新教材同步系列2024春高中化学第三章烃的衍生物第五节有机合成课件新人教版选择性必修3

第三章烃的衍生物第五节有机合成学习目标素养目标学法指导掌握有机合成中碳骨架改变的基本方法，官能团的消去、引入和保护宏观辨识与微观探析1．通过实例讨论，学会根据原料与目标产物的分子组成和碳骨架差异，确定碳骨架改变的途径2．通过分析原料与目标产物的结构差异，学会常见官能团的消去与引入的基本途径掌握合成路线分析中的顺向分析法和逆向分析法证据推理与模型认知课前·新知导学有机合成的主要任务1．构建碳骨架：碳骨架的构建包括碳链的_________、_______与________等过程。(1)碳链增长：①当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数目时，可以通过引入含_______原子的官能团等方式使碳链增长，其中含碳官能团最常见的是_________，相应试剂是________。②通过醛基与另一含有________原子的醛发生_______反应，得到不饱和醛。增长缩短成环碳—CN

HCN

α－H

加成(2)碳链缩短：通过_________反应，可使碳碳不饱和键断裂，形成碳链缩短的__________或_______；也可以使_______的侧链被氧化；常用的氧化剂是____________________。(3)成环变化：____________烃与含有碳碳双键的物质在适当条件下发生第尔斯－阿尔德反应成环，其中有机化合物发生的是______反应。氧化羧酸酮苯酸性KMnO4溶液共轭二烯加成2．引入官能团(1)碳碳不饱和键的引入：可通过________反应引入，相应的有机原料中应含有_______________官能团。(2)—X的引入：通过________反应或________反应引入，对应物质中可能含有_________________等官能团。(3)官能团消去：通过_________反应消去酯基；通过________反应消去羟基；通过________反应消去碳碳不饱和键。消去－X、—OH

加成取代

碳碳不饱和键水解消去加成乙醛与哪种醛反应可得到(CH3)2CHCH==CHCHO？涉及的反应类型有哪几种？【答案】(CH3)2CHCHO；加成反应、消去反应。微思考下列各组物质混合后，在相应条件下(括号内)不能向有机化合物中引入卤素官能团的是

(

)A．C2H6＋Cl2(光) B．苯＋溴水(FeBr3)C．ROH＋HCl(△) D．环戊烯＋HBr【答案】B有机合成路线的设计与实施1．有机合成的目的利用相对简单易得的原料，以较_______的成本获得较_______的产率，通过简便且对__________友好的操作得到目标产物。低高环境2．合成路线设计的基本方法(1)顺向设计：先比较原料分子和产物分子在_________和_________等方面的异同，从原料出发，通过合成一系列中间体，最终得到目标产物。(2)逆向设计：基本思路是在目标化合物的适当位置_____________________，以得到__________________的中间体，通过一系列的推断，最后确定最适宜的基础原料与合成路线。碳骨架官能团断开相应

的化学键

较小片段所对应3．合成路线的确定合理的合成路线应满足合成步骤__________，副反应_______，反应产率______；______________和催化剂尽可能价廉易得、低毒等。较少少高原料、溶剂制备氯乙烷是用乙烷好还是用乙烯好？为什么？【答案】用乙烯好，乙烯与HCl加成得到的产物是唯一的，乙烷与Cl2反应制得的氯乙烷中含有大量的杂质。微思考判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)消去反应可以引入双键，加成反应也可以引入双键。 (

)(2)引入羟基的反应都是取代反应。 (

)(3)烯烃中既可以引入卤素原子也可以引入羧基或酮羰基。(

)(4)酯化反应可以形成链状酯，也可以形成环酯。 (

)(5)工业上将乙烯先与HCl加成，然后在NaOH溶液中水解可制取乙醇。

(

)(6)以乙醇为原料通过消去、加成、水解可得到乙二醇。 (

)【答案】(1)√

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√课堂·重难探究重难点一有机合成的主要任务[重难突破]1．有机合成的概念有机合成指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。2．碳骨架的改变方法(1)碳链增长。碳碳三键与HCN加成、醛酮与HCN加成、含α－H的醛与醛或酮发生缩合反应。③羟醛缩合反应：(2)碳链缩短。包括脱羧反应、碳碳不饱和键的氧化反应、长链烷烃裂解。③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。④烃的裂化或裂解反应：(3)碳环的形成与破坏。含有共轭碳碳双键(C==C—C==C)的物质之间、共轭双键与碳碳双键、三键之间可通过加成发生成环；某些物质可通过酯化反应成环或通过取代反应形成环状醚类物质。反过来，若碳环上有碳碳不饱和键，则在氧化剂作用下，碳碳不饱和键断裂形成链状化合物；环状酯通过水解反应也可实现环的断裂。①共轭碳碳双键的加成成环：3．官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应来实现，常用方法有以下三种：(1)利用官能团的衍生关系进行转化。5．官能团的保护有机合成时，往往在有机化合物分子中引入多个官能团，但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏，导致不能实现目标化合物的合成。因此，在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来，在适当的时候再将其恢复，从而达到有机合成的目的。(1)酚羟基的保护。因酚羟基易被氧化，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。(2)碳碳双键的保护。碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与卤化氢等的加成反应将其保护起来，待氧化其他基团后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。例如，已知烯烃中CC在某些强氧化剂的作用下易发生断裂，因而在有机合成中有时需要对其进行保护，该过程可简单表示如下：(3)醛基的保护。醛基可被弱氧化剂氧化，为避免在反应过程中受到影响，对其保护和恢复过程如下：[典例精练]原料库：a．CH2==CHCH3b．CH2==CHCH2CH3c．CH2==C(CH3)2

d．CH(CH3)3请回答：(1)原料X是__________(填字母序号)。(2)②的反应条件是__________；⑧的反应类型是__________；D中官能团的名称是____________。(3)⑦的化学方程式是__________________。(4)C有多种同分异构体，其中分子中含有“—COO—”结构的共有__________种。(5)某同学以丙烯为原料设计了合成中间体D的路线，得到D的同时也得到了另一种有机副产物M，请表示出得到M的过程(图中的有机化合物均用结构简式表示，反应条件可省略)。【解析】解析过程中一要抓住原料X与目标产物的单体分子之间碳原子数目关系，以确定X分子中的碳原子数目；二要充分利用反应④为银镜反应这一条件，反推出B的结构，结合反应信息确定X的结构。

由X、E、F间的转化关系及F的分子组成知，X分子中应有4个碳原子且X是不饱和化合物；由反应④知C中含有醛基，故B是RCH2OH型的醇，因F中有碳碳双键，故D→E属于消去反应，D中有羟基，再结合信息①②知B中的羟基不易被氧化，推出X是CH2==C(CH3)2，A是(CH3)2CBrCH2Br，B是(CH3)2COHCH2OH、C是(CH3)2COHCHO、D是(CH3)2COHCOOH、E是CH2==C(CH3)COOH，E发生酯化反应得到F。(4)含有—COO—的C的同分异构体可以是羧酸，此时有丁酸与2－甲基丙酸2种，也可以是酯：甲酸正丙酯与甲酸异丙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯，故共有6种同分异构体。(5)丙烯与HBr加成可得到两种物质：CH3CH2CH2Br、CH3CHBrCH3，经水解、氧化反应最终可得到CH3CH2CHO、CH3COCH3；再与HCN加成得CH3CH2CHOHCN、(CH3)2COHCN，经水解后得CH3CH2CHOHCOOH(M)、(CH3)2COHCOOH(D)。在有机合成中，常需将官能团消除或增加，下列合成路线不简洁的是________(填字母)。【答案】B【解析】溴乙烷是卤代烃，可以与NaOH水溶液共热，发生取代反应产生乙醇，一步就可以实现物质的转化，因此上述题干的转化步骤不简洁，B正确。重难点二有机合成路线的设计与实施[重难突破]1．有机合成的过程2．设计有机合成路线的基本思路(1)正向设计法，其思路可表示为[典例精练]【答案】

(2023·江苏苏州期末改编)科学家在己二酸现有工业路线基础上，提出了一条“绿色”合成路线(已知：卤代烃在氢氧化钠溶液中可发生取代反应，卤原子可被羟基取代)，下列说法不正确的是_______(填字母)。A．苯经取代、加成、取代三步反应可获得环己醇B．用蒸馏的方法可将苯与环己醇进行分离C．环己烷与氧气发生化合反应转化为己二酸D．与传统工业路线相比，“绿色”合成路线可减少污染物排放E．“绿色”合成路线中原子利用率可达100%【答案】CE传统工业路线中用硝酸氧化己醇、硝酸的还原产物有可能是氮氧化物，会污染空气，“绿色”合成路线的产物，同时有水生成，故“绿色”合成路线可减少污染物排放，D正确；环己烷分子式为C6H12，己二酸分子式为C6H10O4，根据元素守恒可知，该过程有水生成，所以原子利用率小于100%，CE错误。氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法：回答下列问题：(1)A的化学名称为______________________。(3)反应③的类型为__________，W的分子式为______________。【答案】(1)间苯二酚(1，3－苯二酚)

(2)羧基、碳碳双键(3)取代反应C14H12O4【名师点拨】最优的合成路线具有如下特征：(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。(2)副反应少，产品产率尽可能高。(3)合成路线要符合“绿色、环保”的要求。其中原料分子的每一个原子均能转化，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。[课堂小结]小练·素养达成1．下列各组物质混合后，在适当条件下反应后不可能得到醇类物质的是 (

)A．油脂、稀NaOH溶液 B．石油裂解气、H2OC．氯苯、H2O D．丁醛、H2【答案】C【解析】油脂水解可得到甘油、石油裂解气中烯烃与水加成可得到醇、丁醛与氢气加成可得到丁醇，A、B、D均可以；氯苯水解得到的是酚类物质，C错误。2．在有机反应中，无机试剂起着极为重要的作用，下列有机基团与对应的无机试剂反应时，物质的量关系一定不正确的是 (

)【答案】C3．以2－丁烯为原料，通过一步反应(所需其他试剂自选)无法制得的是

(

)A．2－丁醇 B．2，3－二氯丁烷C．2－氯丁烷 D．2，3－丁二醇【答案】D【解析】无法通过加成反应一次引入两个羟基，D错误。4．(2023·广东汕头月考)对于如图所示的有机物，要引入羟基(—OH)，可采用的方法有 (

)①加成②卤素原子的取代③还原④酯基的水解A．只有①② B．只有②③C．只有①③ D．①②③④【答案】D5．(20