高中離子反應(yīng)教案
發(fā)表時間:2020-10-27有機反應(yīng)歷程。
俗話說,凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來,幫助高中教師能夠井然有序的進行教學(xué)。關(guān)于好的高中教案要怎么樣去寫呢?為了讓您在使用時更加簡單方便,下面是小編整理的“有機反應(yīng)歷程”,僅供參考,大家一起來看看吧。
化學(xué)競賽輔導(dǎo)教案
有機反應(yīng)歷程
第十三課時
一.有機反應(yīng)類型
(1)加成反應(yīng)親電加成C=C,C≡C;親核加成C=O,C≡C,C≡N;帶有吸電子基團的加成C=C,如C=C-C=O,C=C-C≡N;自由基加成C=C。
(2)取代反應(yīng)取代反應(yīng)有三種:親電取代,重要的是芳環(huán)上H被取代;親核取代,經(jīng)常是非H原子被取代;自由基取代,重要的是α取代。
(3)消除反應(yīng)主要是1,2-消除生成烯,也有1,1-消除生成碳烯。
(4)重排反應(yīng)常見的是碳正離子重排或其它缺電子的中間體重排。
(5)周環(huán)反應(yīng)包括電環(huán)化反應(yīng)、環(huán)加成反應(yīng)及σ遷移反應(yīng)。
二、反應(yīng)活性中間體
主要活性中間體有
其它活性中間體有碳烯R2C∶(卡賓Carbene)
氮烯RN∶(乃春Nitrene);
苯炔(Benzyne)。
1、自由基
自由基的相對穩(wěn)定性可以從C—H鍵離解能大小判別,鍵離解能越大,自由基穩(wěn)定性越小。如按穩(wěn)定性次序排列
R3C>R2CH>RCH2>CH3
C—H鍵離解能:380.7395.4410.0435.1
(kJ/mol)
C6H5CH2≈CH2=CH-CH2>R3C
C—H鍵離解能:355.6355.5
(kJ/mol)
Ph3C>Ph2CH>PhCH2
Ph3C為渦輪形,具有約30°夾角,因此穩(wěn)定性不會比Ph2CH高得很多,且易發(fā)生二聚形成釀式結(jié)構(gòu)。
【例1】下列游離基哪一個最穩(wěn)定?
B.CH2=CHCH2
D.CH3
解:B。
2、碳正離子
含有帶正電荷的三價碳原子的化合物叫碳正離子,它具有6個價電子,一般情況下是sp2雜化,平面構(gòu)型,其穩(wěn)定性次序為:
任何使正電荷離域的條件都能穩(wěn)定碳正離子。
孤電子對能分散正電荷
故MeOCH2Cl溶劑解反應(yīng)比CH3Cl快1014倍。
鄰基效應(yīng)生成橋式碳正離子
芳香化穩(wěn)定碳正離子,例如
3、碳負(fù)離子
碳負(fù)離子是碳原子上帶有負(fù)電荷的體系,其結(jié)構(gòu)大多是角錐形sp3雜化構(gòu)型,此構(gòu)型使孤電子對和三對成鍵電子之間相斥作用最小。碳負(fù)離子的穩(wěn)定性常常用碳?xì)浠衔锏乃嵝詠砗饬?,化合物的酸性越大,碳?fù)離子越穩(wěn)定。
對碳負(fù)離子起穩(wěn)定作用的因素有:
①增加碳負(fù)離子上s軌道成分。s成分越高,離核越近,電子被碳原子核拉得越緊,則碳負(fù)離子越穩(wěn)定。例如,
酸性次序:CH3-CH3<CH2=CH2<CH≡CH
軌道:sp3sp2sp
②吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)。
HC(CF3)3HCF3CH4
pka:112843
所以碳負(fù)離子穩(wěn)定性次序為:
反之,給電子誘導(dǎo)效應(yīng)使之不穩(wěn)定,故
與碳正離子相反。
③碳負(fù)離子上的孤電子對與重鍵共軛
酯基穩(wěn)定作用較差是由于其中OEt中氧原子有給電子性。
4、碳烯(卡賓Carbene)
卡賓是一類只有6個價電子的二價碳原子的中性化合物,由于嚴(yán)重缺電子,為強親電試劑,易與π鍵加成,甚至容易與C—Hσ鍵發(fā)生插入反應(yīng)。例如,
卡賓有兩種結(jié)構(gòu)狀態(tài):
①單線態(tài)sp2雜化平面結(jié)構(gòu),二個未共享電子占據(jù)同一軌道,自旋方向相反。
②三線態(tài)sp雜化線型結(jié)構(gòu),二個未共享電子各占據(jù)一個軌道,自旋方向相同,故能量較單線態(tài)為低(約差33.5~37.7kJ/mol),可看作雙自由基,可用ESR譜(順磁共振)測出。
實際測得單線態(tài)卡賓的鍵角約為103°,三線態(tài)為136°。
氮烯(乃春Nitrene)與卡賓類似,只是以N原子代換C原子。例如在Curtius重排中
5、苯炔(Benzyne)
苯炔是芳香親核取代反應(yīng)中許多過去難以解釋的現(xiàn)象中的關(guān)鍵中間體。例如,
氯苯中鹵素連接在標(biāo)記碳原子上也可得到下列結(jié)果:
原因是通過苯炔中間體
苯炔的可能結(jié)構(gòu)是不起反應(yīng),原因是鄰位沒有H原子,不能生成苯炔。也相同。
【例2】間-溴甲苯與氨基鉀在液氨中反應(yīng)得到何種產(chǎn)物?
A.鄰-甲苯胺和間-甲苯胺B.間-甲苯胺
C.鄰-甲苯胺和對-甲苯胺D.鄰-甲苯胺、間-甲苯胺和對-甲苯胺
解:D。因為
三、加成反應(yīng)
1、C=C雙鍵的加成反應(yīng)(及環(huán)烷烴)
由于π鍵的存在,使分子易受親電試劑進攻發(fā)生異裂,進行離子型加成,叫做親電加成反應(yīng)。
親電加成反應(yīng)。
①烯烴加鹵素
一般情況下通過環(huán)狀正鹵離子得反式加成產(chǎn)物。
如雙鍵碳原子有芳基等穩(wěn)定碳正離子因素時,通過碳正離子得順式和反式加成產(chǎn)物。
【例1】(Z)-2-丁烯與溴加成得到的產(chǎn)物是外消旋體,它的加成方式通過哪一種歷程?
A.生成碳正離子B.環(huán)狀溴正離子
C.單鍵發(fā)生旋轉(zhuǎn)D.生成碳負(fù)離子
解:
說明了經(jīng)過環(huán)狀溴正離子歷程,答案為B。
如果生成碳正離子則可能有順式加式,即生成內(nèi)消旋體。
【例2】1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烯與溴在稀甲醇溶液中的加成產(chǎn)物是什么?
解:叔丁基大基團在e鍵較穩(wěn)定,經(jīng)過環(huán)狀溴正離子進行反式加成,得到產(chǎn)物C。
②不對稱烯烴加HX
一般符合Markovnikov規(guī)則:氫原子加到含氫較多的碳原子上。
反應(yīng)通過碳正離子中間體,因此在適當(dāng)條件下可能發(fā)生碳正離子重排,得到重排產(chǎn)物。
【例3】3-甲基-1-丁烯與HBr反應(yīng)的主要產(chǎn)物是什么?
A.2-溴-3-甲基丁烷與2-溴-2-甲基丁烷
B.2-溴-3-甲基-1-丁烯與2-溴-3-甲基丁烷
C.1-溴-3-甲基丁烷
D.3-溴-3-甲基-1-丁烯
解:按Markovnikov規(guī)則
對Markovnikov規(guī)則的現(xiàn)代解釋是:不對稱烯烴與極性試劑加成時,加成反應(yīng)總是通過較穩(wěn)定的碳正離子中間體進行,例如,
但是烯烴與HBr在非極性溶劑中有過氧化物存在下,發(fā)生自由基加成反應(yīng),得反Markovnikov規(guī)定產(chǎn)物,其它鹵代物不發(fā)生這種反應(yīng)。
【例4】
解:答案為C.
③催化加氫
反應(yīng)歷程尚不十分清楚,一般認(rèn)為是自由基反應(yīng)順式加成。反應(yīng)過程放熱叫氫化熱,常常用氫化熱來衡量體系的穩(wěn)定性。如一般雙鍵氫化熱約為125.5kJ/mol,順-2-丁烯為119.7kJ/mol,反-2-丁烯為115.5kJ/mol,說明反式烯烴比順式穩(wěn)定。
【例5】下列哪個化合物氫化熱量?。?br>
答:A,因苯具有芳香性,顯示出特殊的穩(wěn)定性。
④小環(huán)環(huán)烷烴的開環(huán)加成
小環(huán)環(huán)烷烴具有某些烯烴的性質(zhì),也易與鹵素、HX等起加成反應(yīng)。反應(yīng)活性次序是環(huán)丙烷>環(huán)丁烷>環(huán)戊烷、環(huán)己烷。
⑤環(huán)丙烷的烷基衍生物與氫鹵酸加成
也同樣符合Markovnikov規(guī)則,H加在含H最多的碳原子上,加成的位置發(fā)生在連結(jié)最少和最多烷基的碳原子上。
【例6】1,1-二甲基環(huán)丙烷與HI反應(yīng)的主要產(chǎn)物是什么?
解:故為A。
親核加成反應(yīng)
⑥親核加成反應(yīng)
在C=C雙鍵上引入吸電子基團抑制親電加成,促進親核加成。重要的例子是Michael反應(yīng)。
【例7】下列四種化合物,哪一種是CH2=CH—CH=O和HCN的主要加成產(chǎn)物?
答:D為共軛加成。
2、C≡C的加成反應(yīng)
①催化加氫
用H2/Ni得烷烴,用H2/Lindlar催化劑(Pb/BaCO3,喹啉)得順式加成產(chǎn)物烯烴。
②親電加成反應(yīng)
與C=C相似,符合Markovnikov規(guī)則,過氧化物存在下與HBr進行反Markovnikov加成。
③水化合成醛或酮
例如
④快烴可以進行親核加成反應(yīng)
例如,
3、C=O雙鍵的加成反應(yīng)
(1)歷程:
種歷程。
①親核試劑親核性強時,進攻羰基C原子。
②親核試劑親核性較弱時,在酸催化下歷程為:
堿也可催化此類反應(yīng),堿的作用是使試劑變成親核性更強的負(fù)離子Nu:-。
影響羰基活性的主要因素有二:
①電子效應(yīng)
②給電子基團使羰基活性降低,
而吸電子基團使羰基活性增加。
CF3COCF3>CF3COCH3>ClCH2COCH3>CH3COCH3
②空間效應(yīng)
在r.d.s(速率決定步驟)中羰基碳原子由sp2雜化變成了sp3雜化,鍵角由大變小,因此取代基體積大小對反應(yīng)速度和平衡位置有顯著影響。故
簡單加成反應(yīng):
強親核試劑發(fā)生不可逆加成。如,
否則發(fā)生可逆加成。如,
【例8】哪一個醛或酮與水加成生成的水合物最穩(wěn)定?
解:B.CCl3為強吸電子基,H體積小,電子因素及空間因素均有利;
C.C(CH3)3為給電子基,空間阻礙較大;D.CH3比H體積大;A.苯環(huán)與共軛,水合破壞共軛,所以不穩(wěn)定。故答案為B。
(2)加成—消除反應(yīng):
如親核體加成后還帶著酸性的質(zhì)子,就可能接著產(chǎn)生消除反應(yīng),得到取代產(chǎn)物,
主要是與氨衍生物的反應(yīng)。
立體化學(xué):親核試劑容易從位阻小的一面進攻,如
叔丁基環(huán)己酮還原時,如試劑體積大,3,5直立H空間阻礙起主要作用,試劑從下面進攻為主要產(chǎn)物。
如試劑體積小,直立H影響小,生成OH在e鍵的產(chǎn)物張力較小,故OH在e鍵為主要產(chǎn)物。
Cram規(guī)則:如羰基與手性碳原子相連,手性碳原子上另外三個基團分別為L(大)、M(中)、S(小)起加成反應(yīng)時羰基在M與S之間,親核試劑從S一邊進攻為主要產(chǎn)物。如反應(yīng)為平衡控制則不服從此規(guī)則。
羧酸衍生物的反應(yīng)大多數(shù)是通過加成—消除歷程進行的。
反應(yīng)速度與離去基團的性質(zhì)有關(guān),其次序為:酰氯>酸酐>酯>酰胺
酯化和水解:大多數(shù)羧酸酯在堿性溶液中水解,按BAC2歷程為酰氧破裂雙分子反應(yīng)。
行分析,其中18O含量與反應(yīng)物比較有何變化?A.未變B.增加C.減少D.未定
酯的酸性水解是通過共軛酸進行的,
稱AAC2歷程,A表示酸性水解。
酯中,故得到A。
③酯縮合反應(yīng)Claisen酯縮合:在醇鈉等堿性催化劑存在下,二分子酯縮合成β-酮酸酯。
【例11】用乙酸乙酯制備乙酰乙酸乙酯是哪一種反應(yīng)?
A.羥醛縮合B.Claisen縮合
C.Knoevenagel縮合D.Dieckmann縮合
解:
故為B.
分子內(nèi)的酯縮合反應(yīng)叫Dieckmann縮合,可用于五元環(huán)及六元環(huán)化合物的合成。
【例12】己二酸二乙酯在金屬鈉的作用下反應(yīng)生成2-乙氧羰基環(huán)戊酮
為分子內(nèi)酯縮合
不帶α-H的醛在強堿作用下發(fā)生負(fù)氫離子轉(zhuǎn)移,生成酸和醇叫做Cannizzaro反應(yīng)。
【例13】下列各化合物中哪一個不發(fā)生Cannizzaro反應(yīng)?
A.甲醛B.乙醛
C.對甲基苯甲醛D.三甲基乙醛
解:羥醛縮合反應(yīng)
二者歷程不同,故產(chǎn)物也不同。
二、取代反應(yīng)
1、芳環(huán)上親電取代反應(yīng)
芳環(huán)為大π體系,電子云密度豐富,極易進行親電取代反應(yīng)。反應(yīng)歷程是:
①親電試劑E+的分類:
1)
可取代有致鈍基團的芳環(huán);
2)中等親電試劑:R3C+,RCH2X—FeX3,RC≡O(shè)+,
團的芳環(huán);
3)
度致活的芳環(huán)。
②苯環(huán)上兩類定位基
I、鄰對位定位基(第一類)
結(jié)構(gòu)特點:與苯環(huán)直接相連的原子上有負(fù)電荷或未共享電子對,能向苯環(huán)供電共軛或超共軛。
1)
發(fā)生反應(yīng);
2)
外,都能發(fā)生反應(yīng);
3)弱活化:-CH3,-R,-Ar,-CH=CH2;弱鈍化:-F、-Cl、-Br、-I。
II、間位定位基(第二類)
結(jié)構(gòu)特點:與苯環(huán)直接相連的原子上有正電荷,吸電子基或重鍵(有吸電子性的),能使苯環(huán)電子云密度減弱。
1)強致鈍基團:-+NR3,-NO2,-CF3,-CCl3,-CN,一般只在間位取代,只有強親電試劑能與之反應(yīng):
2)
注:CH3、CH2Cl、CHCl2是鄰對位定位基,CCl3是間位定位基。
有二個取代基的定位效應(yīng)主要由較強的定位基決定。
【例1】芳香族化合物氯苯(Ⅰ)、硝基苯(Ⅱ)、N,N-二甲苯胺(Ⅲ)、苯甲醚(Ⅳ)等進行硝化時,其反應(yīng)速度的快慢順序如何?
A.Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>ⅣB.Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅱ
C.Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>ⅠD.Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ
解:B。
【例2】某溴苯與Br2+FeBr3反應(yīng)只得到一種三溴苯產(chǎn)物,該溴苯應(yīng)為:
解:C。因-Br是鄰對位定位基,所以,A.和B.都有兩種三溴苯產(chǎn)物,而D.有3種三溴苯產(chǎn)物。
2、苯環(huán)上的親核取代反應(yīng)
在特殊結(jié)構(gòu)或特殊條件下產(chǎn)生。
①加成—消除歷程
芳環(huán)上有吸電子基使之活化,以-NO2最強,
如OH-、CN-、-OR、胺等。生成碳負(fù)離子絡(luò)合物中間體叫Meisenheimer絡(luò)合物。例如,
已被核磁和X射線所證實。
【例3】2,4-二硝基氯苯和氨發(fā)生反應(yīng)生成2,4-二硝基苯胺的反應(yīng)歷程是什么?
雙分子加成—消除反應(yīng)
②苯炔歷程(消除—加成歷程)
發(fā)生于試劑堿性很強時。
特征為親核試劑不一定進入離去基團所在位置上,可以在它的鄰位。
【例4】氯苯與氨基鈉在液氨中作用生成苯胺時,其反應(yīng)可能的中間體是什么?
A.碳正離子B.卡賓Carbene
C.碳負(fù)離子D.苯炔
解:
故為D.
3.飽和碳原子上的親核取代反應(yīng)
通式是:Nu-+R-L→NuR+L-
其中Nu-表示親核試劑,可以是負(fù)離子或帶未共享電子對的中性分子;R—L表示作用物、為中性分子或正離子;L表示離去基團。
反應(yīng)進行有兩種類型:
一種是單分子親核取代反應(yīng)SN1,速率=k1[RL];
SN1為二步反應(yīng),先離解成碳正離子,隨即快速的受試劑進攻。例如,
另一種為雙分子親核取代反應(yīng)SN2,速率=k2[RL][Nu-:]。
SN2為一步反應(yīng),親核試劑進攻與離去基團離去同時發(fā)生。例如:
其勢能圖如圖4-1所示。
(1)判斷反應(yīng)按SN2或SN1進行,
可從作用物結(jié)構(gòu)、親核試劑親核性強弱、離去基團離去的難易及溶劑極性等方面分析,從產(chǎn)物的立體化學(xué)及改變反應(yīng)條件對反應(yīng)速度的影響來判別。
1)作用物結(jié)構(gòu):
【例1】在加熱條件下,下列化合物分別與氫氧化鈉水溶液作用,反應(yīng)最快的是哪一個?
A.氯乙烷B.氯乙烯C.3-氯丙烯D.氯甲烷
答:C.,SN1與SN2均最快。
凡使碳正離子穩(wěn)定的因素,有利于SN1;
空間障礙小,有利于SN2;
α和β位有大的取代基,不利于SN2。
2)親核試劑親核性強,有利于SN2,
I、親核原子相同時,堿性與親核性有平行關(guān)系,如O原子相同,則RO->HO->ArO->RCOO->ROH>H2O
II、周期表中同一周期元素生成的同類型親核試劑,其親核性大小基本上與堿性的強弱一致。例如,R3C->R2N->RO->F-;H2N->HO->F-
III、周期表中同族元素生成的負(fù)離子或分子,中心原子較大者親核性較強。
例如,RS->RO-,RSH>ROH,I->Br->Cl->F-
IV、離去基團離去的難易,對SN1及SN2反應(yīng)速率都有影響,
但對可能按SN1或SN2進行的反應(yīng)(如仲鹵代烷),L離去傾向大,反應(yīng)易按SN1進行;L離去傾向小,則反應(yīng)易按SN2進行。
鹵離子離去傾向的大小次序為:I->Br->Cl->F-
L-越穩(wěn)定,離去傾向越大。
I-即是一個好的親核試劑,又是一個好的離去基團,故在氯化物或溴化物的反應(yīng)中,加少量I-能促進反應(yīng)。
V、溶劑影響
溶劑極性增加,穩(wěn)定碳正離子,有利于SN1反應(yīng)。極性非質(zhì)子溶劑使正離子溶劑化,負(fù)離子裸露出來,大大有利于SN2。
Vi、立體化學(xué)特征:
SN1外消旋化,SN2構(gòu)型轉(zhuǎn)化。如出現(xiàn)構(gòu)型保持,則可能有鄰基參與。
【例2】在SN2反應(yīng)機理中,最活潑的是哪一個化合物?
A.(CH3)3CClB.C2H5ClC.CH3Cl
答:C,因空間阻礙最小。
【例3】溴甲烷起SN2取代反應(yīng)時,下列離子中哪種離子反應(yīng)性最強?
A.C2H5O-B.HO-C.C6H6-D.CH3COO-。
答:A,因乙基為給電子基,C2H5O-親核性最強。
【例4】在下列反應(yīng)式中,如果將CH3Cl的濃度增加為原來的3倍,OH-的濃度增加為原來的2倍,其反應(yīng)速度將有什么變化?CH3Cl+OH-→CH3OH+Cl-
A.增至2倍B.增至3倍C.增至5倍D.增至6倍
解:此反應(yīng)按SN2歷程,故答為D。
4.自由基反應(yīng)(游離基反應(yīng))
凡中間體有自由基(具有未配對電子)參加的叫自由基反應(yīng)。酸堿的存在或溶劑極性的改變對它影響很小,但使用非極性溶劑抑制離子反應(yīng),有利于自由基反應(yīng)的進行。
自由基反應(yīng)可以被光、熱、過氧化物等引發(fā)劑所引發(fā)或加速,被氧、氧化氮、酚類、醌、二苯胺等能接受自由基的化合物所抑制。在橡膠塑料制品中加入抑制劑可以防止老化,也叫防老劑或抗氧劑。
【例1】叔丁烷與氯發(fā)生取代反應(yīng),主要產(chǎn)物是2-氯-2-甲丙烷,其原因為何?
A.叔碳原子的位阻大B.叔碳原子的自由基最穩(wěn)定
C.伯氫原子最易取代D.伯氫原子所占的比例大
答:B.
【例2】下列化合物在光照下分別與溴的四氯化碳溶液作用,哪一個反應(yīng)最快?
A.苯B.環(huán)已烷C.甲苯D.氯苯
解:因為最穩(wěn)定,所以為C。
三.消除反應(yīng)
最常見的是從相鄰二原子上消除一小分子,形成重鍵,稱β-消除反應(yīng)。其次1,1-α消除反應(yīng)也有重要應(yīng)用。
1、β-消除反應(yīng)
根據(jù)E和L離去的先后可分為三種歷程:
①E1單分子消除。
L帶一對電子離去,生成碳正離子,再失去H+,形成烯烴。與SN1第一步相同,不同的是SN1由親核試劑Nu:進攻α—C,E1由堿B:進攻β—H;
③E2雙分子消除。L的離去與B:進攻β—H同時進行,生成雙鍵;
③E1cb首先B:進攻β—H,生成碳負(fù)離子(共軛堿Conju-gatebase),故叫共軛堿單分子消除反應(yīng)。
E1、協(xié)同的E2和E1cb是三種極端狀態(tài),中間有許多中間狀態(tài)可以構(gòu)成一個連續(xù)的譜。
影響因素為:
1)E1與SN1同時存在,堿和高溫有利于E1;
2)親核試劑濃度大,有利于SN1;
3)E2與SN2同時存在,β位上有活潑H或側(cè)鏈有利于E2;
4)β-C上有強吸電子基團,有利于E1cb;
5)試劑堿性大、濃度大,有利于E1cb;
6)溶劑極性大,有利于E1。
消除反應(yīng)的方向,按Zaǚaцeв規(guī)則,生成取代基較多的烯烴叫查烯(一般情況下),按Hoffmann規(guī)則,季鹽(季銨鹽,锍鹽R2S+Me等)消去生成取代基較少的烯烴叫霍烯。例如,
影響查烯與霍烯比例的因素為:
①β-H的酸性優(yōu)先消去酸性高的H;
②堿強度堿性強的霍烯多,偏向E1cb;堿體積大霍烯多,因生成霍烯位阻??;
③作用物本身的位阻位阻大的霍烯多
④離去基團的性質(zhì)
L不易離去時,B:容易獲得哪一個H很重要,L易離去時則無甚緊要。
此外還有兩種情況,橋環(huán)化合物除非環(huán)大到8個C以上,雙鍵不能在橋頭上;如能形成共軛雙鍵,則這種共軛產(chǎn)物占優(yōu)勢。
【例1】什么是2-甲基-3-戊醇脫水的主要產(chǎn)物?
A.2-甲基-1-戊烯B.甲基環(huán)戊烷C.2-甲基-2-戊烯D.2-甲基-3-戊烯
答:C,主要得查烯。
2、1,1-α消除反應(yīng)
H和離去基團L在同一個碳原子上失去。
發(fā)生的條件是:
①強吸電子基團L增加α-H的酸性,穩(wěn)定負(fù)電荷;
②使用很強的堿B;
③無β-H原子(不是絕對的)。
研究得最多的是鹵位在強堿下的水解。
另一重要的反應(yīng)是Reimer-Tiemann反應(yīng):
四.周環(huán)反應(yīng)
周環(huán)反應(yīng)是通過環(huán)狀過渡態(tài)進行的協(xié)同反應(yīng),化學(xué)鍵的斷裂和生成一步完成。反應(yīng)歷程中不存在活性中間體,反應(yīng)速率不受溶劑極性影響,不被酸堿催化,也沒有發(fā)現(xiàn)任何引發(fā)劑或阻聚劑對反應(yīng)有影響。
例如Diels-Alder反應(yīng),
為立體定向順式加成反應(yīng)。
二烯烴與烯烴反應(yīng)時必須處于順式(cis)構(gòu)象。
1-位取代基大,由于空間阻礙對反應(yīng)不利,2-位取代基大,平衡有利于順式構(gòu)象,促進反應(yīng)。
【例1】下列化合物中,哪一個與順丁烯二酸酐不能發(fā)生雙烯加成(Diels-Alder)反應(yīng)?
解:有二個苯環(huán)空間阻礙很大,不易生成順式構(gòu)象。故不能發(fā)生Diels-Alder反應(yīng)。答案為B。
五、氧化還原反應(yīng)
原子或離子失去電子叫氧化,得到電子叫還原。
在共價鍵中,原子并未失去或得到整個電子,只是共享電子對更靠近電負(fù)性大的原子,在計算氧化數(shù)時,可以認(rèn)為電負(fù)性大的原子得到一個電子,電負(fù)性小的原子失去一個電子。有機化合物中所含的O、N、S、X等雜原子,其電負(fù)性都比C大,因此碳原子算“+”,雜原子算“-”。碳原子與氫原子相連時則算“-”,相同原子相連時算0;反應(yīng)時原子的氧化數(shù)增加為氧化,反之為還原。
在有機化學(xué)中,氧化一般是指分子中加入氧或去掉氫的反應(yīng),還原是指去掉氧或加入氫的反應(yīng)。
1、氧化反應(yīng)
①KMnO4
環(huán)上有羥基或氨基應(yīng)先保護起來,以免苯環(huán)被氧化。
四氧化鋨與烯烴反應(yīng)與KMnO4相似,產(chǎn)物也是順式二醇:
生成鋨酸酯再用過氧化氫氧化成四氧化鋨,因此,OSO4只須用催化量就行了。
【例1】下列反應(yīng)生成什么產(chǎn)物?
答:B.
【例2】哪一種化合物能被高錳酸鉀氧化?
A.甲酸B.丙酸C.苯甲酸D.己二酸
解:
CO2+H2O,故為A。
②H2CrO4和CrO3
氧化是在α-碳上進行的。
RCH2OH→RCHO→RCOOH,RCOOCH2R
如需醛應(yīng)迅速蒸出,否則氧化成羧酸。在適當(dāng)實驗條件下,主要產(chǎn)物是酯。
③過氧酸
烯烴與過氧酸作用得環(huán)氧化物,在酸性溶液中水解成反式二醇。
酮與過氧化物作用生成酯,叫Baeyer-Villiger反應(yīng)。
不同烴基遷移到O原子上的難易順序為:
H>C6H5>叔烷基>仲烷基>伯烷基>甲基
如R與R′在上述遷移順序中相距較遠(yuǎn)時,主要得一種氧化物。
含下列結(jié)構(gòu)的化合物也會被氧化斷鏈
2、還原反應(yīng)
①催化加氫
主要得順式加成產(chǎn)物,例如
各種官能團催化加氫和氫解近似次序:
由易到難:RCOC1>RNO2>RC≡CR>RCHO>RCH=CHR
雜原子位于芐基或烯丙基碳原子上最容易氫解,因此芐基可用于官能團的保護,例如
Rosenmund還原,鈀催化劑加硫化物使其活性降低,可用來使酰氯氫解成醛。
②負(fù)氫離子還原
LiAlH4能使許多官能團還原,如
但不能使雙鍵還原,例如
氫化鋁鋰與環(huán)氧化物反應(yīng),試劑優(yōu)先進攻取代少的碳原子
用體積較大的還原劑三乙氧基氫化鋁鋰可使腈或酰胺還原成醛,例如,
硼氫化鈉NaBH4是一種緩和的還原劑,只能使醛、酮或酰氯還原成醇,例如
③金屬加水、醇或酸
酯與金屬鈉作用后水解生成酮醇(酮醇縮合)。如用二元酸酯作原料,則得碳環(huán)化合物,可用來合成含12到36個原子的中級環(huán)和大環(huán)。例如
酯用Na加乙醇還原得伯醇,例如:
Clemmenson還原反應(yīng)酮或醛用鋅-汞齊鹽酸還原生成烴,此時烯鍵也被還原,例如
可用以制備直鏈烴取代苯。
④堿金屬加液氨
炔烴還原為反式烯烴
共軛二烯烴被還原為1,4加成產(chǎn)物。
鹵代烴也被還原成烴。
孤立雙鍵不再被還原。
Birch還原堿金屬在液氨中產(chǎn)生溶劑化的電子,有很強的還原能力,加入乙醇或氯化銨提供質(zhì)子,能使芳環(huán)還原
六、分子重排
1、Wagner-Meerwein重排
原來是指醇在酸性條件下的重排反應(yīng),即離去基團為H2O,后擴大到其它離去基團。
цемвянов重排是上述重排的一種,生成環(huán)擴大或縮小產(chǎn)物;
2、Pinacol(片吶醇)重排
重排基團和離去基團處于反式位置,經(jīng)過碳正離子橋式中間過渡態(tài)。
【例1】下列各反應(yīng)的產(chǎn)物是什么?
解:(Ⅰ)CH3遷移,產(chǎn)物為(CH3)2CHCHO;
(Ⅱ)H遷移,產(chǎn)物為CH3CH2COCH3
3、Hoffmann重排反應(yīng)
通過異氰酸酯的類似反應(yīng)還有Curtius重排(?;B氮化合物)、Schmidt(疊氮酸)重排和Losson重排(異羥肟酸,可能通過Nitrene中間體)。
4、Beckmann重排反應(yīng)
在酸性催化劑(如H2SO4、P2O5、SO3、SOCl2、PCl5及SO2Cl2等)作用下,酮肟轉(zhuǎn)變?yōu)轷0返姆磻?yīng),轉(zhuǎn)移基團與羥基處于反式位置。
【例2】下列反應(yīng)產(chǎn)物是什么?解:
Beckmann重排在合成上有重大價值,其中最重要是從環(huán)己酮合成ε-己內(nèi)酰胺,這是合成纖維尼龍-6的原料。
5、烯丙基重排
3-氯-1-丁烯在EtOH中進行SN1溶劑解,得到二個異構(gòu)醚,而由1-氯-2-丁烯可得到同樣產(chǎn)物
這說明了生成相同的中間體-離域的烯丙基正離子。
EtO-可進攻其中之一得到二種產(chǎn)物。
www.lvshijia.net
相關(guān)閱讀
有機化學(xué)反應(yīng)類型教學(xué)案
有機化學(xué)反應(yīng)類型教學(xué)案
課標(biāo)研讀:
1、根據(jù)有機化合物組成和結(jié)構(gòu)的特點,認(rèn)識加成、取代和消去反應(yīng);
2、學(xué)習(xí)有機化學(xué)研究的基本方法。
考綱解讀:
1、了解加成、取代和消去反應(yīng);
2、運用科學(xué)的方法,初步了解化學(xué)變化規(guī)律。
教材分析:
有機化學(xué)反應(yīng)的數(shù)目繁多,但其主要類型有加成反應(yīng)、取代反應(yīng)、消去反應(yīng)等幾種。認(rèn)識這些有機化學(xué)反應(yīng)的主要類型,將有助于學(xué)生深入學(xué)習(xí)研究有機化合物的性質(zhì)和有機化學(xué)反應(yīng)。本節(jié)課的知識是建立在《化學(xué)2(必修)》和本模塊教材第一章第3節(jié)以烴為載體的具體反應(yīng)事實,以及本模塊教材第一章第2節(jié)有關(guān)有機化合物的結(jié)構(gòu)討論的基礎(chǔ)上的。本節(jié)的理論知識和思想方法為后面三節(jié)有關(guān)烴的衍生物的性質(zhì)的學(xué)習(xí)提供了很好的理論和方法平臺。本節(jié)教材在全書中處于非常重要的地位,可謂本模塊教材的學(xué)習(xí)樞紐。
教學(xué)重點、難點:對主要有機化學(xué)反應(yīng)類型的特點的認(rèn)識;根據(jù)有機化合物結(jié)構(gòu)特點分析它能與何種試劑發(fā)生何種類型的反應(yīng)生成何種產(chǎn)物。
學(xué)情分析:
通過對《化學(xué)2(必修)》第三章及本模塊第一章的學(xué)習(xí),已經(jīng)對取代反應(yīng)和加成反應(yīng)有了初步的了解,對各類有機化合物的基本結(jié)構(gòu)和各種官能團有了初步的認(rèn)識。這些都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。
教學(xué)策略:
1、結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)過的有機反應(yīng),根據(jù)有機化合物組成和結(jié)構(gòu)的特點,認(rèn)識加成、取代和消去反應(yīng),初步形成根據(jù)有機化合物結(jié)構(gòu)特點分析它能與何種試劑發(fā)生何種類型的反應(yīng)生成何種產(chǎn)物的思路,能夠判斷給定化學(xué)方程式的反應(yīng)的類型,也能書寫給定反應(yīng)物和反應(yīng)類型的反應(yīng)的化學(xué)方程式。
2、分別從加(脫)氧、脫(加)氫和碳原子氧化數(shù)變化的角度來認(rèn)識氧化反應(yīng)(還原反應(yīng)),并能夠根據(jù)氧化數(shù)(給定)預(yù)測有機化合物能否發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)。
3、從不同的視角來分析有機化學(xué)反應(yīng),了解研究有機化合物的化學(xué)性質(zhì)的一般程序。
教學(xué)計劃:
第一課時:有機化學(xué)反應(yīng)的主要類型
第二課時:有機化學(xué)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)
第三課時:典型題目訓(xùn)練,落實知識
導(dǎo)學(xué)提綱:
第一課時
課堂引入:
寫出下列化學(xué)方程式,并注明化學(xué)反應(yīng)類型。
乙烯與氯化氫反應(yīng):;
丙烯通入溴的四氯化碳溶液:;
乙炔通入溴的四氯化碳溶液:;
甲烷與氯氣光照條件反應(yīng):;
實驗室制備硝基苯:;
實驗室制備乙酸乙酯:;
一、有機化學(xué)反應(yīng)的重要類型
1、加成反應(yīng)
(1)定義:有機化合物分子中的不飽和鍵兩端的原子與其他原子或原子團結(jié)合,生成新化合物的反應(yīng)。
(2)特點:只上不下。
(3)機理:以下列實例進行分析:
(4)加成反應(yīng)的規(guī)律:
①一般規(guī)律:A1=B1+A2—B2A1—B2
②參與加成反應(yīng)的某些試劑反應(yīng)部位化學(xué)鍵的電荷分布:
H—ClH—OSO3HH—CNH—NH2
練習(xí):根據(jù)機理實現(xiàn)下列下列加成反應(yīng)的方程式:
①CH≡CH+H-CN
②CH3-CH=CH2+H-Cl
③CH3-CH=CH2+H-OH
④CH3-C-H
2、取代反應(yīng)
(1)定義:有機化合物分子中的某些原子或原子團被其他原子或原子團代替的反應(yīng)。
(2)特點:有上有下
(3)機理:
CH3CH2—OH+H—BrCH3CH2—Br+H2O
(4)取代反應(yīng)的規(guī)律
①一般規(guī)律:A1—B1+A2—B2A1—B2+A2—B1
②某些試劑進行取代反應(yīng)時斷鍵的位置
與醇發(fā)生取代反應(yīng)時:H—ClH—Br
與鹵代烴發(fā)生取代反應(yīng)時:Na—CNH—NH2
與苯發(fā)生取代反應(yīng)時:HO—SO3HHO—NO2
(5)α—H被取代的反應(yīng)
烯烴、炔烴、醛、酮、羧酸等分子中的烷基部分也能發(fā)生取代反應(yīng),其中與官能團直接相連的碳原子(α—C)上的碳?xì)滏I容易斷裂,發(fā)生取代反應(yīng)。
CH3—CH=CH2+Cl2Cl—CH2—CH=CH2+HCl
練習(xí):根據(jù)機理實現(xiàn)下列下列取代反應(yīng)的方程式:
(1)CH3—CH(OH)—CH3+H—Cl
(2)CH3CH2—Br+NaOH
(3)CH3—CHCl—CH3+NaOH
(4)CH2—CH=CH2+Cl2
H
知識歸納:常見的取代反應(yīng)類型有哪些?
①烷烴:與氣態(tài)鹵素單質(zhì)在光照條件下
②苯環(huán)上的取代:與液溴、濃硫酸、濃硝酸等
③α—H的取代:烯烴、炔烴、醛、酮等的烷基部分
④酯化反應(yīng):羧酸與醇在濃硫酸催化下
⑤酯的水解反應(yīng):
⑥醇與氫鹵酸的取代:酸性條件
⑦鹵代烴的水解:堿性條件
第二課時
新課引入:乙烯的產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工水平的重要標(biāo)志。工業(yè)上,通過石油裂解來制乙烯,[實驗室制備乙烯]
①藥品:無水乙醇和濃硫酸(體積比約為1:3,共取約20mL)、酸性高錳酸鉀溶液、溴水
②儀器:鐵架臺(帶鐵圈)、燒瓶夾、石棉網(wǎng)、圓底燒瓶、溫度計(量程200℃)、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、集氣瓶、水槽等。
③無水乙醇與濃硫酸的混合:先加無水乙醇,再加濃硫酸。
④碎瓷片的作用:避免混合液在受熱時暴沸。
⑤溫度計液泡的位置:插入混合液中
⑥為什么要使混合液溫度迅速上升到170℃?減少副反應(yīng)發(fā)生,提高乙烯的純度。
⑦乙烯的收集方法:排水法
⑧強調(diào):反應(yīng)條件對有機化學(xué)反應(yīng)的重要性。(結(jié)合課本P53第1題)
實驗室中是這樣制備乙烯的反應(yīng)原理:
CH2—CH2CH2=CH2↑+H2O
HOH
我們把這種類型的有機反應(yīng)稱為消去反應(yīng)。
3、消去反應(yīng)
(1)定義:在一定條件下,有機化合物脫去小分子物質(zhì)(如H2O、HBr等)生成分子中有雙鍵或叁鍵的化合物的反應(yīng)。
(2)特點:只下不上。
(3)醇類的消去反應(yīng)反應(yīng)條件:濃硫酸、加熱
消去條件:與羥基相連的碳的鄰碳上有氫
消去的小分子:H2O
學(xué)生練習(xí):試寫出1—丙醇與2—丙醇的消去反應(yīng)方程式。
(4)鹵代烴的消去反應(yīng)反應(yīng)機理分析:
CH2—CH2+NaOHCH2=CH2↑+H2O+NaCl
HCl
反應(yīng)條件:NaOH醇溶液、加熱
消去條件:與鹵素原子相連的碳的鄰碳上有氫
消去的小分子:HX
學(xué)生練習(xí):1、試寫出2—溴丙烷消去反應(yīng)方程式。2、CH3CH(CH3)CH2Cl的消去
鄰二鹵代烴的消去反應(yīng)機理分析:
CH3CH—CHCH3+ZnCH3CH=CHCH3↑+ZnBr2
BrBr
反應(yīng)條件:鋅、加熱
消去條件:與鹵素原子相連的碳的鄰碳上有鹵素原子
消去的小分子:X2
學(xué)生練習(xí):1、2—二溴乙烷制乙烯的反應(yīng)方程式
1、2—二溴乙烷制乙炔的反應(yīng)方程式
知識歸納
醇類鹵代烴鄰二鹵代烴
反應(yīng)條件
消去的小分子
消去條件
練習(xí):1、判斷下列有機物能否發(fā)生消去反應(yīng),能的寫出反應(yīng)方程式
①—Br②—CHCl—CH3③CH3C(CH3)2OH④CH3C(CH3)2CH2OH
2、課本53頁遷移應(yīng)用
二、有機化學(xué)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)
1、氧化反應(yīng)
(1)定義:有機化合物分子中增加氧原子或減少氫原子的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)。
(2)舉例:2CH3CHO+O2→2CH3COOH
知識歸納:常見的氧化反應(yīng);
2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O
—CH3→—COOH
CH3CH=CH2→CH3COOH+CO2
2CH3CHO+O2→2CH3COOH
(3)醇發(fā)生氧化反應(yīng)對分子結(jié)構(gòu)的要求。
(4)有機反應(yīng)中常見的氧化劑
氧氣、臭氧、高錳酸鉀溶液、銀氨溶液、新制氫氧化銅懸濁液等
2、還原反應(yīng)
(1)定義:有機化合物分子中增加氫原子或減少氧原子的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。
(2)舉例:CH3CHO+H2→CH3CH2OH
(3)有機反應(yīng)中常見的還原劑
氫氣、氫化鋁鋰、硼氫化鈉等
(3)用氧化數(shù)來討論氧化反應(yīng)或還原反應(yīng):
碳原子氧化數(shù)升高,為氧化反應(yīng);碳原子氧化數(shù)降低,為還原反應(yīng)。
第三課時
[典型例題]鹵代烴在NaOH存在的條件下水解,這是一個典型的取代反應(yīng),實質(zhì)只帶負(fù)電的原子團(例如OH—等陰離子)取代鹵代烴中的鹵原子。
例如:CH3CH2CH2—Br+OH—(NaOH)CH3CH2CH2—OH+Br—(NaBr)
寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式:
(1)溴乙烷與NaHS反應(yīng);
(2)碘甲烷與CH3COONa反應(yīng);
(3)由碘甲烷、無水乙醇和金屬鈉合成甲乙醚。
[設(shè)計意圖]緊密聯(lián)系課本知識,引申拓展,落實知識、提高能力。
[典型例題]如何實現(xiàn)下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化?完成化學(xué)方程式,指出反應(yīng)類型和反應(yīng)物分子中的斷鍵部位。
(1)CH3—CH2—BrCH2=CH2
(2)CH3—CHBr—CH2BrCH3—CH=CH2
(3)CH3—CH—CH3CH3—CH=CH2
[設(shè)計意圖]消去反應(yīng)是本部的重點分內(nèi)容,通過此題使學(xué)生進一步認(rèn)識消去反應(yīng)的實質(zhì)及各類消去反應(yīng)的反應(yīng)條件,達(dá)到強化落實的目的。
[典型例題]分子式為C4H10O的醇在一定條件下脫水,可能生成幾種烯烴?分別寫出這些烯烴的結(jié)構(gòu)簡式。
[設(shè)計意圖]本題有一定的綜合性,涉及到了醇的同分異構(gòu)現(xiàn)象。通過此題使學(xué)生進一步認(rèn)清醇的分子結(jié)構(gòu)與消去反應(yīng)的關(guān)系。
[典型例題]在工業(yè)上,異丙醇(CH3—CH—CH3)可由丙烯與硫酸發(fā)生加成反應(yīng),其產(chǎn)物再與水發(fā)生取代反應(yīng)而制得。寫出該過程所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式,并注明每一步的反應(yīng)類型。
[設(shè)計意圖]繼續(xù)強化學(xué)生書寫化學(xué)方程式的能力,加深對基本化學(xué)反應(yīng)類型的認(rèn)識;使學(xué)生初步具備有機合成的基本概念,對有機物間的轉(zhuǎn)化加深認(rèn)識。
[典型例題]根據(jù)下面的反應(yīng)路線及所給信息填空:
AB
(1)A的結(jié)構(gòu)簡式是,名稱是;
(2)①的反應(yīng)類型是;③的反應(yīng)類型是;
(3)反應(yīng)④的化學(xué)方程式是。
[設(shè)計意圖]本題涉及到了取代反應(yīng)、消去反應(yīng)和加成反應(yīng)三種有機化學(xué)的基本反應(yīng)類型,題目本身難度不大,能夠較好的實現(xiàn)落實知識的目的。
練習(xí):1、下列物質(zhì)不能發(fā)生消去反應(yīng)的是
A、CH3OHB、CH3CH2OHC、(CH3)3CCH2BrD、CH3CH2CH2Br
2、既能發(fā)生消去反應(yīng),又能發(fā)生取代反應(yīng)和酯化反應(yīng)的是
A、CH3CH2C(CH3)2OHB、CH3CH2CH2CH2Cl
C、HO—CH2CH2COOHD、Cl—CH2—COOH
3、1—溴丙烷和2—溴丙烷分別與NaOH的乙醇溶液共熱,兩反應(yīng)
A、產(chǎn)物相同,反應(yīng)類型相同B、產(chǎn)物不同,反應(yīng)類型不同
C、碳?xì)滏I斷裂的位置相同D、碳溴鍵斷裂的位置相同
4、下列鹵代烴不能發(fā)生消去反應(yīng)生成相同碳原子數(shù)的烴的是
A、氯仿B、碘乙烷C、1,2—二溴乙烷D、(CH3)2CHCH2Br
5、由2—氯丙烷制備少量的1,2—丙二醇(HOCH2CHOHCH3)時需經(jīng)過下列哪幾步反應(yīng)
A、加成、消去、取代B、消去、加成、水解
C、取代、消去、加成D、消去、加成、消去
第一節(jié)有機化學(xué)反應(yīng)類型學(xué)案
第一課時
一、寫出下列化學(xué)方程式,并注明化學(xué)反應(yīng)類型。
乙烯與氯化氫反應(yīng):;
丙烯通入溴的四氯化碳溶液:;
乙炔通入溴的四氯化碳溶液:;
甲烷與氯氣光照條件下反應(yīng):;
實驗室制備硝基苯:;
實驗室制備乙酸乙酯:;
二、根據(jù)機理實現(xiàn)下列加成反應(yīng)的方程式:
1、CH≡CH+H-CN
2、CH3-CH=CH2+H-Cl
3、CH3-CH=CH2+H-OH
4、CH3-C-H
三、完成下列方程式的書寫。
1、
2、CH3COOH+C2H5OH
3、CH3COOCH3+H2O
四、根據(jù)機理實現(xiàn)下列下列取代反應(yīng)的方程式:
1、CH3—CH(OH)—CH3+H—Cl
2、CH3CH2—Br+NaOH
3、CH3—CHCl—CH3+NaOH
4、CH3—CH=CH2+Cl2
第二課時
五、實現(xiàn)下列消去反應(yīng)
1、CH3CH2CH2OH
2、CH3CHCH3
OH
3、CH3CHCH3的消去反應(yīng)
Br
4、CH3CHCH2Cl的消去反應(yīng)
CH3
5、1、2—二溴乙烷制乙烯的反應(yīng)方程式
6、1、2—二溴乙烷制乙炔的反應(yīng)方程式
六、填表對比三類消去反應(yīng)
醇類鹵代烴鄰二鹵代烴
反應(yīng)條件
消去的小分子
消去條件
七、判斷下列有機物能否發(fā)生消去反應(yīng),能的寫出反應(yīng)方程式
1、—Br
2、—CHCl—CH3
CH3
3、CH3C—OH
CH3
CH3
4、CH3C—CH2OH
CH3
第三課時
[典型例題]鹵代烴在NaOH存在的條件下水解,這是一個典型的取代反應(yīng),實質(zhì)只帶負(fù)電的原子團(例如OH—等陰離子)取代鹵代烴中的鹵原子。
例如:CH3CH2CH2—Br+OH—(NaOH)CH3CH2CH2—OH+Br—(NaBr)
寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式:
(1)溴乙烷與NaHS反應(yīng);
(2)碘甲烷與CH3COONa反應(yīng);
(3)由碘甲烷、無水乙醇和金屬鈉合成甲乙醚。
[典型例題]如何實現(xiàn)下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化?完成化學(xué)方程式,指出反應(yīng)類型和反應(yīng)物分子中的斷鍵部位。
(1)CH3—CH2—BrCH2=CH2
(2)CH3—CHBr—CH2BrCH3—CH=CH2
(3)CH3—CH—CH3CH3—CH=CH2
[典型例題]分子式為C4H10O的醇在一定條件下脫水,可能生成幾種烯烴?分別寫出這些烯烴的結(jié)構(gòu)簡式。
[典型例題]在工業(yè)上,異丙醇(CH3—CH—CH3)可由丙烯與硫酸發(fā)生加成反應(yīng),其產(chǎn)物再與水發(fā)生取代反應(yīng)而制得。寫出該過程所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式,并注明每一步的反應(yīng)類型。
[典型例題]根據(jù)下面的反應(yīng)路線及所給信息填空:
AB
(1)A的結(jié)構(gòu)簡式是,名稱是;
(2)①的反應(yīng)類型是;③的反應(yīng)類型是;
(3)反應(yīng)④的化學(xué)方程式是。
練習(xí):1、下列物質(zhì)不能發(fā)生消去反應(yīng)的是
A、CH3OHB、CH3CH2OHC、(CH3)3CCH2BrD、CH3CH2CH2Br
2、既能發(fā)生消去反應(yīng),又能發(fā)生取代反應(yīng)和酯化反應(yīng)的是
A、CH3CH2C(CH3)2OHB、CH3CH2CH2CH2Cl
C、HO—CH2CH2COOHD、Cl—CH2—COOH
3、1—溴丙烷和2—溴丙烷分別與NaOH的乙醇溶液共熱,兩反應(yīng)
A、產(chǎn)物相同,反應(yīng)類型相同B、產(chǎn)物不同,反應(yīng)類型不同
C、碳?xì)滏I斷裂的位置相同D、碳溴鍵斷裂的位置相同
4、下列鹵代烴不能發(fā)生消去反應(yīng)生成相同碳原子數(shù)的烴的是
A、氯仿B、碘乙烷C、1,2—二溴乙烷D、(CH3)2CHCH2Br
5、由2—氯丙烷制備少量的1,2—丙二醇(HOCH2CHOHCH3)時需經(jīng)過下列哪幾步反應(yīng)
A、加成、消去、取代B、消去、加成、水解
C、取代、消去、加成D、消去、加成、消去
有機合成
學(xué)校臨清三中學(xué)科化學(xué)
第三章第四節(jié)有機合成
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
預(yù)習(xí)“有機合成”的基礎(chǔ)知識。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1.在烴和烴的衍生物中:
能發(fā)生取代反應(yīng)有
能發(fā)生加成反應(yīng)有
能發(fā)生消去反應(yīng)有
能發(fā)生聚合反應(yīng)有
2.有機合成的思路:就是通過有機反應(yīng)構(gòu)建目標(biāo)分子的骨架,并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團。
思考:
在碳鏈上引入C=C的三種方法:
(1)___________(2)__________(3)__________。
在碳鏈上引入鹵素原子的三種方法:
(1)___________(2)__________(3)__________。
在碳鏈上引入羥基的四種方法:
(1)___________(2)__________(3)__________
(4)__________。
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、掌握烴及烴的衍生物性質(zhì)及官能團相互轉(zhuǎn)化的一些方法。
2、了解有機合成的過程和基本原則。
3、掌握逆向合成法在有機合成中的應(yīng)用。
學(xué)習(xí)重難點:①官能團相互轉(zhuǎn)化的概括和總結(jié)。
②逆合成分析法在有機合成過程中的應(yīng)用二、學(xué)習(xí)過程
活動探究
閱讀課本,以(草酸二乙酯)為例,說明逆推法在有機合成中的應(yīng)用。
(1)分析草酸二乙酯,官能團有;
(2)反推,酯是由酸和醇合成的,則反應(yīng)物為和;
(3)反推,酸是由醇氧化成醛再氧化酸來的,則可推出醇為
(4)反推,此醇A與乙醇的不同之處在于。此醇羥基的引入可用B;
(5)反推,乙醇的引入可用,或;
(6)由乙烯可用制得B。
總結(jié)解題思路:
①
②
③
[思考]用綠色化學(xué)的角度出發(fā),有機合成的設(shè)計有哪些注意事項?
[總結(jié)]
[知識拓展]科里(EliasJamesCorey)
1990年10月17日,瑞典皇家科學(xué)院授予美國哈佛大學(xué)的有機化學(xué)家EliasJamesCorey以1990年的諾貝爾化學(xué)獎,表彰他在有機合成的理論和方法學(xué)方面的貢獻。
科里從50年代后期開始進行有機合成的研究工作,三十多年來他和他的同事們合成了幾百個重要的天然產(chǎn)物。這些化合物的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜,而且越往后,他合成的目標(biāo)化合物越復(fù)雜,合成的難度也越大。
他的合成工作主要涉及(1)大環(huán)結(jié)構(gòu)(2)雜環(huán)結(jié)構(gòu)(3)倍半萜類化合物(4)多環(huán)異戊二烯類化合物(5)前列腺類化合物(6)白三烯類化合物。
此外,科里還開創(chuàng)了運用計算機技術(shù)于有機合成的設(shè)計。1969年他和他的學(xué)生衛(wèi)普克(Wipke)編制了第一個計算機輔助有機合成路線設(shè)計的程序OCSS(OrganicChemicalSynthesisSimulation,有機化學(xué)合成模擬),這也是建立在他的逆合成分析原理上的。
[課堂練習(xí)]
1.反應(yīng)2CH3I+2Na→CH3CH3+2NaI在有機合成上叫伍爾茲反應(yīng),現(xiàn)將CH3Br、CH3CH2I的混合物跟金屬鈉反應(yīng),則反應(yīng)式為:__________________。
2.一鹵代烷[RX]與金屬鎂在室溫下于干燥乙醚中作用,生成有機鎂化物——鹵化烷基鎂
這種產(chǎn)物叫做“GnignandReagenl”(格林試劑)。格林試劑很活潑,能與多種具有活潑氫的化合物(HY)作用,生成相應(yīng)的烴。
Y=-OH,-OR,-X(鹵原子),等。格林試劑是有機合成中用途甚廣的一種試劑,可以用來合成烷、烯烴、醇、醛、酮、羧酸等一系列化合物。寫出以苯、丙烯為主要原料合成C6H5CHOHCH2CH3化學(xué)方程式。
3.由轉(zhuǎn)變成。需經(jīng)過_____、_____、_____等較合理的反應(yīng)過程。
5.已知與醛相連的碳原子上的氫原子稱為α氫原子(α-H),α-H具有一定的化學(xué)活潑性,如(R,R′可為烴基或H原子),又如(前后二者皆無α-H),甲醛是還原性最強的醛,請完成
(1)以CH3CHO為必需試劑制備C[CH2OH]4時,另一種有機試劑M是__________(填化學(xué)式),有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式為①___________________________②_____________________。
(2)為了更好地合成C[CH2OH]4,所加試劑M常常要適當(dāng)過量,請解釋其原因______________________________________。
5.以苯為主要原料可以通過下列途徑制取冬青油和阿斯匹林:
請按要求回答:
(1)填出流程中方框內(nèi)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式:________________________________;
(2)寫出變化中①和⑥的方程式(注明反應(yīng)條件);
(3)變化過程中的②屬于_______反應(yīng),⑦屬于_________反應(yīng);
(4)物質(zhì)的量相等的冬青油和阿斯匹林完全燃燒時消耗O2的量,冬青油比阿斯匹林_____________,其中冬青油燃燒的化學(xué)方程式是______________________________;
(5)這樣制得的冬青油層中往往含有原料B,致使產(chǎn)品不純。從冬青油中提取冬青油選用的試劑是___________。其反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________。
參考答案:
1.
2.
③
④
3.消去,加成,消去。
4.(1)HCHO
A:
B:
5.(1)A:B:
(2)
(3)②:水解反應(yīng)⑦:酯化反應(yīng)
(4)少,
(5)NaHCO3溶液
細(xì)胞的生命歷程
一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性,作為教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生更容易聽懂所講的內(nèi)容,幫助教師營造一個良好的教學(xué)氛圍。所以你在寫教案時要注意些什么呢?經(jīng)過搜索和整理,小編為大家呈現(xiàn)“細(xì)胞的生命歷程”,相信能對大家有所幫助。
學(xué)習(xí)本實驗應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)要求
1.說出本實驗的實驗原理。
2.制作洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂裝片,養(yǎng)成獨立動手操作的習(xí)慣。
3.觀察植物細(xì)胞有絲分裂的過程,識別有絲分裂的不同時期,比較細(xì)胞周期不同時期的時間長短,培養(yǎng)學(xué)生視圖、比較、分析、判斷等能力。
4.繪制植物細(xì)胞有絲分裂簡圖,養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的科學(xué)態(tài)度。
重點難點分析
1.教學(xué)重點
⑴制作洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂裝片。
⑵識別有絲分裂的不同時期,比較細(xì)胞周期不同時期的時間長短。
2.教學(xué)難點
制作洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂裝片的過程中,涉及到的試劑以及對標(biāo)本的處理時間,操作的先后順序。
教學(xué)設(shè)計思想和教材分析
實驗探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生獲取知識的一條重要途徑。按照學(xué)為主體,師為主導(dǎo)的思想進行教學(xué),教師就要設(shè)計出一些能引起學(xué)生思考和探究的問題,使學(xué)生多途徑多方式的參與到學(xué)習(xí)中,使學(xué)生的主體性得到充分體現(xiàn)。因此本節(jié)教學(xué)以提出問題→進行實驗→討論→解決問題的方式進行。在實驗操作過程中,學(xué)生結(jié)合教師提出的問題,邊操作邊思考。自己不能解決的問題,由同一實驗組的同學(xué)共同討論解決,得出答案。教師在某些較難理解的問題上適時點撥,以減少課堂時間的浪費,提高課堂效率。有絲分裂的實驗是一個驗證性的實驗,要求學(xué)生通過有絲分裂各時期的觀察,來驗證學(xué)生在前面學(xué)到的知識,并加以鞏固。因此在實驗前,教師應(yīng)讓學(xué)生先回憶在細(xì)胞分裂過程中,各時期的染色體的形態(tài)和行為有哪些變化,以便在實驗中能夠準(zhǔn)確的觀察到各個時期的圖像,并能區(qū)分出來。
教學(xué)策略
實驗前教師應(yīng)要求學(xué)生先預(yù)習(xí)實驗原理及方法步驟,簡單的了解進行細(xì)胞分裂實驗的各個過程,以便在實驗過程中,能夠按照老師事先設(shè)計好的思路進行教學(xué),同時應(yīng)把實驗的關(guān)鍵點講出來,以便引起學(xué)生在實驗中注意這些問題。當(dāng)然也可以由學(xué)生自己依照實驗步驟進行實驗操作,以鍛煉其自主動手能力和分析問題的能力。在實驗中,出現(xiàn)問題,分析問題出現(xiàn)的原因,以引起同學(xué)們的注意,并找出解決問題的方法。通過這種方法,能鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力,以更好的完成本課的教學(xué)。
課時安排
1課時
課前準(zhǔn)備
1.教師準(zhǔn)備好實驗材料、用具及用于探究的問題。
2.學(xué)生預(yù)習(xí)課本相關(guān)內(nèi)容,了解該實驗的實驗原理、目的要求及實驗操作的步驟,提出與本課內(nèi)容有關(guān)的問題。
教學(xué)過程
引言:通過前面的學(xué)習(xí),我們知道了細(xì)胞有絲分裂過程中各個時期的特點及染色體的圖像變化,今天我們在前面已有知識的基礎(chǔ)上,來觀察洋蔥根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂。
引題:觀察洋蔥根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂
請同學(xué)們閱讀課本P115實驗的第一段,完成學(xué)習(xí)探究1。
請一位同學(xué)起來回答學(xué)習(xí)探究1,另一位同學(xué)對該同學(xué)的回答進行補充和修正。
引言:通過實驗原理的學(xué)習(xí),我們了解了進行本實驗的指導(dǎo)方法和思想,請同學(xué)們結(jié)合學(xué)習(xí)探究2中的5個小題,閱讀教材P115~116頁,并依據(jù)課本所列的方法步驟進行實驗操作。
一、洋蔥根尖的培養(yǎng)
師:怎樣培養(yǎng)洋蔥根尖?在培養(yǎng)過程中,應(yīng)注意哪些問題?
生:在實驗課前3~4天,取洋蔥一個,放在廣口瓶上,裝滿清水,讓洋蔥的底部接觸瓶內(nèi)的水面。把廣口瓶放在溫暖的地方培養(yǎng)。待根長約5cm時,取健壯的根尖制成臨時裝片。注意的問題:應(yīng)選擇底盤大的洋蔥做生根材料;剝?nèi)ネ鈱永掀ぃ玫断魅ダ细⒁獠灰鞯羲闹艿母?;培養(yǎng)時注意每天換水1~2次,防止?fàn)€根。
二、裝片的制作
在制作過程中,學(xué)生結(jié)合著教師的提問,邊回答邊操作,從而知道在進行該操作中應(yīng)注意的事項,以及如何進行該操作。由于解離、漂洗、染色三個步驟中,都有一段等待時間,教師應(yīng)利用這些空隙,要求學(xué)生討論在進行該操作時的注意事項,以保證該操作的順利進行,也可做一些相關(guān)的題目,來鞏固該部分的內(nèi)容。
1.取材與解離
師:取材的時間最好在什么時候進行?解離過程中,應(yīng)注意哪些問題?解離后細(xì)胞是否仍保持活性?
生:在上午10時至下午2時,剪取洋蔥根尖2~3mm,立即放入盛有鹽酸和酒精混合液(1:1)的玻璃皿中,在室溫下解離
3~5min,至根酥軟為止。解離中,應(yīng)注意時間的把握,不能太長也不能太短。解離太長使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)破壞,影響制片的效果,太短則不易使細(xì)胞分離,觀察時細(xì)胞容易重疊。解離后細(xì)胞已被鹽酸殺死,不具備活性。
2.漂洗
師:為什么要進行漂洗?怎樣進行漂洗?
生:由于染色劑是堿性染液,如不漂洗,酸堿發(fā)生反應(yīng),不利于著色;同時也是為了洗去藥液,防止解離過度。用鑷子把酥軟的根取出,放入盛有清水的玻璃皿中漂洗約10min。
3.染色
師:在細(xì)胞中,能被堿性染液染成深色的物質(zhì)是什么?染色中,為什么要把握好染色的濃度和時間?
生:能被堿性染液染成深色的物質(zhì)是染色體。染色時,染液的濃度和時間的把握要好,否則染色過深,不易觀察細(xì)胞中的染色體。
4.制片
師:實驗中,要使細(xì)胞分離和分散開,需采取哪些措施?
生:先用鑷子將根尖弄碎,蓋上蓋玻片;在蓋玻片上加一片載玻片,用拇指輕壓載玻片。壓片時用力要適當(dāng),過重會將組織壓爛,過輕則細(xì)胞不易分散。
鞏固性練習(xí)
1.洋蔥根尖細(xì)胞解離后對細(xì)胞膜通透性的影響是()
A.由選擇透過性變?yōu)榘胪感訠.由選擇透過性變?yōu)槿感?/p>
C.仍保持選擇透過性,但通透性增大D.仍維持原來的通透性
2.制作洋蔥根尖有絲分裂裝片時,向載玻片的中央滴一滴清水的目的是()
A.洗去根尖表面的龍膽紫溶液B.利于根尖的放置,便于指壓玻片時排走氣泡
C.利于指壓玻片時組織細(xì)胞分離D.細(xì)胞吸水脹大,便于觀察
3.在制作洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂臨時裝片時,正確的操作順序是()
A.解離→染色→漂洗→制片B.解離→漂洗→染色→制片
C.染色→解離→漂洗→制片D.漂洗→解離→染色→制片
三、洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂的觀察
1.低倍鏡觀察
在低倍鏡下,先找到分生區(qū)細(xì)胞,觀察細(xì)胞的形態(tài)特點。
2.高倍鏡觀察
師:在一個視野中能不能觀察到一個細(xì)胞有絲分裂的連續(xù)過程?能不能找全有絲分裂各時期的細(xì)胞?如何操作才能找全各個時期的細(xì)胞?
生:在一個視野中不能觀察到一個細(xì)胞有絲分裂的連續(xù)過程,因細(xì)胞在解離時已經(jīng)被殺死,不再進行細(xì)胞分裂了。不能,因在一個視野中,我們只能找到某一時期的細(xì)胞圖像,要想看全各時期的細(xì)胞,應(yīng)移動裝片,在不同的視野中尋找。
師:在你的觀察結(jié)果中,處于哪一時期的細(xì)胞最多?怎樣確認(rèn)一個細(xì)胞周期中各個時期的長短?
生:處于間期的細(xì)胞最多,因間期持續(xù)的時間最長。確認(rèn)細(xì)胞周期中各時期的長短,就看在這一時期中觀察到的細(xì)胞的多少。
四、繪圖
教師要求學(xué)生根據(jù)自己在實驗中觀察到的各時期的細(xì)胞特點,繪制有絲分裂前期、中期、后期的簡圖,并能區(qū)分各時期細(xì)胞的特點。
鞏固性練習(xí)
1.用高倍鏡觀察植物細(xì)胞有絲分裂中期圖像,清晰可見的結(jié)構(gòu)是()
A.染色體、紡錘體.細(xì)胞壁B.紡錘體、細(xì)胞膜、細(xì)胞核
C.染色體、赤道板、細(xì)胞核D.紡錘體、細(xì)胞壁、核仁
2.洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂的分裂期中,每個細(xì)胞內(nèi)的DNA分子數(shù)和染色體數(shù)不同的時期是()
A.前期和中期B.中期和后期C.中期和末期D.后期和末期
酯化反應(yīng)
一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(fù)責(zé),作為教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容,幫助教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的教案呢?下面是小編為大家整理的“酯化反應(yīng)”,相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。
酯化反應(yīng)是高中有機化學(xué)中的重要知識點之一,從反應(yīng)原理上來講,這是學(xué)生必須掌握的一種取代反應(yīng)類型,也是教材中涉及到示蹤原子法這樣一種實驗方法來研究反應(yīng)歷程的典型例子,是學(xué)生了解先進的實驗方法的一扇窗口;從培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ慕嵌葋碇v,這是鍛煉學(xué)生實驗技能的一次良好機會;同時,通過這一內(nèi)容的教學(xué),也有利于從多個方面提高學(xué)生思維能力和科學(xué)素養(yǎng)。因此,在課堂教學(xué)中,有必要對這一內(nèi)容進行深入的分析和討論。一、教材分析與內(nèi)容選取
酯化反應(yīng)在人教版新課標(biāo)教材中有兩處呈現(xiàn):必修2的第三章和選修5《有機化學(xué)基礎(chǔ)》的第三章。其中,酯化反應(yīng)的概念、實驗等在必修2中已經(jīng)做了比較完整的闡述,而酯化反應(yīng)的斷鍵方式則是在選修5中做出了進一步分析,考慮到學(xué)生在學(xué)習(xí)到必修2就有可能提出這一問題,因此建議在此就應(yīng)該對相關(guān)知識進行講解。而且從教材的編排順序上看,學(xué)生在這之前已學(xué)習(xí)了蒸餾、化學(xué)鍵等知識,已經(jīng)具備了相關(guān)知識延伸的基礎(chǔ)。另外,酯化反應(yīng)及實驗中涉及到的分子的極性、可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡等知識,則是在選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》及選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中才能學(xué)習(xí)到,因此在課堂教學(xué)中只是做出簡單介紹,為后面的學(xué)習(xí)做出鋪墊。
二、教學(xué)目標(biāo)
知識技能:掌握酯化反應(yīng)的原理、實驗操作及相關(guān)問題,進一步理解可逆反應(yīng)、催化作用。
能力培養(yǎng):培養(yǎng)學(xué)生用已知條件設(shè)計實驗及觀察、描述、解釋實驗現(xiàn)象的能力,培養(yǎng)學(xué)生對知識的分析歸納、概括總結(jié)的思維能力與表達(dá)能力。
科學(xué)品質(zhì):通過設(shè)計實驗、動手實驗,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)求實、探索、創(chuàng)新、合作的優(yōu)良品質(zhì)。
科學(xué)方法:介紹同位素示蹤法在化學(xué)研究中用,通過酯化反應(yīng)過程的分析、推理、研究,培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)象到本質(zhì)、從宏觀到微觀、從實踐到理論的科學(xué)思維方法。
教學(xué)方法:研究探索式,輔以多媒體動畫演示。
三、課時安排:2課時
第1課時:乙酸的性質(zhì)及酯化反應(yīng)實驗(本文略去乙酸的其它性質(zhì)部分)
第2課時:酯化反應(yīng)問題討論
四、教學(xué)過程
第一課時
【過渡】我國是一個酒的國度,五糧液享譽海內(nèi)外,國酒茅臺香飄萬里?!熬剖窃疥愒较恪?。你們知道是什么原因嗎?
【板書】乙酸的酯化反應(yīng)
【學(xué)生實驗】乙酸乙酯的制?。簩W(xué)生分三組做如下實驗,實驗結(jié)束后,互相比較所獲得產(chǎn)物的量。
第一組:在一支試管中加入3mL乙醇和2mL乙酸,按圖3-17連接好裝置,用酒精燈緩慢加熱,將產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管通到盛有飽和碳酸鈉溶液的接受試管的液面上,觀察現(xiàn)象。
第二組:在一支試管中加入3mL乙醇,然后邊振蕩邊慢慢加入2mL濃硫酸和2mL乙酸,按圖3-17連接好裝置,用酒精燈緩慢加熱,將產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管通到盛有水的接受試管的液面上,觀察現(xiàn)象。
第三組:在一支試管中加入3mL乙醇,然后邊振蕩邊慢慢加入2mL濃硫酸和2mL乙酸,按圖3-17連接好裝置,用酒精燈緩慢加熱,將產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管通到盛有飽和碳酸鈉溶液的接受試管的液面上,觀察現(xiàn)象。
強調(diào):①試劑的添加順序;
②導(dǎo)管末端不要插入到接受試管液面以下;
③加熱開始要緩慢。
【師】問題①:為什么要先加入乙醇,然后邊振蕩邊慢慢加入濃硫酸和乙酸?
【生】此操作相當(dāng)于濃硫酸的稀釋,乙醇和濃硫酸相混會瞬間產(chǎn)生大量的熱量,并且由于乙醇的密度比濃硫酸小,如果把乙醇加入濃硫酸中,熱量會使得容器中的液體沸騰飛濺,可能燙傷操作者。
【師】問題②:導(dǎo)管末端為什么不能插入到接受試管液面以下?
【生】防止加熱不均勻,使溶液倒吸。
【追問】除了采用這樣一種方法防止倒吸外,此裝置還有哪些其它改進方法?
【生】可以將吸收裝置改為導(dǎo)管連接干燥管,干燥管下端插入液面以下防止倒吸(或其它合理方法)。
【師】問題③:為什么剛開始加熱時要緩慢?
【生】防止反應(yīng)物還未來得及反應(yīng)即被加熱蒸餾出來,造成反應(yīng)物的損失。
【師】所以此裝置也可以看作是一個簡易的蒸餾裝置,那么,裝置的哪一部分相當(dāng)于蒸餾燒瓶?哪一部分相當(dāng)于冷凝管?
【生】作為反應(yīng)容器的試管相當(dāng)于蒸餾燒瓶,導(dǎo)管相當(dāng)于冷凝管,不是用水冷卻而是用空氣冷卻。
【追問】開始時緩慢加熱是不是在產(chǎn)物中就不會混入乙酸和乙醇了?如何驗證?
【生】用藍(lán)色石蕊試紙來檢驗,如果變紅,說明有乙酸;乙醇可以用紅熱的銅絲與之反應(yīng)后顯紅色來檢驗。
【師】①盛有飽和碳酸鈉溶液的試管不能用石蕊來檢驗是否含有乙酸,其實只要將試管振蕩一下,看是否有氣泡逸出就可以了;
②接受試管中有大量的水,其中溶解的少量乙醇可能無法通過CuO與乙醇的反應(yīng)來驗證,但可根據(jù)有乙酸揮發(fā)出來,推知也會有乙醇揮發(fā)出來。
【師】接受試管中有什么現(xiàn)象?所獲得產(chǎn)物的量多少如何?
【總結(jié)】第一組接受試管內(nèi)無明顯現(xiàn)象,第二、三組實驗中接受試管內(nèi)有分層現(xiàn)象,并有濃厚的果香氣味。從對比結(jié)果來看,第一組做法幾乎沒有收集到產(chǎn)物;第二組做法得到一定量的產(chǎn)物;第三組做法收集到的產(chǎn)物的量最多。
【布置課后討論題】
①為什么第一組做法幾乎沒有得到乙酸乙酯?
②第二組做法比第三組做法得到的乙酸乙酯的量明顯少,試分析原因,并設(shè)計實驗證明你的分析是正確的(歡迎大家到實驗室進行實驗)。
③你對酯化反應(yīng)有哪些方面的認(rèn)識?請查閱相關(guān)資料后回答。
第二課時
【引入】回憶上節(jié)課的實驗和課后討論題
問題①:為什么第一組做法幾乎沒有得到乙酸乙酯?
【答】CH3COOH跟C2H5OH發(fā)生酯化反應(yīng)是有機物分子間的反應(yīng),在不加濃硫酸時,即使在加熱條件下,反應(yīng)速率仍很慢,所以當(dāng)混合物加熱時,蒸氣成分是CH3COOH和C2H5OH的蒸氣,乙酸乙酯的蒸氣極少甚至可以說沒有,當(dāng)然在Na2CO3溶液的液面上不會收集到乙酸乙酯。由此可見,濃H2SO4主要起催化作用,其次,因為制取乙酸乙酯的反應(yīng)是可逆的,所以濃H2SO4也能除去生成物中的水,有利于反應(yīng)向生成物方向進行。
【板書】1、濃硫酸的作用:催化劑;除去生成物中的水,使反應(yīng)向生成物方向進行。
【師】在該反應(yīng)中,為什么要強調(diào)加冰醋酸和無水乙醇,而不用他們的水溶液?
【生】因為冰醋酸與無水乙醇基本不含水,可以促使反應(yīng)向生成酯的方向進行。
【師】在上一節(jié)的實驗中,為了獲取更多的乙酸乙酯,我們除了利用濃H2SO4除去生成物中的水,促使反應(yīng)向生成物方向進行外,還用到了其它什么方法促使反應(yīng)向生成物方向進行?
【生】制取乙酸乙酯的實驗同時還是一個簡易的蒸餾裝置,邊反應(yīng)邊蒸餾,使生成物及時從反應(yīng)體系中分離出去,也有利于試管內(nèi)的反應(yīng)向生成物方向進行。
問題②:第二組做法比第三組做法得到的乙酸乙酯的量明顯少,試分析原因,并設(shè)計實驗證明你的分析是正確的。
【答】由于加入了催化劑H2SO4,反應(yīng)速率大大加快了。加熱時,蒸餾出的蒸氣的成分是乙酸乙酯、乙醇和乙酸,冷凝成液體后收集在盛水的試管中,但乙酸和乙醇是溶于水的,乙酸乙酯作為有機物,又易溶于乙酸和乙醇這樣的有機溶劑中,所以必然有部分乙酸乙酯溶在乙酸和乙醇的水溶液中,因而收集量減少;但試管中如果盛放Na2CO3溶液,可以除去乙酸,溶解乙醇,減少乙酸乙酯在溶液中的溶解量,提高收集效率,并提高乙酸乙酯的純度,因而收集量要多。
【板書】2、飽和碳酸鈉溶液可以除去乙酸,溶解乙醇,減少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。
【實驗證明】取等濃度、等體積的乙酸(或乙醇)溶液和碳酸鈉溶液,分別盛放于兩支試管中,再分別加入等體積乙酸乙酯,振蕩后靜置,結(jié)果是盛乙酸(或乙醇)溶液的試管中的乙酸乙酯變少,另一個幾乎無變化。
(需要注意的是,在此,學(xué)生往往會提出乙醇沒有與Na2CO3反應(yīng)的問題,更進一步的解釋應(yīng)是“冷凝液中的乙酸被Na2CO3中和生成CH3COONa,CH3COONa和溶液中大量的Na2CO3都屬于離子化合物,增強了溶劑的極性,降低了乙酸乙酯在溶液中的溶解量”。但考慮到分子的極性和相似相溶原理在選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中才學(xué)習(xí)到,因此暫不宜引申)
問題③:你對酯化反應(yīng)有哪些方面的認(rèn)識?
【答】酯化反應(yīng)是指酸跟醇反應(yīng)生成酯和水的反應(yīng)(與將來在選修5中要講到的醇跟氫鹵酸的反應(yīng)相區(qū)別)
【板書】3、酯化反應(yīng):酸跟醇反應(yīng)生成酯和水的反應(yīng)。
【設(shè)疑】在上述反應(yīng)中,生成水的氧原子由乙酸的羥基提供,還是由乙醇的羥基提供?用什么方法可以證明呢?
【分析】脫水有兩種情況,⑴酸脫羥基醇脫氫;⑵醇脫羥基酸脫氫。在化學(xué)上為了辨明反應(yīng)歷程,常用同位素示蹤法。即把某些分不清的原子做上記號,類似于偵察上的跟蹤追擊。事實上,科學(xué)家把乙醇分子中的氧原子換成放射性同位素18O,結(jié)果檢測到只有生成的乙酸乙酯中才有18O,說明脫水情況為第一種,即乙酸與乙醇在濃硫酸作用下發(fā)生酯化反應(yīng)的機理是“酸脫羥基醇脫氫”。放射性同位素示蹤法可用于研究化學(xué)反應(yīng)機理,是匈牙利科學(xué)家海維西(G.Hevesy)首先使用的,他因此獲得1943年諾貝爾化學(xué)獎。
【板書】反應(yīng)機理:酸脫羥基醇脫氫
【動畫演示】用3D動畫演示乙酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)的過程,使學(xué)生加深對反應(yīng)機理的認(rèn)識。
【師】還記得我們在講酯化反應(yīng)的開始提到的問題嗎?為什么“酒是越陳越香”?請大家結(jié)合所學(xué)過的醇和酸的知識做出解釋。
【生】酒在放置過程中,其中的乙醇有部分逐漸轉(zhuǎn)化為乙酸,乙酸和乙醇緩慢反應(yīng)生成了具有香味的乙酸乙酯。
【師】很多鮮花和水果的香味都來自酯的混合物?,F(xiàn)在還可能通過人工方法合成各種酯,用作各種飲料、糖果、香水、化妝品等的香料。
【小結(jié)】略
【作業(yè)布置】略
【板書設(shè)計】乙酸的酯化反應(yīng)
1.濃硫酸的作用:催化劑;除去生成物中的水,使反應(yīng)向生成物方向進行。
2.飽和碳酸鈉溶液可以除去乙酸,溶解乙醇,減少乙酸乙酯在溶液中的溶解量。
3.酯化反應(yīng):酸跟醇反應(yīng)生成酯和水的反應(yīng)。
反應(yīng)機理:酸脫羥基醇脫氫