第五节 有机合成-【寒假逆袭自学课】2023年高二化学寒假精品自主预习课（人教版2019选择性必修3）

第五节 有机合成 【学习目标】 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。 3.结合碳骨架的构建及官能团衍变过程中的反应规律，能利用反应规律进行有机物的推断与合成。 4.落实有机物分子结构分析的思路和方法，建立对有机反应多角度认识模型、并利用模型进一步掌握有机合成的思路和方法。 【基础知识】 一、有机合成的主要任务 （一）有机合成 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 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线，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。 （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)增长碳链 ①卤代烃与NaCN的反应 CH3CH2Cl＋NaCN―→ CH3CH2CN(丙腈)＋NaCl ； CH3CH2CN CH3CH2COOH 。 ②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 2CH3C≡CNa＋H2 ； CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→ CH3C≡CCH2CH3＋NaCl 。 ④羟醛缩合反应 CH3CHO＋。 (2)缩短碳链 ①脱羧反应 R—COONa＋NaOH R—H＋Na2CO3 。 ②氧化反应 ； R—CH==CH2 RCOOH＋CO2↑ 。 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 C16H34C8H18＋C8H16 ；C8H18 C4H10＋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 ＋＋2H2O。 ③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 CH2==CH2↑＋H2O 。 ②卤代烃的消去反应 CH3—CH2—Br＋NaOH CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O 。 ③炔烃的不完全加成反应 CH≡CH＋HCl CH2==CHCl 。 (2)卤素原子 ①烃与卤素单质的取代反应 ＋Br2＋HBr； ＋Cl2＋HCl。 ②不饱和烃的加成反应 ＋Br2―→； CH2==CHCH3＋HBr CH3CHBrCH3； CH≡CH＋HClCH2==CHCl。 ③醇的取代反应 CH3—CH2—OH＋HBr CH3—CH2—Br＋H2O 。 (3)羟基 ①烯烃与水的加成反应 CH2==CH2＋H2O CH3CH2OH 。 ②卤代烃的水解反应 CH3—CH2—Br＋NaOH CH3CH2—OH＋NaBr 。 ③醛或酮的还原反应 CH3CHO＋H2 CH3CH2OH ； ＋H2。 ④酯的水解反应 CH3COOCH2CH3＋H2O CH3COOH＋CH3CH2OH ； CH3COOCH2CH3＋NaOH CH3COONa＋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。 二、有机合成路线的设计与实施 （一）有机合成路线的设计 1、常见有机物的转化关系 若以乙醇为原料合成乙二酸(HOOC—COOH)，则依次发生反应的类型是 消去反应 、 加成反应 、 水解(或取代)反应 、 氧化反应 、 氧化反应 。 2、常见的有机合成路线 (1)一元化合物合成路线 (2)二元化合物合成路线 (3)芳香族化合物合成路线 ① ② 芳香酯 3、有机合成中常见官能团的保护 (1)酚羟基的保护：因酚羟基易被 氧化 ，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH溶液反应，把—OH变为 —ONa (或使其与ICH3反应，把—OH变为—OCH3)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HCl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。 (3)氨基(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原