第3章 第5节 有机合成（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修3（人教版2019 单选版）

第五节　有机合成 课程标准 核心素养目标 　　1.认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化，了解设计有机合成路线的一般方法。 2．体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。 　　1.证据推理与模型认知：熟悉烃及烃的衍生物之间的相互转化、主要有机反应类型及特点，基于碳骨架和官能团的变化，设计简单的有机合成路线。 2．科学态度与社会责任：通过设计有机合成路线，体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。 [对应学生用书P99] 一、有机合成的主要任务 1．有机合成 有机合成使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。 2．构建碳骨架 碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩短、成环等过程。 (1)碳链增长 当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数时，可以通过引入含碳原子的官能团等方式使碳链增长。例如，炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)的物质，再经水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成胺。 CH≡CH (2)碳链缩短 氧化反应等则可以使烃分子链缩短。例如，烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸或酮。 3．引入官能团 有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。 二、有机合成路线的设计与实施 1．有机合成路线的确定 有机合成路线的确定，需要在掌握碳骨架构建和官能团转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的成本和较高的产率，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。 2．有机合成的过程 从简单、易得的原料出发，比较原料分子和产物分子在碳骨架和官能团等方面的异同，再有目的地选择每一步的转化反应……经过多步反应，最后得到具有特定结构和功能的目标化合物。 3．逆合成分析 (1)基本思路 (2)表示方法 表示合成步骤时，使用箭头“→”表示每一步反应；而表示逆合成时，常用符号“”来表示逆推过程，从较复杂的目标分子出发，逐步逆推“后退”，直到“简化”为简单的原料分子。 (3)综合考虑因素 ①合成步骤较少，副反应少，反应产率高； ②原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒； ③反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯，污染排放少； ④贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。 ◆深度分析 构建碳骨架的两类重要反应 (1)羟醛缩合反应 ①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，具有一定的活泼性。 ②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。这类反应被称为羟醛缩合反应，是一种常用的增长碳链的方法。例如： (2)有机成环反应 ①反应机理：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)与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生狄尔斯­阿尔德反应(Diels­Alder reaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。例如： ②适用范围：共轭二烯烃与含碳碳双键(或碳碳三键)的有机物可发生成环加成反应。 ◆名师点拨 碳链缩短的常见反应 ◆名师点拨 有机合成中常见开环反应 反应 举例 环酯水解开环 环烯烃氧化开环 ◆名师点拨 有机合成中官能团的保护 (1)官能团的保护 含有多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响。此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。 (2)示例——羟基的保护 [对应学生用书P101] 探究一 碳骨架的构建和官能团的转化 对羟基苯甲酸乙酯()常被用作抗真菌防腐剂和食品添加剂。对羟基苯甲酸乙酯在室温下pH＝3～6的水溶液中稳定存在，能在120 ℃灭菌20 min不分解，在pH＞8的水溶液中易水解。一种利用甲苯为主要原料合成对羟基苯甲酸乙酯的路线如下： [问题设计] (1)上述合成路线中，对羟基苯甲酸乙酯中引入羟基和酯基分别采用了哪种方法？ 提示：①引入羟基：苯环上先引入卤素原子(Cl)，再发生水解转化为—OH； ②引入酯基：先将—CH3氧化成—COOH，再与C2H5OH发生酯化反应。 (2)上述合成路线中，步骤④可选用何种试剂？步骤③和⑤的目的是什么？ 提示：酸性KMnO4溶液(其他合理答案均可)；保护酚羟基，防止被氧化。 (1)有机合成中官能团的引入 ①引入碳碳双键() ②引入碳卤键() ③引入羟基(—OH) ④引入羧基(—COOH) ⑤引入酯基(—COOR) 酯化反应：CH3COOH＋CH3C