高中化学苏教版 (2019)选择性必修3第三单元 有机合成设计第1课时导学案

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修3第三单元 有机合成设计第1课时导学案，共10页。学案主要包含了学习目标，合作探究，学习情境，新知生成，核心突破，归纳总结，课堂小结，随堂检测等内容，欢迎下载使用。

1.比较常见官能团的结构和特征反应,能举例说明有机物中基团之间的相互影响。
2.能从官能团入手揭示一定条件下有机物之间的相互转化关系。
【合作探究】
【学习情境】
有机物的化学性质主要取决于有机物中所含的官能团,所以有机物之间的相互转化主要就是官能团之间的转化。我们知道事物之间总是相互联系、相互影响、相互制约的,那么有机物的基团之间是否存在相互影响呢?
任务1 有机物基团间的相互影响
【新知生成】
1.有机物基团间的影响
(1)实验探究乙醇与苯酚中—OH的差异
(2)苯和苯酚溴代反应的比较
2.反应条件对反应产物的影响
【核心突破】
典例1 有机物分子中原子(或原子团)间的相互影响会导致化学性质的不同。下列叙述正确而且能说明上述观点的是( )。
A.1-丙醇可被氧化得丙醛,而2-丙醇不能
B.苯酚能与氢氧化钠溶液反应,而乙醇不能
C.甲酸可发生银镜反应,而乙酸不能
D.乙烯能与溴发生加成反应使溴水褪色,而苯不能
【答案】B
【解析】1-丙醇可以被氧化得丙醛是由于1-丙醇中与羟基相连碳原子上连有2个H原子,2-丙醇可以被氧化生成丙酮是由于2-丙醇中与羟基相连碳原子上只有1个H原子,不是原子团间的相互影响导致的化学性质不同,A项错误;苯酚中由于苯环对羟基的影响,使苯酚中的羟基氢更易电离,使苯酚呈酸性,能与NaOH溶液反应,而乙醇中的羟基氢不会电离,B项正确;甲酸中含有醛基可发生银镜反应,而乙酸不含醛基,不能发生银镜反应,不是原子团间的相互影响导致的化学性质不同,C项错误;乙烯中含碳碳双键,能与溴发生加成反应,苯中不含碳碳双键,不能与溴发生加成反应,体现的是官能团的性质,不是原子团间的相互影响导致的化学性质不同,D项错误。
【归纳总结】
有机物基团间的相互影响
训练1 下列有关性质实验中,能说明苯环对侧链产生影响的是( )。
A.苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能和烧碱溶液反应
B.苯酚可和溴水反应生成白色沉淀,而苯不能和溴水反应生成白色沉淀
C.苯酚可和氢气发生加成反应,而乙醇不能和氢气发生加成反应
D.甲苯可和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代
【答案】A
【解析】苯酚可和烧碱溶液反应,而乙醇不能和烧碱溶液反应,能说明苯环使羟基中的氢原子更易电离,即苯环对侧链产生影响,A项正确;苯酚和溴水反应生成白色沉淀,而苯不能和溴水反应生成白色沉淀,说明羟基使苯酚更易发生取代反应,是侧链对苯环的影响,B项错误;苯酚和氢气发生的加成反应是苯环上发生的反应,不能说明苯环对侧链产生影响,C项错误;甲苯和硝酸发生三元取代,而苯很难和硝酸发生三元取代,说明甲基使甲苯更易发生苯环上的取代,是侧链对苯环的影响,D项错误。
任务2 重要有机物之间的相互转化
【新知生成】
有机化合物之间的转化关系:
有关化学方程式及反应类型如下:
① ;
② ;
③ ;
④ ;
⑤ ;
⑥ ;
⑦ ;
⑧ ;
⑨ ;
⑩ ;
;
。
【答案】①CH3CH3+Br2CH3CH2Br+HBr(取代反应) ②CH2CH2+HBrCH3CH2Br(加成反应)
③CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O(消去反应) ④CH2CH2+H2CH3CH3(加成反应)
⑤CH2CH2+H2OCH3CH2OH(加成反应)
⑥CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O(消去反应)
⑦2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(氧化反应) ⑧CH3CHO+H2CH3CH2OH(加成反应、还原反应) ⑨2CH3CHO+O22CH3COOH(氧化反应) ⑩CH≡CH+H2CH2CH2(加成反应) CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+C2H5OH(水解或取代反应) CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O(酯化或取代反应)
【核心突破】
典例2 有机物可经过多步反应转变为,其各步反应的反应类型是( )。
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
【答案】B
【解析】对比两者的结构,合成路线可以设计为,各步的反应类型依次为消去反应、加成反应(或还原反应)、消去反应。
【归纳总结】
1.官能团的引入
(1)卤原子的引入
①烃与卤素单质的取代反应。如:
CH3CH3+Cl2 HCl+CH3CH2Cl
+Br2+HBr
+Cl2HCl+Cl—
CH2CH—CH3+Cl2HCl+CH2CH—CH2Cl
②不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。如:
+Br2
CH2CHCH3+Br2CH2Br—CHBrCH3
CH2CHCH3+HBrCH3—CHBrCH3(或BrCH2CH2CH3)
CH≡CH+HClCH2CHCl
③醇与氢卤酸的取代反应。如:
R—OH+HXR—X+H2O
(2)羟基的引入
①醇羟基的引入
a.烯烃与水加成生成醇。如:
CH2CH2+H2OCH3CH2OH
b.卤代烃在强碱水溶液中水解生成醇。如:
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
c.醛或酮与氢气加成生成醇。如:
CH3CHO+H2CH3CH2OH
CH3COCH3+H2CH3CH(OH)CH3
d.酯水解生成醇。如:
RCOOR'+H2ORCOOH+R'OH
②酚羟基的引入
a.酚钠盐溶液中通入CO2生成酚。如:
+H2O+CO2+NaHCO3
b.苯的卤代物水解后酸化生成苯酚,如:
+2NaOH +NaCl+H2O、+HCl+NaCl
(3)双键的引入
①碳碳双键的引入
a.醇的消去反应,如:
CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
b.卤代烃的消去反应,如:
CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
c.炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质加成(控制物质的量)可得到碳碳双键。如:
CH≡CH+HClCH2CHCl
②碳氧双键的引入
醇的催化氧化。如:
2R1CH2OH+O22R1CHO+2H2O
+O2+2H2O
(4)羧基的引入
①醛被弱氧化剂氧化成酸。如:
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
CH3COONa+HClCH3COOH+NaCl
②醛被氧气氧化成酸。如:
2CH3CHO+O22CH3COOH
③酯或酰胺在酸性条件下水解。如:
CH3COOCH2CH3+H2OCH3COOH+CH3CH2OH
CH3CONH2+H++H2OCH3COOH+NH4+
④含侧链的芳香烃(与苯环相连的C原子上有H原子)被强氧化剂氧化。如:
2.官能团的消除
(1)通过加成反应消除碳碳双键或碳碳三键等不饱和键。如:
CH2CH2+H2CH3—CH3
CH≡CH+2H2CH3—CH3
(2)通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(—OH)。如:
CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
RCOOH+R'OHRCOOR'+H2O
(3)通过加成反应或氧化反应消除醛基(—CHO)。如:
CH3CHO+H2CH3CH2OH
2CH3CHO+O22CH3COOH
(4)通过消去反应或水解反应消除卤素原子。如:
CH3CH2Cl+NaOHCH2CH2↑+NaCl+H2O
CH3CH2Cl+NaOH CH3CH2OH+NaCl
训练2 是一种有机烯醚,可由链烃X通过下列路线制得,下列说法正确的是( )。
A.Y中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键
B.X的结构简式是CH2CHCH2CH3
C.该有机烯醚不能发生加聚反应
D.①②的反应类型均为取代反应
【答案】A
【解析】链烃X与Br2/CCl4发生加成反应生成Y,Y与NaOH溶液发生水解反应生成Z,Z在浓硫酸、加热时形成有机烯醚,则X为CH2CHCHCH2,Y为BrCH2CHCHCH2Br,Z为HOCH2CHCHCH2OH。Y中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键,A项正确;X的结构简式为CH2CHCHCH2,B项错误;该有机烯醚含有碳碳双键,能发生加聚反应,C项错误;①②的反应类型分别为加成反应、水解(或取代)反应,D项错误。
【课堂小结】
【随堂检测】
1.下列能在有机化合物分子中引入卤素原子的反应是( )。
①在空气中燃烧 ②取代反应 ③加成反应 ④水解反应
A.①②B.①②③
C.②③D.①②③④
【答案】C
【解析】①有机化合物在空气中燃烧,根据原子守恒,不能引入卤素原子;②烷烃或苯的同系物与卤素单质发生取代反应能引入卤素原子,醇与氢卤酸发生取代反应能引入卤素原子;③烯烃、炔烃与卤素单质或卤化氢发生加成反应可引入卤素原子;④水解反应不会引入卤素原子。
2.在有机合成中,常需将官能团消除或增加,下列合成路线不简洁的是( )。
A.乙烯→乙二醇:CH2CH2
CH2Br—CH2BrCH2OH—CH2OH
B.溴乙烷→乙醇:CH2Br—CH3 CH2CH2CH3CH2OH
C.1-溴丁烷→1-丁炔:CH3CH2CH2CH2Br
CH3CH2CHCH2
CH3CH2 C≡CH
D.乙烯→乙炔:CH2CH2CH≡CH
【答案】B
【解析】CH2Br—CH3只需与NaOH溶液共热发生水解反应即可制得CH3CH2OH。
3.已知:乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。可经三步反应制得,则与该三步反应相对应的反应类型依次是( )。
A.水解反应、加成反应、氧化反应
B.加成反应、水解反应、氧化反应
C.水解反应、氧化反应、加成反应
D.加成反应、氧化反应、水解反应
【答案】A
【解析】对比两物质的结构简式,可设计合成路线为。
4.有机物分子基团间相互影响导致化学性质不同,下列叙述说明侧链对苯环有影响的是( )。
A.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而苯不能
B.苯酚能与Na2CO3溶液反应而乙醇不能
C.苯酚能与3 ml H2加成得到环己醇
D.苯酚能与浓溴水反应生成三溴苯酚
【答案】D
【解析】甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明苯环对侧链的影响使侧链甲基易被氧化,A项不符合题意;由于苯环对羟基的影响,酚羟基中氢原子变得比较活泼,易电离,能与碳酸钠反应,是苯环对侧链的影响,B项不符合题意;苯酚中含有1个苯环,能与3 ml氢气发生加成反应,与侧链羟基无关,C项不符合题意;苯酚与浓溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚,说明羟基对苯环的影响,使处于羟基邻、对位的苯环氢更活泼,更易被取代,D项符合题意。实验步骤
实验现象
及结论
解释
①
用pH计分别测混合前后pH的变化,①中的pH变化较小,说明乙醇与苯酚中—OH的活性不同,不同的烃基对—OH的影响不同
在苯酚分子中,由于苯环对羟基的影响,使羟基中的氢原子变得更容易电离,表现出一定的酸性,电离方程式为+H+
②
苯
苯酚
反应物
液溴、苯
浓溴水、苯酚
反应条件
催化剂
不需催化剂
被取代的氢原子个数
1
3
反应速率
慢
快
结论
苯酚比苯更易发生苯环上的取代反应
解释
苯酚中由于羟基对苯环的影响,使得处于酚羟基邻、对位的苯环氢更活泼,更易被取代
反应条件
实例
温度
CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
溶剂
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O
苯的同系物中侧链与苯环的相互影响
侧链使苯的同系物比苯更易发生苯环上的取代反应
苯环使含α—H的侧链易被酸性KMnO4氧化
酚类中苯环和羟基的相互影响
羟基使处于羟基邻、对位的苯环氢更易被取代
苯环使羟基氢更易电离,表现弱酸性
羧酸中羰基和羟基的相互影响
羰基使羟基中氢更易电离,表现弱酸性
羟基使羰基中的碳氧双键难以发生加成反应
酰胺基中羰基和氨基的相互影响
羰基使酰胺基没有碱性
氨基使酰胺基中的碳氧双键难以发生加成反应