3.5.1有机合成的主要任务高二化学教学课件（人教版2019选择性必修3）

●卤代烃●醇酚●醛酮●羧酸羧酸衍生物●有机合成

烃分子中的氢原子被不同官能团所取代后，就能生成一系列新的不同类别的有机化合物，如卤代烃、醇、酚、醛、羧酸和酯等。这些有机化合物，从结构的角度都可以看作是由烃衍生而来的，所以被称为烃的衍生物。烃的行生物具有与烃不同的性质，这些性质主要由其分子中的官能团决定。基于官能团和化学键的特点及有机反应规律，可以推测有机化合物的化学性质，并利用其性质实现相互转化，进行有机合成。有机合成在创造新物质、提高人类生活质量和促进社会发展方面发挥着重要作用。第五节

有机合成

（第1课时有机合成的主要任务）第三章烃的衍生物1．熟悉烃及其衍生物之间的相互转化、主要的有机反应类型及其特点，发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养。2．认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。掌握官能团的引入和转化的一些技巧。阿司匹林（解热镇痛药）的前世今生01公元前柳树皮止痛消炎0219世纪柳树皮中提取“柳苷”1853年合成水杨酸1889年与醋酸酸酐合成乙酰水杨酸05改良缓释乙酰水杨酸霍夫曼，也是海洛因的合成者“烧心”的酸性缓慢释放药效，延长药物作用效果你知道有机合成的关键是什么？利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的目标分子有机化学反应合成构建碳骨架引入(优化)官能团碳链的增长碳链的缩短成环碳碳双键碳碳三键碳卤键羟基醛基羧基构建碳骨架引入官能团酯基酮羰基有机合成的主要任务【知识重构1】烃和烃的衍生物间的转化种类通式官能团分子结构特点主要化学性质烷烃CnH2n＋2无饱和键取代反应：在光照时与气态卤素单质烯烃CnH2n(单烯烃)

碳碳双键：π键(1)加成反应：与卤素单质、H2或H2O等能发生；(2)氧化反应：能被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化炔烃CnH2n－2(单炔烃)碳碳三键：－C≡C－卤代烃一卤代烃：R－X卤素原子：－XC－X键有极性，易断裂(1)取代反应：与NaOH水溶液共热发生取代反应生成醇；(2)消去反应：与NaOH醇溶液共热发生消去反应生成烯醇一元醇：R－OH羟基：－OH有C－O键和O－H键，有极性；－OH与链烃基直接相连(1)与活泼金属反应产生H2；(2)与卤化氢或浓氢卤酸反应生成卤代烃；(3)脱水反应：

乙醇

；(4)取代反应：与羧酸或无机含氧酸反应(5)氧化反应：催化氧化为醛或酮；【知识重构2】烃和烃的衍生物的重要类别和主要化学性质种类通式官能团分子结构特点主要化学性质醚R－O－R醚键：性质稳定，一般不与酸、碱、氧化剂反应酚Ph－OH(Ph表示芳香基)羟基：－OH－OH直接与苯基相连(1)弱酸性：比碳酸酸性弱；(2)取代反应：苯酚与浓溴水发生取代反应，生成白色沉淀2,4，6-三溴苯酚；(3)显色反应：遇FeCl3(aq)呈紫色；(4)氧化反应：氧化呈粉红色醌类物质醛

醛基：C＝O键有极性，具不饱和性(1)加成反应：与H2发生加成反应生成醇；(2)氧化反应：被氧化剂(O2、多伦试剂、斐林试剂、酸性高锰酸钾等)氧化为羧酸羧酸

羧基：受C＝O影响，－OH键能够电离，产生H+(1)酸性：具有酸的通性；(2)取代反应：与醇发生酯化反应；(3)能与含－NH2的物质生成酰胺；(4)不能与H2发生加成反应【知识重构2】烃和烃的衍生物的重要类别和主要化学性质种类通式官能团分子结构特点主要化学性质酯

酯基：分子中RCO－和OR′之间的键容易断裂取代反应：(1)可发生水解反应生成羧酸(盐)和醇；(2)可发生醇解反应生成新酯和新醇氨基酸RCH(NH2)COOH氨基：－NH2，羧基：－COOH－NH2有极性，易断裂－COOH能电离，产生H+(1)酸性：(2)碱性：(3)取代反应：能形成肽键()蛋白质结构复杂无通式肽键：

，氨基：－NH2，羧基：－COOH分子中RCO－和－NH－之间的键容易断裂(1)具有两性；(2)能发生水解反应；(3)在一定条件下变性；(4)含苯基的蛋白质遇浓硝酸变黄发生颜色反应；(5)灼烧有特殊气味【知识重构2】烃和烃的衍生物的重要类别和主要化学性质种类通式官能团分子结构特点主要化学性质糖Cm(H2O)n羟基：－OH，醛基：－CHO，羰基：O－H键，有极性，易断裂C＝O键有极性，具不饱和性(1)氧化反应：含醛基的糖能发生银镜反应(或与新制氢氧化铜反应)；(2)加氢还原；(3)酯化反应；(4)多糖水解；(5)葡萄糖发酵分解生成乙醇油脂

酯基：分子中RCO－和OR′之间的键容易断裂(1)水解反应(在碱性溶液中的水解称为皂化反应)；(2)硬化反应【知识重构2】烃和烃的衍生物的重要类别和主要化学性质基本类型有机物类别取代反应卤代反应饱和烃、苯和苯的同系物、卤代烃等酯化反应醇、羧酸、糖类等水解反应卤代烃、酯、低聚糖、多糖、蛋白质等硝化反应苯和苯的同系物等磺化反应苯和苯的同系物等加成反应烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等消去反应卤代烃、醇等【知识重构3】常见有机反应类型与有机物类别的关系氧化反应燃烧绝大多数有机物酸性KMnO4溶液烯烃、炔烃、苯的同系物等直接(或催化)氧化酚、醇、醛、葡萄糖等还原反应醛、酮、葡萄糖等聚合反应加聚反应烯烃、炔烃等缩聚反应苯酚与甲醛、多元醇与多元羧酸等与浓硝酸的颜色反应(含苯环的)蛋白质与FeCl3溶液的显色反应酚类物质【知识重构4】常见有机反应类型与有机物类别的关系反应条件反应物及反应类型NaOH水溶液、加热卤代烃水解成醇，酯、酰胺水解反应NaOH醇溶液、加热卤代烃的消去反应浓H2SO4、加热醇消去反应，醇脱水成醚，酯化反应，苯的硝化、磺化等稀H2SO4、加热酯、低聚糖、多糖等的水解反应溴水或溴的CCl4溶液烯烃、炔烃的加成浓溴水或饱和溴水酚的取代反应卤素单质、光照多为饱和碳上的氢被取代卤素单质、铁粉或FeX3多为芳香烃发生苯环上的取代O2/催化剂、加热醇催化氧化为醛或酮，醛氧化成羧酸新制Cu(OH)2或银氨溶液、加热醛氧化成羧酸KMnO4多为有机物的氧化反应H2、催化剂烯烃(或炔烃)的加成，芳香烃的加成，酮、醛还原成醇的反应一、构建碳骨架（一）碳链的增长1．引入－CN（氰基）4．羟醛缩合反应2．加聚反应3．酯化反应5．分子间脱水（取代反应）成醚1．引入-CN（氰基）nCH2＝CH2[CH2-CH2]n催化剂2．加聚反应1818OOCH3－C－OH＋H－O－C2H5CH3－C－O－C2H5＋H2O浓H2SO43．酯化反应4．羟醛缩合反应催化剂CH3－C－H＋CH3CHOOαCH3－CH－CH2CHOOH催化剂△CH3－CH＝CHCHO＋H2OααββC2H5－OH＋HO－C2H5C2H5－O－C2H5＋H2O浓H2SO4140

℃

5．分子间脱水成醚1．烃的裂化、裂解4．某些芳香化合物的氧化反应2．酯的水解反应3．烯烃或炔烃的氧化反应一、构建碳骨架（二）碳链的缩短1．烃的裂化、裂解C16H34C8H18＋C8H16高温C4H10＋C4H8C8H18高温CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH△CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸△2．酯的水解反应烯烃C＝CH－RR'R''KMnO4H＋C＝O＋R－COOHR'R''3．烯烃或炔烃的氧化反应KMnO4H＋苯环α-C上至少连有一个H的芳香化合物才能被酸性KMnO4氧化4．芳香化合物的氧化反应一、构建碳骨架（三）成环1．第尔斯-阿尔德反应（D－A反应）2．形成环酯3．形成环醚1．第尔斯-阿尔德反应（D－A反应）CH3CHCH2CH2C—OHO═OHCH—CH2OCH2CO═H3C＋H2O浓硫酸△2CH3—CH—C—OHO═OH＋2H2OCH3OC═OOC═OCH3浓硫酸△COOHCOOHCH2OHCH2OH＋＋2H2OCOOCH2COOCH2浓硫酸△2．形成环酯OHCH2－CH2OHCH2－CH2O＋H2O浓硫酸∆＋2H2O浓硫酸∆CH2OHCH2OHHOCH2HOCH2＋H2CH2CCH2CH2OO2．形成环酯利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的目标分子有机化学反应合成构建碳骨架引入官能团碳链的增长碳链的缩短成环碳碳双键碳卤键羟基醛基羧基构建碳骨架引入官能团酯基有机合成的主要任务二、引入官能团（一）引入碳碳双键CH3CH2Br＋NaOH乙醇

∆2．醇的消去1．卤代烃的消去CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O

浓硫酸

170℃

3．炔烃的不完全加成CH≡CH＋HClCH2＝CHCl

催化剂∆

CH2＝CH2↑＋NaBr＋H2OCH4＋Cl2CH3Cl＋HCl光↑液溴1．卤代反应光－CH3＋Cl2－CH2Cl＋HCl饱和溴水－OH＋3Br2＋3HBr二、引入官能团（二）引入碳卤键CH3CH2−OH＋H−BrCH3CH2−Br

＋H2O∆（浓溶液）

3．不饱和烃与X2、HX加成CH2＝CH2＋Br2CH2BrCH2BrCH2＝CH2＋HClCH2ClCH3∆2．醇与HX取代二、引入官能团（二）引入碳卤键CH≡CH＋HClCH2＝CHCl

催化剂∆

CH2＝CH2＋H2OCH3CH2OH

催化剂加热、加压2．醛/酮与H2加成催化剂∆CH3CHO＋H2CH3CH2OHO‖CH3－C－CH3＋H2CH3－C－CH3催化剂∆OHCH3CH2CH2Cl＋NaOHCH3CH2CH2OH＋NaClH2O∆3．卤代烃的水解1．烯烃与水加成二、引入官能团（三）引入羟基CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH∆CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸∆4．酯的水解二、引入官能团（三）引入羟基2．炔烃与水的加成反应CH3CHCl2NaOH、H2O∆CH3CHO3．二卤代烃水解1．醇的氧化反应二、引入官能团（四）引入醛基催化剂∆CH3CH2OH＋O2CH3CHO＋H2OCH≡CH＋H2OCH3CHO

催化剂∆

CH3CH2OH

CH3COOHKMnO4(H＋)

2CH3CHO＋O22CH3COOH催化剂∆

2．醛的氧化

3．烯烃、炔烃、某些芳香化合物被酸性KMnO4氧化KMnO4H＋R－CH＝CH2RCOOH＋CO2↑KMnO4H＋1．醇的氧化二、引入官能团（五）引入羧基CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸∆5．氰基的水解（酸性环境）

H2OH＋CH3CH2CN

CH3CH2COOH4．酯的水解（酸性环境）二、引入官能团（五）引入羧基CH3CCl3NaOH、H2O∆CH3COOH6．三卤代烃水解1．酯化反应二、引入官能团（六）引入酯基CH3COOH＋C2H518OH

CH3CO18OC2H5＋H2O浓硫酸∆

【小试牛刀】（2024·湖南长沙·一模）在无水环境中，醛或酮可在催化剂的作用下与醇发生反应，其机理如图所示。下列说法错误的是（

）A．总反应的化学方程式(不考虑催化剂)为

＋2ROH＋H2OB．甲醛和聚乙烯醇(

)发生上述反应时，产物中可能含有六元环结构C．加入