2025年高中化学新教材同步 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

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≡CHCH2CHCN

丙烯腈

(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。

+H3CHO

α

C

。

α

CHCHO+H2O

2.碳链的缩短

氧化反应可以使烃分子链缩短。

(1)烯烃

+HOOC—R。

(2)炔烃

RC≡CHRCOOH。

(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

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)+CH3CHO+H2O。

(2)3HCHO+CH3CHO。

1.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'—XR—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

CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O。

(2)卤代烃的消去反应

CH3—CH2—Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O。

(3)炔烃与H2、卤化氢、卤素单质的不完全加成反应

CH≡CH+HClCH2CHCl。

2.引入碳卤键

(1)烷烃、芳香烃的取代反应

CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

+Br2+HBr↑；

+Cl2+HCl。

(2)醇与氢卤酸(HX)的取代反应

CH3—CH2—OH+HBrCH3—CH2—Br+H2O。

(3)炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应

CH3CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br；

CH3CHCH2+HClCH3CHClCH3(主要产物)；

CH≡CH+HClCH2CHCl。

3.引入羟基

(1)烯烃与水的加成反应

CH2CH2+H2OCH3CH2OH。

(2)醛或酮的还原反应

CH3CHO+H2CH3CH2OH；

+H2

。

(3)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+2H2O。

(2)炔烃与水的加成反应

CH≡CH+H2OCH3—CHO。

5.引入羧基

(1)醛的氧化反应

2CH3CHO+O22CH3COOH。

+

(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H)溶液氧化

CH3CHCHCH32CH3COOH；

。

(3)酯、酰胺的水解

+H2O+CH3OH；

RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl。

1.由溴乙烷制取乙二醇，并标注反应类型。

提示CH3CH2BrCH2CH2CH2Br—CH2BrHOCH2CH2OH。

2.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—

COOCH2CH3。

3.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CH2CH2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：CH2CH2

B.溴乙烷乙醇：CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2OH

C.1⁃溴丁烷1⁃丁炔：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2

D.乙烯乙炔：CH2CH2

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

合成反应

R—OHR—O—R'R″—O—R'R″—OH

②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。

CH2CH2CH3CH2ClCH2CH2

4.醛基(或酮羰基)的保护

用乙醇(或乙二醇)加成保护

①。

②。

1.将直接氧化能得到吗？若不能，如何得到？

提示不能。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。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CH2CHCH2OH为原料制备CH2CHCOOH。

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：

CH2CHCH2OHCH2Cl—CH2CH2OHCH2Cl—CH2COOHCH2CHCOOH

课时对点练［分值：100分］

(选择题1~12题，每小题6分，共72分)

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.①②③④⑤B.②③④⑤

C.①②④⑤D.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.CH3CH2CH2Br

B.CH3CHBrCH2Br

C.CH2BrCH2CH2Br

D.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A

5.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≡CH

C.

D.

答案A

6.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CH2CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应即可得到CH2CH—COOH

D.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，酯酸性

条件下水解为酸和醇，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CH2CH—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.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.1molD可以消耗1molNaHCO3

答案C

解析A与苯酚结构相似，官能团相同，且分子组成上相差1个CH2，是苯酚的同系物，甲基是憎水基，

A中含有的憎水基比苯酚中多，溶解度小于苯酚，A正确；酚羟基容易被氧化，经反应A→B和C→D的

目的是保护官能团酚羟基不被氧化，而将苯环上的甲基氧化为羧基，B正确；与B属于同类有机物的同分

异构体有、、、，共4种，C不正确；D中含有一

个羧基和一个羟基，只有羧基能与NaHCO3反应，则1molD可以消耗1molNaHCO3，D正确。

8.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知：①苯环上的硝基可被还原为氨基：

+3Fe+6HCl―→+3FeCl2+2H2O，产物苯胺还原性强，易被氧化；②—CH3

为邻、对位取代定位基，而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是()

A.甲苯XY对氨基苯甲酸

B.甲苯XY对氨基苯甲酸

C.甲苯XY对氨基苯甲酸

D.甲苯XY对氨基苯甲酸

答案A

解析由甲苯制取产物时，需发生硝化反应引入硝基，再还原得到氨基，将甲基氧化才得到羧基；但氨基

易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基被还原前，否则生成的氨基也被氧化，故先将甲基氧化为羧基，再

将硝基还原为氨基。—CH3为邻、对位取代定位基，而—COOH为间位取代定位基，产物中的氨基在羧基

的对位。如果先氧化甲基成羧基，发生硝化反应时，硝基在羧基的间位，所以先用—CH3的对位取代效果，

在甲基的对位引入硝基，再将甲基氧化成羧基，最后将硝基还原成氨基，所以合理选项为A。

9.已知烃基为邻、对位取代定位基、—COOH、—SO3H为间位取代定位基。下列制备设计错误的是()

A.以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，可向苯环上先引入酚羟基

B.制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，可向苯环上先引入磺酸基(—SO3H)

C.制备十二烷基苯可以采用1⁃十二烯在一定条件下与苯加成

D.采用使MgCl2·6H2O在氯化氢气流中加热脱水的方法制无水MgCl2

答案B

解析以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基，这样才利于在酚羟基的邻位上引

入甲基，故A正确；制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，应向苯环上先引入十二烷基，再利用磺化反应

在对位引入磺酸基(—SO3H)，故B错误；氯化镁晶体脱水过程中镁离子易水解生成氢氧化镁沉淀，在氯化

氢气体中脱水可以抑制镁离子水解，即MgCl2·6H2O要在HCl氛围中加热脱水制得无水MgCl2，故D正确。

10.构建碳骨架反应是有机合成中的重要知识，其中第尔斯⁃阿尔德反应在合成碳环这一领域有着举足轻重

的地位，其模型为，则下列判断正确的是()

A.合成的原料为和

B.合成的原料为和‖

C.合成的原料为和‖

D.合成的原料只能为和

答案B

解析合成的原料可为和，A错误；中含有2个碳碳双键，合成的原料

可以是和，也可以是和，C错误；和发生第尔斯⁃阿尔德反应也生成

，D错误。

11.醛(酮)中与直接相连的C上的H与另一分子醛(酮)的加成后生成羟基醛(酮)的反应称

为羟醛缩合反应。利用该反应合成异丙叉酮(MO)的路线如下。

下列说法不正确的是()

A.MO不存在顺反异构体

B.②的反应类型为消去反应

C.等物质的量的丙酮与异丙叉酮与足量H2反应，消耗H2的物质的量之比为1∶1

D.在有机合成中可以用羟醛缩合反应增长碳链

答案C

解析由MO的结构简式可知，MO的碳碳双键中左边C原子上连有两个相同的基团—CH3，故无顺反异

构体，A正确；②为醇羟基的消去反应，B正确；根据题干信息可知，可以利用羟醛缩合反应增长碳链，

D正确。

12.(2024·长沙高二月考)是一种有机醚，可由链状烃A(分子式为C4H6)通过如图路线制得。下列说法正

确的是()

ABC

A.A的结构简式是CH2CHCH2CH3

B.B中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键

C.C在Cu或Ag作催化剂、加热条件下不能被O2氧化为醛

D.①②③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应

答案B

解析由有机醚的结构及反应③的条件可知C为HOCH2CHCHCH2OH，结合反应①和②的条件可推知

B为BrCH2CHCHCH2Br，A为CH2CH—CHCH2，B中含有的官能团是碳碳双键和碳溴键，A项错

误、B项正确；C为HOCH2CHCHCH2OH，连接醇羟基的碳原子上含有2个H，所以C能被催化氧化生

成醛，C项错误；烯烃能和溴单质发生加成反应，卤代烃能发生水解反应，水解反应属于取代反应，醇生

成醚的反应为取代反应，D项错误。

13.(16分)已知合成路线：

ABC

根据要求回答下列问题：

(1)A的结构简式为_________________________________________________________________________。

(2)上述过程属于加成反应的有(填序号)。

(3)反应②的化学方程式为________________________