高中化学 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

分子破骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。

一、构建碳骨架

有机合成使用相对的原料，通过有机化学反应来构建和引入

由此合成出具有特定和的目标分子。

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

和、等过程“

1.碳链的增长

(1)焕烽与HCN加成

HCNH/)・H+

CH三CH催化剂△

丙烯—丙烯一

(2)醛或酮与HCN加成

/'，HCNH,

H催化剂催化剂(物质的量之比为1：2加成)

羟基脐氨基醇

带正电荷的原子或原子团连接在上，带负电荷的原子或原子团连接在上。

(3)羟醛缩合反应

醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(a・H)受谈基吸电子作用的影响，具有一定的活泼性。分子内含

有a-H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成。•羟基醛，该产物易失水，得到a,p•不饱和醛。

()

催化剂

「口又口a催化剂

LH—C—H+CH3cHO△

2.碳链的缩短

反应可以使煌分子链缩短。

⑴烯烧

R，

C-CH-R",

/H~~>

(2)以睡

KMnO,

RCmCHH0

(3)芳香燃

KMR

_

R，--S*o

与苯环相连的碳原子上才能被酸性高镐酸钾溶液氧化。

3.碳链的成环

(I)共*用一烯燃

共加二烯姓含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开。

COOH人COOH

(第尔斯•阿尔德反应的加成原理)。

(2)环酯

COOHH(X'H2

II-浓硫酸

COOH+H(K'H2△

(3)环健

一定条件

HOCH2cH20H

r深度思考」

阅读教材“资料卡片”，了解羟醛缩合的原理，思考下列问题:

CH=CH—CHO

(1)如何由苯甲醛和乙醛制取4V?

CH.OH

H()H2C—C—CHO

I

(2)如何由甲醛和乙醛制取CH?()H?

r应用体验」

।.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.CH3cH2cH2cH?Br和NaCN共热

B.CH3cH2cH2cH?Br和NaOH的乙醇溶液共热

C.CH3cH2Br和NaOH的水溶液共热

D.乙烯和此。的加成反应

2.已知卤代姓可与金属钠反应，生成碳链较长的烧：R—X+2Na+R,—X_>R—R'+2NaXo现有

CH3cH?Br和CH3cHBrCFh的混合物，使其与金属钠反应，不可能生成的烧是()

A.己烷B.正丁烷

C.2,3•二甲基丁烷D.2•甲基丁烷

二、引入官能团

有选择地通过取代、力口成、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

浓H.SO,

CH3cH20H170(o

(2)卤代烽的消去反应

乙耨

---►

CH?—CHz—Br+NaOH△_________________________________________

(3)炊睡与H2、卤化氢、卤索单质的不完全加成反应

催化剂.

CH三CH+HC1△<,

2.引入碳卤键

(1)烷蜂、芳香煌的取代反应

光

(2)醇与氢卤酸(HX)的取代反应

△

CH3—CH2—OH+HBr-*。

(3)块烧、烯燃与卤素单质或卤化氢的加成反应

=

CH3cHCH2+Br2_*：

△

=

CH3CHCH2+HC1—*(主要产物)；

催化剂.

CH=CH+HC1△o

3.引入羟基

(1)烯蜂与水的加成反应

催化剂_

=

CH2CH2+H2O加热、加压o

(2)醛或酮的还原反应

傕化剂,

CH3CHO+H2△：

||傕化剂一

CHCCH3+Hz△。

(3)卤代烧、酯的水解反应

水

----►

CH3CH2Br+NaOH△；

稀硫版.

CH3COOC2H5+H2O△_________________________

△

CH3COOC2H5+NaOH—*。

4.引入醛基

(1)醇的催化氧化反应

傕化剂一

2CH3CH2OH+O2△。

(2)炊睡与水的加成反应

催化剂

CH=CH+H2O△。

5.引入竣基

(1)醛的氧化反应

傕化剂,

2cH3cHe)+。2△o

(2)某些烯煌、苯的同系物被KMnCMH+)溶液氧化

KMnO,

----A

=II.

CH3cHCHCH3_________________________________9

/VCH2-CH3KMnO,

H-

(3)酯、酰胺的水解

/jCOOCH3稀

42O△______

△

RCONH2+H2O+HCI_*o

r深度思考」

i.用嗅乙烷制取乙二醇，并标注反应类型。

2.由澳乙烷转化成乙酸乙酯并标注反应类型。

('()()\，

()(X：CH

3怎样转变为?

「应用体验」

I.下列说法不正确的是()

CH,

I

CH—C—OH

I

A.CH.可发生消去反应引入碳碳双键

()

B.CH」一C--CH，可发生催化氧化反应引入竣基

C.CH3cH?Br可发生取代反应引入羟基

D.Q与CH2-CH2可发生加成反应形成碳环

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

()

CH2—CH2CH2—CII2

加成取代

=BIrI

A.乙烯->乙二醇：CH2CH2—>Br->OHOH

水解加成

>=

B.滨乙烷―"乙醇:CH3CH2Br—CH2CH2—*CH3cH20H

CH3CH2CII—CFL

消去加成II消去

>=BrBr

C.l•浪丁烷—*1•丁块：CH3cH2cH2cH2Br—CH3CH2CHCH2->->

CH3cH2H

CH2—CH2

加成L।消去八一八r

D.乙烯―>乙焕：CH2=CH2—>母Br->CH=CH

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将醇羟基转化为酸键，反应结束后再脱除

引入保护茶合成反应脱除保护茶

R—0H-------------->R—O—R'T…-R"—0—R'------------->R,—0H

②将醇羟基转化为酯基，再水解熨原

0

合成反应

R-OHR—O—C—Rz».....

R”0H

(2)酚羟基

①用NaOH溶液保护

(),

②用CH3I保护

OHOU

CH,1Hl

2.氨基的保护

(1)用酸转化为盐保护

(2)用错酸酊转化为酰胺保护

3.碳碳双键的保护

利用其与H。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。

NaOH/乙醇

HC1-----------------►

=△=

CH2CH2―»CH2CH2

4.醛基(或酮城基)的保护

用乙静(或乙二酹)加成保护

(X：＞11-

I

()RC-OCM()

C.H.OH

IHVILOII

①R—C—H11(1HR—C—Ho

()

HOCHoCILOH

②RCRZ(H)iT

R

\

C=()

U7H.O

RZ(H)

「深度思考」

OH

CH2()HC()OH

直接氧化能得到M吗？若不能,

1.将如何得到？

2.某种药物中间体的合成路线如下，其中②的目的是什么？

「应用体验」

==

设计方案以CH2CHCH2OH为原木斗制］备CH2CHCOOHO

答案精析

简单易得碳骨架官能团结构性质增长缩短成环

l.(l)CH2-CHCNCH2-CHCOOH

ROHROH

\/\/

CC

(2)H"CNHCH.NHt氧原子碳原子

OH

lt3a

CH,—C—CILCHO

Pa

(3)HCH3—CH-CHCHO+H2O

2.氧化

R

\

C-()

(1)R"+HOOC—R(2)RCOOH

⑶OcOOH至少连有一个氢原子

()

/\

()=CCH2

(I、CH?

3.(2)。+2H2O⑶2旬2。

深度思考

CHOCH—CH.—(,HOCH-CHCHO

A

催化剂

催化剂.IJ—►

(i)+CH3CHO△+比0。

CHOH

C—CHO

催化剂

CH,OH

(2)3HCHO+CH3CHO»o

应用体验

l.A

2.A[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溪化钠；CHCHBrCH.,与

金属钠以物质的量之比为1：1发生反应能够生成2,3-二甲基丁烷和浸化钠；CH3cHzBr、CH3CHB1CH3

与金属钠以物质的量之比为1：1：2发生反应能够生成2-甲基丁烷和演化钠。]

l.(l)CH2-CH2T+H2O

(2)CH2CH2t+NaBr+H2O

(3)CH2-CHC1

2.(1)+HBrfC^CH-S+HQ

(2)CH3—CH2—Br+H2O

(3)CH3CHBrCH2BrCH3CHCICH3CH2-CHC1

3.(1)CH3cH20H

OH

I

(2)CH3cH20HCHCHCH

(3)CH3CH2—OH+NaBrCH3COOH+C2H5OHCH3coONa+C2H50H

4.(1)2CH3CHO+2H2O(2)CH3—CHO

aCOOH

、，-、，.

COOH

(3)'+CH3OHRCOOH+NH4CI

深度思考

消去反应抑成反应

l.CH3cH?Br»CH2