《学霸笔记 同步精讲》第三章 第五节 第1课时 有机合成的主要任务（课件）高中化学人教版选择性必修3

(共52张PPT)
第1课时　有机合成的主要任务
第三章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位素养阐释
1.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,能说出有机化合物分子骨架的构建,官能团引入、转化或消除的方法。
2.能记住有机化合物分子结构分析的思路和方法,建立对有机反应多角度认识模型并利用模型进一步掌握有机合成的思路和方法。
自主预习 新知导学
一、构建碳骨架
1.碳链的增长。
(1)炔烃与HCN加成,加成后产物水解。
(2)醛与HCN加成,加成后产物催化加氢。
(3)羟醛缩合反应。
2.碳链缩短。
(1)烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化。
(3)芳香烃侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化。
3.成环反应。
(1)共轭二烯烃的成环反应。
(2)形成环酯。
4.开环反应。
(1)环酯水解开环。
二、引入官能团
1.官能团的引入:
2.有机合成中官能团的保护。
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)醇羟基的保护:保护羟基时,可以先将羟基转化为醚键,使醇转化为较为稳定的醚,待合成反应结束后,再在一定条件下脱除起保护作用的基团,恢复羟基。也可以通过酯化反应将醇羟基转化为较稳定的酯基进行保护,反应结束后通过水解反应复原。
(2)酚羟基的保护:因为酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH变为—ONa(或—OCH3)将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。
(3)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。
(4)氨基(—NH2)的保护:如对硝基甲苯 对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
【自主思考】
1.碳链增长常用方法的反应类型有哪些
提示:加成反应和取代反应。
2.如何由氯乙烷转化为乙酸,画出转化流程图。
3.如何由乙醇转化为乙二醇,画出转化流程图。
【效果自测】
1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热可以实现碳链的增长。(　　)
(2)有机化合物分子中的羟基一定能直接转化为醛基。(　　)
(3)卤代烃分子中的—X能转化为—OH。(　　)
(4)醛基既可转化为羧基又可转化为羟基。(　　)
(5)醛基通过氧化反应转化为羟基。(　　)
×
×
√
√
×
2.在有机合成中,官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现。某些官能团的转化关系:
上述反应中属于取代反应的是　　　　　　　 (填字母,下同) ;属于加成反应的是　　　　　;属于消去反应的是　　　　　;属于氧化反应的是　　　　　;属于还原反应的是　　　　　。转化步骤b的条件为　　　　　　　　;转化步骤e的条件为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:g、h、m、n、w、z　a、f、i　b、e　c、j、k　d、i　浓硫酸、
170 ℃　NaOH、乙醇、加热
3.下列反应中:
①酯化反应　②乙醛与HCN加成　③乙醇与浓硫酸140 ℃共热　④1-溴丙烷与NaCN作用　⑤持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物　⑥重油裂化为汽油　⑦乙烯的聚合反应　⑧乙苯被酸性KMnO4溶液氧化
(1)可使碳链增长的反应是　　　　 (填序号,下同) 。
(2)可使碳链减短的反应是　　　　。
答案:(1)②④⑦
(2)⑤⑥⑧
合作探究 释疑解惑
探究任务1
构建碳骨架
问题引领
写出由乙烯制丙烯酸各步反应的化学方程式。
比较丙烯酸(CH2 CHCOOH)与乙烯(CH2 CH2)的结构,可知乙烯增加一个碳原子,官能团增加一个羧基。乙炔可与HCN发生加成反应生成丙烯腈,丙烯腈再经水解可生成丙烯酸,得到目标产物。那么由乙烯得到乙炔,可将乙烯与Cl2加成再消去制得,即
(CH3—CH2—CH2—CH2—OH)的结构,可知碳原子数增加一倍,官能团由碳碳双键转变为醇羟基,且个数仍为一个。可先将乙烯转化为乙醛即可达到碳原子数加倍的目的:
归纳提升
1.碳链的增长。
2.碳链的缩短。
典型例题
【例题1】 Ⅰ.烯烃通过臭氧氧化并经锌和水处理后可得到醛或酮(羰基和两个烃基相连接的化合物)。
(R1、R2、R3均为烷基或H原子)
Ⅱ.醛、酮均可与HCN加成,经酸性条件水解变成羟基羧酸:
Ⅲ.烯烃A(CnH2n)发生如下反应:
其中B不能发生银镜反应,D、F、G分子中的碳原子数相同,I是常见的塑料。请根据以上信息和反应关系回答相关问题。
(1)书写下列化合物的结构简式。
A　 　　　　　　　　　,B　 ,
I　　　　　 　　　　。
(2)填写反应类型。
F→G:　　　　　,H→I:　　　　　　。
(3)书写反应的化学方程式。
D→F: 　 ;
E+G→H: 　 。
解析:B不能发生银镜反应,可推知B中最少有3个碳原子,B为酮,由B→D→F的过程,结合信息Ⅱ可知F或G中最少有4个碳原子。又因为I为(C5H8O2)n,可知E分子结构中有1个碳原子,G分子结构中有4个碳原子,再结合信息Ⅰ,
【变式训练1】 菠萝酯F是一种具有菠萝香味的赋香剂,其合成路线如下:
(1)A的结构简式为　　　　　　,A中所含官能团的名称是　　　　　　　　　　。
(2)由A生成B的反应类型是　　　　　　　　　　　　　　;E的某同分异构体只有一种相同化学环境的氢,该同分异构体的结构简式为　　　　　　　　　　。
(3)写出D与E反应生成F的化学方程式 　 。
(4)结合题给信息,以溴乙烷和环氧乙烷为原料制备1-丁醇,设计合成路线
(其他试剂任选)。
解析:(1)由题目所给信息可知,生成A的反应为双烯加成反应:
根据结构简式可知,A中含有碳碳双键和醛基两种官能团。
(4)根据题目所给信息,CH3CH2Br与Mg在醚的作用下生成CH3CH2MgBr,CH3CH2MgBr与环氧乙烷在酸性条件下反应即可生成1-丁
探究任务2
官能团的引入、消除和转化
问题引领
1.在有机化合物中如何引入醛基和羧基
2.如何消除有机化合物中的羟基
提示:不能。该转化的要求是只将醇羟基转化为羧基,但是在此过程中酚羟基也易被氧化。因此需要先对酚羟基实施保护。具体的转化过程为
归纳提升
1.官能团的引入方法。
引入—OH 烯烃与水加成,醛、酮加氢,卤代烃水解,酯的水解
引入—X 烃与X2取代,不饱和烃与HX或X2加成,醇与HX取代
引入 某些醇或卤代烃的消去,炔烃加氢
引入—CHO 某些醇的氧化,烯烃的氧化,糖类水解(生成葡萄糖)
引入—COOH 醛氧化,苯的同系物被强氧化剂氧化,羧酸盐酸化,酯在酸性条件下水解
引入—COO— 酯化反应
2.官能团的消除方法。
(1)通过加成反应消除不饱和键。
(2)通过消去反应、氧化反应、酯化反应等消除羟基(—OH)。
(3)通过加成反应或氧化反应等消除醛基(—CHO)。
(4)通过水解反应消除酯基。
(5)通过消去反应或水解反应可消除卤素原子。
3.官能团的转化方法。
(1)官能团种类变化。利用官能团的衍生关系进行衍变,如:
(2)官能团数目变化。通过不同的反应途径增加官能团的个数,如:
典型例题
【例题2】 有机化合物E和F可用作塑料增塑剂或涂料中的溶剂。它们的相对分子质量相等,可用如下方法合成:
(1)请写出有机化合物的名称:A　　　　　　,B　　　　　　　　。
(2)请写出下列反应的化学方程式。
A+D→E 　 。
B+C→F 　 。
(3)X反应的类型及条件:类型　　　　　　　,条件　　　　。E和F的相互关系属　　　　(填序号)。
①同系物　②同分异构体　③同一种物质　④同一类物质
答案:(1)对苯二甲醇　对苯二甲酸
(3)取代反应　光照　②④
【变式训练2】 由环己烷可制备1,4-环己二醇的二醋酸酯。下面是有关的8步反应(无机产物已略去):
(1)写出结构简式:
A　　　　　　　　　,B　　　　　　　　　,C　　　　　　　　　,
D　 。
(2)反应①属于　　　　反应,反应的化学方程式是　 　。
(3)反应⑤属于　　　　反应,反应⑦属于　　　　反应。
(4)反应⑦的化学方程式是 　。
解析:从题面上看,8步反应中多次涉及烃与卤素单质的作用及卤代烃参与的反应。其中,反应①是环己烷与氯气在光照条件下的取代反应;从条件来
课堂小结