第3章 第1节 第1课时 碳骨架的构建和官能团的引入-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修3配套练习word（鲁科版 多选版）

第3章|有机合成及其应用 合成高分子化合物 第1节　有机化合物的合成 学习目标 重点难点 1.了解有机合成的基本程序和方法。 2.掌握碳骨架的构建和官能团的转化的方法。 3.初步学会利用逆推法分析有机合成路线的思想。 4.熟知有机合成的基本规律,学会评价、优选合理的有机合成路线。 5.了解原子经济和绿色化学的思想。 重点 1.有机合成的关键——官能团的引入与转化。 2.逆向合成法在有机合成中的应用。 3.培养学生的逆合成分析法的逻辑思维能力。 难点 1.利用有机物的结构、性质寻找合成路线的最佳方式;掌握顺推法合成有机物的一般步骤和关键。 2.培养学生的逆合成分析法的逻辑思维能力。 第一课时　碳骨架的构建和官能团的引入 新知探究(一)——有机合成概述 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 有机合成的任务包括目标化合物　　　　的构建和　　　　的转化。  3.有机合成的方法和程序 (1)一般方法 自然界中已经存在的有机化合物的合成 先测定结构→设计合成路线进行合成或修改它们的结构、改良它们的性能 具有特殊性质或功能的有机化合物的合成 明确这种有机化合物应该具备的结构,再进行合成工作 (2)有机合成流程示意图 (3)合成路线的核心 合成路线的核心在于构建目标化合物分子的碳骨架和引入必需的官能团。 　　[微点拨]　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。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)有机合成主要是利用有机化学反应制造自然界中没有的有机化合物 (　　) (2)有机合成的目的是合成多种有机化合物,用于化工制药、农药、合成材料等 (　　) (3)医药必须从动、植物中提取,不能用有机合成的方法获取 (　　) (4)有机合成过程中首先要构建碳骨架,其次考虑引入体现物质特性的官能团 (　　) 2.某工业生产经过以下转化步骤: 下列说法中不正确的是 (　　) A.该过程是一种新的硫酸生产方法 B.该过程中硫酸是催化剂 C.该过程中①、②是加成反应 D.该过程中③、④是水解反应 3.我国药学家屠呦呦因发现植物黄花蒿叶中含有抗疟疾的物质——青蒿素,而荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖,科学家对青蒿素的结构进行进一步改良,合成药效更佳的双氢青蒿素、蒿甲醚。 (1)上述两步转化主要进行的是　　　　　　(填“碳骨架的构建”或“官能团的引入及转化”)。  (2)双氢青蒿素的化学式是　　　　　　,其在水中溶解度较大,原因是 　。  (3)①②的反应类型分别是　　　　、 　。  (4)屠呦呦教授利用乙醚(一种难溶于水的有机溶剂)浸泡中草药青蒿提取其中的有效成分,其过程称为　　　　,从青蒿素的乙醚溶液中提取青蒿素应采用　　　　操作。  新知探究(二)——碳骨架的构建 　　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,包括碳链的增长或缩短、成环或开环等。 1.碳链的增长 (1)炔烃与HCN加成 [示例]完成用乙炔合成丙烯酸的流程 CH≡CH。 (2)醛(或酮)与HCN加成 [示例]完成用乙醛与HCN制取丙烯酸流程 CH3CHO+HCN　　　　　　,,  CH2CH—COOH+H2O。 (3)羟醛缩合反应 [示例]完成用乙醛合成CH3CHCHCHO + 最后一步的反应条件为浓硫酸、加热。 　　[微点拨]　①加成产物的分子中既有羟基又有醛基,故这一反应称为羟醛缩合反应。羟醛缩合反应可以增长碳链,在有机合成中有着重要用途。 ②受羰基吸电子作用的影响,醛分子中的α⁃H活泼性增强。在一定条件下,分子中有α⁃H的醛会发生分子间加成反应。 (4)卤代烃的取代反应 [示例]完成用溴乙烷与NaCN制取丙酸的第一步反应 CH3CH2Br+NaCNCH3CH2CN+NaBr,CH3CH2CNCH3CH2COOH。 2.碳链的缩短 (1)羧酸或羧酸盐的脱羧反应 无水醋酸钠与氢氧化钠(通常用碱石灰——NaOH与CaO的混合物)的反应为CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3。 (2)烯烃、炔烃的氧化反应 + 　。 RC≡CH　　　　　　。  (3)芳香烃的氧化反应 。 　　[微点拨]　与苯环直接相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 　　[典例]　已知共轭二烯烃(两个碳碳双键间有一个碳碳单键)与烯或炔反应可生成六元环状化合物。已知1,3⁃丁二烯与乙烯的反应可表示为+,则异戊二烯(2⁃甲基⁃1,3⁃丁二烯)与丙烯反应,生成的产物的结构简式可能是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.　B. 　C.　D. 听课记录: |思维建模|常见碳链成环的方法 1.双烯的聚合 + 2.烃的衍生物的缩合成环 (1)羟基—羟基缩合成环 2HOCH2CH2OH+2H2O (2)羟基—羧基酯化成环 (3)羧基—氨基缩合成环 [题点多维训练] 1.一定条件下,炔烃可以进行自身化合反应。如乙炔的自身化合反应为2H—C≡C—HH—C≡C—CHCH2。下列关于该反应的说法不正确的是 (　　) A.该反应使碳链增长了2个C原子 B.该反应引入了新的官能团 C.该反应属于加成反应 D.该反应属于取代反应 2.下列反应能够使碳链缩短的是 (　　) ①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化　②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化　③重油裂化为汽油 ④CH3COOCH3与NaOH溶液共热　⑤炔烃与溴水反应 A.①②③④⑤ B.②③④⑤ C.①②④⑤ D.①②③④ 3.4⁃溴甲基⁃1⁃环己烯的一种合成路线如下: 下列说法正确的是 (　　) A.化合物X、Y、Z中均有两个手性碳原子 B.①、②、③的反应类型依次为加成反应、还原反应和取代反应 C.由化合物Z一步制备化合物Y的转化条件是:NaOH醇溶液,加热 D.化合物Y先经酸性高锰酸钾溶液氧化,再与乙醇在浓硫酸催化下酯化可制得化合物X 新知探究(三)——有机合成中官能团的引入和转化 1.官能团的引入 类别 反应物 化学方程式 碳碳 双键 CH3CH2OH CH3CH2Br 卤素 原子 CH2CH2与HCl CH3CH2OH与HBr 羟基 CH2CH2与H2O 类别 反应物 化学方程式 羟基 CH3CH2Cl CH3CH2Cl+NaOHCH3CH2OH+NaCl CH3CHO与H2 CH3CHO+H2CH3CH2OH 羧基 RCH2CHCH2 CH3CH2CN 羰基 2.官能团的转化 官能团的转化可以通过取代、　　　　、　　　　、氧化、　　　等反应实现。下面是以乙烯为起始物,通过一系列化学反应实现的官能团间的转化。  [示例]写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。 ① 　; ② 　; ③ 　; ④ 　; ⑤ 　; ⑥ 　。 3.有机合成中基团的保护 (1)碳碳双键的保护,例如: RCHCHR'+HBrRCH2CHBrR',RCH2CHBrR'+NaOHRCHCHR'+NaBr+H2O。 (2)酚羟基的保护,例如: +CH3IHI+, +HICH3I+。 (3)氨基的保护,例如: R—NH2+(CH3CO)2O+CH3COOH,+H2O CH3COOH+R—NH2。 　　[典例]　在有机合成中,常会引入官能团或将官能团消除,下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是 (　　) A.乙烯→乙二醇:CH2CH2 B.溴乙烷→乙醇:CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2OH C.1⁃溴丁烷→1⁃丁炔:CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2CH3CH2C≡CH D.乙烯→乙炔:CH2CH2CH≡CH 听课记录: |思维建模|从分子中消除官能团的方法 　 ①经加成反应消除不饱和键。 ②经取代、消去、酯化、氧化等反应消除—OH。 ③经加成或氧化反应消除—CHO。 ④经水解反应消除酯基。 ⑤通过消去或水解反应可消除卤素原子。 [题点多维训练] 1.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案,请判断其中无法实现的是 (　　) A.卤代烃的水解 B.腈(RCN)在酸性条件下水解 C.醛的氧化 D.烯烃的氧化 2.对于如图所示有机物,要引入羟基(—OH),可采用的方法有哪些 (　　) ①加成　②卤素原子的取代 ③还原　④酯基的水解 A.只有①②　　　　　　 B.只有②③ C.只有①③ D.①②③④ 3.(2025·江苏省泰州中学月考)在有机合成中,常需将官能团消除或增加,下列合成路线合理的是 (　　) A. B.CH3CH2OHCH2CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH C.CH≡CHCH2CHCNCH2CHCOOH D. 4.按如图所示路线合成结构简式为的物质,该物质是一种香料。 A(一氯代物)BCD 已知: 请根据上述路线,回答下列问题: (1)A的结构简式可能为 　、 　　　　　　　　　　。  (2)反应③的反应类型为 　; 反应⑤的条件是 　。 (3)反应④的化学方程式为   (有机物写结构简式,并注明反应条件)。 课下请完成课时跟踪检测(二十) 第3章　有机合成及其应用 合成高分子化合物 第1节　有机化合物的合成 第一课时　碳骨架的构建和官能团的引入 新知探究(一) 2.碳骨架　官能团 3.(2)性质或功能 [题点多维训练] 1.(1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 2.选A　该过程中硫酸参加反应后又生成,作催化剂;过程中①、②是加成反应,③、④是水解反应。 3.(1)官能团的引入及转化 (2)C15H24O5　双氢青蒿素含有羟基,可与H2O形成分子间氢键 (3)还原(或加成)反应　取代反应　(4)萃取　蒸馏 新知探究(二) 1.(1)CH2CHCN　CH2CHCOOH　(2) (3)CH3CHCHCHO 2.(2)HOOC—R　RCOOH+CO2 [典例]　选D　类比1,3⁃丁二烯与乙烯的反应可推知异戊二烯()与丙烯的反应过程:异戊二烯的两个碳碳双键断裂,原碳碳双键之间形成一个新的碳碳双键,断键两端的碳原子与丙烯中断裂碳碳双键的两个碳原子相连接构成环状,所以生成的产物是或。 [题点多维训练] 1.选D　乙炔有2个碳原子,而产物有4个碳原子,所以该反应使碳链增长了2个碳原子,故A正确;由信息化学方程式可以看出,该反应引入了碳碳双键,故B正确;该反应发生的是加成反应,而不是取代反应,故C正确,D错误。 2.选D　①中反应使碳碳双键断裂,碳链缩短;②中反应生成苯甲酸,苯环侧链的碳链缩短;③中反应使碳碳键断裂,碳链缩短;④中反应生成乙酸钠和甲醇,碳链缩短;⑤中反应生成溴代烃,碳链不变。 3. 选B　X、Y、Z连接支链的碳原子为手性碳原子，连接4个不同的原子或原子团，选项A错误；由官能团的转化可知①1,3­丁二烯与丙烯酸乙酯发生加成反应生成X，②X发生还原反应生成Y，③Y发生取代反应生成Z，选项B正确；由化合物Z一步制备化合物Y，应发生水解反应，故应在氢氧化钠的水溶液中而不是在氢氧化钠的醇溶液中，选项C错误；Y中含有碳碳双键，可被酸性高锰酸钾溶液氧化，结构改变，不可能制得X，选项D错误。 新知探究(三) 1.CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O　CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O　CH2CH2+HClCH3CH2Cl　CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O　CH2CH2+H2OCH3CH2OH　RCH2CHCH2RCH2COOH+CO2↑　CH3CH2CNCH3CH2COOH　+CO2↑ 2.消去　加成　还原　①CH2CH2+H2OCH3CH2OH　②2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O ③2CH3CHO+O22CH3COOH　④C2H5OH+HBrCH3CH2Br+H2O　⑤CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O　⑥CH3CH2Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O [典例]　选B　B项,由溴乙烷→乙醇,只需溴乙烷在碱性条件下水解即可,路线不合理,且由溴乙烷→乙烯发生的是消去反应。 [题点多维训练] 1.选A　卤代烃的水解可引入—OH,但不能引入—COOH,故选A。 2.选D　该有机物中,与H2O的加成,—CHO的加氢还原,—Br被—OH取代,的水解均可引入—OH。 3.选C　到,是苯环侧链甲基中的H被取代,光照条件下和氯气反应才能实现,合成路线不合理,故A不符合题意;乙醇发生消去反应生成乙烯需控制温度为170 ℃,140 ℃时会生成乙醚,合成路线不合理,故B不符合题意;乙炔和HCN发生加成反应可生成丙烯腈,丙烯腈中的氰基容易发生水解生成羧基,故乙炔先加成后水解可得到丙烯酸,合成路线合理,故C符合题意;该合成路线中的第二步和最后一步都涉及卤代烃的消去反应,应在加热条件下与氢氧化钠乙醇溶液反应,加热条件下与氢氧化钠水溶液反应发生的是氯原子的取代反应,该合成路线不合理,故D不符合题意。 4.解析:根据“光照、Cl2”反应条件,应是烷烃基上氢原子的氯代产物,其一氯代物有两种;B与HBr加成,可知B为烯烃,C为溴代烃;根据最终产物的结构可以确定,D为,C为,B为。 答案:(1)　 (2)消去反应　氢氧化钠水溶液、加热 (3)+HBr 10 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $