第3章 第1节 第1课时 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入(学用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（鲁科版）

本高中化学讲义聚焦有机合成核心，系统梳理碳骨架构建（碳链增长、缩短、成环、开环）与官能团引入转化（引入方法、转化衍变、消除）的关键知识，搭建从碳链结构到官能团调控的学习支架。 资料通过例题解析、交流讨论及官能团保护等能力培养环节，结合科学思维与科学探究，如以乙烯转化途径分析培养证据推理能力，课中辅助教师系统授课，课后通过迁移应用练习帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

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1课时　有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入 知识点一 1.碳骨架　 （1）②a.　 对点训练 1.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符合题意；两分子乙烯加成生成1-丁烯，碳链上的碳原子数增加，B不符合题意；两分子乙炔发生加成反应，碳链上的碳原子数增加，C不符合题意；与氰化钠发生取代反应，苯环的支链上增加一个碳原子，D不符合题意。 2.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，碳链长度不变。 3.B　根据题给信息可知，CH3Br与钠发生反应生成的是CH3CH3，CH2BrCH2CH2Br与钠反应可以生成环丙烷或环己烷，CH3CH2CH2CH2Br与钠反应生成正辛烷，A、C、D不符合题意；CH2BrCH2CH2CH2Br与金属钠反应后可生成环丁烷，B符合题意。 知识点二 交流讨论 　提示：（1）CH2CH2＋HClCH3CH2Cl、CH2CH2＋Cl2CH2ClCH2Cl （2）CH2CH2＋H2OCH3CH2OH （3）CH2CH2＋H2OCH3CH2OH、2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O （4）CH2CH2＋HCNCH3CH2CN、CH3CH2CNCH3CH2COOH 对点训练 1.B　B项，溴乙烷转化为乙醇，官能团由碳溴键转化为羟基，溴乙烷直接在碱性条件下水解即可，不合理。 2.B　发生消去反应生成CH2C（CH3）CHO，然后和氢气加成生成CH3CH（CH3）CH2OH，在发生消去反应生成目标产物。 能力培养 提示：。 提示：不能。因为—NH2容易被氧化。 迁移应用 1.B　步骤Ⅰ为氨基中的1个H原子被CH3CO—取代，B项错误；步骤Ⅲ中 被氧化、然后酸化得到的戊为，步骤Ⅳ中发生水解反应得到，水解反应属于取代反应，C、D项正确；综合上述分析可知，步骤Ⅰ、Ⅳ是为了保护氨基，A项正确。 2.B　由步骤①～③分析可知：①中引入—SO3H占位，使②中的—Br定位到甲基的邻位，通过③又去除—SO3H，A正确；阿司匹林的结构中有羧基和酯基，它们都能和氢氧化钠溶液反应，且酯基水解生成的酚羟基能够继续和氢氧化钠反应，则1 mol阿司匹林与足量氢氧化钠溶液反应时，最多可消耗3 mol NaOH，B错误；酚羟基会被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此若将步骤④、⑤的顺序互换，还需在④、⑤之间增加保护酚羟基的步骤，C正确；分子结构的修饰可以优化药物性能，D正确。 【随堂演练】 1.A　羧酸和醇的酯化反应在有机化合物分子中能引入酯基；聚酯的水解反应、油脂的水解反应、烯烃与水的加成反应均能引入羟基。 2.B　苯与溴水不反应但能发生萃取；溴乙烷与NaOH的水溶液的取代反应、溴乙烷与NaOH的醇溶液的消去反应都是消除了卤素原子而不是引入卤素原子。 3.D　A项为卤代烃的水解反应，结果是卤素原子被羟基取代，有机物分子中碳原子数目没有变化；B项是发生在CO2中不饱和键上的加成反应，结果是在苯环上增加了一个支链碳原子；C项是发生在醛基上的加成反应，结果是碳链上增加了一个碳原子；D项中烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化，碳链减短。 4.C　HOCH2CH2CH2COOH有两个官能团，可以生成环状酯；Cl—CH2CH2CH2CH2—Cl与金属钠反应可生成；不能直接反应形成环状化合物；NH2—CH2CH2CH2—COOH可自身发生反应形成酰胺基，可形成环状化合物。 5.（1）氯原子（或碳氯键）　 （2）消除了氯原子，引入了碳碳双键　消去反应　 （3）增加　改变　 （4）F→G 7 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1课时　有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入 1.掌握构建目标分子碳骨架，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。 知识点一　碳骨架的构建 1.合成路线的核心 构建目标化合物分子的　　　　　　　和引入所必需的官能团是合成路线设计的核心。 2.碳骨架的构建 （1）碳链的增长 ①卤代烃的取代反应 a.卤代烃中卤素原子被氰基取代 如CH3CH2Br＋NaCN，CH3CH2CN。 b.卤代烃中卤素原子被炔基取代 ②加成反应 a.羟醛缩合反应 如2CH3CHO　　　　　　　　，CH3CHO＋HCHO　　　　　　　　　　　　。 b.醛、酮的加成反应 c.烯烃、炔烃的加成反应、加聚反应 提醒：酯化反应虽然可以使主链上的碳原子数增加，但同时在主链上引入了氧原子。故一般情况下，不把酯化反应列为增长碳链的反应。 （2）碳链的缩短 （3）常见成环的方法 ①烯、炔烃的成环 a.烯烃的氧化 b.炔烃的聚合 c.双烯的聚合 ＋｜｜ ②烃的衍生物的缩合成环 a.羟基—羟基缩合成环 b.羟基—羧基酯化成环 c.羧基—羧基缩合成环 d.羧基—氨基缩合成环 （4）常见开环的方法 ①某些氧化反应，如某些含有碳碳双键的环状有机化合物被氧化可以生成链状有机化合物。 HOOCCH2CH2CH2CH2COOH ②某些水解反应，如环状的酯可以水解生成链状有机化合物。 1.下列不属于碳链增长的反应的是（　　） A.CH3CHCH2＋Br2CH3CHBrCH2Br B.CH2CH2＋CH2CH2　CH2CHCH2CH3 C.CH≡CH＋CH≡CH　CH2CHC≡CH D.＋NaCN＋NaCl 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.已知卤代烃可以和钠发生反应，例如溴乙烷与钠发生的反应为2CH3CH2Br＋2NaCH3CH2CH2CH3＋2NaBr，应用这一反应类型，下列所给化合物中可以与钠反应合成环丁烷的是（　　） A.CH3Br B.CH2BrCH2CH2CH2Br C.CH2BrCH2CH2Br D.CH3CH2CH2CH2Br 知识点二　官能团的引入与转化 一、以乙烯为例探究官能团的引入 　乙烯是植物当中自然存在的激素，能调节植物的成熟和衰老。乙烯是常用的催熟剂。 【交流讨论】 请以乙烯为起始物，列出实现下列转化的途径： （1）在碳链上引入卤素原子的途径：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　。 （2）在碳链上引入羟基的途径：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　 　　。 （3）在碳链上引入醛基的途径：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。 （4）在碳链上引入羧基的途径：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 二、官能团的引入、转化和消除 1.官能团的引入 方法 举例 引入碳碳双键 醇、卤代烃的消去反应 CH3CH2CH2OHCH3CHCH2↑＋H2O CH3CH2CH2Cl＋NaOHCH3CHCH2↑＋NaCl＋H2O 炔烃与H2、卤化氢、卤素单质的不完全加成反应 CH≡CH＋HClCH2CHCl 引入卤素原子 炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应 CH2CH2＋HClCH3CH2Cl CH≡CH＋HClCH2CHCl 引入卤素原子 烷烃、芳香烃的取代反应 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl＋3Cl2 ＋3HCl＋Cl2＋HCl 烯烃、羧酸α-H的取代反应 CH3CHCH2＋Cl2ClCH2CHCH2＋HCl RCH2COOH＋Cl2＋HCl 醇与卤化氢的取代反应 R—OH＋HXR—X＋H2O 引入羧基 烯烃与水的加成反应 CH2CH2＋H2OCH3CH2OH 醛、酮与氢气的加成反应 RCHO＋H2RCH2OH 卤代烃、酯的水解反应 C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr ＋H—OH＋R'OH 羧酸在一定条件下被还原 RCOOHRCH2OH 醇的催化氧化 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 某些烯烃被酸性KMnO4溶液氧化 （CH3）2CC（CH3）22（CH3）2CO 醛的氧化（或催化氧化）反应 CH3CHOCH3COOH 2CH3CHO＋O22CH3COOH 某些烯烃或苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化 CH3CHCHCH32CH3COOH　 腈的水解反应 CH3CH2CNCH3CH2COOH 醇的氧化反应 CH3CH2OHCH3COOH 酯的水解反应 CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH 2.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 如：①CH3CH2BrCH2CH2CH2BrCH2Br ②CH3CH2OHCH2CH2 CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH （3）通过消去、加成（控制条件）反应使官能团位置改变 如：①CH3CH2CH2OHCH3CHCH2 ②CH3CH2CH2BrCH3CHCH2 注意：在进行官能团的引入、转化的过程中，附加试剂有可能与原来其他的官能团反应，因此在合成过程中应先对其进行保护，等引入新的官能团后，再将其还原为原有的官能团。如酚羟基易被氧化，所以在氧化其他官能团前可以先使其与NaOH反应，把—OH转变为—ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。 3.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。 1.在有机合成中，常会将官能团消除或增加，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 BrCH2—CH2BrHOCH2—CH2OH B.溴乙烷→乙醇：CH3CH2Br CH2CH2CH3CH2OH C.1-溴丁烷→1-丁炔：CH3CH2CH2CH2Br CH3CH2CHCH2CH3CH2CHBr—CH2BrCH3CH2C≡CH D.乙烯→乙炔：CH2CH2BrCH2—CH2BrCH≡CH 2.（2025·福建福州期末）以为原料制备，依次涉及的反应为（　　） A.加成→消去→加成 B.消去→加成→消去 C.取代→消去→加成 D.取代→加成→消去 能力培养　官能团的保护（归纳与论证） 已知Ⅰ. Ⅱ.（苯胺易被氧化） 请用有机合成流程图形式表示出由乙苯和其他无机化合物合成的最合理方案（不超过3步）。 变式：第②步和第③步能换一下顺序吗？为什么？ 【规律方法】 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或其他反应转变为碳碳双键。 例如：＋Br2， ＋Zn＋ZnBr2。 （3）氨基（—NH2）的保护 例如，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。防止当酸性KMnO4溶液氧化—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，对其保护和恢复的过程为 ＋H2R—CH2—OH， R—CH2—OHR—CHO。 检验碳碳双键时，当有机物中还含有醛基时，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。 【迁移应用】 1.有机物甲的结构简式为，它可以通过如图所示路线合成，下列说法错误的是（　　） 　　　　　　 　　Ⅰ 　 Ⅱ 戊（C9H9O3N）甲 　　Ⅲ　　　　　　　　　　　Ⅳ A.步骤Ⅰ、Ⅳ是为了保护氨基 B.步骤Ⅰ中发生的反应是消去反应 C.戊的结构简式为 D.步骤Ⅳ中发生的反应是取代反应 2.从最初的水杨酸（）到阿司匹林（），再到长效缓释阿司匹林，水杨酸系列药物产品的结构改造经历了数百年的历史。一种制备水杨酸的流程如图所示，下列说法错误的是（　　） A.设计步骤①的目的是利用—SO3H占位，减少副产物生成 B.1 mol阿司匹林与足量氢氧化钠溶液反应时，最多可消耗2 mol NaOH C.若将步骤④、⑤的顺序互换，还需在④、⑤之间增加保护酚羟基的步骤 D.要获得疗效更佳、作用时间更长的缓释阿司匹林，可以对分子结构进行修饰 1.下列反应不能在有机化合物分子中引入羟基的是（　　） A.乙酸和乙醇的酯化反应 B.聚酯的水解反应 C.油脂的水解反应 D.烯烃与水的加成反应 2.下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是（　　） A.苯与溴水共热 B.光照甲苯和溴蒸气 C.溴乙烷与NaOH的水溶液共热 D.溴乙烷与NaOH的醇溶液共热 3.下列属于碳链减短的反应是（　　） A.CH3CH2CH2Cl＋NaOHCH3CH2CH2OH＋NaCl B.C6H5Li＋CO2C6H5COOLi C.CH3CH2CHO＋HCN　CH3CH2CH（CN）OH D.CH3CHCHCH32CH3COOH 4.下列物质中，不能直接反应形成环状化合物的是（　　） A.HO—CH2—CH2—CH2—COOH B.Cl—CH2—CH2—CH2—CH2—Cl C. D.NH2—CH2—CH2—CH2—COOH 5.富马酸（反式丁烯二酸）与Fe2＋形成的配合物——富马酸亚铁又称“富血铁”，可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸铁的一种工艺路线： BD富马酸富血铁 回答下列问题： （1）A→B引入的官能团是　　　　。 （2）B→C的过程中官能团发生的变化是　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，其反应类型属于　　　　。 （3）C→F的一系列变化中使官能团的数目　　　　、位置　　　　。 （4）其中构建碳骨架的步骤是　　　　。 提示：完成课后作业　第3章　第1节　第1课时 7 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $