2024春新教材高中化学第3章烃的衍生物第5节有机合成第1课时有机合成的主要任务学案新人教版选择性必修3

第五节有机合成第1课时有机合成的主要任务学习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。核心素养宏观辨识与微观探析：从不同角度对有机物的转化关系进行分析和推断；能根据有机物的官能团的转化等分析有机物合成的合理性。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。一、构建碳骨架1．碳链的增长(1)炔烃与HCN加成CH≡CHeq\o(→,\s\up7(HCN),\s\do5(催化剂))CH2=CHCNeq\o(→,\s\up7(H2O，H＋),\s\do5(△))丙烯腈CH2=CHCOOH。丙烯酸(2)醛或酮与HCN加成eq\o(→,\s\up7(HCN),\s\do5(催化剂))eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(催化剂))(1∶2加成)羟基腈氨基醇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。eq\o(→,\s\up7(催化剂))eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))。2．碳链的缩短_氧化__反应可以使烃分子链缩短。(1)烯烃。(2)炔烃RC≡CHeq\o(→,\s\up7(KMnO4),\s\do5(H＋))_RCOOH__。(3)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。(3)环醚HOCH2CH2OHeq\o(→,\s\up7(定条件))＋H2O。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CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(170℃))CH2=CH2↑＋H2O。(2)卤代烃的消去反应CH3—CH2—Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O。2．引入碳卤键(1)卤素单质的取代反应＋Br2eq\o(→,\s\up7(FeBr3))Br＋HBr↑；＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))—Cl＋HCl。(2)醇的取代反应CH3—CH2—OH＋HBreq\o(→,\s\up7(△))_CH3—CH2—Br＋H2O__。(3)加成反应＋Br2→；CH2=CH2＋HBreq\o(→,\s\up7(催化剂))CH3CH2Br；CH≡CH＋HCleq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CH2=CHCl。3．引入羟基(1)烯烃与水的加成反应CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热、加压))_CH3CH2OH__。(2)卤代烃的水解反应CH3—CH2—Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))_CH3CH2—OH＋NaBr__。(3)醛或酮的还原反应CH3CHO＋H2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))；_CH3CH2OH__；＋H2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))。4．引入醛基(1)醇的氧化反应2CH3CH2OH＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))_2CH3CHO＋2H2O__。(2)炔烃的加成反应CH≡CH＋H2Oeq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))_CH3—CHO__。5．引入羧基(1)醛的氧化反应2CH3CHO＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))_2CH3COOH__。(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H＋)溶液氧化CH3CH=CHCH3eq\o(→,\s\up7(KMnO4),\s\do5(H＋))2CH3COOH；CHR′Req\o(→,\s\up7(KMnO4),\s\do5(H＋))COOH。(3)酯、酰胺的水解CH3COOC2H5＋H2Oeq\o(,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(△))_CH3COOH＋C2H5OH__；RCONH2＋H2O＋HCleq\o(→,\s\up7(△))RCOOH＋NH4Cl。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R—OHeq\o(→,\s\up7(引入保护基))R—O—R′eq\o(→…→,\s\up6(合成反应))R″—O—R′eq\o(→,\s\up7(脱除保护基))R″—OH(2)酚羟基H2C=HCOHeq\o(→,\s\up7(NaOH))H2C=HCONaeq\o(→,\s\up7(O3))HOOCONaeq\o(→,\s\up7(H＋))HOOCOH2．氨基的保护氨基易被O2、O3、H2O2等氧化。CH2—NH2eq\o(→,\s\up7(HCl))CH2NH3Cleq\o(→,\s\up7(OH－))CH2NH23．碳碳双键的保护碳碳双键易加成，易被O3、H2O2、酸性高锰酸钾溶液等氧化。CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(HCl))CH3CH2Cleq\o(→,\s\up7(NaOH/乙醇),\s\do5(△))CH2=CH2在括号内打“√”或“×”。(1)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基。(√)(2)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基。(×)(3)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇。(√)工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯HOCOOC2H5，其生产过程如下：回答下列问题。(1)有机化合物A的结构简式为。(2)反应⑤的化学方程式为(要注明反应条件)HOOCOCH3＋C2H5OHeq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH3CH2OOCOCH3＋H2O。(3)反应②的反应类型是_A__(填字母，下同)，反应④的反应类型属于_C__。A．取代反应 B．加成反应C．氧化反应 D．酯化反应(4)在合成路线中，设计第③和⑥这两步反应的目的是_保护酚羟基，防止其被氧化__。解析：(1)甲苯苯环上的取代反应主要发生在甲基的邻位和对位，由A反应后的