2)问中提示“1molA与2molH2反应生成1molE”，可知A分子内除了含1个醛基外还可能含1个碳碳双键。123456789101112131415(2)1molA与2molH2反应生成1molE，其化学方程式为_______________________________________________________________。(3)与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式是___________________。(4)B在酸性条件下与Br2反应得到D，D的碳链不含支链，其结构简式是_________________________。123456789101112131415OHC—CH==CH—COOH(5)F的结构简式是_________________。由E→F的反应类型是_______________________。123456789101112131415酯化反应(或取代反应)(也可表示为

)13.已知：①环己烯可以通过1,3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到：123456789101112131415②实验证明，下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化：③R—CHO＋H2―→R—CH2OH现仅以1,3-丁二烯为有机原料，无机试剂任选，按下列途径合成甲基环己烷：123456789101112131415C7H14O

甲基环己烷123456789101112131415C7H14O

甲基环己烷请按要求填空：(1)A的结构简式是_____________________；B的结构简式是________________。解析理解题给信息是解决本题的关键，因为原料是1,3-丁二烯，通过碳碳双键之间的环化加成反应可以得到六元碳环。目标产物的六元环的支链为甲基，由信息②及C的分子式知，可先将支链中的碳碳双键氧化，得到醛基，从醛基得到甲基的理想途径是醛基被还原得到醇羟基，通过醇的消去反应得到碳碳双键，再与氢气加成得到甲基。故其合成路线如下：123456789101112131415(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型：反应④___________________________________________________________，反应类型__________。反应⑤__________________________________________________________，反应类型__________。123456789101112131415消去反应加成反应(1)A的系统命名为___________，E中官能团的名称为_________________。14.[2018·天津，8(1)(2)(3)(4)(5)]化合物N具有镇痛、消炎等药理作用，其合成路线如下：1,6-己二醇碳碳双键、酯基解析A是含有6个碳原子的直链二元醇，2个羟基分别位于碳链的两端，根据系统命名法，A的名称应为1,6-己二醇。由E的结构简式可知，E中的官能团为碳碳双键和酯基。123456789101112131415(2)A→B的反应类型为_________，从反应所得液态有机混合物中提纯B的常用方法为________________。取代反应减压蒸馏(或蒸馏)解析A→B的反应是—Br替代—OH的反应。A和B是能互溶的两种液体，但沸点不同，故用减压蒸馏(或蒸馏)的方法提纯B。123456789101112131415(3)C→D的化学方程式为_____________________________________________。解析C→D是酯化反应。123456789101112131415(4)C的同分异构体W(不考虑手性异构)可发生银镜反应；且1molW最多与2molNaOH发生反应，产物之一可被氧化成二元醛。满足上述条件的W有___种，若W的核磁共振氢谱具有四组峰，则其结构简式为_______________________。5解析能发生银镜反应说明含有醛基；溴代烷和酯都能与NaOH溶液发生化学反应；具有“四组峰”说明有四种不同化学环境的氢原子。123456789101112131415(5)F与G的关系为___(填序号)。a.碳链异构

b.官能团异构c.顺反异构

d.位置异构c解析CH2==CH2是一种平面结构；F与G在碳碳双键右边基团的位置不同。123456789101112131415已知甲溶液遇石蕊溶液变红。请回答下列问题：(1)有机物丙中官能团的名称为___________。羧基、羟基123456789101112131415123456789101112131415解析根据

和