5.3.1　有机物基团间的相互影响　重要有机物之间的相互转化课件(共46张PPT) 2023-2024学年高二化学苏教版选择性必修3

(共46张PPT)
专题5
第三单元　第1课时　有机物基团间的相互影响　
重要有机物之间的相互转化
素养 目标
1.认识官能团的结构对有机物性质的影响,认识苯环与侧链的相互影响导致性质的变化,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2.根据有机物分子中的化学键和官能团,理解碳骨架的变化及官能团衍变的反应规律,掌握官能团引入、转化及消除的方法,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
基础落实·必备知识全过关
一、有机物基团间的相互影响
1.苯环与侧链的相互影响
(1)甲苯中苯环与甲基的相互影响。
苯环与甲 基的相互 影响 　　　　对苯环的影响 甲基使苯环上邻、对位碳上的H原子变得　　　
　　　　对甲基的影响 苯环使甲基性质活泼而被　　　
甲基
活泼
苯环
氧化
(2)苯酚中苯环与羟基的相互影响。
①苯酚中苯基对羟基的影响。
在苯酚分子中,苯基影响了与其相连的羟基,使苯酚羟基上的氢原子比乙醇羟基上的氢原子更易　　　　。
②苯酚中羟基对苯基的影响(苯和苯酚溴代反应的比较)。
反应物 液溴、苯 浓溴水、苯酚
反应条件 催化剂(用FeBr3为催化剂) 不需催化剂
被取代的 氢原子数 1个 3个(羟基邻、对位碳上的氢原子被取代)
反应速率 慢 快
电离
2.有机化合物分子中基团之间是相互　　　　和相互　　　　的。基团之间的相互作用会影响物质的性质,以及有机反应的　　　　。
3.有机反应所用的溶剂及其他反应条件会影响反应的　　　　和
　　 　　。
影响
制约
速率
速率
反应产物
教材阅读想一想甲苯苯环和甲基上的氢原子均可被氯原子取代,请写出两种情况下甲苯与氯气发生取代反应时的反应条件和得到的主要一取代物的结构简式。
易错辨析判一判
(1)1-溴丙烷在KOH的水溶液中加热,发生取代反应生成丙醇,在KOH的乙醇溶液中加热发生消去反应生成丙烯,说明有机反应中溶剂、反应条件不同,产物也会不同。(　　)
(2)乙醇在浓硫酸催化作用下,加热到140 ℃时主要发生分子间脱水生成乙醚,而加热到170 ℃时主要发生分子内脱水生成乙烯,说明反应条件影响反应产物。(　　)
(3)甲苯发生硝化反应易生成三硝基取代产物,说明苯环与甲基相互影响,使甲基和苯环反应活性增强。(　　)
√
√
×
提示 甲苯发生硝化反应易生成三硝基取代产物,说明苯环受甲基影响,更容易发生取代反应。
二、重要有机物之间的相互转化
教材阅读想一想请写出四种不同类别的有机物通过一步反应生成乙醇的化学方程式。
易错辨析判一判
(1)乙醛不能通过加成反应得到。(　　)
(2)乙二醇能用作溶剂、防冻剂以及合成涤纶的原料。溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇。(　　)
(3)环氧乙烷( )是一种有毒的致癌物质,以前被用来制造杀菌剂。它在一定条件下,能与氢化物发生加成反应,氢原子加到氧原子上,剩余部分加到碳原子上。环氧乙烷在一定条件下能与水反应生成HOCH2—CH2OH。(　　)
提示 乙醛可通过乙炔与水加成得到。
×
√
√
√
重难探究·能力素养全提升
探究一　有机物基团间的相互影响
情境探究
材料1　C2H5OH可看作H2O分子中一个H原子被—C2H5取代后的产物,由于—OH对—C2H5的影响,α位C—H键和β位C—H键的极性变强;由于
—C2H5对—OH的影响,O—H键的极性变弱,反应的活性降低,故乙醇与金属钠反应要比水与金属钠反应平缓得多。
材料2　在甲苯分子中由于甲基对苯环的影响,苯环上处于邻位和对位的C—H键的极性增强,易断裂,因此甲苯与苯相比,更易与浓硝酸发生取代反应,相应的反应条件更为简单(30 ℃就能被浓硝酸取代),产物决定于定位效应。
1.与甲烷相比,甲苯中苯环影响甲基的活性体现在哪里
2.乙醇和苯酚分子中都有—OH,为什么乙醇不显酸性而苯酚显酸性
提示 苯环对甲基的影响:甲苯的甲基被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色,而甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色。
提示 虽然乙醇和苯酚分子中都有—OH,但—OH所连烃基不同,乙醇分子中—OH与乙基相连,—OH上H原子比水分子中H原子还难电离,因此乙醇不显酸性。而苯酚分子中—OH与苯基相连,受苯基影响,—OH上H原子易电离,使苯酚显一定酸性。
3.如何从分子内基团间相互作用的角度来解释苯和苯酚发生溴代反应的条件和产物均不相同
提示 苯酚的结构中,苯基因受羟基的影响,其邻位和对位碳上的氢原子变得活泼,易被其他原子或原子团取代,故苯酚比苯更易发生取代反应。如苯
方法突破
苯、甲苯、苯酚的异同
物质 苯 甲苯 苯酚
结构简式
氧化反应 不能被酸性高锰酸钾溶液氧化 能被酸性高锰酸钾溶液氧化 常温下在空气中被氧化
溴代反应 溴的状态 液溴 液溴 浓溴水
条件 催化剂(FeBr3) 催化剂(FeBr3) 无催化剂
产物 C6H5—Br 主要是邻、对三溴甲苯 2,4,6-三溴苯酚
结论 苯酚与溴的取代反应比苯和甲苯更容易进行
物质 苯 甲苯 苯酚
原因 羟基对苯环的影响,使苯环上的氢原子变得活泼、易被取代
应用体验
视角1有机物基团间相互影响的实例
1.有机物分子中的原子(团)之间会相互影响,导致相同的原子(团)表现不同的性质。下列各项事实不能说明上述观点的是(　　)
A.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而甲基环己烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.乙烯能与溴水发生加成反应,而乙烷不能与溴水发生加成反应
C.苯酚可以与NaOH反应,而乙醇不能与NaOH反应
D.苯酚与溴水可直接反应,而苯与液溴反应需要FeBr3作催化剂
B
解析 甲苯中苯环对—CH3的影响,使—CH3可被酸性KMnO4溶液氧化为—COOH,从而使酸性KMnO4溶液褪色;乙烯能与溴水发生加成反应,而乙烷不能与溴水发生加成反应,是因为乙烯含碳碳双键,而乙烷不含碳碳双键;苯环对羟基产生影响,使羟基中的氢原子更易电离,表现出弱酸性;苯酚中,羟基对苯环产生影响,使苯酚分子中羟基邻、对位氢原子更活泼,更易被取代。
2.向苯的同系物乙苯( )中加入少量的酸性高锰酸钾溶液,振荡后褪色;而向苯( )中加入酸性高锰酸钾溶液或把乙烷(C2H6)通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液均不褪色,下列解释正确的是(　　)
A.苯的同系物分子中的碳原子数比苯分子中的碳原子数多
B.苯环受侧链的影响易被氧化
C.侧链受苯环的影响易被氧化
D.由于苯环和侧链之间的相互影响,使苯环和侧链同时被氧化
C
视角2有机物基团间相互影响的实验探究
3.某同学做如下实验:
上面对照实验不能完成实验目的的是(　　)
A.①和②对照,比较H2O、C2H5OH中羟基氢原子的活泼性
B.②和③对照,说明C2H5OH中存在不同于烃分子中的氢原子
C.④和⑤对照,能说明苯环对羟基的化学性质产生影响
D.②和③、④和⑤对照,说明官能团对有机物的化学性质起决定作用
C
解析 钠与水反应的剧烈程度远大于钠在乙醇中反应的剧烈程度,所以①和②对照可以比较水和乙醇中羟基氢原子的活泼性,故A正确;乙醇和煤油中都含有烃基,但钠在乙醇中的现象和钠在煤油中的现象不同,说明乙醇中存在不同于烃分子中的氢原子,故B正确;溴水与苯不反应,而苯酚中除有苯环外,还有酚羟基,由于酚羟基对苯环影响,使苯环上的邻、对位的氢原子非常活泼,所以苯酚能与溴水反应生成2,4,6-三溴苯酚,说明羟基对苯环的化学性质产生了影响,故C错误;经过B、C分析可得知官能团对有机物的化学性质起决定性作用,故D正确。
思维建模　有机物基团间相互影响的思维方法
要分析一种有机物中两种基团间的相互影响,思维模型为:基团A影响了基团B,则一般B的性质变得活泼,B更容易发生某化学反应;反之,基团B影响基团A,则A的性质改变,会更容易发生某反应。如:
(1)苯酚中苯基影响羟基,使羟基上的氢原子更容易电离:水、醇、苯酚提供氢离子的能力大小为R—OH(2)苯酚中羟基对苯基的影响:使苯基上位于羟基邻、对位的氢原子更容易被取代。
探究二　有机合成中官能团的衍变
情境探究
乙醇的用途很广,可用于制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为75%的乙醇溶液作消毒剂,在国防化工、医疗卫生、食品工业、农业生产中乙醇都有广泛的用途。一个科学考察队要到一座荒岛上工作,每人限带10种物品,一位化学家首选乙醇。他认为,只要有乙醇就可以合成出很多必需的物质。
1.在荒岛上,科学考察队要建蔬菜基地,需要地膜和食品塑料袋,化学家以乙醇、太阳能电池、海水为原料进行生产。你能写出具体的合成过程吗
提示 乙醇先发生消去反应生成乙烯,乙烯再与Cl2发生加成反应生成1,2-二氯乙烷,然后将1,2-二氯乙烷水解制取乙二醇,乙二醇发生消去反应生成乙炔,乙炔与HCl发生加成反应制得氯乙烯,最后利用乙烯、氯乙烯分别合成聚乙烯、聚氯乙烯。(制取辅助原料:2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑,H2+Cl2 2HCl)
2.科学考察队中“乙二酸二乙酯”药物一时短缺,而生病的队员又急需该药物,需要化学家进行合成。写出合成过程中发生的有机反应的化学方程式。
3.在科考过程中,队员们要用到正丁醇,他们决定用乙醇为有机原料进行合成。已知:2CH3CHO 。请你设计以乙醇为有机原料合成正丁醇的合成路线。
方法突破
常见官能团引入或转化的方法
应用体验
视角1官能团的引入
1.官能团的转化在有机合成中极为常见,能够在碳链上引入羟基的反应是
(　　)
①取代反应　②加成反应　③消去反应　④水解反应　⑤还原反应　⑥氧化反应　⑦酯化反应　⑧硝化反应
A.①②⑥⑦ B.①②④⑤
C.③⑥⑦⑧ D.②③⑤⑥
B
解析 在碳链上引入羟基,可由卤代烃在碱性条件下水解(或取代)生成,也可由酯发生水解(或取代)反应生成,则①④正确;也可由 与氢气发生加成反应生成或由 与水发生加成反应生成,前者也为还原反应,则②⑤正确;消去反应、氧化反应、酯化反应以及硝化反应不能引入羟基,答案选B。
2.一定条件下,炔烃可以进行自身化合反应。如乙炔的自身化合反应为2HC≡CH→HC≡C—CH==CH2。下列关于该反应的说法不正确的是(　　)
A.该反应使碳链增长了2个碳原子
B.该反应引入了新官能团
C.该反应是加成反应
D.该反应属于取代反应
D
解析 由化学方程式可以看出,该反应是两分子乙炔间发生的加成反应,加成后碳链增加了2个碳原子,引入了碳碳双键,所以D错误。
视角2官能团的转化
3.由CH3CH(OH)CH3制备CH3CH(OH)CH2OH,依次发生反应的反应类型和反应条件都正确的是(　　)
选项 反应类型 反应条件
A 消去反应;取代反应;加成反应 KOH乙醇溶液、加热;KOH水溶液、加热;常温
B 消去反应;加成反应;取代反应 NaOH水溶液、加热;常温;NaOH乙醇溶液、加热
C 氧化反应;取代反应;消去反应 加热;KOH乙醇溶液、加热;KOH水溶液、加热
D 消去反应;加成反应;水解反应 浓硫酸、加热;常温;NaOH水溶液、加热
D
解析 由逆推法可知CH3CH(OH)CH2OH可由卤代烃(CH3CHBrCH2Br,以溴代烃为例)与氢氧化钠溶液共热发生水解反应制得;CH3CHBrCH2Br可由烯烃CH3CH==CH2与溴发生加成反应制得;CH3CH==CH2可由CH3CH(OH)CH3发生消去反应制得。因此,由CH3CH(OH)CH3制备
CH3CH(OH)CH2OH所发生的反应依次为消去反应、加成反应、水解(或取代)反应,对应的反应条件为浓硫酸、加热,常温,NaOH水溶液、加热,D符合题意。
A.取代反应 B.消去反应
C.加成反应 D.氧化反应
C
5.由环己醇制取环己二酸己二酯( ),最简单的流程途径顺序正确的是(　　)
(已知:RCH==CHR' RCHO+R'CHO)
①取代反应　②加成反应　③氧化反应
④还原反应　⑤消去反应　⑥酯化反应
⑦中和反应　⑧缩聚反应
A.①②⑤⑥ B.⑤③④⑥
C.⑤②⑥⑧ D.⑤③④⑦
B
解析 该过程的流程为
故选B。
思维点拨　(1)有机物之间的转化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。
(2)有机转化过程中要注意加入的试剂可能影响多个官能团,因此在合成过程中要注意:
①选择合适的反应物,如含有碳碳双键的醛常用新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液氧化醛基,防止碳碳双键被氧化;
③在合成过程中,有些官能团在反应过程中也会发生反应,有时可先进行官能团的保护,后续合成过程中再恢复该官能团,如在有机合成过程中—NH2容易被氧化,常把—NH2转化为酰胺基进行保护,最后再把酰胺基水解得到—NH2。
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