高中化学人教版 (2019)选择性必修3第三章 烃的衍生物本章综合与测试学案设计

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1．卤代烃
2．烃的含氧衍生物
(1)醇
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(饱和一元醇的通式：CnH2n＋1OH，官能团：—OH,分子结构特点：有O—H和C—O，—OH直接与烃基或苯环侧链上的碳原子相连,主要化学性质\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(与金属钠反应，生成醇钠和氢气,与氢卤酸反应，生成卤代烃,脱水反应乙醇\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(140 ℃分子间脱水生成乙醚属于取代反应,170 ℃分子内脱水生成乙烯属于消去反应)),氧化反应：被氧化剂氧化为醛或酮；在空气里能够燃烧,酯化反应：与羧酸反应生成酯反应可逆；条件一般是, 浓硫酸、加热))))
(2)酚
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(官能团：—OH酚羟基,分子结构特点：—OH直接与苯环相连,主要化学性质\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(弱酸性：与NaOH反应，生成苯酚钠和水,取代反应：与浓溴水反应，生成三溴苯酚白色沉淀,显色反应：与铁盐FeCl3溶液反应变为紫色，可以检验苯酚的存在))))
(3)醛
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(饱和一元醛的通式：CnH2nO，官能团：,分子结构特点：含有，具有不饱和性和还原性,主要化学性质\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加成反应：在Ni作催化剂的条件下，可与H2发生加成反应, 也是还原反应生成醇,具有还原性：能被弱氧化剂[如银氨溶液、新制CuOH2], 氧化成相应的羧酸))))
(4)羧酸
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(饱和一元羧酸的通式：CnH2nO2与含相同碳原子数的饱和一元酯互为同分异构体，, 官能团：—COOH,分子结构特点：含有，能部分电离产生H＋,主要化学性质\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(酸的通性：与碱、碱性氧化物、某些盐溶液、活泼金属等反应；能使, 指示剂变色,酯化反应：与醇发生酯化反应，生成酯和水))))
3．羧酸衍生物
(1)酯eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(饱和一元酯的通式：CnH2nO2n≥2，官能团：酯基,分子结构特点：分子中含有，其中和—OR之间的键易断裂,主要化学性质\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(酸性水解反应：生成羧酸和醇反应可逆,碱性水解反应：生成羧酸盐和醇))))
(2)油脂
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(结构特点：高级脂肪酸甘油酯，结构简式为,物理性质：密度比水的小，难溶于水，易溶于有机溶剂,化学性质\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加成反应：含有碳碳双键的油脂可与H2反应，叫做油脂的氢化, 或油脂的硬化,水解反应：在酸性条件下，水解生成高级脂肪酸和甘油；在碱性, 条件下，水解生成高级脂肪酸盐和甘油，碱性条件下的水解反, 应叫做皂化反应)),存在和制法：动物的脂肪、植物油都是油脂，可从动植物中提取,用途：用作食品，用作工业原料，制肥皂和甘油))
(3)酰胺
1．宏观辨识与微观探析
能依据卤代烃的微观结构，描述或预测卤代烃的性质和在一定条件下可能发生的化学变化。认识掌握乙醇性质，能从官能团的角度分析认识反应实验。比较苯酚与乙醇、苯酚与甲苯性质的差异，理解有机分子中基团之间的相互影响，体会结构决定性质的思维理念。对比羟基和醛基的区别，学习归纳醛类物质的化学性质。充分利用重要有机物的结构、性质及转化关系，学习有机合成的基本过程，总结合成过程中构建分子骨架和官能团变更的方法。
2．证据推理与模型认知
能运用所学知识分析和探讨卤代烃对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估。利用乙醇、乙酸的结构模型，研究酯化反应的断键方式，总结其反应规律。
3．科学探究与创新意识
通过探究苯酚的性质实验，总结实验结论，培养实验探究能力。通过实验探究乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱，提高实验能力和创新能力。通过草酸二乙酯的合成分析，总结逆合成分析法的思路，提高信息的综合分析和迁移应用能力。
例1 (2019·全国卷Ⅰ，36)化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)A中的官能团名称是________。
(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。用星号(*)标出B中的手性碳：________________________________________________________________________。
(3)写出具有六元环结构，并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式：____________________________________________________________________________。
(不考虑立体异构，只需写出3个)
(4)反应④所需的试剂和条件是___________________________________________________。
(5)⑤的反应类型是________。
(6)写出F到G的反应方程式：___________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线：______
________________________________________________________________(无机试剂任选)。
答案 (1)羟基 (2)
(3)(任意写出其中3个即可)
(4)C2H5OH/浓H2SO4、加热 (5)取代反应
(6)eq \(――――→,\s\up7(OH－，△)) ＋C2H5OH，eq \(――→,\s\up7(H＋))
(7)C6H5CH3eq \(――→,\s\up7(Br2),\s\d5(光照))C6H5CH2Br，CH3COCH2COOC2H5eq \(―――――――――→,\s\up7(1C2H5ONa/C2H5OH),\s\d5(2C6H5CH2Br))
eq \(―――――→,\s\up7(1OH－，△),\s\d5(2H＋))
解析 (1)A中的官能团为羟基。(2)根据手性碳原子的定义，B中—CH2—上没有手性碳原子，上没有手性碳原子，故B分子中只有2个手性碳原子。(3)B的同分异构体能发生银镜反应，说明含有醛基，所以可以看成环己烷分子中2个氢原子分别被甲基、醛基取代，或一个氢原子被—CH2CHO取代。(4)反应④所需的试剂和条件是乙醇/浓硫酸、加热。(5)反应⑤中，CH3CH2CH2Br与E发生取代反应。(6)F在碱溶液中水解生成羧酸盐，再酸化得到G。
例2 (2019·天津，8)我国化学家首次实现了膦催化的(3＋2)环加成反应，并依据该反应，发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知(3＋2)环加成反应：CH3C≡C—E1＋E2—CH==CH2eq \(――――→,\s\up7(膦催化剂))(E1、E2可以是—COR或—COOR)
回答下列问题：
(1)茅苍术醇的分子式为________，所含官能团名称为________________，分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为______________。
(2)化合物B的核磁共振氢谱中有__________个吸收峰；其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为______________。
①分子中含有碳碳三键和乙酯基(—COOCH2CH3)；
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上。
写出其中碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式：______________________。
(3)C→D的反应类型为______________。
(4)D→E的化学方程式为_________________________________________________________，
除E外该反应另一产物的系统命名为______________。
(5)下列试剂分别与F和G反应，可生成相同环状产物的是________(填字母)。
a．Br2 b．HBr c．NaOH溶液
(6)参考以上合成路线及条件，选择两种链状不饱和酯，通过两步反应合成化合物M，写出路线流程图(其他试剂任选)。
答案 (1)C15H26O 碳碳双键、羟基 3
(2)2 5 、
CH3CH2CH2C≡CCOOCH2CH3
(3)加成反应(或还原反应)
(4)
2-甲基-2-丙醇(或2-甲基丙-2-醇) (5)b
(6)CH3C≡CCOOCH3＋CH2==CHCOOCH2CH3eq \(――――→,\s\up7(膦催化剂))eq \(――→,\s\up7(H2),\s\d5(Pd/C))或CH3C≡CCOOCH2CH3＋CH2==CHCOOCH3eq \(――――→,\s\up7(膦催化剂))eq \(――→,\s\up7(H2),\s\d5(Pd/C))
解析 (1)由茅苍术醇的结构简式，可知其分子式为C15H26O，所含官能团的名称为碳碳双键、羟基。分子中有如图所示3个手性碳原子。(2)化合物B中含有2种不同化学环境的氢原子，故其核磁共振氢谱有2个吸收峰。满足要求的B的同分异构体可以为C—C—C—C≡C—、、C—C—C≡C—C—、、C—C≡C—C—C—与—COOCH2CH3相连而成，共有5种。碳碳三键与乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式为CH3CH2CH2C≡C—COOCH2CH3、。(3)C→D为C中的碳碳双键与H2的加成反应(或还原反应)。(4)D→E为酯和醇的酯交换反应，化学方程式为＋CH3OHeq \(,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(△))＋(CH3)3C—OH。(5)a项，Br2与碳碳双键加成，2个Br原子分别加在碳碳双键的2个碳原子上，二者所得产物不同，错误；b项，HBr与碳碳双键加成，H、Br加在碳碳双键碳原子上，各有两种产物，都可以得到，正确；c项，NaOH溶液使酯基发生水解反应，二者所得产物不同，错误。(6)运用逆合成分析法，倒推中间产物，确定合成路线如下：
CH3C≡CCOOCH3＋CH2==CHCOOCH2CH3eq \(――――→,\s\up7(膦催化剂))eq \(――→,\s\up7(H2),\s\d5(Pd/C))或CH3C≡CCOOCH2CH3＋CH2==CHCOOCH3eq \(――――→,\s\up7(膦催化剂))eq \(――→,\s\up7(H2),\s\d5(Pd/C))。
例3 [2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，19]化合物F是合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体，其合成路线如下：
已知：Ⅰ.eq \(―――→,\s\up7(①醇钠),\s\d5(②H3O＋))
Ⅱ.
Ⅲ.
Ar为芳基；X＝Cl，Br；Z或Z′＝COR，CONHR，COOR等。
回答下列问题：
(1)实验室制备A的化学方程式为________________________________________，提高A产率的方法是______________________________________；A的某同分异构体只有一种化学环境的碳原子，其结构简式为________________。
(2)C→D的反应类型为____________；E中含氧官能团的名称为____________。
(3)C的结构简式为____________，F的结构简式为____________。
(4)Br2和的反应与Br2和苯酚的反应类似，以和为原料合成，写出能获得更多目标产物的较优合成路线(其他试剂任选)。
答案 (1)CH3COOH＋CH3CH2OHeq \(,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(△))CH3COOC2H5＋H2O 及时蒸出产物(或增大乙酸或乙醇的用量)
(2)取代反应 羰基、酰胺基
(3)CH3COCH2COOH
(4)
解析 Aeq \(――――→,\s\up7(①醇钠),\s\d5(②H3O＋))B()，结合信息Ⅰ推知A是CH3COOC2H5。B在加热条件下发生碱性水解，并酸化得到C，则C是。C与SOCl2在加热条件下反应生成D，D与反应生成E，结合信息Ⅱ推知，D是，E是。Eeq \(―――――――→,\s\up7(①NaNH2/NH3l),\s\d5(②H3O＋))F(C10H9NO2)，结合信息Ⅲ推知，F是。
(1)A是CH3COOC2H5，实验室利用乙醇和冰醋酸在浓硫酸催化、加热条件下制取CH3COOC2H5，化学方程式为CH3COOH＋CH3CH2OHeq \(,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(△))CH3COOC2H5＋H2O。该反应是可逆反应，及时转移出产物或增大乙醇(或乙酸)的用量等均能提高A的产率。A的分子式为C4H8O2，其同分异构体只有一种化学环境的碳原子，则必定只含有一种化学环境的氢原子，说明分子结构对称，应含有4个CH2原子团，据此推出其结构简式为。
(2)C―→D的反应类型是取代反应；E是，含氧官能团的名称是羰基和酰胺基。
(3)由上述分析可知，C的结构简式为，F的结构简式为。
(4)Br2和的反应与Br2和苯酚的反应类似，类比推理可知，和Br2发生取代反应生成，结合信息Ⅱ，与发生取代反应可得到，再经信息Ⅲ中的两步转化得到，据此写出合成路线。