高中化学 专题4 烃的衍生物 第三单元 第3课时 重要有机物之间的相互转化教案高二化学教案

第3课时 重要有机物之间的相互转化[明确学习目标] 1.熟知烃和烃的衍生物之间的相互转化关系。

2.掌握构建目标分子骨架，官能团引入、转化或消除的方法。

3.学会有机合成的分析方法，知道常见的合成路线。

重要有机物间的相互关系有关化学方程式为：①CH 3CH 3＋Br 2――→光□01CH 3CH 2Br ＋HBr ；②CH 2===CH 2＋HBr ――→催化剂△□02CH 3CH 2Br ；③CH 3CH 2Br ＋NaOH ――→醇△□03CH 2===CH 2↑＋NaBr ＋H 2O ；④CH 2===CH 2＋H 2――→Ni △□04CH 3CH 3； ⑤CH 2===CH 2＋H 2O ――→催化剂□05CH 3CH 2OH ；⑥CH 3CH 2OH ――→浓硫酸170 ℃□06CH 2===CH 2↑＋H 2O ；⑦2CH 3CH 2OH ＋O 2――→Cu 或Ag△□072CH 3CHO ＋2H 2O ；⑧CH 3CHO ＋H 2――→催化剂△□08CH 3CH 2OH ；⑨2CH 3CHO ＋O 2――→催化剂△□092CH 3COOH ；⑩CH≡CH＋H2――→催化剂△□10CH2===CH2；⑪⑭CH3COOCH2CH3＋H2O H＋△□11CH3COOH＋C2H5OH；⑫⑬CH3CH2OH＋CH3COOH 浓硫酸△□12CH3COOC2H5＋H2O。

有机合成中引入多种官能团时，为什么要考虑引入官能团的先后顺序？提示：因为在引入不同的官能团时，要采用不同的反应条件，若不考虑引入的先后顺序，前面已引入的官能团在引入后面的官能团时可能会受到破坏。

例如，由制备有两条途径：一是先将醛基催化氧化为羧基，然后再进行醇羟基的消去反应；二是先进行醇羟基的消去反应，后进行醛基的催化氧化反应。

如果先进行醛基的氧化反应，生成，再进行醇羟基的消去反应，在浓硫酸加热条件下，可能发生酯化反应等副反应，因此途径一不合适；途径二中先得到碳碳双键，此时应注意不能用酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化醛基，以防碳碳双键也被氧化，应选择银氨溶液、新制氢氧化铜等弱氧化剂来氧化醛基。

一、有机合成中常见官能团的引入、消去和转化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。

例如：CH 3CH 3＋Cl 2――→光照HCl ＋CH 3CH 2Cl(还有其他的氯代烃)(还有其他的氯代苯甲烷)CH 2===CH —CH 3＋Cl 2――→500～600 ℃CH 2===CH —CH 2Cl ＋HCl②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 3CH 2===CHCH 3＋HBr ―→CH 3—CHBrCH 3(或BrCH 2CH 2CH 3)CH≡CH＋HCl ――→催化剂CH 2===CHCl③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①醇羟基的引入a ．烯烃与水加成生成醇。

例如：CH 2===CH 2＋H 2O ――→H 2SO 4或H 3PO 4加热、加压CH 3CH 2OHb．卤代烃在强碱性溶液中水解生成醇。

例如：H2OCH3CH2—OH＋NaBrCH3CH2—Br＋NaOH――→△c．醛或酮与氢气加成生成醇。

例如：NiCH3CH2—OHCH3CHO＋H2――→△NiCH3COCH3＋H2――→△d．酯水解生成醇。

例如：H＋CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O△②酚羟基的引入a．酚钠盐溶液中通入CO2生成苯酚。

例如：b．苯的卤代物水解后酸化生成苯酚，例如：(3)双键的引入①碳碳双键的引入a．醇的消去反应引入碳碳双键。

例如：浓硫酸CH3CH2OH――→CH2===CH2↑＋H2O170 ℃b．卤代烃的消去反应引入碳碳双键。

例如：醇CH3CH2——Br＋NaOH――→CH2===CH2↑＋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。

例如：CH≡CH＋HCl ――→催化剂CH 2===CHCl②碳氧双键的引入醇的催化氧化。

例如：2R 1CH 2OH ＋O 2――→催化剂△2R 1CHO ＋2H 2O(4)羧基的引入①醛被弱氧化剂氧化成酸。

例如：CH 3CHO ＋2Cu(OH)2＋NaOH ――→△CH 3COONa ＋Cu 2O↓＋3H 2OCH 3COONa ――→H＋CH 3COOH②醛被氧气氧化成酸。

例如：2CH 3CHO ＋O 2――→催化剂△2CH 3COOH③酯在酸性条件下水解。

例如：CH 3COOCH 2CH 3＋H 2OH＋△CH 3COOH ＋CH 3CH 2OH④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。

例如：2．官能团的消去(1)通过加成反应消去C===C 或C≡C 等不饱和键。

例如：CH 2===CH 2＋H 2――→催化剂△CH 3—CH 3CH≡CH＋2H 2――→催化剂△CH 3—CH 3(2)通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(—OH)。

例如：2CH 3CH 2OH ＋O 2――→催化剂△2CH 3CHO ＋2H 2O(3)通过加成反应或氧化反应消除醛基(—CHO)。

例如：CH 3CHO ＋H 2――→Ni△CH 3CH 2—OH(4)通过消去反应或水解反应消除卤素原子。

例如：CH 3CH 2Cl ＋NaOH ――→H 2O△CH 3CH 2OH ＋NaCl3．官能团的转化官能团的转化在有机合成中比较常见，可以通过取代、消去、加成、氧化和还原等反应来实现。

常用方法有以下3种。

(1)利用官能团的衍生关系进行衍变。

例如：R —H(烃)卤代消去RX(卤代烃)水解取代ROH(醇类)氧化还原RCHO(醛类)――→氧化RCOOH(羧酸)酯化水解RCOOR′(酯类)(2)通过某种化学途径使1个官能团变为2个。

例如：(3)通过某种手段改变官能团的位置。

例如：[对点练习]1．可在有机物中引入羟基的反应类型是( )①取代②加成③消去④酯化⑤还原A．①②B．①②⑤C．①④⑤D．①②③答案B解析卤代烃或酯的水解(取代)，烯烃与H2O(加成)，醛或酮和H2(加成或还原)，均能引入羟基。

消去是从分子中消去—X或—OH 形成不饱和键，酯化是酸与醇形成酯(减少—OH)，这些都不能引入—OH。

2．现有A、B、C、D、E、F、G 7种有机物，存在如图所示的转化关系：其中A、B在通常状况下为气体，其余为液体，D、E、F、G中E的相对分子质量最小。

相对分子质量A<B<C，且C的相对分子质量为64.5，据此判断A～F的结构简式：A________，B________，C________，D________，E________，F________，G________。

答案CH2===CH2 CH3CH3 CH3CH2ClCH3CH2OH CH3CHO CH3COOCH2CH3CH3COOH解析因有机物C的相对分子质量为64.5，则C中必含一个Cl,64.5－35.5＝29，烃基只能为乙基，C为CH3CH2Cl。

由于A、B 为气体，相对分子质量A<B<C，结合CH3CH2Cl的性质知A为乙烯、B为乙烷，D为乙醇。

结合D、E、F、G的转化关系和E的相对分子质量最小的信息，推得E为乙醛，G为乙酸，F为乙酸乙酯。

二、有机合成路线的选择1．有机合成的分析方法[对点练习]3．有以下一系列反应，如图所示，最终产物为草酸()。

已知B的相对分子质量比A的大79。

试回答下列问题：(1)写出下列有机物的结构简式。

A________；B________；C________；D________；E________；F________。

(2)B―→C的反应类型是________。

(3)E―→F的化学方程式是______________________________________________。

(4)E与乙二酸发生酯化反应生成环状化合物的化学方程式是________________________________________。

答案(1)CH3CH3CH3CH2Br CH2===CH2CH2BrCH2Br(2)消去反应(3)(4)解析结合反应条件可逆推知，，碳的骨架未变，A～F均含2个C。

由M(B)＝M(A)＋79知，A中一个H被一个Br取代，A为乙烷。

结合反应条件及有机物转化规律逆推得转化过程为4．由丁炔二醇制备1,3­丁二烯的流程如图所示。

试回答下列问题：(1)写出A、B的结构简式：A________________、B__________________。

(2)用化学方程式表示①～④的转化过程。

答案(1)(2)①②③④解析本题可由原料丁炔二醇出发，根据题给条件依次推断。

反应①为加成反应，产物为A，反应④为消去反应，产物为1,3­丁二烯，可以推出A是丁炔二醇完全氢化的产物，则A的结构简式为。

A与HBr发生取代反应生成B，则B的结构简式为。

本课归纳总结常见的有机合成路线(1)一元合成路线RCH===CH 2――→HX X 表示卤素卤代烃――→NaOH 水溶液△一元醇――→[O]一元醛――→[O]一元羧酸―→酯(2)二元合成路线CH 2===CH 2――→X 2X 表示卤素CH 2X —CH 2X――→NaOH 水溶液△CH 2OH —CH 2OH ――→[O]OHC —CHO ――→[O]HOOC —COOH ―→链酯、环酯、聚酯(3)芳香化合物合成路线1．X 、Y 、Z 、W 均为常见的烃的含氧衍生物且物质类别不同，存在如图所示的转化关系，则以下判断正确的是( )A ．X 是羧酸，Y 是酯B ．Z 是醛，W 是羧酸C ．Y 是醛，W 是醇D ．X 是醇，Z 是酯答案 B解析 符合题目框图中转化的含氧有机物为(举例说明)2．烯烃在一定条件下发生氧化反应时C===C 键发生断裂，RCH===CHR′，可以氧化成RCHO 和R′CHO，在该条件下烯烃分别被氧化后产物可能有CH 3CHO 的是( )A．(CH3)2C===CH(CH2)2CH3B．CH2===CH(CH2)2CH3C．CH3CH===CH—CH===CH2D．CH3CH2CH===CHCH2CH3答案C解析烯烃在一定条件下发生氧化反应时C===C键发生断裂，RCH===CHR′，可以氧化成RCHO和R′CHO，可知要氧化生成CH3CHO，则原烯烃的结构应含有CH3CH===，CH3CH===CH—CH===CH2结构中含CH3CH===，所以氧化后能得到CH3CHO。