2024年高中化学新教材同步讲义 选择性必修第三册第3章　第5节　第1课时　有机合成的主要任务（含解析）.doc

第五节　有机合成第1课时　有机合成的主要任务[核心素养发展目标]　通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成的基本任务，掌握有机化合物分子碳骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法一、构建碳骨架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碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩短、成环等过程1．碳链的增长(1)炔烃与HCN加成CH≡CH(2)醛或酮与HCN加成(物质的量之比为1∶2加成)带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上，带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上3)羟醛缩合反应醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)受羰基吸电子作用的影响，具有一定的活泼性分子内含有α-H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β-羟基醛，该产物易失水，得到α，β-不饱和醛＋H3CHOCH3—H==HCHO＋H2O2．碳链的缩短氧化反应可以使烃分子链缩短1)烯烃＋HOOC—R2)炔烃RC≡CHRCOOH3)芳香烃与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾溶液氧化3．碳链的成环(1)共轭二烯烃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。

第尔斯-阿尔德反应的加成原理)2)环酯＋2H2O3)环醚HOCH2CH2OH＋H2O阅读教材“资料卡片”，了解羟醛缩合的原理，思考下列问题：(1)如何由苯甲醛和乙醛制取?(2)如何由甲醛和乙醛制取?提示　(1)＋CH3CHO2)3HCHO＋CH3CHO1．碳链增长在有机合成中具有重要意义，它是实现由小分子有机物向较大分子有机物转化的主要途径某同学设计了如下4个反应，其中可以实现碳链增长的是(　　)A．CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热B．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热C．CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热D．乙烯和H2O的加成反应答案　A解析　A中反应为CH3CH2CH2CH2Br＋NaCNCH3CH2CH2CH2CN＋NaBr，可增加一个碳原子；B、C、D可实现官能团的转化，但碳链长度不变2．已知卤代烃可与金属钠反应，生成碳链较长的烃：R—X＋2Na＋R′—X―→R—R′＋2NaX现有CH3CH2Br和CH3CHBrCH3的混合物，使其与金属钠反应，不可能生成的烃是(　　)A．己烷 B．正丁烷C．2,3-二甲基丁烷 D．2-甲基丁烷答案　A解析　CH3CH2Br与金属钠以物质的量之比为1∶1发生反应能够生成正丁烷和溴化钠；CH3CHBrCH3与金属钠以物质的量之比为1∶1发生反应能够生成2,3-二甲基丁烷和溴化钠；CH3CH2Br、CH3CHBrCH3与金属钠以物质的量之比为1∶1∶2发生反应能够生成2-甲基丁烷和溴化钠。

二、引入官能团有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团1．引入碳碳双键(1)醇的消去反应CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O2)卤代烃的消去反应CH3—CH2—Br＋NaOHCH2==CH2↑＋NaBr＋H2O3)炔烃与H2、卤化氢、卤素单质的不完全加成反应CH≡CH＋HClCH2==CHCl2．引入碳卤键(1)烷烃、芳香烃的取代反应CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；＋Br2；＋Cl22)醇与氢卤酸(HX)的取代反应CH3—CH2—OH＋HBrCH3—CH2—Br＋H2O3)炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应CH3CH==CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br；CH3CH==CH2＋HClCH3CHClCH3(主要产物)；CH≡CH＋HClCH2==CHCl3．引入羟基(1)烯烃与水的加成反应CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH2)醛或酮的还原反应CH3CHO＋H2CH3CH2OH；＋H23)卤代烃、酯的水解反应CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2—OH＋NaBr；CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH；CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH。

4．引入醛基(1)醇的催化氧化反应2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O2)炔烃与水的加成反应CH≡CH＋H2OCH3—CHO5．引入羧基(1)醛的氧化反应2CH3CHO＋O22CH3COOH2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H＋)溶液氧化CH3CH==CHCH32CH3COOH；3)酯、酰胺的水解＋H2O＋CH3OH；RCONH2＋H2O＋HClRCOOH＋NH4Cl1．由溴乙烷制取乙二醇，并标注反应类型提示　CH3CH2BrCH2==CH2CH2Br—CH2BrHOCH2CH2OH2．由溴乙烷转化成乙酸乙酯并标注反应类型提示　CH3CH2—BrCH3CH2—OHCH3—CHOCH3—COOHCH3—COOCH2CH33．由怎样转变为?提示　1．下列说法不正确的是(　　)A．可发生消去反应引入碳碳双键B．可发生催化氧化反应引入羧基C．CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基D.与CH2==CH2可发生加成反应形成碳环答案　B解析　为丙酮，不能催化氧化成羧酸，B不正确2．在有机合成中，常会引入官能团或将官能团消除，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：CH2==CH2B．溴乙烷―→乙醇：CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2OHC．1-溴丁烷―→1-丁炔：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CH===CH2CH3CH2C≡CHD．乙烯―→乙炔：CH2==CH2CH≡CH答案　B解析　B项，由溴乙烷→乙醇，只需溴乙烷在碱性条件下水解即可，路线不合理，且由溴乙烷→乙烯发生消去反应。

三、官能团的保护含有多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响，此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原1．羟基的保护(1)醇羟基①将醇羟基转化为醚键，反应结束后再脱除R—OHR—O—R′ R″—O—R′R″—OH②将醇羟基转化为酯基，再水解复原(2)酚羟基①用NaOH溶液保护②用CH3I保护2．氨基的保护①用酸转化为盐保护②用醋酸酐转化为酰胺保护3．碳碳双键的保护利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键CH2==CH2CH3CH2ClCH2==CH24．醛基(或酮羰基)的保护用乙醇(或乙二醇)加成保护①1．将直接氧化能得到吗？若不能，如何得到？提示　不能因酚羟易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH转变为—ONa保护起来，待氧化其他基团后再酸化将其转变为—OH设计流程如下：2．某种药物中间体的合成路线如下，其中②的目的是什么？提示　②是为了保护氨基，使其不被氧化设计方案以CH2==CHCH2OH为原料制备CH2==CHCOOH答案　如需氧化含碳碳双键的分子中的羟基时，先让碳碳双键与HX发生加成反应，氧化后再发生消去反应生成碳碳双键，制备流程如下：CH2==CHCH2OHCH2Cl—CH2CH2OHCH2Cl—CH2COOHCH2==CHCOOH题组一　构建碳骨架1．下列反应能使碳链缩短的是(　　)①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化　②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化　③重油裂化为汽油④CH3COOCH3与NaOH溶液共热　⑤炔烃与溴水反应A．①②③④⑤ B．②③④⑤C．①②④⑤ D．①②③④答案　D解析　①中反应使碳碳双键断裂，碳链缩短；②中反应生成苯甲酸，碳链缩短；③中反应使碳碳键断裂，碳链缩短；④中反应生成乙酸钠和甲醇，碳链缩短；⑤中反应生成溴代烃，碳链长度不变。

2．(2023·重庆调研)已知卤代烃能发生反应：2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr下列有机物可以合成环丙烷的是(　　)A．CH3CH2CH2BrB．CH3CHBrCH2BrC．CH2BrCH2CH2BrD．CH3CHBrCH2CH2Br答案　C解析　根据信息可知，与Na发生反应可生成题组二　引入官能团3．下列反应可以在烃分子中引入碳卤键的是(　　)A．苯和溴水共热B．甲苯蒸气与溴蒸气在光照条件下混合C．溴乙烷与NaOH的水溶液共热D．溴乙烷与NaOH的醇溶液共热答案　B解析　苯和溴水共热不反应，A项错误；甲苯蒸气与溴蒸气在光照条件下混合，发生甲基上的取代反应，引入碳溴键，B项正确；卤代烃的水解反应、消去反应均为碳卤键的消除，C、D项错误4．官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容下面是某同学设计的引入羧基的几种方案，请判断其中无法实现的是(　　)A．卤代烃的水解B．腈(RCN)在酸性条件下水解C．醛的氧化D．烯烃的氧化答案　A5．下列物质发生反应不能一步引入醛基的是(已知：当两个羟基连接同一个碳原子时，易脱去一分子水)(　　)A．B．CH≡CHC．D．答案　A6．在有机合成中官能团的引入或改变是极为重要的，下列说法正确的是(　　)A．甲苯在光照条件下与Cl2反应，主反应为苯环上引入氯原子B．引入羟基的方法常有卤代烃和酯的水解、烯烃的加成、醛类的还原C．将CH2==CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应即可得到CH2==CH—COOHD．将转化为的合理方法是与足量的NaOH溶液共热后，再加入足量稀H2SO4答案　B解析　甲苯在光照条件下与Cl2反应，主反应为甲基上引入氯原子，故A错误；卤代烃水解为醇，酯水解为酸和醇，烯烃与水发生加成反应生成醇，醛与氢气发生还原反应生成醇，故B正确；碳碳双键、羟基都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，不能得到CH2==CH—COOH，故C错误；原料与足量NaOH溶液反应后，加入足量稀硫酸生成邻羟基苯甲酸，得不到目标产物，故D错误。

题组三　官能团的保护7．有机物甲的结构简式为，它可以通过下列路线合成(分离方法和其他产物已经略去)：下列说法不正确的是(　　)A．甲可以发生取代反应、加成反应B．步骤Ⅰ反应的化学方程式是＋C．步骤Ⅳ的反应类型是取代反应D．步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化答案　B解析　甲分子中含有氨基、羧基和苯环，可以发生取代反应、加成反应，故A正确；步骤Ⅰ是取代反应，反应的化学方程式是＋，故B错误；步骤Ⅳ的反应是酰胺的水解，所以反应类型是取代反应，故C正确；氨基易被氧化，所以步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化，故D正确 8．E是一种食品添加剂中的防腐剂，可经下列反应路线得到(部分反应条件略)下列说法不正确的是(　　)A．A是苯酚的一种同系物，且溶解度小于苯酚B．经反应A→B和C→D的目的是保护官能团酚羟基不被氧化C．与B属于同类有机物的同分异构体有3种(不包含B)D．1 mol D可以消耗1 mol NaHCO3答案　C解析　。