有機(jī)合成 公開課比賽一等獎(jiǎng)

第四節(jié)有機(jī)合成課程目標(biāo)核心素養(yǎng)建構(gòu)1.掌握有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的主要類型(取代、加成、消去反應(yīng))原理及應(yīng)用，初步學(xué)會(huì)引入官能團(tuán)的方法。2．在掌握各類有機(jī)物的性質(zhì)、反應(yīng)類型、相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上，初步學(xué)會(huì)使用逆向合成法合理地設(shè)計(jì)有機(jī)合成的路線。[知

識(shí)

梳

理]一、有機(jī)合成的過程1.有機(jī)合成的概念有機(jī)合成指利用簡(jiǎn)單、易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)，生成具有特定_______和_______的有機(jī)化合物。結(jié)構(gòu)功能2.有機(jī)合成的任務(wù)目標(biāo)化合物分子骨架的構(gòu)建和___________的轉(zhuǎn)化。官能團(tuán)3.有機(jī)合成的過程4.官能團(tuán)的引入或轉(zhuǎn)化方法(1)引入碳碳雙鍵的方法①__________________；②___________；③______________________。(2)引入鹵素原子的方法①_____________；②___________________；③_____________________________。(3)引入羥基的方法①______________________；②______________；③___________；④__________。鹵代烴的消去醇的消去炔烴的不完全加成醇(酚)的取代烯烴(炔烴)的加成烷烴、苯及苯的同系物的取代烯(炔)烴與水的加成鹵代烴的水解酯的水解醛的還原【自主思考】1.由乙醇為主要原料制取乙二醇時(shí)，需要利用哪些反應(yīng)實(shí)現(xiàn)？二、逆合成分析法1.基本思路2.基本原則(1)合成路線的各步反應(yīng)的條件必須比較溫和，并具有較高的________。(2)所使用的基礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是低毒性、低污染、易得和廉價(jià)的。產(chǎn)率3.用逆合成分析法分析草酸二乙酯的合成（1）草酸二乙酯分子中含有兩個(gè)酯基，按酯化反應(yīng)規(guī)律將酯基斷開，得到_______和_____________，說明目標(biāo)化合物可由__________________________通過酯化反應(yīng)得到：草酸兩分子乙醇兩分子的乙醇和草酸(3)乙二醇的前一步中間體是1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷可通過乙烯的加成反應(yīng)而得到：（4）乙醇通過乙烯與水的加成得到：根據(jù)以上分析，合成步驟如下（用化學(xué)方程式表示）：【自主思考】2.由乙烯合成草酸二乙酯的過程中，涉及的反應(yīng)類型有哪些？提示

加成反應(yīng)，水解（取代）反應(yīng)，氧化反應(yīng)，酯化（取代）反應(yīng)。

[效

果

自

測(cè)]1.判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。（1）有機(jī)合成的步驟越少越好。（

）解析有機(jī)合成遵循五條原則：原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染；選擇步驟最少的合成路線；滿足“綠色化學(xué)”的要求；操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)；尊重客觀事實(shí)。五條原則均要兼顧，不能僅符合其一。（2）消去反應(yīng)和加成反應(yīng)都可以引入碳碳雙鍵。（

）解析通過鹵代烴和醇的消去反應(yīng)可以引入碳碳雙鍵，而通過炔烴與氫氣的加成也可以引入碳碳雙鍵?！痢?3)醛能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，酯和羧酸也含有羰基，也能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)。（

）解析雖然三者都有羰基,但是只有醛能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)。(4)在有機(jī)物中引入鹵素原子只能用取代反應(yīng)。（

）解析烷烴與鹵素單質(zhì)、醇類和鹵化氫發(fā)生取代反應(yīng)均可引入一個(gè)鹵素原子，烯烴、炔烴與鹵化氫加成也能引入一個(gè)鹵素原子。(5)多元醇與多元羧酸發(fā)生取代反應(yīng)可形成鏈狀或環(huán)狀有機(jī)化合物。（

）解析多元醇與多元羧酸發(fā)生酯化反應(yīng),可形成鏈狀酯或環(huán)酯?！痢痢?.可在有機(jī)物中引入羥基的反應(yīng)類型是（）①取代②加成③消去④酯化⑤還原A.①② B.①②⑤

C.①④⑤ D.①②③解析鹵代烴或酯的水解（取代），烯烴與H2O（加成），醛或酮和H2（加成或還原），均能引入羥基。消去是從分子中消去—X或—OH形成不飽和鍵，酯化是酸與醇形成酯（減少—OH），這些都不能引入—OH。答案

B3.由石油裂解產(chǎn)物乙烯制取HOCH2COOH，需要經(jīng)歷的反應(yīng)類型有(

)A.氧化——氧化——取代——水解——取代B.加成——水解——氧化——氧化——水解C.氧化——取代——氧化——水解——取代D.水解——氧化——氧化——取代——加成答案

A探究一、有機(jī)合成中常見官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化【合作交流】1.在有機(jī)物中如何引入醛基和羧基？2.如何消除有機(jī)物中的羥基？【點(diǎn)撥提升】1.鹵素原子的引入方法(1)烴與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)。例如：(2)不飽和烴與鹵素單質(zhì)、鹵化氫的加成反應(yīng)。例如：2.羥基的引入方法5.有機(jī)物官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化(1)利用官能團(tuán)的衍生關(guān)系進(jìn)行官能團(tuán)種類轉(zhuǎn)化。例如：(3)通過消去、加成(控制條件)改變官能團(tuán)的位置。例如：2.掌握特征反應(yīng)條件例如：(1)NaOH醇/△為鹵代烴的消去反應(yīng)條件，NaOH溶液/△為鹵代烴和酯等的水解反應(yīng)條件。(2)X2、光照為烷烴或芳香烴側(cè)鏈氫取代的反應(yīng)條件，F(xiàn)e、純X2為芳香烴苯環(huán)氫的取代條件。(3)濃H2SO4/△為醇的消去及醇與羧酸發(fā)生酯化反應(yīng)的條件。3.碳鏈的增長與變短(1)增長：常見的方法有不飽和化合物間的聚合、有機(jī)物與HCN的反應(yīng)等。(2)變短：常見的方法有烴的裂化與裂解、某些烴(如苯的同系物、烯烴)的氧化等。4.官能團(tuán)的消除(1)通過加成反應(yīng)消除不飽和鍵。(2)通過消去反應(yīng)、氧化反應(yīng)或酯化反應(yīng)消除羥基(—OH)。(3)通過加成反應(yīng)或氧化反應(yīng)消除醛基(—CHO)。(4)通過水解反應(yīng)或消去反應(yīng)消除鹵素原子?！镜漕}例證1】以石油裂解氣為原料，通過一系列化學(xué)反應(yīng)可得到一種重要的化工產(chǎn)品增塑劑G，如圖。請(qǐng)完成下列各題：(1)寫出下列反應(yīng)類型：反應(yīng)①__________________，反應(yīng)④__________________。(2)寫出下列反應(yīng)條件：反應(yīng)③____________________，反應(yīng)⑥____________________。(3)反應(yīng)②③的目的是____________________________________。(4)寫出反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式：________________________________。(5)B被氧化成C的過程中會(huì)有中間產(chǎn)物生成，該中間產(chǎn)物可能是_______________(寫出一種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)，檢驗(yàn)該物質(zhì)存在的試劑是____________________________。(6)寫出G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式___________________________________________。解析

1，3－丁二烯(CH2===CH—CH===CH2)經(jīng)過反應(yīng)①生成A，然后轉(zhuǎn)化成了HO—CH2—CH===CH—CH2—OH，所以反應(yīng)①是1，3－丁二烯與鹵素的1，4－加成反應(yīng)。HO—CH2—CH===CH—CH2—OH經(jīng)過一系列反應(yīng)生成了E，從反應(yīng)條件和組成看，E是HOOC—CH===CH—COOH，由于BC是氧化反應(yīng)，所以②是加成反應(yīng)，③是消去反應(yīng)，安排這兩步反應(yīng)的目的是防止碳碳雙鍵被氧化。從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及反應(yīng)條件看，反應(yīng)④是CH2===CHCH3中飽和碳原子上的取代反應(yīng)，反應(yīng)⑤是加成反應(yīng)，反應(yīng)⑥是取代(水解)反應(yīng)，HOCH2CH2CH2OH和E到G的反應(yīng)是以酯化反應(yīng)形式進(jìn)行的縮聚反應(yīng)?！咀兪接?xùn)練1】下列反應(yīng)中：①酯化反應(yīng)②乙醛與HCN加成③乙醇與濃硫酸共熱到140℃

④1－溴丙烷與NaCN作用⑤持續(xù)加熱乙酸與過量堿石灰的混合物⑥裂化石油制取汽油⑦環(huán)氧乙烷開環(huán)聚合⑧乙烯的聚合反應(yīng)(1)可使碳鏈增長的反應(yīng)是________。(2)可使碳鏈減短的反應(yīng)是________。答案(1)②④⑦⑧

(2)⑤⑥探究二、有機(jī)合成路線的選擇【合作交流】1.有機(jī)合成中，對(duì)起始原料有何要求？提示

廉價(jià)、易得、低毒性、低污染。2.設(shè)計(jì)合成路線時(shí)，遵循什么原則？提示

步驟少、產(chǎn)率高、綠色、環(huán)保。提示

不能。該轉(zhuǎn)化的要求是只將醇羥基轉(zhuǎn)化為羧基，但是由于在此過程中酚羥基也易被氧化。因此需要先對(duì)酚羥基實(shí)施保護(hù)。具體的轉(zhuǎn)化過程為4.試寫出由2－丁烯制備1，3－丁二烯的合成路線?！军c(diǎn)撥提升】1.合成路線選擇的原則(1)原料的選擇：①原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染。②原料一般含有目標(biāo)產(chǎn)品的某個(gè)“子結(jié)構(gòu)”(或可轉(zhuǎn)化為某個(gè)“子結(jié)構(gòu)”)。(2)路線的選擇：①盡量選擇步驟最少的合成路線。步驟越小，最后產(chǎn)率越高。②合成路線要符合“綠色、環(huán)?！钡囊?。要最大限度地利用原料分子中的每個(gè)原子，盡量達(dá)到零排放。(3)條件的選擇：要求操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低，易于實(shí)現(xiàn)。(3)芳香化合物合成路線：3.有機(jī)合成中常見官能團(tuán)的保護(hù)【典題例證2】已知：請(qǐng)運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)和上述給出的信息寫出由乙烯制備正丁醇各步反應(yīng)的化學(xué)方程式(不必寫出反應(yīng)條件)。解析

由題給信息知：兩個(gè)醛分子在一定條件下通過自身加成反應(yīng)，得到的不飽和醛分子中的碳原子數(shù)是原參加反應(yīng)的兩個(gè)醛分子的碳原子數(shù)之和。根據(jù)最終產(chǎn)物正丁醇中有4個(gè)碳原子，原料乙烯分子中只有2個(gè)碳原子，運(yùn)用題給信息，將乙烯氧化為乙醛，兩個(gè)乙醛分子再進(jìn)行自身加成變成丁烯醛，最后用H2與丁烯醛中的碳碳雙鍵和醛基進(jìn)行加成反應(yīng)，便可得到正丁醇。本題基本采用正向思維方法。【解題反思】

有機(jī)合成的分析方法(1)正合成分析法(即順推法)設(shè)計(jì)思路：基礎(chǔ)原料―→中間體―→中間體―→目標(biāo)有機(jī)物。采用正向思維方法，從已知原料分子開始，找出可直接合成所需的中間產(chǎn)物，并同樣找出它的下一步產(chǎn)物，依次類推，逐步推向合成目標(biāo)產(chǎn)物。(2)逆合成分析法(即逆推法)設(shè)計(jì)思路：目標(biāo)有機(jī)物―→中間體―→中間體―→基礎(chǔ)原料。采用逆向思維方法，先找出合成目標(biāo)有機(jī)物的前一步原料(中間體)，依次類推，直至選出合適的起始原料為止。(3)綜合分析