3.5.1有机合成的主要任务——构建碳骨架 学案设计 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第五节　有机合成 第1课时　有机合成的主要任务——构建碳骨架 学案设计 学习目标 1.掌握构建目标分子骨架的方法。 2.结合有机反应类型,认识有机合成的关键之一是碳骨架的构建。 学习重难点 重点:碳骨架的构建。 难点:碳骨架的构建。 自主预习 有机合成 1.原理: 2.有机合成的主要任务和过程: 3.【问题】分组讨论: (1)哪些方法可以改变碳骨架? (2)使碳链增长的方法有哪些?举例说明,写出反应方程式。 (3)使碳链缩短的方法有哪些?举例说明,写出反应方程式。 (4)使碳链成环的方法有哪些?举例说明,写出反应方程式。 (5)使碳链开环的方法有哪些?举例说明,写出反应方程式。 课堂探究 构建碳骨架 1.构建碳骨架:包括碳链的　　　　、　　　　与　　　　、　　　　等。  2.碳链的增长 (1)引入氰基 ①烯烃(炔烃)与HCN的加成反应 CH≡CH ②醛、酮中的不饱和键与HCN的加成反应 ③卤代烃与NaCN的反应 CH3CH2Cl+NaCNCH3CH2CN(丙腈)+NaCl CH3CH2CNCH3CH2COOH (2)羟醛缩合反应 含有α-H的醛在一定条件下可发生加成反应,生成β-羟基醛,进而发生消去反应。 + +H2O (3)卤代烃与炔钠的反应 2CH3C≡CH+2Na2CH3C≡CNa+H2 CH3C≡CNa+CH3CH2ClCH3C≡CCH2CH3+NaCl　 (4)酯化反应 (5)分子间脱水反应(成醚) 练习1.下列反应可以使碳链增长的是(　　) A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热 B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热 C.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热 D.CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照 3.碳链的缩短 (1)氧化反应: 苯的同系物氧化、烯烃与炔烃的氧化 ①　　　　+　　　　  ②RC≡CH　　　  ③　　　  (2)水解反应:酯的水解、蛋白质水解、多糖水解 (3)裂化裂解:烃的裂化、裂解 【问题1】写出乙酸乙酯水解, 十六烷、辛烷裂化的方程式。 (4) 脱羧反应 R—COONa+NaOHR—H+Na2CO3 练习2.通常情况下,下列反应试剂所发生的反应,能使反应物碳链缩短的是(　　) 　　　 　　　　　 　　　　　 A.氢氧化钠的水溶液 B.氢氧化铜碱性悬浊液 C.溴的四氯化碳溶液 D.氢气(用镍作催化剂) 4.碳链成环 (1)共轭二烯烃(含有两个碳碳双键,且两个双键被一个单键隔开的烯烃,如1,3-丁二烯)与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯-阿尔德反应(Diels-Alder reaction),得到环加成产物,构建了环状碳骨架。 +　　　　  【问题2】写出1,3-丁二烯与乙烯的反应。 练习3.已知共轭二烯烃(两个碳碳双键间有一个碳碳单键)与烯或炔可发生反应生成六元环状化合物。如1,3-丁二烯与乙烯反应可表示为+,则异戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)与丙烯反应,生成的产物的结构简式可能是(　　) 　　　　　　　　　　 A. B. C. D. (2)形成环酯 +　　　　+2H2O  (3)形成环醚 HOCH2CH2OH　　　　+H2O  5.碳链开环 ①环酯水解开环 +H2O　　　  ②环烯烃氧化开环 课后专练 1.已知酸性:>H2CO3>,综合考虑反应物的转化率和原料成本等因素,将转变为的最佳方法是(　　) A.与稀H2SO4共热后,加入足量NaOH溶液 B.与稀H2SO4共热后,加入足量Na2CO3溶液 C.与足量的NaOH溶液共热后,再加入适量H2SO4 D.与足量的NaOH溶液共热后,再通入足量CO2 2.烯烃在一定条件下发生氧化反应,碳碳双键断裂,如:R1CHCHR2,被氧化为和;被氧化为和,由此推断分子式为C4H8的烯烃的氧化产物最多有(　　) A.2种 B.4种 C.5种 D.6种 3.共轭二烯烃和某些具有碳碳双键、碳碳三键的不饱和化合物进行1,4-加成,生成环状化合物的反应称为双烯合成反应,例:+。补充下列反应的化学方程式: (1)+　　　  (2)　　　　+　　　　  4.由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子化合物H的示意图如图所示: 请回答下列问题: (1)写出以下物质的结构简式:A　　　　,F,C　　　　。  (2)写出以下反应的反应类型:X　　　　,Y　　　　。  (3)写出以下反应的化学方程式: A→B:　;  G→H:　。  (4)若环状酯E与NaOH水溶液共热,则发生反应的化学方程式为  　。  5.化合物H是治疗失眠症药物雷美替胺的中间体,其合成路线如下: 完成下列填空: (1)物质G的分子式为　　　　。  (2)反应③类型为　　　　。  (3)若没有设计反应⑤,则化合物H中可能混有杂质,该杂质同样含有一个六元环和两个五元环,写出生成该杂质反应的化学方程式　。  (4)写出同时满足下列条件的物质H的所有同分异构体的结构简式　　　　。  ①属于芳香族化合物; ②能发生银镜反应和水解反应; ③1H-NMR谱表明分子中有5种氢原子,IR谱显示存在碳碳双键。 (5)已知:CH2CHCH2OHCH2CHCOOH, 写出以CH2CHCHCH2、为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任选)。(合成路线常用的表示方法为AB…目标产物)。 参考答案 自主预习 1.有机合成使用相对简单易得的原料,通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团,由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。 2.碳骨架　官能团 课堂探究 1.增长　缩短　成环　开环 2.(1)①CH2CHCN　② 练习1.A 3.(1)①　RCOOH　②RCOOH ③ 【问题1】CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH　C16H34C8H18+C8H16　C8H18C4H10+C4H8　 练习2.A　解析:酯类在氢氧化钠的水溶液中发生水解反应生成羧酸和醇,使碳链缩短,A正确;氢氧化铜碱性悬浊液能把醛基氧化生成羧基,碳链不变,B不正确;含有碳碳双键或碳碳三键的有机物能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,但碳链不变,C不正确;碳碳双键、碳碳三键、醛基、羰基、苯环均与氢气发生加成反应,但碳链不变,D不正确。 4.(1) 【问题2】+ 练习3.C (2)　 (3) 5.①　② 核心素养专练 1.D　解析:先在氢氧化钠溶液中水解,转化为,因为酸性>H2CO3>,故再通入足量CO2转变为。 2.B　解析:烯烃C4H8有如下三种同分异构体:CH2CHCH2CH3、CH3—CHCH—CH3和 ,根据题中信息,C4H8中碳碳双键被氧化断裂,碳碳双键变成碳氧双键,则氧化产物最多有HCHO、CH3CH2CHO、CH3CHO、,共有4种,B符合题意。 3.答案:(1)　(2)　 4.答案:(1)CH2BrCH2Br　HC≡CH　OHCCHO (2)酯化反应　加聚反应 (3)CH2BrCH2Br+2NaOHHOCH2CH2OH+2NaBr　nCH2CHCl (4)+2NaOHNaOOCCOONa+HOCH2CH2OH 解析:乙烯和溴发生加成反应生成A,A的结构简式为CH2BrCH2Br,A和氢氧化钠的水溶液发生取代反应生成B,B的结构简式为HOCH2CH2OH,B被氧气氧化生成C,C的结构简式为OHCCHO,C被氧气氧化生成D,D的结构简式为HOOCCOOH,B和D发生酯化反应生成E,E是环状酯,则E为乙二酸乙二酯;A和氢氧化钠的醇溶液发生消去反应生成F,F的结构简式为HC≡CH,F和氯化氢发生加成反应生成G氯乙烯,氯乙烯发生加聚反应生成H聚氯乙烯。 (1)通过以上分析知,A、F、C的结构简式分别是CH2BrCH2Br、HC≡CH、OHCCHO。 (2)乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成乙二酸乙二酯,氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯。 (3)A和氢氧化钠水溶液发生取代反应生成B,反应方程式为CH2BrCH2Br+2NaOHHOCH2CH2OH+2NaBr,一定条件下,氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯,反应方程式为nCH2CHCl。 (4)环状酯E与NaOH水溶液共热,发生水解反应生成羧酸钠和乙二醇,反应方程式为+2NaOHNaOOCCOONa+HOCH2CH2OH。 5.答案:(1)C11H8O2Br2 (2)取代反应 (3) (4)或 (5)CH2CHCHCH2 HOOCCHCHCOOH 学科网（北京）股份有限公司 $$