1、第1节有机化合物的合成基础课时17有机合成的关键碳骨架的构建和官能团的引入学 习 任 务1.知道寻找原料与合成目标分子之间的关系与差异。培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.掌握构建目标分子骨架，官能团的引入、转化或消除方法。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。3.体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。培养科学态度与社会责任的化学核心素养。一、有机合成的基本程序1有机合成的基本流程2合成路线的核心合成路线设计的核心在于构建目标化合物分子的碳骨架和引入所必需的官能团。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)运用化学手段人类可以合成自然界中不存在的有机物。()(2)有机合成是指
2、利用简单、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物。 ()二、碳骨架的构建1碳链的增长(1)卤代烃的取代反应卤代烃与NaCN的反应CH3CH2ClNaCNCH3CH2CNNaCl，CH3CH2CNCH3CH2COOH。卤代烃与炔钠的反应2CH3CCH2Na2CH3CCNaH2，CH3CCNaCH3CH2ClCH3CCCH2CH3NaCl。(2)醛、酮与氢氰酸的加成反应(3)羟醛缩合反应是不是所有的醛、酮都能发生羟醛缩合反应？具有怎样结构的醛、酮才能发生羟醛缩合反应？提示：并不是所有的醛、酮都能发生羟醛缩合反应，只有含有H的醛、酮才能发生羟醛缩合反应。2碳链的减短(1)氧化反应烯
3、、炔烃的氧化反应CH3CH=CH2CH3COOHCO2。芳香烃侧链的氧化反应(2)脱羧反应CH3COONaNaOHNa2CO3CH4。(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C16H34C8H18C8H16；C8H18C4H10C4H8。3成环(1)二烯烃的成环反应(2)形成环酯(3)氨基酸缩合(4)形成环醚4开环(1)环酯水解开环判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)多元醇与多元羧酸发生取代反应可形成链状或环状有机化合物。()(2)加聚反应可以使有机物碳链增长，取代反应不能。()赫克反应、根岸偶联反应和铃木反应已成为化学家们制造复杂化学分子的“
4、精致工具”，在科研、医药和电子等领域已经广泛应用。下面反应的反应产物就是由铃木反应合成出来的一种联苯的衍生物：请问此过程碳骨架的建立是通过什么反应类型实现的？反应产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应碳骨架是否改变？提示：通过反应形式可知反应类型为取代反应，产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应醛基变为羧基，碳原子数和官能团位置都没有改变，所以碳骨架没有改变。三、官能团的引入与转化1官能团的引入(1)在碳链上引入卤原子的途径不饱和烃与卤素单质或卤化氢的加成反应烷烃、苯及其同系物与卤素单质的取代反应烯烃、羧酸的H取代反应醇与氢卤酸的取代反应CH3CH2OHHBrCH3CH2BrH2O。(2)在碳链上引入羟基的途
5、径烯烃与水，醛、酮与氢气或HCN的加成反应卤代烃、酯的水解反应(3)引入碳碳双键的途径卤代烃或醇的消去反应CH3CH2CH2BrNaOHCH3CH=CH2NaBrH2O。CH3CH2OHCH2=CH2H2O。炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应(4)在碳链上引入醛基的途径醇、烯烃的氧化反应。(5)在碳链上引入羧基的途径烯烃、苯的同系物和醛的氧化反应，酯、蛋白质、肽或氰的水解反应。2官能团之间的相互转化判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)消去反应可以引入碳碳双键，加成反应也可以引入碳碳双键。 ()(2)在烯烃中既可引入卤素原子、羟基，又可引入羧基、羰基。()写出下列转化关系中涉及的有标
6、号的反应的化学方程式。提示：CH2=CH2H2OCH3CH2OH；2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O；2CH3CHOO22CH3COOH；C2H5OHHBrCH3CH2BrH2O；CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O；CH3CH2BrNaOHCH2=CH2NaBrH2O。有机合成中官能团的转化、衍变与保护端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，称为Glaser反应。2RCCHRCCCCRH2该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线： 问题1上述反应中哪些反应属于增长碳链的反应？提示：反应中苯环上增加了乙基
7、，反应的Glaser反应，都属于增长碳链的反应。问题2上述反应中属于取代反应的有哪些？提示：反应、都属于取代反应。1官能团转化与衍变的三种方式(1)利用官能团的衍生关系进行官能团种类的转化(2)通过消去、加成(控制试剂)、水解反应使官能团数目增加(3)通过消去、加成(控制条件)反应使官能团位置改变如：2官能团的保护有机合成时，往往在有机物分子中引入多个官能团，但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏，导致不能实现目标化合物的合成。因此，在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来，在适当的时候再将其转变回来，从而达到有机合成的目的。 (1)酚羟基的保护因酚羟基易被氧化，所
8、以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把OH变为ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为OH。(2)碳碳双键的保护碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。例如，已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂，因而在有机合成中有时需要对其进行保护，过程可简单表示如下：(3)氨基(NH2)的保护如在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把CH3氧化成COOH，再把NO2还原为NH2。防止当KMnO4氧化CH3时，NH2(具有还原性)也被氧化。(4)醛基的保护醛基可被弱氧化剂氧化，为避免在反应过程中受到影
9、响，对其保护和恢复过程为再如检验碳碳双键时，当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时，可以先用弱氧化剂，如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基，再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。1制备乙酸乙酯的绿色合成路线如图所示，下列说法不正确的是()AM的分子式为C6H12O6B上述合成路线中不存在碳骨架的构建C的反应类型均为取代反应DN的结构简式为CH3COOHB淀粉或纤维素完全水解得到M(葡萄糖)，分子式是C6H12O6，葡萄糖在酒化酶的作用下转化为乙醇(CH3CH2OH)；乙醇被氧化为N(CH3COOH)，乙醇与乙酸在浓硫酸作用及加热条件下发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，A、
10、D项正确；属于碳链缩短的反应，属于碳链增长的反应，B项错误；为水解反应、为酯化反应，故的反应类型均为取代反应，C项正确。2已知：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：实验证明，下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化：RCHOH2RCH2OH现仅以1，3丁二烯为有机原料，无机试剂任选，按下列途径合成甲基环己烷：请按要求填空：(1)A的结构简式是_；B的结构简式是_。(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型：反应_，反应类型_。反应_，反应类型_。解析理解题给信息是解决本题的关键，原料是1，3丁二烯，通过碳碳双键之间的环化加成反应可以得到六元碳环。目标产物的六元环的支
11、链为甲基，由信息及C的分子式知，可先将支链中的碳碳双键氧化，得到醛基，从醛基得到甲基的理想途径是醛基被还原得到醇羟基，通过醇的消去反应得到碳碳双键，再与氢气加成得到甲基。故其合成路线如下：1下列不属于碳链增长的反应的是()A丙烯与溴单质发生加成反应，碳链上的碳原子数没有增加，不属于碳链增长的反应，A选项符合题意；两分子乙烯加成生成1丁烯，碳链上碳原子数增加，B选项属于碳链增长的反应；两分子乙炔发生加成反应，碳链上碳原子数增加，C选项属于碳链增长的反应；苄基氯()与氰化钠发生取代反应，苯环的支链上增加一个碳原子，D选项属于碳链增长的反应。2下列物质中，不能使有机物成环的是()C因为HOCH2CH
12、2CH2COOH有两个官能团，分子之间可以生成环内酯；HOCH2CH2CH2CH2OH分子内脱水生成；不能直接参与反应形成环状有机物；H2NCH2CH2CH2COOH两端反应形成肽键可结合成环状有机物，因而应选C。3下列反应可以在分子中引入卤素原子的是()A向浓溴水中滴加苯B光照甲苯与溴的蒸气C溴乙烷与NaOH的水溶液共热D溴乙烷与NaOH的醇溶液共热BA项，苯与溴水不发生取代反应；B项，甲苯与溴蒸气在光照条件下，溴取代甲基上的氢原子，可得到等；C项，生成乙醇，除去了溴原子；D项，发生消去反应，除去溴原子。4可通过如图路线合成对乙酰氨基酚，下列说法正确的是()A丙的分子式为C8H10NO2B乙
13、分子中的所有原子一定共平面C甲的苯环上的一氯代物有2种D由乙制备丙的反应类型为加成反应C根据丙的结构简式可以推知丙的分子式为C8H9NO2,A错误； 氮原子是sp3杂化，NH2为三角锥形，乙分子中的所有原子不可能共平面，B错误；甲的苯环上有一个对称轴，苯环上核磁共振氢谱有2种，甲的苯环上的一氯代物有2种，C正确；从合成路线可知，由乙制备丙的反应类型为取代反应，D错误。5已知甲、乙两种有机物的结构简式如图所示：甲乙(1)下列关于乙的说法正确的是_(填字母，双选)。A分子中碳原子与氮原子的个数比是75B属于芳香族化合物C既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应D属于苯酚的同系物(2)甲可以通过如图所示路线合成(分离方法和其他产物已经略去)。步骤的反应类型是_。步骤和在合成甲的过程中的目的是_。步骤的化学方程式为_。解析(1)1个乙分子中含有7个碳原子、5个氮原子，A项正确；乙分子中没有苯环，不属于芳香族化合物，B项错误；乙分子中有NH2，可以与盐酸反应，有Cl，可以与NaOH溶液反应，C项正确；乙分子中没有苯环，也没有酚羟基，不属于苯酚的同系物，D项错误。(2)根据步骤反应前后物质的结构简式可知发生了取代反应。步骤的目的是把NH2暂时保护起来，防止在步骤中发生反应。步骤是酰胺基发生水解，重新生成NH2。答案(1)AC(2)取代反应保护氨基CH3COOH
