构建碳骨架【教学课件】 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

第三章烃的衍生物第五节

有机合成第1课时

碳骨架的构建学习目标能够理解有机合成的首要任务是构建碳骨架和引入官能团。熟练掌握常见的碳骨架构建方法。水仙花水仙花外观艳丽，香气四溢。香味来自——苯甲酸苯甲酯它可用做香料、食品添加剂及一些香料的溶剂，还可用于做塑料、涂料的增塑剂。水仙花中苯甲酸苯甲酯含量很低，要从中提取，需大面积种植，不现实！你能以甲苯为主要原料(其它原料及无机试剂任选)，利用所学的知识设计合成苯甲酸苯甲酯的方案吗？请你结合设计体会，说说什么是有机合成？1.有机合成的主要任务利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的有机化合物有机化学反应合成任务一有机合成的概念2.有机合成的意义①制备天然有机物，弥补自然资源的不足；②对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美；③合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的目标分子有机化学反应合成构建碳骨架引入官能团碳链的增长碳链的缩短成环碳碳双键碳碳三键碳卤键羟基醛基羧基构建碳骨架引入官能团酯基酰胺基酮羰基3.有机合成的主要任务任务一有机合成的概念合成的任务构建碳骨架增长和缩短、成环等过程官能团的引入、转化、消除及保护有机合成合成的任务合成路线的设计构建碳骨架官能团的引入、转化、消除及保护原则成本低、产率高环境友好、路线短方法逆向设计合成路线增长和缩短、成环等过程任务一有机合成的概念

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。任务二构建碳骨架

原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子少于引入含碳原子的官能团1.碳链的增长（1）与HCN发生加成反应（2）羟醛缩合反应（3）加聚反应（4）酯化反应（5）分子间脱水反应(多以题示信息告知)1.碳链的增长HCCHHCNH2O，H+催化剂H2CCHCN丙烯腈H2CCHCOOHCH3CH2ClNaCNCH3CH2CN丙腈H2O，H+催化剂CH3CH2COOHCOHRHCN催化剂COHHRCNCOHHRCH2NH2COHHRCOOHH2催化剂H2O，H+催化剂①烯烃（或炔烃）与HCN的加成反应，RX与NaCN的取代反应②醛（或酮）与HCN的加成反应增加1个碳原子——引入-CN（氰基）任务二构建碳骨架

羟基腈氨基醇加成反应水解反应加成反应还原反应水解反应一般与HCN加成之后，引入氰基，再经水解生成羧酸或催化加氢还原成胺1.碳链的增长增加2个或多个固定数目碳原子δ+δ-δ+δ-加热OCH3CHHCH2CHOOH-催化剂OCH3CHHCH2CHO3-羟基丁醛CH3CHCHCHO2-丁烯醛①羟醛缩合反应：具有α-H的醛，在碱催化下与另一分子的醛或酮进行亲核加成，生成β-羟基醛，β-羟基醛可以受热脱水生成α，β-不饱和醛。HCOHCOCHRHOH-催化剂加热-H2OHCOHHCOCHRHCHCOCR问题：完成下列羟醛缩合反应？加成反应消去反应任务二构建碳骨架

1.碳链的增长增加2个或多个固定数目碳原子②

卤代烃与炔钠的取代反应CH3CH2Cl+CH3C≡CNa→2CH3C≡CH+Na2CH3C≡CNa+H2↑液氨（

）③

分子间脱水④

付克烷基化反应+Cl-CH2CH3

无水AlCl3CH2CH3

+HCl

C2H5−OH+HO−C2H5

浓H2SO4140

℃

CH3COOH＋C2H5OH

浓硫酸△CH3CH2C≡CCH3+NaClCH3COOC2H5＋H2OC2H5−O−C2H5+H2O任务二构建碳骨架

2R—X+2NaR—R+2NaX（武兹反应）1.碳链的增长增加2个或多个固定数目碳原子⑤

醛（或酮）格式试剂的加成反应：由卤代烃与镁在醚类溶液中制得一种金属有机化合物，可以与羰基加成水解得到醇。δ+δ-COR′R″R1MgX无水乙醚δ-δ+COR′R1R″MgXH2OCOR′R1HR″RXMgRMgX无水乙醚(X=Cl、Br)OMgBrOMgBrH2OOH问题：完成下列物质与格式试剂的加成反应？任务二构建碳骨架

R′=R″=H(甲醛)，产物为伯醇RCH2OH；其他醛，产物为仲醇R′－CH(R″)－OH；酮，产物为叔醇RR′R″COH。1.碳链的增长增加n个碳原子催化剂nH2CC

CCH2HHn[

]

H2CC

CCH2HH聚1，3-丁二烯①

烯烃（或炔烃）的加聚反应②

苯酚与甲醛、多元醇与多元羧酸的缩聚反应任务二构建碳骨架

nHO-CH2CH2-COOH

H[O-CH2CH2-C]nOH+(n-1)H2O一定条件O

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。任务二构建碳骨架

原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于氧化反应等方式2.碳链的缩短（1）烃的裂化或裂解反应（2）酯（蛋白质、多糖）的水解反应（3）KMnO4的氧化反应（4）脱羧反应(多以题示信息告知)（5）Hofmann降级反应2.碳链的缩短①烃的裂化或裂解反应C16H34C8H18＋C8H16高温②酯（蛋白质、多糖）的水解反应CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O稀硫酸CH3COONa＋C2H5OHCH3COOC2H5＋NaOH任务二构建碳骨架

2.碳链的缩短③KMnO4的氧化反应R′R″CCHRKMnO4H+R′R″CORCOOHR—C≡CHRCOOHKMnO4H+CHR′RKMnO4H+COOH一氢成CO2无氢成酸二氢成CO2一氢成酸无氢成酮与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性KMnO4氧化。a.烯烃:b.炔烃:c.芳香化合物的侧链:任务二构建碳骨架

2.碳链的缩短任务二构建碳骨架

④脱羧反应⑤Hofmann降级反应酰胺与次氯酸钠或次溴酸钠的碱溶液作用时，脱去羧基生成胺利用这个反应，也以羧酸为原料可以制备少一个碳原子的胺。3.碳链的成环①酯化反应（分子间酯化反应）a.羟基酸(含有羧基(—COOH)和羟基(—OH)的有机物)(如2-羟基丙酸):b.多元醇与多元羧酸之间的酯化反应(如乙二醇与乙二酸)：任务二构建碳骨架

①酯化反应（分子内酯化反应）3.碳链的成环任务二构建碳骨架

②形成环酸酐HOOC—CH2CH2—COOH丁二酸OOO══＋H2O3.碳链的成环③Diels-Alder反应：含活泼双键或叁键的化合物(亲双烯体)与含共轭双键的化合物(双烯体)之间发生1，4-加成生成六元环状化合物的反应。＋催化剂④形成环醚CH2CH2OHOH一定条件O+H2O任务二构建碳骨架

3CH2═OOOO①环酯的水解开环。②环烯烃氧化开环。4.碳链的开环任务二构建碳骨架

通过取代反应成的环往往可以用水解反应开环KMnO4H＋HOOCHOOC②Zn/H2O①O3OHCCH2CH2CH2CH2CHO高锰酸钾溶液氧化性更强，可以得到酮或羧酸。O3氧化性相比更弱一些，往往得到醛或酮一种酯与一种醇作用生成另一种酯和另一种醇的反应，称为酯交换或酯交换反应，亦称酯的醇解，酯交换是可逆反应，通常需在酸或碱的催化下进行。任务二构建碳骨架

5.拓展1.下列反应可使碳链增长的有()①加聚反应②缩聚反应③酯化反应④卤代烃的氰基取代反应⑤乙酸与甲醇的反应A.全部B.①②③C.①③④D.①②③④A学习评价2.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．②③④⑤C．①②④⑤ D．①②③④D3．已知双烯合成(

)是重要的环化反应，则根据该原理，合成的物质不可能是【答案】BA．和 B．和C．和 D．和学习评价4.化合物丙是合成一种医药的中间体，可以通过如图反应制得。下列说法正确的是A．乙的分子式为C5H10O2B．甲的一氯代物有4种(不考虑立体异构)C．乙可以发生取代反应、加成反应D．丙不能使酸性高锰酸钾溶液褪色C学习评价5.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：B下列说法不正确的是（）A.甲可以发生取代反应、加成反应和缩聚反应B.步骤I的反应方程式是：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学习评价6.中国科学院上海有机化学研究所人工合成了青蒿素，其部分合成路线如图所示，下列说法中正确的是 ( )A．“乙→丙”发生了消去反应 B．香茅醛不存在顺反异构现象C．甲遇浓溴水产生白色沉淀 D．香茅醛可形成分子内氢键B学习评价评价任务1：如何由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH?写出合成路线。CH3CHOCH3—CH—CNOHH2O,H＋△CH3—CH—COOHOHHCN催化剂评价任务2：以乙烯为基本原料合成正丁醇（CH3CH2CH2CH2OH）CH2＝CH2H2O催化剂/△CH3CH2OHCu/O2△CH3CHOCH3—CH—CH2CHOOH-H2O△CH3—CH＝CHCHO＋H2Ni/△CH