高中化學 第3章 第5節 第1課時 有機合成的主要任務

第五節有機合成

第1課時有機合成的主要任務

［核心素養發展目標］通過碳骨架的構建、官能團的轉化，體會有機合成的基本任務，掌握有機化合物

分子破骨架的構建，官能團引入、轉化或消除的方法。

一、構建碳骨架

有機合成使用相對的原料，通過有機化學反應來構建和引入

由此合成出具有特定和的目標分子。

碳骨架是有機化合物分子的結構基礎，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“

1.碳鏈的增長

(1)煥烽與HCN加成

HCNH/)?H+

CH三CH催化劑△

丙烯—丙烯一

(2)醛或酮與HCN加成

/'，HCNH,

H催化劑催化劑(物質的量之比為1：2加成)

羥基臍氨基醇

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。

(3)羥醛縮合反應

醛分子中在醛基鄰位碳原子上的氫原子(a?H)受談基吸電子作用的影響，具有一定的活潑性。分子內含

有a-H的醛在一定條件下可發生加成反應，生成。?羥基醛，該產物易失水，得到a,p?不飽和醛。

()

催化劑

「口又口a催化劑

LH—C—H+CH3cHO△

2.碳鏈的縮短

反應可以使煌分子鏈縮短。

⑴烯燒

R，

C-CH-R",

/H~~>

(2)以睡

KMnO,

RCmCHH0

(3)芳香燃

KMR

_

R，--S*o

與苯環相連的碳原子上才能被酸性高鎬酸鉀溶液氧化。

3.碳鏈的成環

(I)共*用一烯燃

共加二烯姓含有兩個碳碳雙鍵，且兩個雙鍵被一個單鍵隔開。

COOH人COOH

(第爾斯?阿爾德反應的加成原理)。

(2)環酯

COOHH(X'H2

II-濃硫酸

COOH+H(K'H2△

(3)環健

一定條件

HOCH2cH20H

r深度思考」

閱讀教材“資料卡片”，了解羥醛縮合的原理，思考下列問題:

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應用體驗」

?.碳鏈增長在有機合成中具有重要意義，它是實現由小分子有機物向較大分子有機物轉化的主要途徑。

某同學設計了如下4個反應，其中可以實現碳鏈增長的是()

A.CH3cH2cH2cH?Br和NaCN共熱

B.CH3cH2cH2cH?Br和NaOH的乙醇溶液共熱

C.CH3cH2Br和NaOH的水溶液共熱

D.乙烯和此。的加成反應

2.已知鹵代姓可與金屬鈉反應，生成碳鏈較長的燒：R—X+2Na+R,—X_>R—R'+2NaXo現有

CH3cH?Br和CH3cHBrCFh的混合物，使其與金屬鈉反應，不可能生成的燒是()

A.己烷B.正丁烷

C.2,3?二甲基丁烷D.2?甲基丁烷

二、引入官能團

有選擇地通過取代、力口成、消去、氧化、還原等有機化學反應，可以實現有機化合物類別的轉化,

并引入目標官能團。

1.引入碳碳雙鍵

(1)醇的消去反應

濃H.SO,

CH3cH20H170(o

(2)鹵代烽的消去反應

乙耨

---?

CH?—CHz—Br+NaOH△_________________________________________

(3)炊睡與H2、鹵化氫、鹵索單質的不完全加成反應

催化劑.

CH三CH+HC1△<,

2.引入碳鹵鍵

(1)烷蜂、芳香煌的取代反應

光

(2)醇與氫鹵酸(HX)的取代反應

△

CH3—CH2—OH+HBr-*。

(3)塊燒、烯燃與鹵素單質或鹵化氫的加成反應

=

CH3cHCH2+Br2_*：

△

=

CH3CHCH2+HC1—*(主要產物)；

催化劑.

CH=CH+HC1△o

3.引入羥基

(1)烯蜂與水的加成反應

催化劑_

=

CH2CH2+H2O加熱、加壓o

(2)醛或酮的還原反應

傕化劑,

CH3CHO+H2△：

||傕化劑一

CHCCH3+Hz△。

(3)鹵代燒、酯的水解反應

水

----?

CH3CH2Br+NaOH△；

稀硫版.

CH3COOC2H5+H2O△_________________________

△

CH3COOC2H5+NaOH—*。

4.引入醛基

(1)醇的催化氧化反應

傕化劑一

2CH3CH2OH+O2△。

(2)炊睡與水的加成反應

催化劑

CH=CH+H2O△。

5.引入竣基

(1)醛的氧化反應

傕化劑,

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，并標注反應類型。

2.由澳乙烷轉化成乙酸乙酯并標注反應類型。

('()()\，

()(X：CH

3怎樣轉變為?

「應用體驗」

I.下列說法不正確的是()

CH,

I

CH—C—OH

I

A.CH.可發生消去反應引入碳碳雙鍵

()

B.CH」一C--CH，可發生催化氧化反應引入竣基

C.CH3cH?Br可發生取代反應引入羥基

D.Q與CH2-CH2可發生加成反應形成碳環

2.在有機合成中，常會引入官能團或將官能團消除，下列相關過程中反應類型及相關產物不合理的是

()

CH2—CH2CH2—CII2

加成取代

=BIrI

A.乙烯->乙二醇：CH2CH2—>Br->OHOH

水解加成

>=

B.濱乙烷―"乙醇:CH3CH2Br—CH2CH2—*CH3cH20H

CH3CH2CII—CFL

消去加成II消去

>=BrBr

C.l?浪丁烷—*1?丁塊：CH3cH2cH2cH2Br—CH3CH2CHCH2->->

CH3cH2H

CH2—CH2

加成L?消去八一八r

D.乙烯―>乙煥：CH2=CH2—>母Br->CH=CH

三、官能團的保護

含有多個官能團的有機化合物在進行反應時，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，先將其轉化為不受該反應影響的其他官能團，反應后再轉化復原。

1.羥基的保護

(1)醇羥基

①將醇羥基轉化為酸鍵，反應結束后再脫除

引入保護茶合成反應脫除保護茶

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

②將醇羥基轉化為酯基，再水解熨原

0

合成反應

R-OHR—O—C—Rz?.....

R”0H

(2)酚羥基

①用NaOH溶液保護

(),

②用CH3I保護

OHOU

CH,1Hl

2.氨基的保護

(1)用酸轉化為鹽保護

(2)用錯酸酊轉化為酰胺保護

3.碳碳雙鍵的保護

利用其與H。等的加成反應將其保護起來，待氧化后再利用消去反應轉變為碳碳雙鍵。

NaOH/乙醇

HC1-----------------?

=△=

CH2CH2―?CH2CH2

4.醛基(或酮城基)的保護

用乙靜(或乙二酹)加成保護

(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嗎？若不能,

1.將如何得到？

2.某種藥物中間體的合成路線如下，其中②的目的是什么？

「應用體驗」

==

設計方案以CH2CHCH2OH為原木斗制］備CH2CHCOOHO

答案精析

簡單易得碳骨架官能團結構性質增長縮短成環

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至少連有一個氫原子

()

/\

()=CCH2

(I、CH?

3.(2)。+2H2O⑶2旬2。

深度思考

CHOCH—CH.—(,HOCH-CHCHO

A

催化劑

催化劑.IJ—?

(i)+CH3CHO△+比0。

CHOH

C—CHO

催化劑

CH,OH

(2)3HCHO+CH3CHO?o

應用體驗

l.A

2.A[CH3cH2Br與金屬鈉以物質的量之比為1：1發生反應能夠生成正丁烷和溪化鈉；CHCHBrCH.,與

金屬鈉以物質的量之比為1：1發生反應能夠生成2,3-二甲基丁烷和浸化鈉；CH3cHzBr、CH3CHB1CH3

與金屬鈉以物質的量之比為1：1：2發生反應能夠生成2-甲基丁烷和演化鈉。]

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

消去反應抑成反應

l.CH3cH?Br?CH2