第五節(jié)　第1課時　有機合成的主要任務 教學課件

第1課時有機合成的主要任務

第三章第五節(jié)有機合成通過碳骨架的構(gòu)建、官能團的轉(zhuǎn)化，體會有機合成的基本任務，掌握有機化合物分子碳骨架的構(gòu)建，官能團引入、轉(zhuǎn)化或消除的方法。學習目標任務一構(gòu)建碳骨架1任務二引入官能團2隨堂達標演練4內(nèi)容索引課時測評5任務三官能團的保護3任務一構(gòu)建碳骨架新知構(gòu)建1．有機合成的意義(1)使用相對簡單易得的原料，通過有機化學反應來_______________和_____________，合成具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標分子。(2)碳骨架是有機化合物分子的結(jié)構(gòu)基礎，進行有機合成時需要考慮碳骨架的形成，包括碳鏈的______和______、______等過程。構(gòu)建碳骨架引入官能團增長縮短成環(huán)2．碳鏈的增長(1)炔烴與HCN加成(2)醛或酮與HCN加成

(物質(zhì)的量之比為1∶2加成)帶正電荷的原子或原子團連接在_______________上，帶負電荷的原子或原子團連接在_________________上。CH2==CHCN

CH2==CHCOOH(3)羥醛縮合反應醛分子中在醛基鄰位碳原子上的氫原子(α-H)受羰基吸電子作用的影響，具有一定的活潑性。分子內(nèi)含有α-H的醛在一定條件下可發(fā)生加成反應，生成β-羥基醛，該產(chǎn)物易失水，得到α，β-不飽和醛。。3．碳鏈的縮短(1)烯烴

＋____________。(2)炔烴RC≡CH＋___________。(3)芳香烴與苯環(huán)相連的碳原子上________________才能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。HOOC—R

RCOOH

必須連有氫原子4．碳鏈的成環(huán)(1)共軛二烯烴共軛二烯烴含有兩個碳碳雙鍵，且兩個雙鍵被一個單鍵隔開。

_________(第爾斯-阿爾德反應的加成原理)。(2)生成環(huán)酯

______________＋2H2O。(3)生成環(huán)醚HOCH2CH2OH

＋H2O。交流研討閱讀教材“資料卡片”，了解羥醛縮合的原理，思考下列問題：(1)如何由苯甲醛和乙醛制取提示：(2)如何由甲醛和乙醛制取提示：典例應用1．下列說法不正確的是A．有機合成的思路就是通過有機反應構(gòu)建目標化合物的分子構(gòu)架，并引入或轉(zhuǎn)化成所需的官能團B．有機合成過程可以簡單表示為基礎原料→中間體→目標化合物C．逆合成分析法可以簡單表示為目標化合物→中間體→基礎原料D．為減少污染，有機合成不能使用輔助原料，不能有副產(chǎn)物√有機合成中可以使用輔助原料，也可以產(chǎn)生副產(chǎn)物，D項錯誤。2．已知鹵代烴可與金屬鈉反應，生成碳鏈較長的烴：R—X＋2Na＋R′—X―→R—R′＋2NaX。現(xiàn)有CH3CH2Br和CH3CHBrCH3的混合物，使其與金屬鈉反應，不可能生成的烴是A．己烷 B．正丁烷C．2，3-二甲基丁烷 D．2-甲基丁烷√CH3CH2Br與金屬鈉以物質(zhì)的量之比為1∶1發(fā)生反應能夠生成正丁烷和溴化鈉；CH3CHBrCH3與金屬鈉以物質(zhì)的量之比為1∶1發(fā)生反應能夠生成2，3-二甲基丁烷和溴化鈉；CH3CH2Br、CH3CHBrCH3與金屬鈉以物質(zhì)的量之比為1∶1∶2發(fā)生反應能夠生成2-甲基丁烷和溴化鈉。3．有機合成反應需要考慮“原子經(jīng)濟性”，也應盡可能選擇反應條件溫和、產(chǎn)率高的反應。已知RCHO＋

為加成反應。用乙烯制備

時，按正確的合成路線依次發(fā)生反應的反應類型為A．加成→氧化→加成 B．加成→氧化→取代C．加成→氧化→消去 D．加成→加成→氧化√返回任務二引入官能團新知構(gòu)建1．引入碳碳雙鍵(1)醇的消去反應CH3CH2OH_____________________。(2)鹵代烴的消去反應CH3—CH2—Br＋NaOH_______________＋NaBr＋H2O。(3)炔烴與鹵化氫(H2、鹵素單質(zhì))的不完全加成反應CH≡CH＋HCl_____________。CH2==CH2↑＋H2O

CH2==CH2↑CH2==CHCl2．引入碳鹵鍵(1)烷烴、芳香烴的取代反應CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；__________________

；_______________________。(2)醇與氫鹵酸(HX)的取代反應CH3—CH2—OH＋HBr______________________。CH3—CH2—Br＋H2O(3)烯烴、炔烴與鹵素單質(zhì)或鹵化氫的加成反應CH3CH==CH2＋Br2―→__________________；CH3CH==CH2＋HCl________________(主要產(chǎn)物)；CH≡CH＋HCl

________________。CH3CHBrCH2BrCH3CHClCH3

CH2==CHCl3．引入羥基(1)烯烴與水的加成反應CH2==CH2＋H2O

______________。(2)醛或酮的還原反應CH3CHO＋H2

____________；

＋H2

_________________。CH3CH2OH

CH3CH2OH

(3)鹵代烴、酯的水解反應CH3CH2—OH＋NaBrCH3COOH＋C2H5OHCH3COONa＋C2H5OH4．引入醛基(1)醇的催化氧化反應2CH3CH2OH＋O2

____________________。(2)炔烴與水的加成反應CH≡CH＋H2O

_____________。2CH3CHO＋2H2OCH3—CHO5．引入羧基(1)醛的氧化反應2CH3CHO＋O2

_____________。(2)某些烯烴、苯的同系物被KMnO4(H＋)溶液氧化CH3CH==CHCH3______________；____________。2CH3COOH

2CH3COOH(3)酯、酰胺的水解

_____________________；RCONH2＋H2O＋HCl____________________。RCOOH＋NH4Cl典例應用2．由溴乙烷制取乙二醇，并標注反應類型。3.寫出由乙烯轉(zhuǎn)化為乙酸乙酯的合成路線，并指明每步反應的類型。答案：歸納總結(jié)常見官能團引入或轉(zhuǎn)化的方法引入的官能團反應類型引入碳碳雙鍵鹵代烴的消去反應醇的消去反應炔烴與H2、HX、X2的不完全加成反應引入鹵素原子不飽和烴與鹵素單質(zhì)(或鹵化氫)的加成反應烷烴、苯及其同系物與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應醇與氫鹵酸的取代反應，苯酚與鹵素單質(zhì)溶液的取代反應歸納總結(jié)引入的官能團反應類型引入羥基鹵代烴的水解反應醛、酮與H2的加成反應酯的水解反應引入醛基醇的催化氧化反應炔烴與水的加成反應引入羧基醛的氧化苯的同系物的氧化(酸性高錳酸鉀溶液)酯的水解(酸性條件)返回任務三官能團的保護新知構(gòu)建含有多個官能團的有機物在進行反應時，非目標官能團也可能受到影響。此時需要將該官能團保護起來，先將其轉(zhuǎn)化為不受該反應影響的其他官能團，反應后再轉(zhuǎn)化復原。1．羥基的保護(1)醇羥基①將醇羥基轉(zhuǎn)化為醚鍵，反應結(jié)束后再脫除②將醇羥基轉(zhuǎn)化為酯基，再水解復原(2)酚羥基①用NaOH溶液保護②用CH3I保護2．氨基的保護①用酸轉(zhuǎn)化為鹽保護②用醋酸酐轉(zhuǎn)化為酰胺保護3．碳碳雙鍵的保護利用其與HCl等的加成反應將其保護起來，待氧化后再利用消去反應轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。CH3CH2Cl4．醛基(或酮羰基)的保護用乙醇(或乙二醇)加成保護交流研討將

直接氧化能得到

嗎？若不能，如何得到？

提示：不能。因酚羥易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應，把—OH轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾Na保護起來，待氧化其他基團后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。設計流程如下：典例應用1．某種藥物中間體的合成路線如下，其中②的目的是什么？答案：②是為了保護氨基，使其不被氧化。2．設計方案以CH2==CHCH2OH為原料制備CH2==CHCOOH。返回隨堂達標演練1．有機化合物分子中能引入鹵素原子的反應是A．消去反應 B．酯化反應C．水解反應 D．取代反應√消去反應主要是消去原子或原子團，形成雙鍵，A項錯誤；酯化反應是羧酸與醇生成酯和水的反應，不可能引入鹵素原子，B項錯誤；水解反應能引入羥基和羧基，但不能引入鹵素原子，C項錯誤；烷烴或芳香烴的取代反應均可引入鹵素原子，D項正確。2．某同學設計了由乙醇合成乙二醇的路線，如圖所示。下列說法正確的是A．X不可以發(fā)生加成反應B．等物質(zhì)的量的乙醇、X完全燃燒，消耗氧氣的量相同C．步驟②需要在氫氧化鈉的醇溶液中反應D．步驟①的反應類型是水解反應√乙醇在步驟①發(fā)生消去反應生成乙烯，乙烯與溴單質(zhì)發(fā)生加成反應生成1，2-二溴乙烷，1，2-二溴乙烷在步驟②發(fā)生水解反應生成乙二醇。X為乙烯，含有碳碳雙鍵，能夠發(fā)生加成反應，故A錯誤；等物質(zhì)的量的乙醇、乙烯完全燃燒，消耗氧氣的量相同，故B正確；步驟②為1，2-二溴乙烷水解生成乙二醇，反應條件為氫氧化鈉水溶液、加熱，故C錯誤；步驟①為乙醇發(fā)生消去反應生成乙烯，故D錯誤。3．鹵代烴與金屬鎂在無水乙醚中反應，可制得格氏試劑RMgX，它可與醛、酮等羰基化合物加成：所得產(chǎn)物經(jīng)水解可以得到醇，這是某些復雜醇的合成方法之一。現(xiàn)欲合成(CH3)3C—OH，下列所選用的鹵代烴和羰基化合物的組合正確的是A．乙醛和氯乙烷 B．甲醛和1-溴丙烷C．甲醛和2-溴丙烷 D．丙酮和一氯甲烷√由題給信息可知產(chǎn)物中與—OH相連的碳原子是羰基碳原子，要合成

，需要丙酮和一氯甲烷。故D正確。4．（2024·山東聊城一中高二期末）下列是以乙烯為原料合成丙酸(CH3CH2COOH)的途徑，不可能達到目的的是√A．乙醛和甲醛在堿性條件下生成CH3CH(OH)CHO，X是CH3CH(OH)CHO，X發(fā)生催化氧化不能生成丙酸，故選A；B．乙烯與HBr發(fā)生加成反應生成溴乙烷，溴乙烷與NaCN發(fā)生取代反應生成CH3CH2CN，CH3CH2CN在酸性條件下水解生成丙酸，故不選B;C．乙烯與HCN發(fā)生加成反應生成CH3CH2CN，CH3CH2CN在酸性條件下水解生成丙酸，故不選C；D．乙烯和CO、H2反應生成丙醛，丙醛發(fā)生催化氧化生成丙酸，故不選D。5．(2024·遼寧大連高二期末）某藥物中間體合成路線如圖(部分產(chǎn)物已略去)。下列說法錯誤的是A．①反應的目的是保護羥基B．B中含有醛基C．步驟③中有取代反應發(fā)生D．E的消去產(chǎn)物有立體異構(gòu)體√返回課時測評題點一構(gòu)建碳骨架1．下列反應可以使碳鏈增長的是A．CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共熱B．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共熱C．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共熱D．CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照√氰基可以取代鹵素原子使碳鏈增長，故A正確。2．下列反應能使碳鏈縮短的是①烯烴被酸性KMnO4溶液氧化②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化③重油裂化為汽油

④CH3COOCH3與NaOH溶液共熱⑤炔烴與溴水反應A．①②③④⑤ B．②③④⑤C．①②④⑤ D．①②③④√①中反應使碳碳雙鍵斷裂，碳鏈縮短；②中反應生成苯甲酸，碳鏈縮短；③中反應使碳碳鍵斷裂，碳鏈縮短；④中反應生成乙酸鈉和甲醇，碳鏈縮短；⑤中反應生成溴代烴，碳鏈長度不變。3．(2023·重慶調(diào)研)已知鹵代烴能發(fā)生反應：2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr。下列有機物可以合成環(huán)丙烷的是A．CH3CH2CH2BrB．CH3CHBrCH2BrC．CH2BrCH2CH2BrD．CH3CHBrCH2CH2Br√題點二引入官能團4．官能團的引入和轉(zhuǎn)化是有機合成中的關(guān)鍵和主要內(nèi)容。下面是某同學設計的引入羧基的幾種方案，請判斷其中無法實現(xiàn)的是A．鹵代烴的消去反應B．腈(RCN)在酸性條件下水解C．醛的氧化D．烯烴的氧化√5．下列物質(zhì)發(fā)生反應不能一步引入醛基的是(已知：當兩個羥基連接同一個碳原子時，易脫去一分子水)√6．(2024·云南曲靖民族中學高二期末)以1-氯丙烷為原料制備1，2-丙二醇的路徑如下所示：對應的反應類型先后順序為A．消去、水解、加成 B．消去、加成、水解C．加成、水解、消去 D．水解、加成、消去√由化學鍵的不飽和度變化得知，第一步為消去反應，第二步為加成反應，第三步為取代(或水解)反應。7．(2023·河北邯鄲高二期中)由有機化合物

經(jīng)三步合成

的路線中，不涉及的反應類型是A．取代反應 B．消去反應C．加成反應 D．氧化反應√題點三官能團的保護8．Q是一種食品添加劑中的防腐劑，可經(jīng)下列反應路線得到(部分反應條件略)。下列說法不正確的是A．X是苯酚的一種同系物，且溶解度小于苯酚B．經(jīng)反應X→Y和Z→W的目的是保護官能團酚羥基不被氧化C．與Y屬于同類有機物的同分異構(gòu)體有3種(不包含Y)D．1molW可以消耗1molNaHCO3√X與苯酚結(jié)構(gòu)相似，官能團相同，且分子組成上相差1個CH2，是苯酚的同系物，甲基是憎水基，X中含有的憎水基比苯酚中多，溶解度小于苯酚，A正確；酚羥基容易被氧化，經(jīng)反應X→Y和Z→W的目的是保護官能團酚羥基不被氧化，而將苯環(huán)上的甲基氧化為羧基，B正確；與Y屬于同類有機物的同分異構(gòu)體有

共4種，C不正確；W中含有一個羧基和一個羥基，只有羧基能與NaHCO3反應，則1molW可以消耗1molNaHCO3，D正確。9．對氨基苯甲酸可用甲苯為原料合成。已知：①苯環(huán)上的硝基可被還原為氨基：

＋3Fe＋6HCl―→

＋3FeCl2＋2H2O，產(chǎn)物苯胺還原性強，易被氧化；②—CH3為鄰、對位取代定位基，而—COOH為間位取代定位基。則由甲苯合成對氨基苯甲酸的步驟合理的是√由甲苯制取產(chǎn)物時，需發(fā)生硝化反應引入硝基，再還原得到氨基，將甲基氧化才得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化為羧基應在硝基被還原前，否則生成的氨基也被氧化，故先將甲基氧化為羧基，再將硝基還原為氨基。—CH3為鄰、對位取代定位基，而—COOH為間位取代定位基，產(chǎn)物中的氨基在羧基的對位。如果先氧化甲基成羧基，發(fā)生硝化反應時，硝基在羧基的間位，所以先用—CH3的對位取代效果，在甲基的對位引入硝基，再將甲基氧化成羧基，最后將硝基還原成氨基，所以合理選項為A。√A．丙烯→Ⅰ的反應可生成兩種產(chǎn)物

B．Ⅱ的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH2OHC．試劑a可用作食品添加劑

D．Ⅳ能使溴水褪色丙烯和HCl發(fā)生加成反應生成CH3CH2CH2Cl，CH3CH2CH2Cl在堿性條件下發(fā)生水解生成CH3CH2CH2OH，CH3CH2CH2OH發(fā)生催化氧化反應生成CH3CH2CHO，CH3CH2CHO和HCHO發(fā)生已知信息的反應生成HOCH2CH(CH3)CHO，HOCH2CH(CH3)CHO發(fā)生消去反應得到CH2==C(CH3)CHO，CH2==C(CH3)CHO再和H2發(fā)生加成反應得到2-甲基-1-丙醇。A．CH3CH==CH2和HCl發(fā)生加成反應可以生成兩種產(chǎn)物：CH3CHClCH3、CH3CH2CH2Cl，故A正確；B．CH3CH2CH2Cl在堿性條件下發(fā)生水解生成CH3CH2CH2OH，Ⅱ的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH2OH，故B正確；C．a(chǎn)為HCHO，HCHO是一種有毒物質(zhì)，不可用作食品添加劑，故C錯誤；D．Ⅳ為CH2==C(CH3)CHO，含有碳碳雙鍵，能使溴水褪色，故D正確。11．(2023·青島一中高二期中)以下是制備環(huán)丁基甲酸的反應過程，下列說法錯誤的是A．a(chǎn)→b的反應屬于取代反應B．b的一氯代物有4種(不考慮立體異構(gòu))C．a(chǎn)、b、c均能與NaOH溶液反應D．利用1-氯-3-溴丙烷合成a時使用的試劑依次是氫氧化鈉醇溶液→酸性高錳酸鉀溶液→濃硫酸和乙醇√12．有機物甲的結(jié)構(gòu)簡式為

，它可以通過下列路線合成(分離方法和其他產(chǎn)物已經(jīng)略去)：下列說法不正確的是A．甲可以發(fā)生取代反應、加成反應B．步驟Ⅰ反應的化學方程式是C．步驟Ⅳ的反應類型是取代反應D．步驟Ⅰ和Ⅳ在合成甲過程中的目的是保護氨基不被氧化√甲分子中含有氨基、羧基和苯環(huán)，可以發(fā)生取代反應、加成反應，故A正確；步驟Ⅰ是取代反應，反應的化學方程式是