高中化学 第三章 第4节 有机合成导学案 新人教版选修5电子版本

2015年高中化学第三章第4节有机合成导学案新人教版选

修5

第三章烃的含氧衍生物

第四节有机合成

●新知导学

1．有机合成的定义

有机合成是利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。

2．有机合成的任务

包括目标化合物官能团的构建和分子骨架的转化，按照目标化合物的要求，合成具有一定碳原子数目、一定结构

的目标化合物。

3．有机合成的过程示意图：

有机合成的过程，就像建筑师建造一座大厦，从基础开始，一层一层的向上构建。

中间体目标化合物

4．官能团的引入或转化方法

(1)引入碳碳双键的方法

①醇的消去，②卤代烃的消去，③炔烃的不完全加成。

(2)引入卤素原子的方法

①烯烃(炔烃)的加成，②醇(酚)的取代，③烷烃(苯及苯的同系物)的取代。

(3)引入羟基的方法

①烯烃与水的加成，②酯的水解，③卤代烃的水解，④醛的还原。

5．逆合成分析法的基本思路

可用示意图表示为：目标化合物⇒中间体⇒中间体基础原料

6．有机合成的遵循原则：

(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染；

(2)尽量选择步骤少的合成路线；

(3)尽量满足“绿色化学”的要求，步骤少，原料利用率高，达到零排放；

(4)操作温和、条件简单、能耗低、易实现；

(5)按照一定的顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。

7．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两个酯基，按酯化反应规律将酯基断开，得到草酸和两分子乙醇，说明目标化合物可由两分子的乙醇和草酸通过酯化反应得到：

(2)羧酸可由醇氧化得到，草酸前一步的中间体应该是乙二醇：

(3)乙二醇的前一步中间体是1,2－二氯乙烷，1,2－二氯乙烷可通过乙烯的加成反应而得到：

(4)乙醇通过乙烯与水的加成得到。

根据以上分析，合成步骤如下(用化学方程式表示)：

①CH 2===CH 2＋H 2O ――→浓硫酸

CH 3CH 2OH ；②

； ③；

⑤

。

●自主探究

1．回忆《化学必修2》所学内容，想一想：有没有使有机分子碳链增长的例子？如果有，试列举之。

提示：《化学必修2》中所学酸和醇生成酯的反应属于碳链增长的反应。如：

CH 3COOH ＋C 2H 5OH ――→浓H 2SO 4

△CH 3COOC 2H 5＋H 2O

2．西药引入之前，中国传统治疗发烧的方法是发汗法，由于效果不佳，不知有多少生命葬送在高烧之中。西药引入之后，高烧夺去生命的事件已变得微乎其微。你知道这种退烧药中的有效成分是什么吗？大量应用的退烧药来源于自然界还是有机合成？

提示：退烧药的有效成分是乙酰水杨酸，仔细阅读过药品说明书的同学，应该有点印象，它的医学应用品是人工合成的。

3．有机物是天然存在的多，还是有机合成的多？你知道被誉为有机合成大师的科学家是谁吗？ 提示：人类合成的有机物比天然存在的多得多。被称为有机合成大师的科学家是伍德沃德。 4．有机合成中，在引入多种官能团时，为什么要考虑引入的先后顺序？

提示：因为在引入不同的官能团时，采用不同的反应条件，若不考虑引入的先后顺序，前面引入的官能团，在引入后面的官能团时可能会受到破坏。

有机合成过程中常见官能团的引入和转化

●教材点拨

1．卤原子的引入方法

(1)烃与卤素单质的取代反应。例如：CH 3CH 3＋Cl 2――→光照

HCl ＋CH 3CH 2Cl(还有其他的卤代烃)

(还有其他的氯代苯甲烷)

CH 2===CH －CH 3＋Cl 2――→500℃～600℃

CH 2===CH －CH 2Cl ＋HCl (2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如：

CH 2===CHCH 3＋Br 2―→CH 2Br －CHBrCH 3 CH 2===CHCH 3＋HBr ―→CH 3－CHBrCH 3

CH≡CH＋HCl ――→催化剂

CH 2===CHCl

(3)醇与氢卤酸的取代反应。例如：R －OH ＋HX −→−

∆

R －X ＋H 2O

2．羟基的引入方法 (1)醇羟基的引入方法

①烯烃水化生成醇。例如：CH 2===CH 2＋H 2O ――→H 2SO 4或H 3PO 4

加热、加压CH 3CH 2－OH

②卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。例如：CH 3CH 2－Br ＋H 2O ――→NaOH

CH 3CH 2－OH ＋HBr ③醛或酮与氢气加成生成醇。例如：CH 3CHO ＋H 2――→Ni

△CH 3CH 2－OH

④酯水解生成醇。例如：CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O ――→H

＋△CH 3COOH ＋CH 3CH 2OH (2)酚羟基的引入方法

①酚钠盐溶液中通入CO 2生成苯酚。例如：

②苯的卤代物水解生成苯酚，例如：

3．碳碳双键的引入方法 (1)碳碳双键的引入

①醇的消去反应引入碳碳双键。例如：CH 3CH 2OH ――→浓硫酸

170℃

CH 2===CH 2↑＋H 2O ②卤代烃的消去反应引入碳碳双键。例如：CH 3CH 2Br ――→NaOH ，醇

△CH 2===CH 2↑＋HBr

③炔烃与氢气、卤代氢、卤素单质加成(限制物质的量)可得到碳碳双键。例如：CH≡CH＋HCl ――→催化剂

CH 2===CHCl (2)

键的引入。

醇的催化氧化。例如：2RCH 2OH ＋O 2――→催化剂

△2RCHO ＋2H 2O

2R 2CHOH ＋O 2――→催化剂

△2R 2C===O ＋2H 2O 4．羧基的引入方法

(1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如：CH 3CHO ＋2Cu(OH)2−→−

∆

CH 3COOH ＋Cu 2O↓＋2H 2O (2)醛被氧气氧化成酸。例如：2CH 3CHO ＋O 2――→催化剂

△2CH 3COOH

(3)酯在酸性条件下水解。例如：CH 3COOCH 2CH 3＋H 2O H

＋△CH 3COOH ＋CH 3CH 2OH

(4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如：

5．有机物官能团的转化

(1)利用官能团的衍生关系进行衍变：如：醇[O]

H 2醛[O]羧酸

(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如：

(3)通过某种手段，改变官能团的位置，如：

(4)碳链的增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式为有机物与HCN 的反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。

(5)碳链的变短：如烃的裂化裂解，某些烃(如苯的同系物，烯烃)的氧化，羧酸盐脱羧反应等。