2013苏教版选修五《醛 羧酸》(第3课时重要有机物之间的相互转化)word教案.doc

1、第 3 课时 重要有机物之间的相互转化 智能定位 1.掌握有机化学反应的主要类型的原理及应用，初步学习引入各官能团的方法。 2.了解烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间的相互转化。 3.在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化的基础上，初步学习设计合理的有机合 成路线。 情景切入 人类运用有机化学手段合成出许许多多的物质，合成有机化合物需要考虑哪些问题呢？ 自主研习 重要有机物之间的相互转化 上述转化的化学方程式分别为 CH3CH3+Br2 光 CH3CH2Br+HBr CH2=CH2+H2 催 化 剂 CH3CH3 CHCH+2H2 催 化 剂 CH3CH3 CHCH+H2 催 化 剂 CH2

2、=CH2 CH3CH2Br+NaOH CH2=CH2+NaBr+H2O CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O CH3CH2OH CH2=CH2+H2O 2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O CH3CHO+2Cu（OH）2 Cu2O+CH3COOH+2H2O11 思考讨论 若由乙醇制备乙二酸乙二酯（ ）,如何设计合成路线？ 提示： 乙醇 消 去 乙烯 加 成 1，2-二溴乙烷 水 解 乙二醇 氧 化 乙二醛 氧 化 乙二酸 乙二酸乙二酯。 课堂师

3、生互动 知识点 1 有机合成过程中常见官能团的引入 1.卤原子的引入方法 (1)烃与卤素单质的取代反应。例如： CH3CH3+Cl2 光 照 HCl+CH3CH2Cl(还有其他的卤代烃) (还有其他的氯代苯甲烷) CH2=CHCH3+Cl2 605CH2=CHCH2Cl+HCl (2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应。例如： CH2=CHCH3+Br2 CH2BrCHBrCH3 CH2=CHCH3+HBr CH3CHBrCH3 CHCH+HCl 催 化 剂 CH2=CHCl (3)醇与氢卤酸的取代反应。例如： ROH+HX RX+H2O 2.羟基的引入方法 （1）醇羟基的引入方法 烯烃水化

4、生成醇。例如： CH2=CH2+H2O CH3CH2OH 卤代烃在强碱性水溶液中水解生成醇。例如： CH3CH2Br+H2O NaOHCH3CH2OH+HBr 醛或酮与氢气加成生成醇。例如： CH3CHO+H2 CH3CH2OH CH3COCH3+H2 酯水解生成醇。例如： CH3COOCH2CH3+H2O CH3COOH+CH3CH2OH （2）酚羟基的引入方法 酚钠盐溶液中通入 CO2 生成苯酚。例如： 苯的卤代物水解生成苯酚，例如： 3.双键的引入方法 (1) 的引入 醇的消去反应引入 。例如： CH3CH2OH CH2=CH2+H2O 卤代烃的消去反应引入 。例如： CH3CH2Br

5、CH2=CH2+HBr 炔烃与氢气、卤代氢、卤素单质加成（限制物质的量）可得到 。例如： CHCH+HCl CH2=CHCl (2) 的引入 醇的催化氧化。例如： 2RCH2OH+O2 2RCHO+2H2O 2R2CHOH+O2 2R2C=O+2H2O 4.羧基的引入方法 (1)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如： CH3CHO+2Cu(OH)2 CH3COOH+Cu2O+2H2O (2)醛被氧气氧化成酸。例如： 2CH3CHO+O2 2CH3COOH (3)酯在酸性条件下水解。例如： CH3COOCH2CH3+H2O CH3COOH+CH3CH2OH (4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如： 特别

6、提醒 在解答有机合成的题目时，除了分析各物质组成和结构的差异外还要掌握反应的特征条件， 如碱、醇、加热为卤代烃的消去反应的特征条件，碱溶液、加热为卤代烃水解反应的特征 条件，X2、光照为烷烃取代反应的特征条件等。这些特征条件可作为推断有机物过程的突 破口。 考例 1 已知 1-氯丁烷与水在碱存在下可发生取代反应生成 1-丁醇： CH3CH2CH2CH2Cl+H2O NaOHCH3CH2CH2CH2OH+HCl 以乙烯为主要原料（其他物质可任选） ，合成乙二酸乙二酯的流程如下图： 请回答下列问题： （1）已知为加成反应，为取代反应，写出下列反应类型： ， ， 。 （2）写出下列反应的方程式： 。

7、 。 。 答案 （1）氧化反应 氧化反应 酯化反应 （2）CH2=CH2+Br2 CH2BrCHBr CH2BrCH2Br+2NaOH CH2OHCH2OH+2NaBr CH2OHCH2OH+O2 OHCCHO+2H2O 变式探究 1 烷基苯在酸性高锰酸钾溶液的作用下，侧链被氧化成羧基，例如： 化合物 AE 的转化关系如图所示，已知：A 是芳香族化合物，只能生成 3 种一溴代物，B 有酸性，C 是常用的增塑剂， D 是有机合成的重要中间体和常用的化学试剂(D 也可由其他 原料经催化氧化得到)，E 是一种常用的指示剂酚酞，结构简式如图所示。 写出 A、B、C、D 的结构简式。 答案 A 的结构简

8、式为 ，B 的结构简式为 ,C 的结构简式为 ,D 的结构简式为 解析 由 A（C8H10）为芳香族化合物，只能生成 3 种一溴代物，及 ABC 的转化 关系和 C 的分子式为 C16H22O4，可知苯环上有两个侧链且处于相邻位置，A 的结构简式 为 ；根据图中所给信息和 B 有酸性可知，B 的结构简式为 ；由 于 B 的结构中含有 2 个COOH，因此 1 mol B 与正丁醇作用时应消耗 2 mol 正丁醇 （CH3CH2CH2CH2OH） ，所以 C 的结构简式为 ；由 B（C8H6O4 ） 250D（C8H4O3 ）及 E 的结构简式可推知，D 为 B 分子内脱水的产物， 其结构简式为

9、 。 知识点 2 有机合成遵循的原则及合成路线的选择 1.有机合成遵循的原则 (1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单 取代苯。 (2)应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相似 的原料。步骤越少，最后产率越高。 (3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的 每一个原子，使之结合到目标化合物中，达到零排放。 (4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。 (5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反 应中官能团的衍变规律及有关的提示

10、信息，掌握正确的思维方法。有时则要综合运用顺推 或逆推的方法导出最佳的合成路线。 原料 中间产物 产品。 2.合成路线的选择 (1)一元合成路线：R CH=CH2 HX卤代烃 一元醇 O一元醛 O 一元羧酸 酯 (2)二元合成路线：CH2=CH2 2XCH2XCH2X CH2OHCH2OH O CHOCHO OHOOCCOOH 链酯、环酯、聚酯。 (3)芳香化合物合成路线： 考例 2 以 为原料，并以 Br2 等其他试剂制取 ，写出有关 反应的化学方程式并注明反应条件。已知： 中的醇羟基不能被氧化。 解析 对照起始反应物与目标产物 分析可知，需要在原料分子中引入 COOH，而碳骨架没有变化，可

11、逆推需要先制得醛，依次需要：醇、卤代烃。在原料分 子中引入卤原子可以利用加成反应来完成。 设计合成方法如下： 答案 变式探究 2 请设计合理方案用 合成 用反应流程图表示，并注明反应条件。例如：由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为： CH3CH2OH CH2=CH2 答案 解析 分析题中给出的信息，进行推断。 课后强化作业 基础巩固 1.可在有机物中引入羟基的反应类型是( ) 取代 加成 消去 酯化 氧化 还原 A. B. C. D. 答案 B 解析 卤代烃水解（取代） 、烯烃水化（加成） 、醛被氧化成羧酸，醛被还原为醇等反 应均能在分子中引入 OH；消去反应是从有机物分子中消去 X 或OH

12、形成不饱和键 的反应，酯化反应是酸和醇形成酯的反应，它们都不能引入OH （相反是去掉OH ） 。 2.在有机合成中，制得的有机物较纯净并且容易分离，则在工业生产中往往有实用价值， 试判断下列有机反应在工业上没有生产价值的是( ) A. B.nCH2=CH2 一 定 条 件 C. D.CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH 答案 D 3.以 2-氯- 丁烷为原料制备 1，3-丁二烯最佳合成路线所需的有机反应类型依次是( ) 加成反应 消去反应 水解反应 加聚反应 A. B. C. D. 答案 A 4.(2011江苏，11) -紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料，它

13、经多步 反应可合成维生素 A1。 下列说法正确的是( ) A.-紫罗兰酮可使酸性 KMnO4 溶液褪色 B.1mol 中间体 X 最多能与 2mol H2 发生加成反应 C.维生素 A1 易溶于 NaOH 溶液 D.-紫罗兰酮与中间体 X 互为同分异构体 答案 A 解析 本题主要考查了官能团的性质、同分异构体的概念等知识。-紫罗兰酮分子中 含有碳碳双键，因此可以和酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，使高锰酸钾溶液褪色，A 正 确；1mol 中间体 x 中含有 2mol 碳碳双键和 1mol 醛基，因此 1mol 中间体 x 能与 3molH2 加成，B 错；维生素 A1 的憎水基烃基很大故难溶于水，

14、C 错；-紫罗兰酮和中间体 x 的 C 原子数不同，二者不可能是同分异构体，D 错。 5.A、B、C 都是有机化合物，且有如下转化关系：A B 催 化 氧 化 C，A 的相对分子质 量比 B 大 2，C 的相对分子质量比 B 大 16，C 能与 A 反应生成酯（C4H8O2） ，以下说法正 确的是( ) A.A 是乙炔，B 是乙烯 B.A 是乙烯，B 是乙烷 C.A 是乙醇，B 是乙醛 D.A 是环己烷，B 是苯 答案 C 解析 由 A B 催 化 氧 化 C，可推知 A 为醇，B 为醛，C 为酸，且三者碳原子数 相同，碳链结构相同，又据 C 能与 A 反应生成酯（C4H8O2） ，可知 A

15、为乙醇，B 为乙醛， C 为乙酸。 6.化合物丙由如下反应得到： C4H8Br2(甲) C4H6(乙)190 C4H6Br2(丙)，丙的结构简式不可能是 ( ) A. B. C. D. 答案 D 解析 由分子式 C4H8Br2 知，甲为饱和二元卤代烃;甲乙，发生消去反应；乙丙 发生加成反应，这一系列反应中，分子碳骨架没有变化，故丙不可能是 。 7.已知 CH3CH2OH+HOCH2CH3 CH3CH2OCH2CH3+H2O，以乙醇、浓硫酸、 溴水、水、氢氧化钠为主要原料合成 。最简便的合成路线需要下列反应的顺 序是( ) 氧化 还原 取代 加成 消去 中和 水解 酯化 加聚 A. B. C.

16、D. 答案 B 解析 合成 的最简便流程为： CH3CH2OH CH2=CH2 即反应的顺序为 。 8.某有机物为含氯的酯(C6H8O4Cl2), 在稀硫酸存在下水解产生 A 和 B，A 和 B 的物质的量 之比为 2:1，有机物 A(C2H3O2Cl)可由有机物 D(C2H3OCl)氧化而得，则( ) A.A 的结构简式为 ,B 为乙醇 B.A 的结构简式为 ,B 为乙二醇 C.D 的结构简式为 D.B 为乙二酸 答案 B 解析 由酯 C6H8O4Cl2 水解生成 n (A):n (B)= 2:1,且 A 为 C2H3O2Cl,则 A 中含 COOH，B 中含两个羟基，又因为 B 分子中只含

17、两个碳原子，则 B 为 ，A 由分子 式只能写成 ，则 D 为 。 9.在有碱存在的条件下，卤代烃与醇反应生成醚（ROR） ，R X+ROH R OR+HX 。化合物 A 通过如图所示的四步反应可以得到常用的试剂四氢呋喃： 试回答下列问题。 （1）1 mol A 和 1 mol H2 在一定条件下恰好反应，生成饱和一元醇 Y，Y 中碳元素的质量 分数约为 65%，则 Y 的分子式为 ，A 分子中所含官能团的名称是 ，A 的结构简式为 。 （2）第、步反应的类型分别为： 、 。 （3）化合物 B 具有的化学性质是 。 a.可发生氧化反应 b.在强酸或强碱条件下均可发生消去反应 c.可发生酯化反应

18、 d.在有催化剂的条件下可发生加聚反应 (4)写出 C、D 和 E 的结构简式：C ，D ，E 。 (5)写出化合物 C 与 NaOH 溶液反应的化学方程式： 。 (6)写出四氢呋喃属于链状醚类的所有同分异构体的结构简式： 。 答案 (1)C4H10O 羟基、碳碳双键 CH2=CHCH2CH2OH (2)加成反应 取代反应 (3)abc (4) (D 和 E 可互换) (3) (6)CH2=CHOCH2CH3、 、CH2=CHCH2OCH3 、CH3CH=CHOCH3 解析 Y 为饱和一元醇，设其为 CnH2n+2O。依 Y 中碳元素的质量分数可列式：1842n 100%=65%。可解得 n=

19、4。则 Y 的分子式为 C4H10O。1 mol A 可与 1 mol H2 恰好反应生 成 Y，A 可能为醛或单烯醇，因为 A 可与 Br2 的 CCl4 溶液反应，则 A 为烯醇。考虑 与OH 不可连在同一碳原子上（会变为更稳定的醛） ，且终态产物四氢呋喃中碳链不存在 支链，则 A 为直链丁烯醇，可能有两种结构简式 CH2=CHCH2CH2OH 或 CH3 CH=CHCH2OH，则 B 的结构简式可能为 或 。根据题干信息，RX 与 ROH 在 KOH 和室温条件下 发生取代反应，生成醚，再依据四氢呋喃碳链无支链，可知 B 必须选取端碳上连有Br 的 官能团方能满足要求，则 A 为 CH2

20、=CHCH2CH2OH，C 为 ，C 至 D 为消 去反应，可得两种产物 或 ，分别为 D 和 E。 能力提升 1.下列物质中，可以发生反应生成烯烃的是( ) A.CH3Cl B. C. D. 答案 D 2.卤代烃能发生下列反应 2CH3CH2Br+2Na CH3CH2CH2CH3+2NaBr 下列有机物可以合成环丙烷的是 ( ) A.CH3CH2CH2Br B.CH3CHBrCH2Br C.CH2BrCH2CH2Br D.CH3CHBrCH2CH2Br 答案 C 解析 根据所给信息，连接卤素原子的碳原子可以相互连接，而要得到的目标分子是 环丙烷，可以得出原料分子中应存在两个溴原子，且该分子应

21、有三个碳原子，两个溴原子 分别在两端。 3.（多选） （2011无锡模拟）香叶醇、橙花醇和乙酸橙花酯在工业上用作香料，它们可由 月桂烯来合成。 下列关于说法中正确的是( ) A.反应均为取代反应 B.月桂烯分子中所有碳原子一定全部处在同一平面上 C.香叶醇和橙花醇具有相同的分子式 D.乙酸橙花酯可以发生取代、加成、氧化和聚合反应 答案 CD 解析 A 项，为加成反应， B 项月桂烯分子中所有碳原子可以不全部在同一平面上， 也可能处在同一平面上，C 项两种物质互为同分异构体，D 项，该物质分子中含有“ ”， “ ”可以发生水解(取代)加成，氧化反应和聚合反应。 4.(多选)(2009 连云港高二

22、检测 )在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程 中反应类型及相关产物不合理的是( ) A.乙烯乙二醇： B.溴乙烷乙醇: CH3CH2Br 水 解 CH2=CH2 加 成 CH3CH2OH C.1-溴丁烷1,3-丁二烯： CH3CH2CH2CH2Br 消 去 CH3CH2CH=CH2 加 成 消 去 CH2= = CHCH=CH2 D.乙烯乙炔：CH2=CH2 加 成 消 去 CHCH 答案 BC 解析 B 项，CH3CH2Br CH2=CH2 应为消去反应， C 项由 CH2=CHCH=CH2 不能通过消去反应得到。 5.盐酸洛美沙星是一种常用的治疗敏感细菌引起感染的抗菌药，其结

23、构简式为： HCl，分子式为 C17H19F2N3O3HCl，该物质可发生的 反应类型有 ( ) 还原 氧化 加成 取代 水解 酯化 中和 加聚 A. B. C.除外 D.全部 答案 D 解析 该分子结构中含“ ”、 “ ”、 “ ”、F 等结构，可以 发生上面的全部反应。 6.下列有机物可通过氧化、酯化、加聚三种反应制得高聚物 的是( ) A.CH3CH2CH2OH B. C. D. 答案 C 解析 若要经过加聚反应制得该有机物，其单体应为 CH2=CHCOOCH2CH3，又因 发生酯化反应，可推知中间产物有 CH2=CHCOOH 和 CH3CH2OH，结合四个选项只有 C 项 CH2=CH

24、CH2OH，符合题意。 7.已知乙烯醇（CH2=CHOH）不稳定，可自动转化为乙醛。乙二醇在一定条件下发生 脱水反应，也有类似现象发生，所得产物的结构简式可能有下列几种，其中不正确的是( ) CH2=CH2 CH3CHO A. B. C. D. 答案 A 解析 分子内脱水可得 CH3CHO ( )或 （ ）,分子间脱水可 得 ，发生缩聚反应可得 。 8.从溴乙烷制得 1，2-二溴乙烷，下列合成方案中最好的是( ) A. B.CH3CH2Br 2BrCH2BrCH2Br C.CH3CH2Br 溶 液NaOHCH2=CH2 2BrCH2BrCH2Br D.CH3CH2Br CH2=CH2 2rCH

25、2BrCH2Br 答案 D 解析 A 项反应不能发生，方案不合实际； B 项中，CH3CH2Br 与 Br2 发生取代反应 生成 CH2BrCH2Br 的过程中副产物较多；C 项生成乙烯的反应条件错误。 9.乙酸苯甲酯对花香和果香的香韵具有提升作用，故常用于化妆品工业和食品工业。乙酸 苯甲酯可以用下面的设计方案合成。 （1）写出 A、B 的结构简式： A ，B 。 （2）D 有很多种同分异构体，含有酯基和一取代苯结构的同分异构体有五个。其中三个的 结构简式是 请写出另外两个同分异构体的结构简式： ； 。 答案 解析 此题给出的设计方案里只有目标产物的结构式，可采用逆推法，结合反应条件 推断各步

26、反应物 。 (1)本题可采用逆推法确定 A、 C 的结构。由 D(乙酸苯甲酯 )可推得 C 为苯甲醇， 可由 B 水解得到，故 B 应为 不难确定 A 为甲苯。 （2）由酯的结构特点和书写规则，适当移动酯基的位置可得到。 10.乙基香草醛( )是食品添加剂的增香原料，其香味比香草醛更加浓郁。 （1）写出乙基香草醛分子中两种含氧官能团的名称 。 （2）乙基香草醛的同分异构体 A 是一种有机酸，A 可发生以下变化： 提示：RCH2OH 423/SOHCrRCHO; 与苯环直接相连的碳原子上有氢原子时，该碳原子才可被酸性 KMnO4 溶液氧化为羧基。 a.AC 的反应属于 填反应类型） 。 b.写出

27、 A 的结构简式 。 （3）乙基香草醛的另一种同分异构体 D（ ）是一种医药中 间体。请设计合理方案用茴香醛( )合成 D(其他原料自选，用反应 流程图所示，并注明必要的反应条件)。 例如： 答案 (1)醛基、(酚)羟基、醚键(任填两种) (2)a.取代反应 b. (3) 解析 本题以乙基香草醛的结构为切入点，判断 A 的结构时，根据转化关系，推测它 可能具有的官能团。 (1)由题给乙基香草醛的结构简式可知其结构中含有氧原子的官能团有醛基、( 酚)羟基、醚 键。(2)由题目可知 A 是一种有机物酸，所以在 A 中有一个羧基，关键是判断另外一个含 氧官能团。由题给提示，再结合题给转化关系，可知

28、A 中苯环上只有一个支链;由提示 和转化关系 AC，可得出 A 中有一个醇羟基，再结合醇被氧化的规律，要想得到醛，羟 基必须在端碳原子上，可知 A 中有CH2OH ，结合其分子式可以确定 A 的结构简式是 ，由转化关系 AC 和 A、C 分子的差异可知：A 生成 C 的过程中，碳 碳键没有变化，只是OH 被 Br 取代，则 AC 的反应类型是取代反应。 （3）有机合成题目一般是先观察原料与产品的官能团差别，然后再考虑需要利用哪些反应 引入不同的官能团。比较茴香醛（ ）和 D（ ）的结构差别可知：茴香醛中的醛基(CHO) 经过一系列反应 后转化成了COOCH3 ，茴香醛可以被酸性高锰酸钾氧化成羧酸，羧酸继续与甲醇发生酯 化反应即可得到 D，由题给示例可知茴香醛合成 D 的反应流程图：