高中化学 4-3 第3课时重要有机物之间的相互转化导学案 苏教版选修5

智能定位

1.掌握有机化学反应的主要类型的原理及应用，初步学习引入各官能团的方法。

2.了解烧、卤代烧、醇、醛、竣酸、酯之间的相互转化。

3.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。

情景切入

人类运用有机化学手段合成出许许多多的物质，合成有机化合物需要考虑哪些问题呢？

化学家在合成有机化合物

自主研习

重要有机物之间的相互转化

上述转化的化学方程式分别为

①CH3cHa+Bm—CH£H/Br+HBr

②CH2==CHZ+H2院色剂-CH3cHa

①CH三CH+2H2荻色剂-»CH3cHs

④CH三CH+%鲫匕吼■>CU==CH2

⑤CH3cHzBr+NaOH△CH2===CH2f+NaBr+H-0

水

---->

⑥CH£H?Br+NaOH△CH3CH20H+NaBr

H+

-->

⑦CH3cHzOH+HBr△CH3cHzBr+M

浓H2sO,

170t

⑧CH3cHBICH2==CH2t+II2O

Cu

------»■

⑨2cH3CHQH+O2△2cH3CHO+2H2O

浓H2s0,

⑩CH3COOH+CH3CHQH△CH3COOCH2CH3+H2O

△

0CH；)CH0+2Cu(OH)2---->Cu20I+CH；iC00H+2H20

思考讨论

0=C—0—CH2

若由乙醇制备乙二酸乙二酯(°=C-0-CH2)，如何设计合成路线？

提示：

乙醇消去>乙烯加成>1,2-二溟乙烷水解>乙二醇氧化>乙二醛氧化>乙二

--与--乙---二--醇--->

酸酯化乙二酸乙二酯。

课堂师生互动

知识点1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)嫌与卤素单质的取代反应。例如：

CH£H3+C123^HC1+CH£H©(还有其他的卤代煌)

CH2==CH—CIL+CL5otfc~6oo：c>C|I;!==CH—CH2C1+HC1

⑵不饱和烧与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如:

CH2==CHCH3+Br2---->CILBr—CHBrCFh

CH2==CllCH3+IlBr---->Clh—CHBrCIh

催化剂

CHmCH+HC1>CH2==CHC1

(3)醇与氢卤酸的取代反应。例如:

△

R—OH+HX——>R—X+H20

2.羟基的引入方法

(1)醇羟基的引入方法

①烯烧水化生成醇。例如：

HS0或H.PO,

---2----4--------->

CH2==CH2+H2O加热、加压C&CHz—OH

②卤代煌在强碱性水溶液中水解生成醇。例如:

CH3CHi—Br+H2O―闻曳CH3CH2—OH+HBr

③醛或酮与氢气加成生成醇。例如：

Ni

---->1

CIhCHO+H?△CH3cH2—OH

CH:iCOCH3+H24-w

④酯水解生成醇。例如：

CH£OOCH2cH3+H2O△CH3COOH+CH3CH2—OH

(2)酚羟基的引入方法

①酚钠盐溶液中通入CO,生成苯酚。例如：

+C0++NaHC0

2H2O—3

②苯的卤代物水解生成苯酚，例如：

一.H

+HC1

3.双键的引入方法

\/

C=C

(1)/'的引入

\/

c=c

①醇的消去反应引入/\。例如：

浓H2s0,

---------►

CH3cH20H170tCH2二二CH2t+II2O

\/

c=c

②卤代嫌的消去反应引入/\«例如Is

NaOH,醇

--------------:------->

CH3CH2Br△CH2===CH21+HBr

\/

c=c

③焕烧与氢气、卤代氢、卤素单质加成(限制物质的量)可得到/例如：CH三

CII+HC1---->CH2===CHC1

0

⑵一C-的引入

醇的催化氧化。例如：

催化剂,

2RCH2OH+O2―△一2RCHO+2H2。

催化剂,

2R2C1IOH+O2-△一2R2c===0+2112。

4,竣基的引入方法

(1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如:

△

CH3CHO+2CU(OH)2----->CH3C00H+CU20\+2比0

(2)醛被氧气氧化成酸。例如：

催化剂,

2cH3CHO+O2△2CH3COOH

(3)酯在酸性条件下水解。例如:

H*

CH£OOCH2cH3+H2O△CH3COOH+CH3CH2OH

⑷含侧链的芳香燃被强氧化剂氧化。例如:

H'、KMnO,厂\

CH3COOH

特别提醒

在解答有机合成的题目时，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、加热为卤代燃的消去反应的特征条件，碱溶液、加热为卤代烧水解反应的特

征条件，X2、光照为烷烧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。

考例1已知1-氯丁烷与水在碱存在下可发生取代反应生成I丁醇：

CH3cH2cH2cH2cl+H20―皿°吗>CH3cH2cH2cHzOH+HC1

以乙烯为主要原料(其他物质可任选)，合成乙二酸乙二酯的流程如下图:

00

IIII

C-c

「口「口①A②P③「④n⑤/\

CH=CH,----->A-----*B-----<----->D-----►00

回、/

口

CH2—CHj

请回答下列问题：

(1)已知①为加成反应，②为取代反应，写出下列反应类型：

③.④.⑤。

(2)写出下列反应的方程式：

①_________________________________________________________________

②_________________________________________________________________

③_________________________________________________________________

［答案］(1)氧化反应氧化反应酯化反应

(2)CH2==CH2+Br2---->CILBr-CHBr

Cn2BrCH2Br+2NaOH---->CH20HCH20H+2NaBr

Cu

------M

CH20HCH20H+02△OHC—CHO+2H2O

变式探究1

烷基苯在酸性高镒酸钾溶液的作用下，侧链被氧化成较基，例如:

化合物仁E的转化关系如图所示，已知：A是芳香族化合物，只能生成3种一澳代物，B

有酸性，C是常用的增塑剂，D是有机合成的重要中间体和常用的化学试剂(D也可由其他原料

经催化氧化得到)，E是一种常用的指示剂酚献，结构简式如图所示。

MnO；、H'm正丁醇、H；内

cSo

③|250七

写出A、B、C、D的结构简式。

(上帝，上CO0H

［答案］A的结构简式为二广式凡，B的结构简式为C00H,C的结构简式为

o

n

c

0\

IIO

c

n

H

O

0,D的结构简式为

［解析］由A为芳香族化合物，只能生成3种一漠代物，及A-B-C的转化关系和

(C8H,O)

C的分子式为G6H可知苯环上有两个侧链且处于相邻位置，A的结构简式为

COOH

I、COOH

根据图中所给信息和B有酸性可知，B的结构简式为；由于B的结构中含有2

个一COOH,因此1molB与正丁醇作用时应消耗2mol正丁醇(CH£H2cH2cH0H),所以C的

由B(QHA)一燮—>D(&HQD及E的结构简

式可推知，D为B分子内脱水的产物，其结构简式为

知识点2有机合成遵循的原则及合成路线的选择

1.有机合成遵循的原则

(D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。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。步骤越少，最后产率越高。

(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。有时则要综合运用顺推

或逆推的方法导出最佳的合成路线。

顺推顺，

原料鼐中间产物赢产品。

2.合成路线的选择

NaOH水溶液,,,

(1)一元合成路线：R—CH==Ql2—生f卤代姓A'一元醇」f^一元醛」U

一元竣酸——＞酯

NaOH水溶液

(2)二元合成路线：CH2==CH2C&X-CHzXA"CH2OH—CH20H•回->CHO—

CHO—^^IIOOC—C00I1---＞链酯、环酯、聚酯。

(3)芳香化合物合成路线:

①

关反应的化学方程式并注明反应条件。已知：°H中的醇羟基不能被氧化。

＜JC—COOH

UII

［解析］对照起始反应物与目标产物yCK分析可知，需要在原料分子中引

入一COOH,而碳骨架没有变化，可逆推需要先制得醛，依次需要：醇、卤代烧。在原料分子

设计合成方法如下:

—CH0+2H.0

变式探究2

请设计合理方案用合成

用反应流程图表示，并注明反应条件。例如:由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为:

浓硫酸”高温、高压,

CH3cH20H170P*'CHZ==CH2催化剂-FCH2—

［答案］

［解析］分析题中给出的信息，进行推断。

课后强化作业

基础巩固

1.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.①②⑤⑥C.①④⑤⑥D.①②③⑥

［答案］B

［解析］卤代煌水解（取代）、烯烧水化（加成）、醛被氧化成痰酸，醛被还原为醇等反应

均能在分子中引入一0H；消去反应是从有机物分子中消去一X或一0H形成不饱和键的反应,

酯化反应是酸和醇形成酯的反应，它们都不能引入一0H（相反是去掉一011）。

2.在有机合成中，制得的有机物较纯净并且容易分离，则在工业生产中往往有实用价值，试

判断下列有机反应在工业上没有生产价值的是（）

儿。一。Na+薪<00

B."HZ==CH2~定条件>■ECH?—CH2mt

浓硫酸

+H0—N0*叫+H0

260毛2

H'、

D.CHsCOOCzHs+HzO^^^bhCOOH+C2H50H

［答案］D

3.以2-氯-丁烷为原料制备1,3-丁二烯最佳合成路线所需的有机反应类型依次是（）

①加成反应②消去反应③水解反应④加聚反应

A.②©@B.②③①C.③②①D.①②④

［答案］A

4.（2011•江苏，11）-紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料，它经多步反

应可合成维生素A”

维生素%

下列说法正确的是（）

A.B-紫罗兰酮可使酸性KMnO,溶液褪色

B.Imol中间体X最多能与2moiH?发生加成反应

C.维生素儿易溶于NaOH溶液

D.6-紫罗兰酮与中间体X互为同分异构体

［答案］A

［解析］本题主要考查了官能团的性质、同分异构体的概念等知识。6-紫罗兰酮分子中含

有碳碳双键，因此可以和酸性高钵酸钾发生氧化还原反应，使高镒酸钾溶液褪色，A正确；Imol

中间体x中含有2moi碳碳双键和Imol醛基，因此Imol中间体x能与3moi上加成，B错；维

生素&的憎水基燃基很大故难溶于水，C错；B-紫罗兰酮和中间体x的C原子数不同，二者

不可能是同分异构体，D错。

去氢

5.A、B、C都是有机化合物，且有如下转化关系：AUB催化氧化>C,A的相对分子质量比

B大2,C的相对分子质量比B大16,C能与A反应生成酯（CJI3O2）,以下说法正确的是（）

A.A是乙焕，B是乙烯B.A是乙烯，B是乙烷

C.A是乙醇，B是乙醛D.A是环己烷，B是苯

［答案］C

去氨

［解析］由A霸B，鲤传皿-〉C,可推知A为醇，B为醛，C为酸，且三者碳原子数相同,

碳链结构相同，又据C能与A反应生成酯（CAOJ,可知A为乙醇，B为乙醛，C为乙酸。

6.化合物丙由如下反应得到：

NaOH,醇Br2

--------►--->,

CMBn（甲）△CJM乙）-10-溶剂CMBr2（丙），丙的结构简式不可能是（）

CH=C—CH—CH

23CH2—CH—CH=CH2

A.BrBrB.BrBr

CH—CH=CH—CH

22□zBr

C.BrBrD.Br

［答案］D

［解析］由分子式CHBB知，甲为饱和二元卤代崎；甲一乙，发生消去反应；乙一丙发生加

r^Br

」一Br

成反应,这一系列反应中，分子碳骨架没有变化，故丙不可能是

浓见$0,

7.已知C&CH2OH+HOCH2cH3140tCH3cH2—0—CFkCHa+H。以乙醇、浓硫酸、滨水、水、氢氧

尸一%

00

\/

化钠为主要原料合成CHz—CH,。最简便的合成路线需要下列反应的顺序是（）

①氧化②还原③取代④加成⑤消去⑥中和⑦水解⑧酯化

A.⑤④⑥⑧B.⑤④⑦③C.②⑤④⑧D.②④⑥⑧

［答案］B

CH2cH2

00

\/

［解析］合成CH2cH2的最简便流程为：

消去电良

H

CH3cH20H-20CH2==CH2BjCH2Br

cuCH2cH

水解：产。H取代，/\

NaOH'Hz。,cf^OH浓凡50,、140七，°\/'

CH2cHz即反应的顺序为⑤④⑦③。

8.某有机物为含氯的酯(CeHOCk),在稀硫酸存在下水解产生A和B,A和B的物质的量之比为

2:1,有机物A(C2H：QC1)可由有机物DlCzHQCl)氧化而得，则()

0

II

A.A的结构简式为H—C―0—CH2CI,B为乙醇

C10

III

B.A的结构简式为CH2-C-°H,B为乙二醇

0

II_

C.D的结构简式为CH3—C—0—Cl

D.B为乙二酸

［答案］B

［解析］由酯C«H804cl2水解生成〃(A):n(B)=2:1,且A为C2H302cl，则A中含一COOH,B中

CH20H

含两个羟基，又因为B分子中只含两个碳原子，则B为CH20H,A由分子式只能写成

CHj—COOHCH2—CHO

Cl,贝ijD为Cl。

KOH

9.在有碱存在的条件下，卤代燃与醇反应生成酸(R—O—R'),R—X+R'OHSR—0—Rz+HX。

化合物A通过如图所示的四步反应可以得到常用的试剂四氢吠喃：

ccH

II2

Br/CCl,厂！KOH,室温,NaOH/醇L回

①，四一一>回―CC

」国

试回答下列问题。

(1)1molA和1molH,在一定条件下恰好反应，生成饱和一元醵Y,Y中碳元素的质量分数

约为65%,则Y的分子式为,A分子中所含官能团的名称是

―，A的结构简式为<,

(2)第①、②步反应的类型分别为：、。

(3)化合物B具有的化学性质是。

a.可发生氧化反应

b.在强酸或强碱条件下均可发生消去反应

c.可发生酯化反应

d.在有催化剂的条件下可发生加聚反应

⑷写出C、D和E的结构简式：C,D,E

(5)写出化合物C与NaOH溶液反应的化学方程式：

(6)写出四氢吠喃属于链状醛类的所有同分异构体的结构简式：

［答案］(1)CM2羟基、碳碳双键

CH2==CHCH2CH2—0H(2)加成反应取代反应(3)abc(4)0

(D和E可互换)

CH

3

——

CH2=COCH3>CHKHCH2OCH3、CH；,CH==CHOCH3

19/7

［解析］Y为饱和一元醇，设其为CJMO。依Y中碳元素的质量分数可列式：

14〃+18

X10096=65%。可解得〃=4。则Y的分子式为CHoO。1molA可与1mol恰好反应生成Y,A

\/

c=c

可能为醛或单烯醇，因为A可与Bn的CCL溶液反应，则A为烯醇。考虑/\

与一0H不可连在同一碳原子上(会变为更稳定的醛)，且终态产物四氢吠喃中碳链不存在支链,

则A为直链丁烯醇，可能有两种结构简式CH2==CH—CH—CH2—0H或CH3—CH==CH—CH2—0H,

产一,H—CH-/—OHCH3—CH—CH—CH,—OH

则B的结构简式可能为BrBr或BrBr。根据

题干信息，R—X与R'—OH在KOH和室温条件下发生取代反应，生成醛，再依据四氢吠喃碳

链无支链，可知B必须选取端碳上连有一Br的官能团方能满足要求，则A为CIb==CH—CL一

OL—OH,C为。，C至D为消去反应，可得两种产物°或,分别为D和E。

能力提升

L下列物质中，可以发生反应生成烯姓的是(

A.CILCl

CH—c—CH

CH3—c—CH2OH3CH—3

CH

CH3

3D.

［答案］D

2.卤代煌能发生下列反应

2CH3CH2Br+2Na---->CH3cH2cH2cH：,+2NaBr

下列有机物可以合成环丙烷的是（）

A.CH3cH2cH?BrB.CH:iCHBrCH2Br

C.CH2BrCH2CIl2BrD.CH3CHBrCH2CH2Br

［答案］C

［解析］根据所给信息，连接卤素原子的碳原子可以相互连接，而要得到的目标分子是环

丙烷，可以得出原料分子中应存在两个澳原子，且该分子应有三个碳原子，两个漠原子分别

在两端。

3.（多选）（2011•无锡模拟）香叶醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料，它们可由月

桂烯来合成。

下列关于说法中正确的是（）

A.反应①②③均为取代反应

B.月桂烯分子中所有碳原子一定全部处在同一平面上

C.香叶醇和橙花醇具有相同的分子式

D.乙酸橙花酯可以发生取代、加成、氧化和聚合反应

［答案］CD

［解析］A项，①为加成反应，B项月桂烯分子中所有碳原子可以不全部在同一平面上，也

0

II

可能处在同一平面上,C项两种物质互为同分异构体,D项,该物质分子中含有“—C—0—”,

c=c

“/\”可以发生水解（取代）加成，氧化反应和聚合反应。

4.（多选）（2009•连云港高二检测）在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程

中反应类型及相关产物不合理的是（）

A.乙烯一乙二醇：

加成取代

c乩-一>CH2—CH2一-CH2—CH2

BrBrOHOH

B.漠乙烷一乙醇：

CH3CH2Br水解>CH2==CH2加成>CH3cH20H

C.1-7臭丁烷一1,3-丁二烯：

CH3CH2CH—CH2

BrBr

CH：1CH2CH2CH2Br>CH:)CH2CH==CH2—->峥>CHz==

CH—CH==CH2

CH-CH2

D,乙烯f乙快：CH*=CH2加成＞BrBr消去＞CH三CH

［答案］BC

［解析］B项，CH3cH?Br——＞佻==陋应为消去反应，C项由

CH3CH2CH—CH,

BrBr——＞CH2==CH—CH==CHz不能通过消去反应得到。

5.盐酸洛美沙星是一种常用的治疗敏感细菌引起感染的抗菌药，其结构简式为:

分子式为Cl7Hl9F2N303•HC1,该物质可发生的反应类型

有（）

①还原②氧化③加成④取代⑤水解⑥酯化⑦中和⑧加聚

A.①②③⑥⑦B.②③④⑦⑧

C.除⑤⑦⑧外1）.全部

［答案］D

0\/0

IIC=C||

［解析］该分子结构中含“一c—\"、“一C—0H，，、—F等结构，可以发

生上面的全部反应。

COOCHJCHJ

6.下列有机物可通过氧化、酯化、加聚三种反应制得高聚物壬CH2—CH+的是（）

H,c—CH—CH

1112

A.CHs—CH2—CH2—0HB.ClClOH

CH—CH—CH

H2C=CH—CH232

C.OHDOHOH

［答案］c

［解析］若要经过加聚反应制得该有机物，其单体应为CH?==CH—COOCH2cH”又因发生酯化

反应，可推知中间产物有CH2==CHC00H和CHsCftOH,结合四个选项只有C项CH2==CH—CH20H,

符合题意。

7.已知乙烯醇（CHz==CH—011）不稳定，可自动转化为乙醛。乙二醇在一定条件下发生脱水反

应，也有类似现象发生，所得产物的结构简式可能有下列几种，其中不正确的是（）

CH2-CH2

①CH2==CH2②CH3CH0③。

00

④\H2-CH2⑤壬C%一弭一0主

A.①B.②③C.③④D.④⑤

［答案］A

cH

CH一,

——I

OH

析

r解

LOH分子内脱水可得CIhCHO

CH2—CH2—、CH2=CH-^CH3CHOCH2—CH2f旦—工旦

（OHOHOH）或0（计以°坦），分子间脱水可得

/阻一弋

010

黑一黑，发生缩聚反应可得也出一酬2-0士。

8.从澳乙烷制得1,2-二漠乙烷，下列合成方案中最好的是（）

HBr溶液

CH,CHBr-------------->CH—CH

32△।2।2

BrBr

A.

r

B.CH;tCH2Br-^->CH2BrCH2Br

C.CH3cHzBr承骐鳏-CH2==CH2--■>CH2BrCH2Br

NaOH醇溶液,

D.CIhClLBr△C112==C1I2—ClbBrCIIzBr

［答案］D

［解析］A项反应不能发生，方案不合实际；B项中，CILCILBr与Bn发生取代反应生成

CH2BrCH2Br的过程中副产物较多；C项生成乙烯的反应条件错误。

9.乙酸苯甲酯对花香和果香的香韵具有提升作用，故常用于化妆品工业和食品工业。乙酸苯

甲酯可以用下面的设计方案合成。

,C1”光照c稀碱溶液CH,COOH,稀硫酸,△z/X—cuOOCCH,

-

A1VT

（C7H7CI）D（乙酸苯甲酯）

（1）写出A、B的结构简式：

A,B0

（2）D有很多种同分异构体，含有酯基和一取代苯结构的同分异构体有五个。其中三个的结

构简式是

0

CH2OCH

0

请写出另外两个同分异构体的结构简式:

①

②

一

—

答

Oo

1=

cH

H3

［解析］此题给出的设计方案里只有目标产物的结构式，可采用逆推法，结合反应条件推

断各步反应物。

（1）本题可采用逆推法确定A、C