3.1.1 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入-2021-2022学年高中化学选修5【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第1节　有机化合物的合成 第1课时　有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入 目标与素养：1.理解有机物碳骨架的构建方法。(宏观辨识与微观探析)2.掌握常见官能团的引入、转化方法。(证据推理与模型认知) 一、碳骨架的构建 1．碳链的增长 (1)卤代烃的取代反应 ①溴乙烷与氰化钠的反应 CH3CH2Br＋NaCN―→CH3CH2CN＋NaBr， CH3CH2CNCH3CH2COOH。 ②溴乙烷与丙炔钠的反应 CH3CH2Br＋NaC≡CCH3―→CH3CH2C≡CCH3＋NaBr。 (2)醛酮的加成反应 ①丙酮与HCN的反应 。 2．碳链的减短 (1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应 ①烯烃、炔烃的反应 ②苯的同系物的反应 (2)脱羧反应 无水醋酸钠与碱石灰的反应：CH3COONa＋NaOHCH4↑＋Na2CO3。 　与碱石灰共热得到的有机物是什么？(请说明原因) 提示：，因为发生 二、官能团的引入和转化 1．官能团的引入 类别 反应物 化学方程式 碳碳 双键 CH3CH2OH CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O CH3CH2Br CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O 卤素 原子 CH2===CH2 与HCl CH2===CH2＋HCl―→CH3CH2Cl CH3CH2OH 与HBr CH3CH2OH＋HBr―→CH3CH2Br＋H2O 羟基 CH2===CH2 与H2O CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH CH3CH2Cl CH3CH2Cl＋NaOHCH3CH2OH＋NaCl CH3CHO与H2 CH3CHO＋H2CH3CH2OH 羧基 RCH2CH===CH2 RCH2CH===CH2 RCH2COOH＋CO2↑ CH3CH2CN CH3CH2CNCH3CH2COOH 羰基 2．官能团的转化 官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现。下面是以乙烯为起始物，通过一系列化学反应实现的官能团间的转化。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)消去反应可以引入碳碳双键，加成反应也可以引入碳碳双键。 (　　) (2)在烯烃中既可引入卤素原子、羟基，又可引入羧基、羰基。 (　　) (3)加聚反应可以使有机物碳链增长，取代反应不能。 (　　) [答案]　(1)√　(2)√　(3)× 2．在有机合成中，有时需要通过减短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化，某同学设计的下列反应中，可成功实现碳链减短的是 (　　) A．乙烯的聚合反应 B．烯烃与酸性KMnO4溶液的反应 C．酯化反应 D．卤代烃与NaCN的取代反应 B　[A、C、D均会引起碳链的增长，只有B可使碳链变短，如CH3CH===CHCH32CH3COOH。] 3．下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是(　　) A．苯和溴水共热 B．光照甲苯与溴的蒸气 C．溴乙烷与KOH的水溶液共热 D．溴乙烷与NaOH的醇溶液共热 B　[苯与溴水不发生反应，A项不正确；甲苯与溴的蒸气在光照条件下可发生取代反应生成溴代烃，B项正确；C项发生取代反应取代溴原子；D项发生消去反应脱去溴原子，故C、D项也不正确。] 碳骨架的构建 1.碳链的增长 2．碳链的减短 3．开环与成环 (1)开环反应 (2)成环反应 【典例1】　写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式。 [解析]　比较乙烯(CH2===CH2)与正丁醇(CH3—CH2—CH2—CH2—OH)的结构，可知碳原子数增加一倍，官能团由碳碳双键转变为醇羟基，且个数仍为一个。可先将乙烯转化为乙醛即可达到碳原子数加倍的目的： CH2===CH2CH3—CH2OHCH3—CHO，2CH3—CHOCH3—CH===CH—CHO，再转变CH3—CH===CH—CHO的官能团，只需按照烯烃和醛的性质将CH3—CH===CH—CHO与足量H2加成即可。 [答案]　①CH2===CH2＋H2OCH3—CH2OH ②2CH3—CH2OH＋O22CH3—CHO＋2H2O ③2CH3CHO ④CH3—CH===CH—CHO＋H2O ⑤CH3—CH===CH—CHO＋2H2CH3—CH2—CH2—CH2—OH 通过羟醛缩合增长碳链时，至少一种分子中含有α­H才能完成该反应。 下列分子不能发生成环反应的是(　　) A．HO—CH2COOH　 B．H2N—CH2COOH C．HO—CH2CH2OH D． D　[A、B、C三项物质分子内、分子间均能发生成环反应，D项物质不能。] 官能团的引入与消去 1.官能团的引入方法 引入—OH 烯烃与水加成，醛、酮加氢，卤代烃水解，酯的水解 引入—X 烃与X2取