高中化学新教材同步选择性必修第三册 第3章 第五节 第1课时 有机合成的主要任务

第1课时

有机合成的主要任务1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成基本任务，掌握

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.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献及对健康、环

境造成的影响，能用“绿色化学”的理念指导合成路线的选择。核心素养发展目标一、有机合成随堂演练知识落实课时对点练二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入内容索引1.有机合成的概念有机合成指利用相对简单、易得的原料，通过有机化学反应来构建

和引入

，由此合成出具有特定

和

的目标分子的过程方法。一、有机合成碳骨架结构

性质官能团2.有机合成的任务和过程碳的骨架

官能团3.有机合成的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应

、产率

。(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。(4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。少

高

原料分子目标分子主要任务示例CH2==CH2CH3COOH改变官能团种类(1)CH3CH2OH

(2)CH≡CH

对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。深度思考改变官能团数目碳链转变为碳环(3)CH3CH2CH2Br

(4)CH3CH==CH2CH3CH2CH2COOH

改变官能团的位置改变官能团的种类和碳原子数目返回1.构建碳骨架(1)增长碳链①卤代烃与NaCN的反应CH3CH2Cl＋NaCN―→

；CH3CH2CN

。二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入CH3CH2CN(丙腈)＋NaClCH3CH2COOH②醛、酮与氢氰酸的加成反应CH3CHO＋HCN―→

；

。③卤代烃与炔钠的反应2CH3C≡CH＋2Na

；CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→

。④羟醛缩合反应CH3CHO＋_____________________。CH3C≡CCH2CH3＋NaCl2CH3C≡CNa＋H2(2)缩短碳链①脱羧反应R—COONa＋NaOH

。②氧化反应

；R—CH==CH2

。③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。④烃的裂化或裂解反应C16H34

；C8H18

。R—H＋Na2CO3RCOOH＋CO2↑C8H18＋C8H16C4H10＋C4H8(3)成环①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)②形成环酯

。＋＋2H2O③形成环醚(4)开环①环酯水解开环②环烯烃氧化开环2.常见官能团引入或转化的方法(1)碳碳双键①醇的消去反应CH3CH2OH

。②卤代烃的消去反应CH3—CH2—Br＋NaOH

。③炔烃的不完全加成反应CH≡CH＋HCl

。CH2==CH2↑＋H2OCH2==CH2↑＋NaBr＋H2OCH2==CHCl(2)卤素原子①烃与卤素单质的取代反应

；

。＋HBr＋HCl②不饱和烃的加成反应

＋Br2―→ _________；CH3CHBrCH3CH2==CHCl③醇的取代反应CH3—CH2—Br＋H2O(3)羟基①烯烃与水的加成反应CH3CH2OH②卤代烃的水解反应CH3CH2—OH＋NaBr③醛或酮的还原反应CH3CH2OH④酯的水解反应CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COONa＋CH3CH2OH(4)官能团的转化熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。(1)有机合成应遵循低价、绿色、环保等要求(

)(2)有机合成中原子利用率最高的反应是化合反应、加成反应、加聚反应等(

)(3)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基(

)(4)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基(

)(5)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇(

)正误判断√√√×√理解应用图中F分子中含有8个原子组成的环状结构。(1)反应①②③中属于取代反应的是________(填反应序号)。(2)写出结构简式：E__________________，F_____________________________________________________。②③或解析本题主要考查了有机物转化过程中碳链的延长和碳环的生成，延长碳链的方法是先引入—CN，再进行水解；碳环的生成是利用酯化反应。A是丙烯，从参加反应的物质来看，反应①是一个加成反应，生成的B是1,2-二溴丙烷；反应②是卤代烃的水解反应，生成的D是1,2-丙二醇；结合题给信息可以确定反应③是用—CN代替B中的—Br，B中有两个—Br，都应该被取代了，生成的C再经过水解，生成的E是2-甲基丁二酸。归纳总结判断有机合成任务时，要将原料与产物进行对比，一比碳骨架的变化，二比官能团类别、个数及位置的差异，来确定有机合成的任务。返回1.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷(

)的反应中，原子利用率最高的是A.CH2==CH2＋

(过氧乙酸)―→＋CH3COOHB.CH2==CH2＋Cl2＋Ca(OH)2―→＋CaCl2＋H2O随堂演练知识落实√1234512345解析A中存在副产品CH3COOH，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；B中存在副产品CaCl2和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低；C中反应物全部转化为目标产物，原子利用率为100%，原子利用率最高；D中存在副产品HOCH2CH2—O—CH2CH2OH和H2O，反应物没有全部转化为目标产物，原子利用率较低。2.由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需要经历的反应类型有A.氧化——氧化——取代——水解B.加成——水解——氧化——氧化C.氧化——取代——氧化——水解D.水解——氧化——氧化——取代12345√解析由乙烯CH2==CH2合成HOCH2COOH的步骤：123453.已知：含

的物质(烯烃)一定条件下能与水发生加成反应，生成醇(含羟基的烃的衍生物)；有机物A～D间存在图示的转化关系：下列说法不正确的是A.D的结构简式为CH3COOCH2CH3 B.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色C.B与乙酸发生了取代反应

D.可用B萃取碘水中的碘单质12345√1234解析C被氧化生成乙酸，则C为CH3CHO，B在加热条件下和氧化铜发生氧化反应生成C，则B为CH3CH2OH，A和水发生加成反应生成B，则A为CH2==CH2，乙酸和乙醇发生酯化反应生成D，D为CH3COOCH2CH3。54.已知：

＋R—MgX―→

MgX由乙醇合成CH3CH==CHCH3(2-丁烯)的流程如下：下列说法错误的是A.③发生氧化反应，⑥发生

消去反应B.M的结构简式为CH3CH2XC.P的分子式为C4H10O D.2-丁烯与Br2以1∶1加成可得三种不同产物12345√5.由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子化合物H的示意图如图所示：请回答下列问题：(1)写出以下物质的结构简式：A_____________，F__________，C__________。12345CH2BrCH2BrHC≡CHOHCCHO解析

乙烯和溴发生加成反应生成A，A的结构简式为CH2BrCH2Br，A和氢氧化钠的水溶液发生取代反应生成B，B的结构简式为HOCH2CH2OH，B被氧气氧化生成C，C的结构简式为OHCCHO，C被氧气氧化生成D，D的结构简式为HOOCCOOH，B和D发生酯化反应生成E，E是环状酯，则E为乙二酸乙二酯；A和氢氧化钠的醇溶液发生消去反应生成F，F的结构简式为HC≡CH，F和氯化氢发生加成反应生成G氯乙烯，氯乙烯发生加聚反应生成H聚氯乙烯。通过以上分析知，A、F、C的结构简式分别是CH2BrCH2Br、HC≡CH、OHCCHO。12345(2)写出以下反应的反应类型：X__________，Y__________。12345酯化反应

加聚反应解析

乙二酸和乙二醇发生酯化反应生成乙二酸乙二酯，氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯。(3)写出以下反应的化学方程式：A→B：_____________________________________________；G→H：___________________________________。1234512345(4)若环状酯E与NaOH水溶液共热，则发生反应的化学方程式为___________________________________________________。1234512345返回解析

环状酯E与NaOH水溶液共热，发生水解反应生成羧酸钠和乙二醇，反应方程式为

＋2NaOHNaOOCCOONa＋HOCH2CH2OH。课时对点练题组一有机官能团的引入、消除和保护1.(2019·祁县第二中学高二月考)有机合成的关键是构建官能团和碳骨架，下列反应不能引入—OH的是A.醛还原反应

B.酯类水解反应C.卤代烃水解

D.烷烃取代反应1234567891011121314对点训练√15解析醛(R—CHO)与氢气发生加成反应能够生成R—CH2OH，该反应也属于还原反应，故不选A；酯类(R1—COO—R2)水解能够生成R1—COOH和HO—R2，故不选B；卤代烃(R—Cl)水解生成R—OH，故不选C；烷烃取代反应生成卤代烃，不能反应引入—OH，故选D。123456789101112131415A.1-丁烯

B.1,3-丁二烯C.乙炔

D.乙烯2.(2020·河北省涿鹿中学高二月考)根据下面合成路线判断烃A为1234567891011121314√15解析由最后的产物是醚结合最后一步的反应条件可知最后一步反应是醇发生分子间脱水，所以C为HOCH2CH2OH，再结合B中有Br，B转化为C的条件是氢氧化钠溶液加热，可知B为BrCH2CH2Br，所以A是乙烯。12345678910111213143.(2020·天津五十七中高二期中)在有机合成中官能团的引入或改变是极为重要的，下列说法正确的是A.甲苯在光照下与Cl2反应，主反应为苯环上引入氯原子B.引入羟基的方法常有卤代烃和酯的水解、烯烃的加成、醛类的还原C.将CH2==CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应即可得到CH2==CH—

COOHD.HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体在一定条件下发生加成、酯化

反应即可得到√151234567891011121314解析甲苯在光照下与Cl2反应，主反应为甲基上引入氯原子，故A错误；卤代烃水解为醇，酯水解为酸和醇，烯烃与水发生加成反应生成醇，醛与氢气发生还原反应生成醇，故B正确；碳碳双键、羟基都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，CH2==CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应不能得到CH2==CH—COOH，故C错误；HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体在一定条件下发生加成、加聚反应可得到

，故D错误。154.下列制备设计错误的是A.以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基B.制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，可向苯环上先引入磺酸基

(—SO3H)C.制备十二烷基苯可以采用1-十二烯在一定条件下与苯加成D.采用对MgCl2·6H2O在氯化氢气流中加热脱水制无水MgCl21234567891011121314√15解析以苯为原料制水杨酸(邻羟基苯甲酸)，应向苯环上先引入酚羟基，这样才利于在酚羟基的邻位上引入甲基，故A正确；制备表面活性剂对十二烷基苯磺酸钠，应向苯环上先引入十二烷基，再利用磺化反应在对位引入磺酸基(—SO3H)，故B错误；利用1-十二烯在一定条件下与苯发生加成反应可制备十二烷基苯，故C正确；氯化镁晶体脱水过程中镁离子易水解生成氢氧化镁沉淀，在氯化氢气体中脱水可以抑制镁离子水解，即MgCl2·6H2O要在HCl氛围中加热脱水制得无水MgCl2，故D正确。123456789101112131415下列说法不正确的是A.A是苯酚的一种同系物，且溶解度小于苯酚B.经反应A→B和C→D的目的是保护官能团酚羟基不被氧化C.与B属于同类有机物的同分异构体有3种(不包含B)D.1molD可以消耗1molNaHCO35.E是一种食品添加剂中的防腐剂，可经下列反应路线得到(部分反应条件略)。1234567891011121314√15解析A与苯酚结构相似，官能团相同，且相差1个CH2，是苯酚的一种同系物，甲基是憎水基，A中含有的憎水基比苯酚多，溶解度小于苯酚，选项A正确；酚羟基容易被氧化，经反应A→B和C→D的目的是保护官能团酚羟基不被氧化，而将苯环上的甲基氧化为羧基，选项B正确；123456789101112131415D中含有一个羧基和一个羟基，只有羧基能与NaHCO3反应，则1molD可以消耗1molNaHCO3，选项D正确。123456789101112131415与B属于同类有机物的同分异构体有

、

、

、

共4种，选项C不正确；题组二有机合成过程中反应类型的判断6.(2020·江门市新会第一中学高二期中)已知卤代烃在一定条件下既可发生水解反应，又可发生消去反应，现以2-溴丙烷为主要原料制取1,2-丙二醇时，需要经过的反应是A.消去—加成—取代

B.加成—消去—取代C.取代—消去—加成

D.取代—加成—消去1234567891011121314√15解析以2-溴丙烷为主要原料，制取1,2-丙二醇时，步骤为：①2-溴丙烷在NaOH醇溶液中发生消去反应生成丙烯；②丙烯与溴单质发生加成反应生成1,2-二溴丙烷；③1,2-二溴丙烷在NaOH水溶液中发生水解(或取代)反应生成1,2-丙二醇，故答案为A。7.(2020·应城市第一高级中学高二期中)有下列几种反应类型：①消去②加聚③水解④加成⑤酯化⑥氧化。用乙醇为原料(无机原料任选)制取

，按正确的合成路线依次发生的反应所属类型应是A.①④③⑥⑤

B.①⑥④③⑤C.①②③⑥⑤

D.⑥①④③⑤√123456789101112131415解析

为乙二酸与乙醇发生酯化反应制得，因此需要先利用乙醇制备乙二酸，可将乙醇发生消去反应制备乙烯，乙烯再与Br2发生加成反应生成1,2-二溴乙烷，1,2-二溴乙烷在NaOH溶液中发生水解反应生成乙二醇，乙二醇再发生氧化反应生成乙二酸，乙二醇与乙二酸再发生酯化反应生成

，依次发生的反应所属类型为①④③⑥⑤，故答案为A。123456789101112131415题组三有机物碳链的改变8.烯烃在一定条件下发生氧化反应时

发生断裂，RCH==CHR′可以氧化成RCHO和R′CHO，在该条件下烯烃分别被氧化后产物可能有CH3CHO的是A.(CH3)2C==CH(CH2)2CH3B.CH2==CH(CH2)2CH3C.CH3CH==CH—CH==CH2D.CH3CH2CH==CHCH2CH3123456789101112131415√解析烯烃在一定条件下发生氧化反应时

发生断裂，RCH==CHR′可以氧化成RCHO和R′CHO，可知要氧化生成CH3CHO，则原烯烃的结构应含有CH3CH==，CH3CH==CH—CH==CH2结构中含CH3CH==，所以氧化后能得到CH3CHO。1234567891011121314159.卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格林试剂R—MgX，它可与醛、酮等羰基化合物加成：＋R—MgX―→MgX所得产物经水解可以得到醇，这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成(CH3)3C—OH，下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是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1234567891011121314√15解析由题给信息可知产物中与—OH相连的碳原子是羰基碳原子，要合成

，需要丙酮和一氯甲烷。A选项中反应得到的是CH3CH(OH)CH2CH3，B选项中反应得到的是CH3CH2CH2CH2OH，C选项中反应得到的是HOCH2CH(CH3)2。12345678910111213141510.烯烃复分解反应的示意图如下：

下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成

的是√123456789101112131415解析A中两个碳碳双键断裂后，生成物中新形成的环为六元环，且新环中所形成的碳碳双键位置符合要求；B中两个碳碳双键断裂后，合成的是五元环；C中两个碳碳双键断裂后，合成了六元环，但是碳碳双键的位置不正确；D中两个碳碳双键断裂后，得到的是五元环。123456789101112131415D. ＋NaBr题组四简单有机合成路线的设计与选择11.工业生产中有实用价值的反应往往产物较纯净且容易分离，据此判断下列有机反应在工业上没有实用价值的是123456789101112131415√解析丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，产物种类很多，且不易分离。12.以1-丙醇制取

，最简便的流程需要下列反应的顺序是a.氧化b.还原c.取代d.加成e.消去f.中和g.加聚h.酯化A.b、d、f、g、h B.e、d、c、a、hC.a、e、d、c、h D.b、a、e、c、f√123456789101112131415答案13.现有

、溴、浓硫酸和其他无机试剂，请设计出由

―→

的最佳合成路线。综合强化123456789101112131415解析本题中需要保护原有官能团碳碳双键，在设计合成路线时，可以暂时使碳碳双键发生加成反应，等引入新的官能团后，再通过消去反应生成碳碳双键。123456789101112131415123456789101112131415分析下图变化，并回答有关问题：123456789101112131415(1)写出下列物质的结构简式：A_______________；C________________。(2)指出下列反应类型：C―→D：_________；F―→G：__________。消去反应

加聚反应(3)写出下列反应的化学方程式：D＋E―→F：_____________________________________________________________________；F―→G：____________________________________________________。123456789101112131415＋H2O1234567891011121314解析有机物A(C3H6O)应属于醛或酮，因无银镜反应，只能是酮，可推知A为丙酮(

)，其他根据流程图路线，结合题给信息分析。1515.(2020·沈阳实验中学高二期中)丁苯酞是我国自主研发的一类用于治疗急性缺血性脑卒的新药。合成丁苯酞(J)的一种路线如图所示：123456789101112131415已知：123456789101112131415(1)B的化学名称是______________，F中含氧官能团名称是______。1234567891011121314152­-甲基-­2-­溴丙烷醛基解析根据G的结构简式可知，A的结构简式为CH2==C(CH3)2，A发生加成反应生成的B为(CH3)3CBr，B发生信息中的反应生成的C为(CH3)3CMgBr，D为

，D和液溴发生苯环上的取代反应生成的E为

，E发生氧化反应生成的F为

；根据信息中第一步以及第二步中与二氧化碳的反应，由G可推知H为

，结合J的分子式，123456789101112131415可知H脱去1分子水形成J，而J是一种环酯，则J为

。根据G的结构简式可知，A的结构简式为CH2==C(CH3)2，A发生加成反应生成的B为(CH3)3CBr，B的名称为2-­甲基­-2­-溴丙烷，由以上分析可知F为

，其中含氧官能团名称为醛基。123456789101112131415(2)由E―→F和H―→J的反应类型分别是_________、______________________。123456789101112131415氧化反应

酯化反应(或取代反应)解析E中甲基转化为醛基生成F，属于氧化反应，H中羧基和羟基转化为酯基生成J，属于酯化反应或取代反应。(3)试剂a是___________。123456789101112131415Br2/FeBr3解析由D到E发生苯环上的一溴取