高中化学人教版 (2019)选择性必修3第五节 有机合成优质ppt课件

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核心素养 发展目标
通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成的基本任务，掌握有机化合物分子碳骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。
有机合成使用相对 的原料，通过有机化学反应来构建______和引入 ，由此合成出具有特定 和 的目标分子。碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的 和 、 等过程。
官能团 结构 性质
增长 缩短 成环
一、构建碳骨架1.碳链的增长(1)炔烃与HCN加成
CH2==CHCOOH
丙烯腈 丙烯酸
(2)醛或酮与HCN加成
羟基腈 氨基醇
带正电荷的原子或原子团连接在 上，带负电荷的原子或原子团连接在 上。
(3)羟醛缩合反应醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)受羰基吸电子作用的影响，具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β-羟基醛，该产物易失水，得到α，β-不饱和醛。
__________________________
2.碳链的缩短 反应可以使烃分子链缩短。(1)烯烃
。
与苯环相连的碳原子上 才能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
3.碳链的成环(1)共轭二烯烃共轭二烯烃含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开。
(第尔斯-阿尔德反应的加成原理)。
二、引入官能团有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。
1.引入碳碳双键(1)醇的消去反应
CH2==CH2↑＋H2O
(2)卤代烃的消去反应
CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O
2.引入碳卤键(1)卤素单质的取代反应
CH3—CH2—Br＋H2O
；
3.引入羟基(1)烯烃与水的加成反应
(2)卤代烃的水解反应
CH3CH2—OH＋NaBr
(3)醛或酮的还原反应
4.引入醛基(1)醇的氧化反应
2CH3CHO＋2H2O
5.引入羧基(1)醛的氧化反应
(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H＋)溶液氧化
CH3COOH＋C2H5OH
三、官能团的保护含有多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响，此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。1.羟基的保护(1)醇羟基
2.氨基的保护氨基易被O2、O3、H2O2等氧化。
3.碳碳双键的保护碳碳双键易加成，易被O3、H2O2、酸性高锰酸钾溶液等氧化。
(1)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基(　　)(2)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基(　　)(3)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇(　　)
1.下列有机合成中①②步骤的目的是什么？
提示　①保护酚羟基不被氧化；②引入羧基。
2.以乙烯为初始反应物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)，已知两个醛分子在一定条件下可以自身加成。下式中反应的中间产物(Ⅲ)可看成是由(Ⅰ)中的碳氧双键打开，分别跟(Ⅱ)中的β-C和β-H相连而得，(Ⅲ)是一种3-羟基醛，此醛不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛(烯醛)：
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　①CH2==CH2＋H2O―→CH3CH2OH②2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O　③2CH3CHO―→CH3CH(OH)CH2CHO④CH3CH(OH)CH2CHO―→CH3CH==CHCHO＋H2O⑤CH3CH==CHCHO＋2H2―→CH3CH2CH2CH2OH
先分析合成过程中的碳原子数目变化，由乙烯的2个碳原子变成正丁醇的4个碳原子，必有有机物之间的加成反应，由信息知乙醛自身加成生成有4个碳原子的有机物，所以可确定其合成路线：CH2==CH2→CH3CHO→CH3CH==CH—CHO→CH3CH2CH2CH2OH。
1.在有机合成中，常需要消除或引入官能团，下列合成路线及相关产物不合理的是
C项，在合成过程中 发生消去反应所得产物为CH3CH2C≡CH，合成路线及相关产物都不合理。
2.已知：含 的物质(烯烃)在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：
下列说法不正确的是A.D的结构简式为CH3COOCH2CH3B.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色C.B与乙酸发生取代反应D.可用B萃取碘水中的碘单质
C被氧化生成乙酸，则C为CH3CHO，B在加热条件下和氧化铜发生氧化反应生成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(取代反应)生成D，D为CH3COOCH2CH3。
下列说法错误的是A.③发生氧化反应， ⑥发生消去反应B.M的结构简式为CH3CH2XC.P的分子式为C4H10OD.2-丁烯与Br2以1∶1加成可得三种不同产物
4.由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子H的示意图如图所示：
请回答下列问题：(1)写出以下物质的结构简式：A_______________，C____________，F_________。(2)写出以下反应的反应类型：X反应：____________________，Y反应：__________。
酯化反应(或取代反应)
(3)写出以下反应的化学方程式：A→B：________________________ ；G→H：______________________________________。
HOCH2CH2OH＋2NaBr
(4)若环状酯E与NaOH的水溶液共热，则发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
乙烯和溴发生加成反应生成A(CH2BrCH2Br)，A和氢氧化钠的水溶液发生取代反应生成B(HOCH2CH2OH)，B被氧气氧化生成C(OHCCHO)，C被氧气氧化生成D(HOOCCOOH)，B和D发生酯化反应生成E，E是环状酯，则E为乙二酸乙二酯；A和氢氧化钠的乙醇溶液发生消去反应生成F(HC≡CH)，F和氯化氢发生加成反应生成G(氯乙烯)，氯乙烯发生加聚反应生成H(聚氯乙烯)。
题组一　构建碳骨架1.下列反应可以使碳链增长的是A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热C.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热D.CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照
2.下列反应能使碳链缩短的是①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化　②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化　③重油裂化为汽油　④CH3COOCH3与NaOH溶液共热　⑤炔烃与溴水反应A.①②③④⑤ B.②③④⑤C.①②④⑤ D.①②③④
①中反应使碳碳双键断裂，碳链缩短；②中反应生成苯甲酸，碳链缩短；③中反应使碳碳键断裂，碳链缩短；④中反应生成乙酸钠和甲醇，碳链缩短；⑤中反应生成溴代烃，碳链长度不变。
3.已知卤代烃能发生反应：2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr。下列有机物可以合成环丙烷的是A.CH3CH2CH2BrD.CH3CHBrCH2CH2Br
题组二　引入官能团4.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
5.下列物质发生反应不能一步引入醛基的是(已知：当两个羟基连接同一个碳原子时，易脱去一分子水)A.B.CH≡CHC.D.
6.在有机合成中官能团的引入或改变是极为重要的，下列说法正确的是A.甲苯在光照条件下与Cl2反应，主反应为苯环上引入氯原子B.引入羟基的方法常有卤代烃和酯的水解、烯烃的加成、醛类的还原C.将CH2==CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应即可得到 CH2==CH—COOHD.将 转化为 的合理方法是与足量的NaOH溶 液共热后，再加入足量稀H2SO4
甲苯在光照条件下与Cl2反应，主反应为甲基上引入氯原子，故A错误；卤代烃水解为醇，酯水解为酸和醇，烯烃与水发生加成反应生成醇，醛与氢气发生还原反应生成醇，故B正确；碳碳双键、羟基都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，不能得到CH2==CH—COOH，故C错误；原料与足量NaOH溶液反应后，加入足量稀硫酸生成邻羟基苯甲酸，得不到目标产物，故D错误。
题组三　官能团的保护7.有机物甲的结构简式为 ，它可以通过下列路线合成(分离方法和其他产物已经略去)：下列说法不正确的是A.甲可以发生取代反应、加成反应B.步骤Ⅰ反应的化学方程式是 ＋C.步骤Ⅳ的反应类型是取代反应D.步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化
甲分子中含有氨基、羧基和苯环，可以发生取代反应、加成反应，故A正确；步骤Ⅰ是取代反应，反应的化学方程式
是 ＋ ＋HCl，故B错误；
步骤Ⅳ的反应是酰胺的水解，所以反应类型是取代反应，故C正确；氨基易被氧化，所以步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化，故D正确。
8.E是一种食品添加剂中的防腐剂，可经下列反应路线得到(部分反应条件略)。
下列说法不正确的是A.A是苯酚的一种同系物，且溶解度小于苯酚B.经反应A→B和C→D的目的是保护官能团酚羟基不被氧化C.与B属于同类有机物的同分异构体有3种(不包含B)D.1 ml D可以消耗1 ml NaHCO3
A与苯酚结构相似，官能团相同，且分子组成上相差1个CH2，是苯酚的一种同系物，甲基是憎水基，A中含有的憎水基比苯酚中多，溶解度小于苯酚，A正确；酚羟基容易被氧化，经反应A→B和C→D的目的是保护官能团酚羟基不被氧化，而将苯环上的甲基氧化为羧基，B正确；
与B属于同类有机物的同分异构体有 ，共4种，C不正确；D中含有一个羧基和一个羟基，只有羧基能与NaHCO3反应，则1 ml D可以消耗1 ml NaHCO3，D正确。
9.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知：①苯环上的硝基可被还原为氨基： ＋3Fe＋6HCl―→ ＋3FeCl2＋2H2O，产物苯胺还原性强，易被氧化；②—CH3为邻、对位取代定位基，而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是
由甲苯制取产物时，需发生硝化反应引入硝基，再还原得到氨基，将甲基氧化才得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基被还原前，否则生成的氨基也被氧化，故先将甲基氧化为羧基，再将硝基还原为氨基。—CH3为邻、对位取代定位基；而—COOH为间位取代定位基，产物中的氨基在羧基的对位。如果先氧化甲基成羧基，发生硝化反应时，硝基在羧基的间位，所以先用—CH3的对位取代效果，在甲基的对位引入硝基，再将甲基氧化成羧基，最后将硝基还原成氨基，所以合理选项为A。
10.下列制备设计错误的是A.以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基B.制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，可向苯环上先引入磺酸基 (—SO3H)C.制备十二烷基苯可以采用1-十二烯在一定条件下与苯加成D.采用使MgCl2·6H2O在氯化氢气流中加热脱水的方法制无水MgCl2
以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基，这样才利于在酚羟基的邻位上引入甲基，故A正确；制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，应向苯环上先引入十二烷基，再利用磺化反应在对位引入磺酸基(—SO3H)，故B错误；氯化镁晶体脱水过程中镁离子易水解生成氢氧化镁沉淀，在氯化氢气体中脱水可以抑制镁离子水解，即MgCl2·6H2O要在HCl氛围中加热脱水制得无水MgCl2，故D正确。
11.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：
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
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。A选项中反应得到的是CH3CH(OH)CH2CH3，B选项中反应得到的是CH3CH2CH2CH2OH，C选项中反应得到的是HOCH2CH(CH3)2。
12.烯烃复分解反应的示意图如下：
下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成 的是
A中两个碳碳双键断裂后，生成物中新形成的环为六元环，且新环中所形成的碳碳双键位置符合要求；B中两个碳碳双键断裂后，合成的是五元环；C中两个碳碳双键断裂后，合成了六元环，但是碳碳双键的位置不正确；D中两个碳碳双键断裂后，得到的是五元环。
13. 是一种有机醚，可由链状烃A(分子式为C4H6)通过如图路线制得。下列说法正确的是
A.A的结构简式是CH2==CHCH2CH3B.B中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键C.C在Cu或Ag作催化剂、加热条件下不能被O2氧化为醛D.①、②、③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应
由有机醚的结构及反应③的条件可知C为HOCH2CH==CHCH2OH，结合反应①和②的条件可推知B为BrCH2CH==CHCH2Br，A为CH2==CH—CH==CH2，B中含有的官能团是碳碳双键和碳溴键，A项错误、B项正确；C为HOCH2CH==CHCH2OH，连接醇羟基的碳原子上含有2个H，所以C能被催化氧化生成醛，C项错误；烯烃能和溴单质发生加成反应，卤代烃能发生水解反应，水解反应属于取代反应，醇生成醚的反应为取代反应，所以①、②、③分别是加成反应、取代反应、取代反应，D项错误。
根据要求回答下列问题：(1)A的结构简式为_________。(2)上述过程属于加成反应的有________(填序号)。
(3)反应②的化学方程式为_______________________________________。(4)反应③的化学方程式为_______________________________。
(5)反应④为______反应，化学方程式为_________________________________________________。
(6)相对于初始反应物 来讲，产物 引入了官能团：________；产物C则引入了官能团：________。
碳溴键　 羟基
15.某研究小组以苯为主要原料，采用以下路线合成医药中间体G和可降解聚合物C。
(1)写出X的结构式：__________。
苯和CH3C≡CH发生加成反应生成A，A又被氧气氧化生成B，B与X发生聚合反应生成C，由B、C的结构简式可以推测X为CO2，C在NaOH、加热条件下水解生成D，D再进一步氧化生成E，
由信息反应可知F与CH3CHO先加成后消去生成G。通过以上分析知，X的结构式为O==C==O。
(2)下列关于高分子C的说法正确的是_______(填字母)。A.1 ml C能与2n ml NaOH反应B.(C10H10O3)n既是高分子C的化学 式，也是链节的化学式C.高分子C是加聚产物D.酸性条件下降解时有气泡产生
由C→D的反应可知，另一种生成物为Na2CO3，根据原子守恒可知，1 ml C能与2n ml NaOH反应，故A正确；(C10H10O3)n是高分子C的化学式，C10H10O3是其链节的化学式，故B错误；
高分子C是B与X发生加聚反应的产物，故C正确；酸性条件下高分子材料C可降解生成二氧化碳气体，所以有气泡产生，故D正确。
(3)在一定条件下，E可以生成一种含有3个六元环的化合物(C18H16O4)，请写出该反应的化学方程式：________________________________________。
由E的结构简式及含3个六元环的化合物的分子式(C18H16O4)可知，2分子E可以发生酯化反应生成含有3个六元环的化合物 。
(4)写出符合下列要求的G的同分异构体的结构简式(含有 的有机化合物不能稳定存在)：_____________________。a.遇FeCl3溶液显色b.能与Br2按1∶2发生加成反应c.苯环上只有两种等效氢
a.遇FeCl3溶液显色，说明含有酚羟基；b.能与Br2按1∶2发生加成反应，因除苯环外只有三个碳原子，则说明含有一个碳碳三键；