第三章烴的衍生物第五節有機合成學習目標素養目標學法指導掌握有機合成中碳骨架改變的基本方法，官能團的消去、引入和保護宏觀辨識與微觀探析1．通過實例討論，學會根據原料與目標產物的分子組成和碳骨架差異，確定碳骨架改變的途徑2．通過分析原料與目標產物的結構差異，學會常見官能團的消去與引入的基本途徑掌握合成路線分析中的正向分析法和逆向分析法證據推理與模型認知課前·新知導學有機合成的主要任務1．構建碳骨架碳骨架的構建包括碳鏈的________、________與________等過程。(1)碳鏈增長：①當原料分子中的碳原子數少于目標分子中的碳原子數目時，可以通過引入含________原子的官能團等方式使碳鏈增長，其中含碳官能團最常見的是________，相應試劑是________。②通過醛基與另一含有________原子的醛發生________反應，得到不飽和醛。增長縮短成環碳—CNHCNα-H加成(2)碳鏈縮短：通過________反應，可使碳碳不飽和鍵斷裂，形成碳鏈縮短的________或______；也可以使______的側鏈被氧化；常用的氧化劑是____________________。(3)成環變化：___________烴與含有碳碳雙鍵的物質在適當條件下發生第爾斯-阿爾德反應成環，其中有機化合物發生的是_______反應。氧化羧酸酮苯酸性KMnO4溶液共軛二烯加成2．引入官能團(1)碳碳不飽和鍵的引入：可通過________反應引入，相應的有機原料中應含有_____________官能團。(2)—X的引入：通過________反應或________反應引入，對應物質中可能含有_________________等官能團。(3)官能團消去：通過________反應消去酯基；通過_______反應消去羥基；通過________反應消去碳碳不飽和鍵。消去－X、—OH加成取代碳碳不飽和鍵水解消去加成乙醛與哪種醛反應可得到(CH3)2CHCH══CHCHO？涉及的反應類型有哪幾種？【答案】(CH3)2CHCHO；加成反應、消去反應。

(2024·山東鄄城第一中學月考改編)在有機合成中官能團的引入或改變是極為重要的，下列說法正確的是 (

)A．甲苯在光照下與Cl2反應，主反應為苯環上引入氯原子B．將CH2══CH—CH2OH與酸性KMnO4溶液反應即可得到CH2══CH—COOHC．引入羥基的方法通常有鹵代烴和酯的水解、烯烴的加成、醛類的還原【答案】C有機合成路線的設計與實施1．有機合成的目的利用相對簡單易得的原料，以較______的成本獲得較______的產率，通過簡便且對________友好的操作得到目標產物。低高環境2．合成路線設計的基本方法(1)正向設計：先比較原料分子和產物分子在_________和_________等方面的異同，從原料出發，通過合成一系列中間體，最終得到目標產物。(2)逆向設計：基本思路是在目標化合物的適當位置____________________，以得到__________________的中間體，通過一系列的推斷，最后確定最適宜的基礎原料與合成路線。碳骨架官能團斷開相應的化學鍵較小片段所對應3．合成路線的確定合理的合成路線應滿足合成步驟________，副反應_______，反應產率_______；________________和催化劑盡可能價廉易得、低毒等。較少少高原料、溶劑制備氯乙烷是用乙烷好還是用乙烯好？為什么？【答案】用乙烯好，乙烯與HCl加成得到的產物是唯一的，乙烷與Cl2反應制得的氯乙烷中含有大量的雜質。判斷正誤。(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)消去反應可以引入雙鍵，加成反應也可以引入雙鍵。 (

)(2)引入羥基的反應都是取代反應。 (

)(3)烯烴中既可以引入鹵素原子也可以引入羧基或酮羰基。 (

)(4)酯化反應可以形成鏈狀酯，也可以形成環酯。 (

)(5)工業上將乙烯先與HCl加成，然后在NaOH溶液中水解可制取乙醇。

(

)(6)以乙醇為原料通過消去、加成、水解可得到乙二醇。 (

)【答案】(1)√

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√課堂·重難探究1．有機合成的概念有機合成指利用簡單、易得的原料，通過有機反應，生成具有特定結構和功能的有機化合物。[重難突破]重難點一有機合成的主要任務2．碳骨架的改變方法(1)碳鏈增長。碳碳三鍵與HCN加成、醛酮與HCN加成、含α-H的醛與醛或酮發生縮合反應。①炔烴與HCN的反應：②醛、酮與氫氰酸的加成反應：③羥醛縮合反應：(2)碳鏈縮短。包括脫羧反應、碳碳不飽和鍵的氧化反應、長鏈烷烴裂解。③水解反應：主要包括酯的水解、蛋白質的水解和多糖的水解。④烴的裂化或裂解反應：(3)碳環的形成與破壞。含有共軛碳碳雙鍵(C══C—C══C)的物質之間、共軛雙鍵與碳碳雙鍵、三鍵之間可通過加成成環；某些物質可通過酯化反應成環或通過取代反應形成環狀醚類物質。反過來，若碳環上有碳碳不飽和鍵，則在氧化劑作用下，碳碳不飽和鍵斷裂形成鏈狀化合物；環狀酯通過水解反應也可實現環的斷裂。①共軛碳碳雙鍵的加成成環：②酯化成環：3．官能團的轉化可以通過取代、消去、加成、氧化、還原等反應來實現，常用方法有以下三種：(1)利用官能團的衍生關系進行轉化。5．官能團的保護有機合成時，往往在有機化合物分子中引入多個官能團，但有時在引入某一個官能團時容易對其他官能團造成破壞，導致不能實現目標化合物的合成。因此，在制備過程中要把分子中的某些官能團通過恰當的方法保護起來，在適當的時候再將其恢復，從而達到有機合成的目的。(1)酚羥基的保護。因酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應，把—OH轉變為—ONa保護起來，待氧化其他基團后再酸化將其轉變為—OH。(2)碳碳雙鍵的保護。碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前可以利用其與鹵化氫等的加成反應將其保護起來，待氧化其他基團后再利用消去反應將其轉變為碳碳雙鍵。(3)醛基的保護。醛基可被弱氧化劑氧化，為避免在反應過程中受到影響，對其保護和恢復過程如下：[典例精練]請回答：(1)原料X是________(填字母序號)。(2)②的反應條件是_____________；⑧的反應類型是__________；D中官能團的名稱是______________。(3)⑦的化學方程式是______________________________________。(4)C有多種同分異構體，其中分子中含有“—COO—”結構的共有________種。(5)某同學以丙烯為原料設計了合成中間體D的路線，得到D的同時也得到了另一種有機副產物M，請表示出得到M的過程(圖中的有機化合物均用結構簡式表示，反應條件可省略)?！窘馕觥拷馕鲞^程中一要抓住原料X與目標產物的單體分子之間碳原子數目關系，以確定X分子中的碳原子數目；二要充分利用反應④為銀鏡反應這一條件，反推出B的結構，結合反應信息確定X的結構。

由X、E、F間的轉化關系及F的分子組成知，X分子中應有4個碳原子且X是不飽和化合物；由反應④知C中含有醛基，故B是RCH2OH型的醇，因F中有碳碳雙鍵，故D→E屬于消去反應，D中有羥基，再結合信息①②知B中的1個羥基不易被氧化，推出X是CH2══C(CH3)2，A是(CH3)2CBrCH2Br，B是(CH3)2COHCH2OH、C是(CH3)2COHCHO、D是(CH3)2COHCOOH、E是CH2══C(CH3)COOH，E發生酯化反應得到F。(4)含有—COO—的C的同分異構體可以是羧酸，此時有丁酸與2-甲基丙酸2種，也可以是酯：甲酸正丙酯與甲酸異丙酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯，故共有6種同分異構體。(5)丙烯與HBr加成可得到兩種物質：CH3CH2CH2Br、CH3CHBrCH3，經水解、氧化反應最終可得到CH3CH2CHO、CH3COCH3；再與HCN加成得CH3CH2CHOHCN、(CH3)2COHCN，經水解后得CH3CH2CHOHCOOH(M)、(CH3)2COHCOOH(D)。在有機合成中，常需將官能團消除或增加，下列合成路線不簡捷的是______(填字母)?！敬鸢浮緽1．有機合成的過程[重難突破]重難點二有機合成路線的設計與實施2．設計有機合成路線的基本思路(1)正向設計法，其思路可表示為逆向設計示例：用逆合成分析法分析草酸二乙酯的合成。[典例精練]【答案】

(2023·江蘇蘇州期末改編)科學家在己二酸現有工業路線基礎上，提出了一條“綠色”合成路線(已知：鹵代烴在氫氧化鈉溶液中可發生取代反應，鹵原子可被羥基取代)，下列說法不正確的是________(填字母)。A．苯經取代、加成、取代三步反應可獲得環己醇B．用蒸餾的方法可將苯與環己醇進行分離C．環己烷與氧氣發生化合反應轉化為己二酸D．與傳統工業路線相比，“綠色”合成路線可減少污染物排放E．“綠色”合成路線中原子利用率可達100%【答案】CE傳統工業路線中用硝酸氧化己醇，硝酸的還原產物有可能是氮氧化物，會污染空氣，“綠色”合成路線的產物，同時有水生成，故“綠色”合成路線可減少污染物排放，D正確；環己烷分子式為C6H12，己二酸分子式為C6H10O4，根據元素守恒可知，該過程有水生成，所以原子利用率小于100%，E錯誤。氧化白藜蘆醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反應合成W的一種方法：【答案】(1)間苯二酚(1，3-苯二酚)

(2)羧基、碳碳雙鍵(3)取代反應C14H12O4【名師點撥】最優的合成路線具有如下特征：(1)起始原料要廉價、易得、低毒性、低污染。(2)副反應少，產品產率盡可能高。(3)合成路線要符合“綠色、環?！钡囊?。其中原料分子的每一個原子均能轉化，使之結合到目標化合物中，達到零排放。(4)有機合成反應要操作簡單、條件溫和、能耗低、易于實現。[課堂小結]小練·素養達成1．下列各組物質混合后，在適當條件下反應后不可能得到醇類物質的是 (

)A．油脂、稀NaOH溶液 B．石油裂解氣、H2OC．氯苯、H2O D．丁醛、H2【答案】C2．在有機反應中，無機試劑起著極為重要的作用，下列有機基團與對應的無機試劑反應時，物質的量關系一定不正確的是 (

)【答案】C3．以2-丁烯為原料，通過一步反應(所需其他試劑自選)無法制得的是 (

)A．2-丁醇

B．2，3-二氯丁烷C．2-氯丁烷 D．2，3-丁二醇【答案】D4．(2023·廣東汕頭月考)對于如圖所示的有機物，要引入羥基(—OH)，可采用的方法有

(

)①加成②鹵素原子的取代③還原④酯基的水解A．只有①② B．只有②③C．只有①③ D．①②③④【答案】D5．(2023·北京西城第三十五中學期中)聚醋酸乙烯酯難溶于水，可用作白乳膠、塑料薄膜和涂料等，用它可得到聚乙烯醇，聚乙烯醇水溶液可用作醫用滴眼液。合成路線如圖。下列說法不正確的是 (

)A．試劑a是乙酸B．通過增加甲醇用量可提高聚乙烯醇的產率C．由M轉化為聚醋酸乙烯酯的過程中發生了取代反應D．由聚醋酸乙烯酯轉化為聚乙烯醇過程中還會生成乙酸甲酯【答案】C6．(2024·浙江金麗衢十二校第二次聯考改編)聚乳酸是一種可生物降解的高分子材料，主要用于制造可降解纖維、可降解塑料和醫用材料。聚乳酸可用如下路線合成，其中A的產量可衡量一個國家的石油化工發展水平。下述合成路線中，不涉及的反應類型是 (

)A．加成反應

B．取代反應C．縮聚反應 D．消去反應【答案】D7．(2024·廣東廣州二中期中)有機物Ⅶ是合成甲流特效藥奧司他韋的重要中間體，其一種合成路線如下：回答下列問題：(1)Ⅰ的分子式是________，Ⅱ中的官能團的名稱是____________。(2)X為Ⅳ的同分異構體，已知X中只有兩種化學環境的氫，則X的結構簡式為____________。X的名稱為____________。(3)根據有機物Ⅲ的結構特征，分析