第5章 有机化合物的合成与研究（复习课件） 化学沪科版选择性必修3

该高中化学单元复习课件系统梳理了有机化合物的合成、分离提纯及分子结构确定三大核心内容，通过知识导航引领，核心要点提炼官能团转化与碳骨架构建等关键，考点梳理分模块结合反应实例与规律总结，帮助学生建立有机化学知识逻辑网络。 其亮点在于采用“考点梳理-典型范例-技能实战”分层复习策略，如典例分析转化过程培养科学思维，实战题结合阿斯巴甜合成路线渗透科学态度与责任，助力学生巩固知识，教师精准把握学情提升复习效率。

第5章 有机化合物的合成与研究 沪科版选择性必修3 考点串讲 单元复习课件 有机化合物的分离与提纯 2 有机合成 1 知识导航 有机化合物分子结构的确定 3 知识导航 明·复习目标 1.了解设计有机合成路线的一般方法，认识有机化合物的转化和合成在社会经济可持续发展、提高生活质量等方面的重要贡献。 2.能根据解决问题的需要，设计有机化合物组成、结构检测与合成的方案；能依据“绿色化学”思想对有机合成路线进行评价或优化。 3.能从官能团角度认识有机化合物的性质，选择合适的实验试剂与仪器装置，安全、顺利地完成有机化合物中常见官能团的检验。 4.了解现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用，能根据仪器分析的数据或图谱推测简单有机化合物的组成和结构。 理·核心要点 01 有机合成 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 1.有机合成的概念 利用相对简单 易得的原料 具有特定结构和性质的目标分子 有机化学反应 合成 构建碳骨架 引入官能团 碳链的增长 碳链的缩短 成环 碳碳双键 碳碳三键 碳卤键 羟基 醛基 羧基 构建碳骨架 引入官能团 酯基 酰胺基 酮羰基 开环 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型一：增加1个碳原子 与HCN的加成、RX与NaCN作用 HC CH HCN H2O，H+ 催化剂 H2C CHCN 丙烯腈 H2C CHCOOH 丙烯酸 CH3CH2Cl NaCN CH3CH2CN 丙腈 H2O，H+ 催化剂 CH3CH2COOH 丙酸 腈化反应 2.碳链的增长 C O H R HCN 催化剂 C OH H R CN 羟基腈 C OH H R CH2NH2 氨基醇 C OH H R COOH 羟基酸 H2 催化剂 H2O，H+ 催化剂 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 具有α-H的醛，在碱催化下与另一分子的醛或酮进行亲核加成，生成β-羟基醛，β-羟基醛可以受热脱水生成α，β-不饱和醛。 δ+ δ- δ+ δ- 加热 O CH3CH H CH2CHO OH- 催化剂 O CH3CH H CH2CHO 3-羟基丁醛 CH3CH CHCHO 2-丁烯醛 巴豆醛 类型二：增加两个碳原子 羟醛缩合反应 卤代烃与炔钠的反应 2CH3C CH＋2Na 液氨 2CH3C CNa＋H2 CH3C CCH2CH3＋NaCl CH3C CNa＋CH3CH2Cl 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 浓硫酸 140 ℃ CH3 CH2 OH CH3 CH2 O H H2O CH3 CH2 CH3 CH2 O 乙醚 分子间脱水 类型二：增加两个碳原子 CH3 C O OH C2H5 O H 18 浓硫酸 加热 CH3 C O C2H5 O 18 H2O 乙酸乙酯 酯化反应 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 催化剂 n H2C C C CH2 H H n [ ] H2C C C CH2 H H 聚1，3-丁二烯 加聚反应 类型三：增加n个碳原子 含n个碳原子的醇 δ+ δ- C O R′ R″ R1MgX 无水乙醚 δ- δ+ C O R′ R1 R″ MgX H2O C O R′ R1 H R″ R X Mg RMgX 无水 乙醚 (X=Cl、Br) 格林尼亚(Grignard)试剂 简称格氏试剂，1900年发现(29岁) 与格式试剂的加成反应 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型一：脱羧反应 CHCl3＋CO2↑ Cl3CCOOH 加热 CH3COONa＋NaOH 强热 CH4↑＋Na2CO3 R—COONa＋NaOH R—H＋Na2CO3 加热 类型二：氧化反应 R′ R″ C CH R KMnO4 H+ R′ R″ C O RCOOH R—CH==CH2 RCOOH＋CO2↑ KMnO4 H+ 无氢成酮 一氢成酸 二氢成气(CO2) R—C≡CH RCOOH KMnO4 H+ 3.碳链的缩短 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型二：氧化反应 CH2 CH3 KMnO4 H+ COOH CH R′ R KMnO4 H+ COOH 类型三：水解反应 主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解 ①乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解 ②乙酸乙酯在氢氧化钠存在下水解 CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O 稀硫酸 CH3COONa＋C2H5OH CH3COOC2H5＋NaOH 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型四：烃的裂化或裂解反应 C16H34 C8H18＋C8H16 高温 C4H10＋C4H8 C8H18 高温 类型五：Hofmann降级反应 酰胺与次氯酸钠或次溴酸钠的碱溶液作用时，脱去羧基生成胺，这是霍夫曼所发现制胺的一种方法。在反应中碳链减少了一个碳原子，所以称为霍夫曼降级反应 RCONH2 + NaOX + 2NaOH → RNH2 + Na2CO3 + NaX + H2O 利用这个反应，以羧酸为原料可以制备少一个碳原子的第一胺 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型一：分子间酯化反应 浓硫酸 加热 CH2 O H CH2 O H C O OH C OH O 形成环状酯 2H2O CH2 O CH2 O C O C O 4.成环 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型一：分子间酯化反应 乳酸 (2-羟基丙酸) 浓硫酸 加热 H3C OH O OH CH3 OH O OH 2H2O H3C O O CH3 O O ①两分子酯化 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型二：分子内酯化反应 ②羟基酸分子内脱水生成酯 CH3 CH OH O C OH 浓硫酸 加热 CH3 CH O O C H2O CH2 CH2 CH2 O C OH OH 浓硫酸 加热 H2O H2C C H2 O O H2C 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型三：Diels-Alder反应 含活泼双键的化合物(亲双烯体)与含共轭双键的化合物(双烯体)之间发生1，4-加成生成六元环状化合物的反应，称为Diels-Alder反应，也称双烯合成 COOH COOH 类型四：形成环醚 CH2 CH2 OH OH 一定条件 O H2O 考点1 碳骨架构建 有机合成 汇·考点梳理 类型一：环酯水解开环 CH2 CH2 CH2 O C O H2O 稀硫酸 加热 CH2 CH2 CH2 O C OH OH 5.开环 类型二：环烯烃氧化开环 [O] CH2 CH2 O C C OH O OH 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 CH2＝CH2↑＋H2O CH2 ＝ CH2↑＋NaBr＋H2O CH2 ＝ CHCl ①醇的消去反应 ②卤代烃的消去反应 ③炔烃的不完全加成反应 CH3CH2OH 浓硫酸 170℃ CH3—CH2—Br＋NaOH 乙醇 加热 CH≡CH＋HCl 催化剂 加热 (1)引入碳碳双键 6.有机合成中的官能团的引入 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 ①烃与卤素单质的取代反应 CH4＋Cl2 光照 CH3Cl＋HCl ＋Br2 FeBr3 ＋HBr Br ＋ Cl2 光照 CH3 ＋ 3Cl2 光照 CH3 ＋HCl CH2Cl ＋3HCl CCl3 (2)引入碳卤键 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 ③醇的取代反应 ②不饱和烃的加成反应 CH2==CHCl ＋Br2 Br Br CH≡CH＋HCl 催化剂 CH3CHBrCH3 CH2＝CHCH3＋HBr 催化剂 CH3—CH2—Br＋H2O CH3—CH2—OH＋HBr 加热 (2)引入碳卤键 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 CH3CH2OH CH3CH2—OH＋NaBr ①烯烃与水的加成反应 CH2＝CH2＋H2O 催化剂 加热 ②卤代烃的水解反应 CH3—CH2—Br＋NaOH 水 加热 ③醛或酮的还原反应 CH3CH2OH CH3CHO＋H2 Ni 加热 ＋H2 CH3 C O H3C Ni 加热 CH3 C OH H H3C (3)引入羟基 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 ④酯的水解反应 CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O 稀硫酸 CH3COONa＋C2H5OH CH3COOC2H5＋NaOH (3)引入羟基 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 ①氧化反应 R′ R″ C CH R KMnO4 H+ R′ R″ C O RCOOH RCOOH＋CO2↑ R—CH==CH2 KMnO4 H+ 无氢成酮 一氢成酸 二氢成气(CO2) RCOOH R—C≡CH KMnO4 H+ (4)引入羧基 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 ①氧化反应 CH R′ R KMnO4 H+ COOH RCOOH RCH2OH KMnO4 H+ O2 O 2CH3CH 加热 2CH3COOH (4)引入羧基 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 ②水解反应 CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O 稀硫酸 O CH3C NH2 H2O HCl 加热 O CH3C OH NH4Cl (4)引入羧基 考点2 官能团的引入与转化 有机合成 汇·考点梳理 醛 R'-CHO 卤代烃 R-X 醇 R-OH 羧酸 R'-COOH 酯 R'COOR 烃 取 代 氧化 还原 水 解 氧 化 酯化 水解 水解 酯化 不饱和烃 消去 加成 消去 加成 加聚 高聚物 7.官能团的转化 【典例01-1】由CH3COCH3→CH3CHOHCH3→CH3CH=CH2→ CH3CH2CH2Br→CH3CH2CH2OH的转化过程中，经过的反应类型依次为 A．氧化  取代  加成  消去 B．消去  取代  加成  水解 C．还原  消去  加成  取代 D．加成  取代  消去  取代 C 析·典型范例 28 【典例01-2】 BC 析·典型范例 29 【演练01】对羟基苯甲醛是一种用途极为广泛的有机合成中间体。主要工业合成路线有以下两种： 下列说法错误的是 A．①的反应类型为加成反应 B．两种途径获得的对羟基苯甲醛中都可能引入副产物 C．对羟基苯甲醛和对甲基苯酚可以用饱和溴水、银氨溶液鉴别 D．对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种(不包括其本身) 练·技能实战 C 30 【演练02】阿斯巴甜是市场上主流甜味剂之一，以下是以天门冬氨酸为原料合成阿斯巴甜的路线。 下列说法不正确的是 A．天门冬氨酸难溶于乙醇、乙醚 B．①④的目的是为了保护氨基 C．反应过程中包含了取代反应、消去反应 D．相同物质的量的阿斯巴甜分别与盐酸和氢氧化钠充分反应，消耗HCl与NaOH的物质的量之比为2:3 练·技能实战 C 31 02 有机化合物的分离与提纯 有机化合物的分离与提纯 汇·考点梳理 考点1 蒸馏 (1)原理：利用有机化合物与杂质沸点的差异，将有机化合物以蒸气的形式蒸出，然后冷凝分离。 蒸馏 烧瓶 直形冷凝管 牛角管 球形冷凝管 (2)适用条件：①液态有机物中含有少量杂质；②有机物热稳定性较高；③有机物与杂质的沸点相差较大(一般约大于30 ℃)。 (3)蒸馏的实验装置 有机化合物的分离与提纯 汇·考点梳理 考点2 萃取 液-液萃取：利用待分离组分在两种________的溶剂中的________不同，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程 不互溶 溶解性 固-液萃取：用________从________物质中________出待分离组分的程 溶剂 固体 溶解 分液漏斗 烧杯 (1)原理 (2)实验装置 有机化合物的分离与提纯 汇·考点梳理 考点2 萃取 ①萃取剂与原溶剂__________； 互不相溶 远大于 ④常用萃取剂：__________、____________、___________等 乙醚 乙酸乙酯 二氯甲烷 ③萃取剂与原溶液中的成分不反应。 ②溶质在萃取剂中的溶解度________在原溶剂中的溶解度； (3)萃取剂的选择 有机化合物的分离与提纯 汇·考点梳理 考点2 萃取 将萃取后的两层液体分开的操作 加入萃取剂后充分振荡，____________，然后打开分液漏斗上方的________和下方的________将两层液体分离，下层液体从________流出，并及时关闭活塞，上层液体从________倒出 静置分层 玻璃塞 活塞 下口 上口 装液 振荡 静置 分液 (4)实验操作 有机化合物的分离与提纯 汇·考点梳理 考点3 重结晶 (1)原理：常用于提纯固体有机化合物，是利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的________不同而将杂质除去。 溶解度 (2)适用条件 ①选用合适的溶剂，使得杂质在所选溶剂中溶解度___________，易于除去。 ②被提纯的有机化合物在所选溶剂中的溶解度受温度的影响_________，能够进行__________。 很小或很大 较大 冷却结晶 有机化合物的分离与提纯 汇·考点梳理 考点3 重结晶 (3)实验探究：重结晶法提纯苯甲酸 有机化合物的分离与提纯 汇·考点梳理 01 根据物质的溶解性差异，可选用结晶、过滤的方法将混合物分离 02 根据物质的沸点差异，可选用蒸馏的方法将互溶性液体混合物分离 03 根据物质在不同溶剂中溶解性的差异，用萃取的方法把溶质从溶解性小的溶剂中转移到溶解性较大的溶剂中。 根据混合物中各组分的性质不同，可采用加热、调节pH、加适当的试剂等方法，使某种成分转化，再用物理方法分离而除去。 04 物质的性质与分离、提纯方法的选择 微点拨 【典例01-1】 D 析·典型范例 唐汪大接杏脯是利用传统工艺晾晒做成的蜜饯，酸甜可口，营养丰富。有机物苯甲酸（ ）是蜜饯中常用的食品防腐剂之一。某实验小组设计粗苯甲酸（含有少量NaCl和泥沙）的提纯方案如下。已知苯甲酸溶解度随着温度的升高而增大，且变化较大。提纯方案中操作Ⅱ趁热过滤的目的是 A．除去泥沙，增大NaCl的溶解度 B．除去泥沙和NaCl C．促使NaCl结晶析出 D．除去泥沙，防止苯甲酸结晶析出 40 【典例01-2】下列关于物质的分离、提纯实验中的一些操作或做法，正确的是 A．在组装蒸馏装置时，温度计的水银球应伸入液面下 B．用96%的工业酒精制取无水乙醇，可采用直接蒸馏的方法 C．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后还要加少量蒸馏水 D．在苯甲酸重结晶实验中，待粗苯甲酸完全溶解后，要冷却到常温才过滤 C 析·典型范例 41 【演练01】下列物质提纯或分离所采用的方法最合适的是 A．用萃取法提取青蒿液中的青蒿素 B．用蒸馏法分离苯和水 C．用萃取法除去工业乙醇中的甲醇 D．用过滤法分离CH2Cl2和CHCl3 练·技能实战 A 42 【演练02】苯甲酸是一种常用的食品防腐剂。某实验小组设计粗苯甲酸（含有少量NaCl和泥沙）的提纯方案如下图，下列说法不正确的是 A．操作Ⅰ中依据苯甲酸的溶解度估算加水量 B．操作Ⅱ是趁热过滤，目的是除去泥沙和NaCl C．操作Ⅲ需缓慢冷却结晶，可减少杂质被包裹 D．操作Ⅳ可用冷水洗涤晶体，可用硝酸酸化的AgNO3溶液检测得到的产品是否纯净 练·技能实战 B 43 03 有机物分子结构的确定 汇·考点梳理 考点1 有机物分子式的确定 有机物分子结构的确定 (1)元素定性、定量分析——确定实验式 ①元素定性、定量分析：用化学方法测定有机化合物的元素组成，以及各元素的质量分数，如燃烧后C→CO2，H→H2O。 ②李比希氧化产物吸收法定量分析原理 汇·考点梳理 考点1 有机物分子式的确定 有机物分子结构的确定 (2)质谱法——相对分子质量的确定 ①相对分子质量的测定——质谱法：在质谱图中，有机分子的相对分子质量＝最大质荷比。 从图中可知，该有机物的相对分子质量为46，即最大质荷比就是样品分子的相对分子质量。 ②质谱图分析 以质荷比为横坐标，以各类离子的相对丰度为纵坐标，根据记录结果所建立的坐标图。如图为某有机化合物的质谱图： 汇·考点梳理 考点1 有机物分子式的确定 有机物分子结构的确定 （3）气态有机化合物相对分子质量计算法 相对分子质量数值上等于摩尔质量(以g·mol－1为单位时)的值。 ①标况密度法： 已知标准状况下气体的密度ρ，摩尔质量：__________________。 ②相对密度法： 根据气体A相对于气体B(已知)的相对密度d：___________________。 ③混合气体平均摩尔质量：_______________。 M m总 ＝ n总 M＝ρ×22.4 L·mol－1 MA＝d×MB 汇·考点梳理 考点1 有机物分子式的确定 有机物分子结构的确定 （4）分子式的确定 ①若有机化合物的实验式中，碳原子已达到饱和(氢原子数等于对应烷烃中的氢原子数),则该物质的实验式与分子式相同。 ②若实验式中碳原子未达到饱和，可根据相对分子质量进一步确定其分子式，计算依据：分子式是实验式的整数倍。 ③有机物分子式的确定方法 单位物质的量法 根据有机物的摩尔质量(或相对分子质量)和有机物中各元素的质量分数，推算出1 mol有机物中各元素原子的物质的量，从而确定分子中各原子的个数，最后确定有机物的分子式。 汇·考点梳理 考点1 有机物分子式的确定 有机物分子结构的确定 最简式法 根据有机物中各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数之比(最简式)，分子式为最简式的整数倍，利用物质的相对分子质量可确定其分子式。 N(C)∶N(H)∶N(O)＝ ∶ ∶ ＝a∶b∶c(最简整数比)，最简式为CaHbOc，则分子式为(CaHbOc)n， 得n＝ (Mr为有机物的相对分子质量)。 w(C) 12 w(H) 1 w(O) 16 Mr 12a＋b＋16c 汇·考点梳理 考点1 有机物分子式的确定 有机物分子结构的确定 商余法(适用于烃类分子式的求法) 用烃(CxHy)的相对分子质量除以12，看商和余数，即 ＝x……y，则分子式为CxHy。在此基础上，由一种烃的分子式求另一可能烃的分子式可采用增减法推断，其规律如下： Mr 12 CxHy 减1个碳原子必增加12个氢原子 加1个碳原子必减少12个氢原子 Cx-1Hy+12 汇·考点梳理 有机物分子结构的确定 考点2 有机物分子结构的确定 (1)常见官能团的检验 特征 现象 ①加FeCl3溶液发生显色反应,可能是酚类;②能与银氨溶液或新制的氢氧化铜反应可能含醛基;③能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色的可能含有碳碳双键或碳碳三键;④与Na反应生成H2的可能含有—OH或—COOH;⑤与碳酸盐反应生成CO2的可能含有—COOH;⑥能水解的可能含有酯基或—X 汇·考点梳理 考点2 有机物分子结构的确定 有机物分子结构的确定 (2)物理方法 谱图 应用 核磁共振氢谱 峰的组数等于氢原子的种类数，峰面积之比等于不同化学环境的氢原子个数之比 红外光谱 测定官能团的种类、存在的化学键类型 X射线衍射 获得分子结构有关数据，包括键长、键角等参数 【典例03-1】化学分析的手段通常有定性分析、定量分析、仪器分析等，现代化学中仪器分析是研究物质结构的基本方法和实验手段。下列仪器分析手段的运用科学可行的是 A．元素分析仪用于测定分子的空间结构 B．通过红外光谱分析、核磁共振氢谱分析均可以区分丙醇和乙酸 C．质谱仪是通过分析最小的碎片离子测出分子的相对质量 D． 的核磁共振氢谱中有四组峰，峰面积之比为1:2:2:3 析·典型范例 B 53 【典例03-2】 析·典型范例 A 54 【演练01】将6.8g的X完全燃烧生成3.6g的H2O和 (标准状况)的CO2，X分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基，其质谱图、核磁共振氢谱与红外光谱如图，关于X的下列叙述正确的是 A．化合物X的分子式为C8H10O2 B．由核磁共振氢谱可知，X分子中有3种不同化学环境的氢原子 C．符合题中X分子核磁共振氢谱、红外光谱的有机物有1种 D．X分子中所有的原子在同一个平面上 C 练·技能实战 55 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版选择性必修3 $