高中化学3.5有机合成讲义无答案新人教版选择性必修3

3.5有机合成学习目标素养目标1．驾驭烃及烃的衍生物性质及官能团相互转化的一些方法。2．了解有机合成的基本过程和基本原则，依据合成路途图学会推断有机物的结构，依据信息能设计有机化合物的合成路途。1．通过有机物的结构推想有机物的转化路径，培育学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。2.通过建立有机物合成推断的思维模型，培育学生“证据推理与模型认知”的学科素养。一、有机合成1．有机合成的概念有机合成指利用相对简洁、易得的原料，通过来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子的过程方法。2．有机合成的任务和过程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途，使得反应过程中副反应少、产率高。(3)符合“”的要求，操作简洁、条件温柔、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。(4)依据肯定的反应依次和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入1．构建碳骨架(1)(2)缩短碳链(3)(4)开环2．常见官能团引入或转化的方法(1)碳碳双键①②③炔烃的不完全加成反应(2)卤素原子①烃与卤素单质的取代反应②③(3)羟基①②卤代烃的水解反应③④酯的水解反应学问点一：有机合成的主要任务【学问点梳理】1．有机合成的概念有机合成指利用简洁、易得的原料，通过有机反应生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程。2．有机合成的任务有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。3．有机合成遵循的原则(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途，使得反应过程中副反应少、产率高。(3)符合“绿色化学”的要求，操作简洁、条件温柔、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。(4)依据肯定的反应依次和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。在引入官能团的过程中，要留意先后依次，以及对先引入的官能团的爱护。4．有机合成中碳骨架的构建(1)碳链增长的反应加聚反应；缩聚反应；酯化反应；利用题目所给信息反应，如卤代烃的取代反应，醛、酮的加成反应……①炔烃、烯烃、醛、酮与HCN加成：②醛酮的羟醛缩合(其中至少一种含有α­H)：③卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3CCNa等的取代反应：RCl＋NaCNRCN＋NaCl。④聚合反应a．加聚反应(烯烃、二烯烃、乙炔等)：b．缩聚反应：酯化反应类型(如乙二醇与乙二酸反应)、氨基酸缩合类型(如甘氨酸缩合)、甲醛与苯酚(酚醛树脂)。⑤酯化反应：CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O。(2)碳链减短的反应①氧化反应，包括烯烃、炔烃的部分氧化，苯的同系物氧化成苯甲酸等。②水解反应，主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。如RCOOR′＋H2ORCOOH＋R′—OH。③烷烃发生裂化或裂解反应：C16H34eq\o(→,\s\up7(高温))C8H18＋C8H16；C8H18eq\o(→,\s\up7(高温))C4H10＋C4H8。④脱羧反应：R—COONa＋NaOHeq\o(→,\s\up11(CaO),\s\do4(△))R—H＋Na2CO3。①烷烃的裂化反应；②利用题目所给信息反应，如烯烃、炔烃的氧化反应，羧酸及其盐的脱羧反应……(3)常见由链成环的方法①二元醇成环如：HOCH2CH2OH＋H2O②羟基酸酯化成环如：③氨基酸成环如：H2NCH2CH2COOH④二元羧酸成环如：HOOCCH2CH2COOH⑤双烯合成如：5．有机合成中官能团的转化(1)官能团的引入方法举例引入碳碳双键醇、卤代烃的消去反应CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2↑+H2OCH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH=CH2↑+NaCl+H2O炔烃与H2、卤化氢、卤素的不完全加成反应+HClCH2=CHCl引入卤素原子炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应CH2=CH2+HClCH3CH2Cl+HClCH2CHCl烷烃、芳香烃的取代反应CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl+3Cl2+3HCl+Cl2+HCl醇与氢卤酸(HX)的取代反应R—OH+HXR—X+H2O引入羟基烯烃与水的加成反应CH2CH2+H2OCH3CH2OH醛、酮的还原反应RCHO+H2RCH2OH卤代烃、酯的水解C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr+H—OH羧酸在肯定条件下被还原RCOOHRCH2OH引入羰基醇的催化氧化2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O某些烯烃被酸性KMnO4溶液氧化2(CH3)2C=O引入羧基醛的氧化反应2CH3CHO+O22CH3COOH某些烯烃被酸性KMnO4溶液氧化CH3CHCHCH32CH3COOH酯的水解CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH(2)官能团的消退①通过加成反应可以消退或。如：CH2=CH2+H2CH3CH3②通过消去反应、氧化反应或酯化反应可消退—OH。如：CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OCH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O③通过氧化反应或加成反应可消退—CHO。如：2CH3CHO+O22CH3COOH④通过水解反应消退酯基、肽键、卤素原子。(3)官能团的变更①利用官能团的衍生关系进行衍变，如R—CH2OHeq\o(,\s\up11(O2),\s\do4(H2))R—CHOeq\o(→,\s\up7(O2))R—COOH；②通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如CH3CH2OHeq\o(→,\s\up11(消去),\s\do4(－H2O))CH2=CH2eq\o(→,\s\up11(加成),\s\do4(＋Cl2))Cl—CH2—CH2Cleq\o(→,\s\up7(水解))HO—CH2—CH2—OH；③通过某种手段变更官能团的位置，如。6．官能团的爱护与复原(1)碳碳双键：在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其爱护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。HOCH2CH=CHCH2OHeq\o(→,\s\up7(HCl))HOCH2CH2CHClCH2OHeq\o(→,\s\up7(KMnO4/H＋))eq\o(→,\s\up11(1NaOH/醇),\s\do4(2酸化))HOOC—CH=CH—COOH。(2)酚羟基：在氧化其他基团前可以用NaOH溶液或CH3I爱护。(3)醛基：在氧化其他基团前可以用乙醇(或乙二醇)加成爱护。①eq\o(→,\s\up11(C2H5OH),\s\do4(HCl))eq\o(→,\s\up7(H＋/H2O))②eq\o(→,\s\up11(HO—CH2CH2—OH),\s\do4(H＋))eq\o(→,\s\up7(H＋/H2O))(4)氨基：在氧化其他基团前可以用醋酸酐将氨基转化为酰胺，然后再水解转化为氨基。eq\o(→,\s\up7(CH3CO2O))eq\o(→,\s\up11(H2O),\s\do4(H＋或OH－))(5)醇羟基、羧基可以成酯爱护。【典型例题】典例1．下列说法不正确的是()A．有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子构架，并引入或转化成所需的官能团B．有机合成过程可以简洁表示为基础原料→中间体→目标化合物C．逆合成分析法可以简洁表示为目标化合物→中间体→基础原料D．为削减污染，有机合成不能运用协助原料，不能有副产物典例2．有机化合物分子中能引入卤素原子的反应是()A．消去反应 B．酯化反应 C．水解反应 D．取代反应典例3．某同学设计了由乙醇合成乙二醇的路途，如下图所示。下列说法正确的是()eq\x(乙醇)eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(X)eq\o(→,\s\up11(Br2),\s\do4(CCl4))eq\x(Y)eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(乙二醇)A．X可以发生取代反应B．等物质的量的乙醇、X完全燃烧，消耗氧气的量相同C．步骤②须要在氢氧化钠的醇溶液中反应D．步骤①的反应类型是水解反应学问点二：有机合成的路途和设计实施【学问点梳理】1．有机合成过程有机合成的过程是利用简洁的试剂作为基础原料，通过有机反应链上官能团或一段碳链，得到一个中间体；在此基础上利用中间体上的官能团，加上协助原料，进行其次步反应，合成其次个中间体，经过多步反应，依据目标化合物的要求，合成具有肯定碳原子数目、肯定结构的目标化合物。有机合成过程示意图2．有机合成路途设计思路(1)设计有机合成路途时，首先要正确推断需合成的有机物的类别，它含有哪些官能团，与哪些学问信息有关。(2)其次是依据现有的原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片段，或找寻官能团的引入、转换、爱护方法，或设法将各片段拼凑衍变，尽快找出合成目标化合物的关键。(3)最终将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路途加以综合比较，选择最佳的合成方案。3．有机合成推断方法(1)正合成分析法即从某种原料分子起先，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路途。如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯，可采纳正推法：(2)逆合成分析法即从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路途的设计。逆合成分析示意图①逆推法合成乙二酸二乙酯②逆推法合成对苯甲酸苯甲酯通过对苯甲酸苯甲酯()的结构分析可知合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇，接着逆推可得原料分子为甲苯，如图所示：③综合推理法设计有机合成路途时，用正合成分析法不能得到目标产物，而用逆合成分析法也得不到起始原料时，往往结合这两种思维模式，采纳从两边向中间“挤压”的方式，使问题得到解决。学问点三：常见的有机合成路途(1)一元合成路途R—CH=CH2eq\o(→,\s\up11(HX),\s\do4(肯定条件))卤代烃eq\o(→,\s\up11(NaOH/H2O),\s\do4(△))一元醇→一元醛→一元羧酸→酯(2)二元合成路途CH2=CH2eq\o(→,\s\up11(X2),\s\do4())XCH2—CH2Xeq\o(→,\s\up11(NaOH/H2O),\s\do4(△))二元醇→二元醛→二元羧酸→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(链酯,环酯,高聚酯))(3)芳香化合物合成路途【典型例题】典例4．卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可制得格林试剂RMgX，它可与醛、酮等羰基化合物加成：所得产物经水解可以得到醇，这是某些困难醇的合成方法之一。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．丙酮和一氯甲烷典例5．山梨酸是一种高效平安的防腐保鲜剂，其合成路途如图所示，下列说法正确的是()A．反应1属于缩聚反应B．反应2每生成1mol山梨酸须要消耗1mol水C．可用酸性高锰酸钾溶液检验山梨酸中是否含有巴豆醛D．山梨酸与K2CO3溶液反应可生成水溶性更好的山梨酸钾有机物之间的相互转化有机合成题的解题思路1．在有机合成中，常须要将官能团消退或增加，且要求过程科学、简捷，下列相关过程不合理的是()A．乙烯乙二醇：CH2CH2B．乙醇溴乙烷：CH3CH2OHCH2CH2CH3CH2BrC．乙醛乙烯：CH3CHOCH3CH2OHCH2CH2D．乙醇乙酸：CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH2．甲基丙烯酸甲酯旧法合成的反应是(CH3)2C=O＋HCN→(CH3)2C(OH)CN，(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4→CH2=C(CH3)COOCH3＋NH4HSO4。20世纪90年头新法合成的反应是CH3C≡CH＋CO＋CH3OHeq\o(→,\s\up7(Pb))CH2=C(CH3)COOCH3，与旧法比较，新法的优点是()A．原料无爆炸危急B．原料都是无毒物质C．没有副产物，原料利用率高D．条件较简洁3．下列说法不正确的是()A．可发生消去反应引入碳碳双键B．可发生催化氧化反应引入羧基C．CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基D．与CH2=CH2可发生加成反应引入环4．某石油化工产品X的转化关系如图所示，下列推断错误的是()A．X→Y是加成反应B．乙酸→W是酯化反应，也是取代反应C．Y能与钠反应产生氢气D．W能与NaOH溶液反应，但不能与稀硫酸反应5．已知醇在肯定条件下经分子间脱水可以生成醚，以乙醇、浓硫酸、溴水、氢氧化钠的水溶液为主要原料合成。最佳合成路途中依次涉及的反应类型是()①氧化②还原③取代④加成⑤消去⑥中和⑦水解⑧酯化⑨加聚A．⑤④⑥⑧ B．⑤④⑦③C．②⑤④⑧ D．②④⑥⑧6．(1)由环己醇制取己二酸己二酯，最简洁的流程途径依次正确的是（填序号）。已知：RCH2CH2R'RCHO+RCHO①取代反应②加成反应③氧化反应④还原反应⑤消去反应⑥酯化反应⑦中和反应⑧缩聚反应A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥C．⑤②③⑥ D．⑤③④⑦(2)写出制取己二酸己二酯最终一步反应的化学方程式：。

(3)写出由环己醇制取1，2-环己二醇的流程图。。

已知：①环己烯可以通过1，3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到：+(也可表示为+||)