3.5有机合成（讲义+习题）-2023-2024学年高二化学同步精讲讲义（人教版2019选择性必修3）

有机合成的主要任务 【学习目标】 1、掌握有机合成的概念，熟悉有机合成的任务及原则 2、掌握有机化合物分子碳骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法 【主干知识梳理】 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)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 (2)原料、溶剂和催化剂尽可能廉价易得、低毒、低污染 (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。在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先引入的官能团的保护 【课堂练习1】 1、已知苯与一卤代烷在催化剂作用下发生反应生成苯的同系物。在催化剂存在的条件下，应选择苯和下列哪组物质为原料合成乙苯(　　) A．CH3—CH3和Cl2 B．CH2==CH2和Cl2 C．CH2==CH2和HCl D．CH3—CH3和HCl 2、制取一氯乙烷，采用的最佳方法是(　　) A．乙烷和氯气取代反应 B．乙烯和氯气加成反应 C．乙烯和HCl加成反应 D．乙烷和HCl作用 3、对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知苯环上的硝基可被还原为氨基，，产物苯胺还原性强，易被氧化，则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是(　　) A．甲苯XY对氨基苯甲酸 B．甲苯XY对氨基苯甲酸 C．甲苯XY对氨基苯甲酸 D．甲苯XY对氨基苯甲酸 4、对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。 原料分子 目标分子 主要任务 示例 CH2==CH2 CH3COOH 改变官能团种类 (1) CH3CH2OH (2) CH≡CH (3) CH3CH2CH2Br CH3CHBrCH3 (4) CH3CH==CH2 CH3CH2CH2COOH 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：包括碳链的增长、缩短与成环等 (1)碳链的增长 ①炔烃与HCN加成反应 ②醛、酮与HCN加成反应 ③羟醛缩合反应：醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α­H)受羰基吸电子作用的影响，具有一定的活性。分子内含有α­H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β­羟基醛，该产物易失水，得到α，β­不饱和醛 ④卤代烃与NaCN的反应 CH3CH2Cl＋NaCNCH3CH2CN(丙腈)＋NaCl ⑤卤代烃与炔钠的反应 2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2 CH3C≡CNa＋CH3CH2ClCH3C≡CCH2CH3＋NaCl ⑥醛、酮与格氏试剂反应 (R1、R2为烃基或氢原子) ⑦苯环与卤代烃反应(傅克反应) ⑧苯环与酰卤反应 ⑨卤代烃和钠反应 2R—Cl＋2NaR—R+2NaCl ⑩乙炔自身加成 2CH≡CHCH2==CH—C≡CH (2)碳链的缩短 ①烯烃与酸性高锰酸钾溶液反应 ②炔烃与酸性高锰酸钾溶液反应 ③芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化 ④脱羧反应 ⑤烃的裂化或裂解反应 C16H34C8H18＋C8H16；C8H18C4H10＋C4H8 ⑥水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解 (3)碳链成环 ①第尔斯­阿尔德反应：共轭二烯烃(含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3­丁二烯)与含碳碳双键(三键)的化合物在一定条件下发生第尔斯­阿尔德反应(Diels­Alder reaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架 ；； ②羟基酸酸的酯化成环(以“乳酸”为例) 两分子乳酸酯化成环状 一分子乳酸酯化成环状 ③多元羧酸与多元醇的酯化成环 ④氨基酸的成环 两分子氨基酸成环 一分子氨基酸成环 ⑤形成环醚 2、引入官能团：引入官能团的反应类型常见的有取代、加成、消去、氧化还原等 (1)引入碳碳双键的反应有 ①醇的消去反应：CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O ②卤代烃的消去反应：CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O ③炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应：HC≡CH＋H2CH2==CH2 HC≡CH＋Br2CHBr==CHBr HC≡CH＋HClCH2==CHCl (2)引入卤素原子的反应有 ①烷烃、苯及其同系物与卤素单质发生取代反应 CH3CH3＋Cl2HCl＋CH3C