1、合作探究自主预习第 3 章 有机合成及其应用 合成高分子化合物合作探究自主预习第 1 节 有机化合物的合成合作探究自主预习第 1 课时 碳骨架的构建 官能团的引入合作探究自主预习目标导航预习导引 1.理解卤代烃在有机合成中的重要意义及其应用对环境的影响及给人类生产、生活带来的利与弊。2.掌握碳链的增长和减短、成环和开环的方法。3.掌握有机物分子中引入卤原子、醇羟基、酚羟基、醛基和羧基的化学反应。1.碳链的增长和减短。2.成环和开环。3.官能团的引入和转化。合作探究自主预习目标导航预习导引121.碳骨架的构建(1)碳链的增长 卤代烃的取代反应 a.溴乙烷与氰化钠反应,得到的产物在酸性条件下水解
2、CH3CH2Br+NaCN CH3CH2CN+NaBr(取代反应)CH3CH2CN CH3CH2COOH b.溴乙烷与炔钠反应 2CH3CCH+2Na 2CH3CCNa+H2 CH3CH2Br+CH3CCan CH3CH2CCCH3+NaBr 合作探究自主预习目标导航预习导引1醛、酮的加成反应CH3CHO+HCN+HCN羟醛缩合反应+HCH2CHO聚合反应 nCH2CH2CH2CH22合作探究自主预习目标导航预习导引1(2)碳链的减短 烯烃、炔烃的氧化反应 CH3COOH+苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化 羧酸、羧酸盐脱去分子中的羧基的反应CH3COONa+NaOH CH4+Na2CO3 2合
3、作探究自主预习目标导航预习导引1(3)成环反应 二元醇成环 HOCH2CH2OH +H2O 二元羧酸成环 HOOCCH2CH2COOH+H2O羟基酸分子内酯化 HOCH2CH2COOH+H2O2合作探究自主预习目标导航预习导引1(4)开环反应 环酯水解+H2OHOCH2CH2COOH环烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化 HOOC(CH2)4COOH2合作探究自主预习目标导航预习导引1预习交流1 写出由乙炔和溴乙烷合成1-丁炔的化学方程式(无机试剂任选)。提示:2CHCH+2Na 2CHCNa+H2 CH3CH2Br+HCCan CH3CH2CCH+NaBr 2合作探究自主预习目标导航预习导引2.官能团
4、的引入(1)在碳链上引入卤原子的途径 加成反应 a.烯烃的加成反应 CH2CH2+HBrCH3CH2BrCH2CH2+Br2b.炔烃的加成反应 CHCH+HBrCHCH+Br212合作探究自主预习目标导航预习导引取代反应 a.烷烃的取代反应CH4+Cl2CH3Cl+HClb.苯及其同系物的卤代反应 +Br2+HBrc.醇与氢卤酸的取代反应 CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2Od.烯烃中H的卤代反应CH3CHCH2+Cl2ClCH2CHCH2+HCle.羧酸中H的卤代反应RCH2COOH+Cl2+HCl12合作探究自主预习目标导航预习导引(2)在碳链上引入羟基的途径 加成反应 a.烯
5、烃与水加成反应CH2CH2+H2OCH3CH2OHb.醛、酮与H2加成反应CH3CHO+H2CH3CH2OHc.醛、酮与氢氰酸加成反应 +HCNd.羟醛缩合反应 +HCH2CHO12合作探究自主预习目标导航预习导引水解反应 a.卤代烃的水解反应 +NaOH+NaBrb.酯的水解反应CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH酚钠盐的水溶液中通入CO2或加入强酸+H2O+CO2+NaHCO3(3)在碳链上引入碳碳双键的途径 炔烃的加成反应 CHCH+H2CH2CH2;CHCH+HClCH2CHClCHCH+Cl212合作探究自主预习目标导航预习导引消去反应 a.醇的消去反应CH3CH
6、2OHCH2CH2+H2Ob.卤代烃的消去反应CH3CH2Cl+NaOHCH2CH2+NaCl+H2O(4)在碳链上引入醛基的途径 醇的氧化反应2RCH2OH+O2+2H2O(5)在碳链上引入羧基的途径 水解反应 a.酯的水解反应CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH12合作探究自主预习目标导航预习导引b.蛋白质或多肽水解 +H2O2NH2CH2COOHd.氰化物的酸性水解CH3CH2CNCH3CH2COOH氧化反应 a.醛的氧化反应CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O+2H2O2CH3CHO+O22CH3COOHb.烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化 RCHCHR
7、RCOOH+RCOOH12合作探究自主预习目标导航预习导引c.苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化 12合作探究自主预习目标导航预习导引预习交流2 观察下面由2-丙醇制备丙三醇的有机合成线路设计,分析官能团是怎样转变的。CH3CHCH2提示:官能团依次通过发生消去反应消去OH生成,然后通过取代反应引入Cl,再通过加成反应在上加上Cl,最后通过水解(取代)生成3个OH。12合作探究自主预习问题导学即时检测一二一、卤代烃性质及应用的探究 活动与探究 1.对比卤代烃的取代反应和消去反应,完成下表内容 化学性质 溴乙烷的取代反应 溴乙烷的消去反应 反应条件 反应物 生成物 反应特点 断键规律 结论 合作探
8、究自主预习问题导学即时检测一二答案:化学性质 溴乙烷的取代反应 溴乙烷的消去反应 反应条件 强碱(如 NaOH)的水溶液 强碱(如 NaOH)的醇溶液,加热 反应物 CH3CH2Br、NaOH CH3CH2Br、NaOH 生成物 乙醇、NaBr 乙烯、溴化钠、水 反应特点 溴乙烷分子中的溴原子被水分子中的羟基取代,生成乙醇 从溴乙烷分子中相邻的两个碳原子上脱去一个溴化氢分子,有机物由饱和变成不饱和 断键规律 结论 溴乙烷和NaOH在不同的溶剂中发生不同类型的化学反应,生成不同的产物 合作探究自主预习问题导学即时检测一二2.写出下列转化中化学反应的类型 答案:合作探究自主预习问题导学即时检测一二
9、3.卤代烃在有机合成中,除了在官能团的转化方面占有重要的地位外,在增长碳链这一方面也有重要作用。例如卤代烃可以与炔钠、氰化钠等物质发生取代反应使卤代烃的碳骨架增长。以溴乙烷为例,选择合适的反应物,写出增长碳链的化学方程式。答案:CH3CH2Br+NaCN CH3CH2CN+NaBr CH3CH2Br+CH3CCan CH3CH2CCCH3+NaBr(合理即可)合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移与应用例 1 已知:RCHCH2RCH2CH2Br请设计合理方案由来合成(用反应流程图表示,并注明反应条件)。解析:将原料与产品对比,可知:原料分子中多了1个Cl;原料分子中含COOH,而产品分子中
10、含环酯结构。应用“逆推法”知产品由(中间产物)发生分子内酯化反应而得到,再将此结构与原料对比知,应该把原料分子中的Cl转移到末端碳原子上(官能团转移),再进行水解即可得到中间产物。合作探究自主预习问题导学即时检测一二答案:合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移训练1已知:(1)某些酯在一定条件下可以形成烯酸酯。(2)RCHCH2由烯烃合成有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)过程的化学反应如下所示:把下列各步变化中指定有机物分子的结构简式填入横线上:A ;B ;C ;D ;E 。合作探究自主预习问题导学即时检测一二答案:A:B:C:D:E:合作探究自主预习问题导学即时检测一二(1)卤代烃在氢氧化钠的水
11、溶液中发生的是水解反应,属于取代反应;在氢氧化钠的醇溶液中发生的是消去反应。(2)不是所有的卤代烃都能发生消去反应,只有存在-H(即与卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子)的卤代烃才能发生消去反应生成烯烃。合作探究自主预习问题导学即时检测一二二、有机合成中常见官能团转化的探究 活动与探究 官能团的引入和转化是有机合成的关键之一,烯烃和芳香烃是有机合成的重要原料,试从乙烯、苯、甲苯为例分析有机化合物中官能团的转化。1.(1)使变为,应使用何种试剂?反应条件是什么?(2)使变为 应在何种条件下进行?合作探究自主预习问题导学即时检测一二答案:(1)在烷烃中引入卤素原子,应在光照条件下进行,与C
12、l2在光照条件下可以实现 的转化。(2)在苯环上引入卤素原子,应用芳香烃和纯卤素单质在铁催化下进行。故与Cl2在Fe催化下,可以实现题目中的转化。合作探究自主预习问题导学即时检测一二2.使CH3CHO转化为CH3COOH可以利用哪些试剂?答案:CH3CHO CH3COOH是氧化反应,应加入氧化剂,如O2、酸性KMnO4溶液、溴水、银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等均可。3.下图是乙烯为起始物的官能团间的转化关系图,试将图填写完整。答案:合作探究自主预习问题导学即时检测一二4.芳烃上官能团间的转化 答案:合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移与应用 例2以乙烯和甲苯为主要原料设计合成苯甲酸乙
13、二酯的路线,写出相应的化学方程式。解析:合成苯甲酸乙二酯可以用苯甲酸和乙二醇发生酯化反应得到。苯甲酸可以由甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化得到,乙二醇可以由1,2-二溴乙烷水解得到,1,2-二溴乙烷可由乙烯加成制得。合作探究自主预习问题导学即时检测一二答案:CH2CH2+Cl2+2NaOH+2NaCl+2+2H2O合作探究自主预习问题导学即时检测一二迁移训练2由溴乙烷制取1,2-二溴乙烷,下列转化方案中最好的是()A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2CH2CH2BrCH2BrB.CH3CH2BrCH2BrCH2BrC.CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2BrCH2BrCH2BrD.CH3C
14、H2BrCH2CH2CH2BrCH2Br合作探究自主预习问题导学即时检测一二解析:A项,过程略复杂,可以由溴乙烷发生消去反应得到与Br2发生加成反应,故D正确;B、C选项中制得的产物为混合物,故B、C均不合适。答案:D CH2CH2,CH2CH2 合作探究自主预习问题导学即时检测一二(1)乙烯是最简单的烯烃,也是工业上最重要的化工原料,由乙烯作为起始原料通过加成反应生成卤代烃、醇等,通过官能团的转变和碳链的增长可以制得众多的有机合成产品,因此乙烯的年产量成为衡量一个国家石油化工水平高低的标志。(2)苯的同系物中,如果侧链烃基中与苯环直接相连的碳原子上有氢原子,它就能被酸性高锰酸钾溶液氧化,侧链
15、烃基通常被氧化成羧基。合作探究自主预习问题导学即时检测12341.下列反应不能在有机分子中引入羟基的是()A.乙酸和乙醇的酯化反应 B.卤代烃的水解反应 C.油脂的水解反应 D.烯烃与水的加成反应 解析:卤代烃和油酯的水解反应、烯烃与水的加成反应都能引入羟基。答案:A 合作探究自主预习问题导学1234即时检测2.下列说法正确的是()A.卤代烃的消去反应比水解反应更容易进行 B.在溴乙烷中加入过量NaOH溶液,充分振荡,然后加入几滴AgNO3溶液,出现白色沉淀 C.消去反应是引入碳碳双键的唯一途径 D.在溴乙烷与NaCN、CH3C CNa的反应中,都是其中的有机基团取代溴原子的位置 合作探究自主
16、预习问题导学1234即时检测解析:严格地说,哪个反应更容易进行,必须结合实际条件,如果在没有实际条件的情况下,比较卤代烃的消去反应和水解反应哪个更容易进行,是没法比较的,A错误。在溴乙烷中加入过量NaOH溶液,充分振荡,溴乙烷水解生成乙醇和NaBr,加入几滴AgNO3溶液后确实生成了AgCl沉淀,但由于NaOH溶液是过量的,同时生成AgOH(可以转化成Ag2O,颜色为棕色),我们观察不到白色沉淀,B错误。消去反应是引入碳碳双键的主要途径,但不能认为是唯一的途径,如乙炔与氢气按11加成可以生成乙烯,C错误。在取代反应中,一般是带相同电荷的相互取代,金属有机化合物中,显然是金属带正电荷,有机基团带
17、负电荷,溴乙烷中溴带负电荷,乙基带正电荷,因此,D是正确的。答案:D 合作探究自主预习问题导学1234即时检测3.以1-丙醇为原料制取三丙酸甘油酯,设计合理的途径,写出反应的化学方程式。解析:生成三丙酸甘油酯,首先制取丙酸和甘油,无论制取丙酸还是甘油,碳骨架不变,需要引入官能团。1-丙醇两步氧化,可引入羧基,而制取甘油需引入另外两个羟基,难度较大。需要通过:CH3CH2CH2OHCH3CHCH2ClCH2CHCH2答案:2CH3CH2CH2OH+O22CH3CH2CHO+2H2O2CH3CH2CHO+O22CH3CH2COOHCH3CH2CH2OHCH3CHCH2+H2OCH3CHCH2+Cl
18、2ClCH2CHCH2+HCl合作探究自主预习问题导学1234即时检测ClCH2CHCH2+Cl2+3NaOH+3NaCl+3CH3CH2COOH+3H2O合作探究自主预习问题导学1234即时检测4.如何用乙醇制取1-丁醇?写出有关反应的化学方程式。已知:CHO+解析:由乙醇转化为1-丁醇,二者的差别为碳链,而转化过程中既要求碳链增加,又要保证羟基再形成,针对上述要求,可使乙醇氧化为乙醛,然后两个乙醛分子发生羟醛缩合,再经过脱水、催化加氢得到1-丁醇。即:C2H5OHCH3CHOCH3CHCHCHOCH3CH2CH2CH2OH合作探究自主预习问题导学1234即时检测答案:2C2H5OH+O2+2H2OCH3CHCHCHO+H2OCH3CHCHCHO+2H2CH3CH2CH2CH2OH
