第3章 9 第五节 第1课时 有机合成的主要任务（Word教参）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（人教版）

本讲义聚焦有机合成的主要任务，系统梳理碳骨架构建（增长、缩短、成环、开环）、官能团引入（双键、卤键、羟基等）及官能团保护（羟基、氨基等）核心知识点，形成从基础构建到复杂转化的学习支架。 资料通过具体反应实例（如羟醛缩合、第尔斯-阿尔德反应）和合成路线设计问题，培养学生物质转化的化学观念与证据推理的科学思维，课中辅助教师系统授课，课后助力学生通过习题巩固与合成路线练习查漏补缺。

第五节　有机合成 第1课时　有机合成的主要任务 【学习目标】　1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成的基本任务。 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。 知识点一　碳骨架的构建 1．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 (1)碳链的增长 ①炔烃与HCN加成 CH≡CHCH2===CHCN CH2===CHCOOH ②醛与HCN加成 当极性分子与醛加成时，带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上，带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。 ③羟醛缩合反应生成烯醛 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。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。 　(1)如何由苯甲醛和乙醛制取? (2)如何由甲醛和乙醛制取? 提示：(1) 。 (2)3HCHO＋CH3CHO 。 (2)碳链的缩短 ①烯烃 ②炔烃 RC≡CHRCOOH ③芳香烃 与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子时才能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 (3)碳链的成环 ①共轭二烯烃 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第尔斯­阿尔德反应，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。 ②环酯 ③环醚 HOCH2CH2OH＋H2O (4)碳环的开环 环烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化，碳环断开，生成羧酸或酮。 1．下列反应能使有机分子中的碳链缩短的是(　　) A．乙醛发生自身羟醛缩合反应 B．乙苯和酸性KMnO4溶液反应 C．乙醛和银氨溶液反应 D．乙烯和HCN发生加成反应 解析：选B。乙醛发生自身羟醛缩合反应最终生成CH3CH===CHCHO，碳链增长，A项不符合题意；乙苯被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸，碳链缩短，B项符合题意；乙醛与银氨溶液反应生成乙酸铵，碳原子数不变，碳链长度不变，C项不符合题意；乙烯和HCN发生加成反应生成CH3CH2CN，碳链增长，D项不符合题意。 2．构建碳骨架是有机合成中的重要知识，其中第尔斯­阿尔德反应在合成碳环这一领域有着举足轻重的地位，其模型为。下列判断正确的是(　　) 解析：选B。合成的原料为和，A错误；中含有2个碳碳双键，合成的原料可以是和CH≡CH，也可以是和，C错误；和发生第尔斯­阿尔德反应也可以生成，D错误。 3．在20%稀碱溶液催化下，醛与醛分子间能发生如下反应： RCHO＋R′CH2CHO。 苯甲醛和乙醛发生上述反应生成的是(　　) 解析：选D。苯甲醛中不含α­H原子，乙醛中含有α­H原子，乙醛可以将苯甲醛中的醛基加成，醇羟基的碳原子的邻位碳原子上含有氢原子的可以发生消去反应，得到碳碳双键，故苯甲醛和乙醛发生题述反应生成。 知识点二　官能团的引入 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。 1．引入碳碳双键 醇的消去反应 CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O 卤代烃的消去反应 CH3CH2Br＋NaOHCH2===CH2↑＋NaBr＋H2O 2.引入碳卤键 卤素单质的取代反应 醇的取代反应 CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O 烯烃的加成反应 CH2===CH2＋HBrCH3CH2Br； 3.引入羟基 烯烃与水的加成反应 CH2===CH2＋H2O CH3CH2OH 卤代烃、酯的水解反应 CH3CH2Br＋NaOHCH3CH2OH＋NaBr CH3COOCH2CH3＋H2O CH3COOH＋CH3CH2OH 醛或酮的还原反应 CH3CHO＋H2CH3CH2OH； ＋H2 4.引入醛基 醇的催化氧化反应 2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 炔烃的加成反应 CH≡CH＋H2OCH3CHO 5.引入羧基 醛的催化氧化反应 2CH3CHO＋O22CH3COOH 某些烯烃、苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化 CH3CH===CHCH32CH3COOH； 酯、酰胺的水解 ＋H2O ； RCONH2＋H2O＋HClRCOOH＋NH4Cl 氰基的水解 CH3CH2CNCH3CH2COOH 　(1)写出由溴乙烷转化成乙酸乙酯的合成路线并标注反应类型。 (2)由怎样转变为? 提示：(1)CH3CH2BrCH3CH2OHCH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3。 1．有机合成的主要任务之一是引入目标官能团。下列反应中，能够在有机化合物碳链上引入羟基官能团的是(　　) A．甲苯在光照条件下与氯气反应 B．醛在催化剂、加热条件下与氢气反应 C．卤代烃在氢氧化钠的乙醇溶液中加热反应 D．羧酸和醇在浓硫酸、加热条件下反应 解析：选B。甲苯在光照条件下与氯气反应引入碳氯键，A项不符合题意；醛在催化剂、加热条件下与氢气反应引入羟基，B项符合题意；卤代烃在氢氧化钠的乙醇溶液中加热发生消去反应引入碳碳双键，C项不符合题意；羧酸和醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应引入酯基，D项不符合题意。 2．下列反应可以在烃分子中引入碳卤键的是(　　) A．苯和溴水共热 B．甲苯蒸气与溴蒸气在光照条件下混合 C．溴乙烷与NaOH的水溶液共热 D．溴乙烷与NaOH的醇溶液共热 解析：选B。苯和溴水共热不反应，A项不符合题意；甲苯蒸气与溴蒸气在光照条件下混合，发生甲基上的取代反应，引入碳溴键，B项符合题意；卤代烃的水解反应、消去反应均消除碳卤键，C、D项不符合题意。 3．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 答案：A 知识点三　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。 1．羟基的保护 (1)醇羟基 ①将醇羟基转化为醚键，反应结束后再脱除 　 ②将醇羟基转化为酯基，再水解复原 (2)酚羟基 ①用NaOH溶液保护 2．氨基的保护 (1)用酸转化为盐保护 (2)用醋酸酐转化为酰胺保护 3．碳碳双键的保护 CH2CH2CH3CH2Cl CH2CH2 4．醛基(或酮羰基)的保护 　(1)设计以CH2===CHCH2OH为原料制备CH2===CHCOOH的合成路线。 (2)将直接氧化能得到吗？若不能，请设计合成路线。 提示：(1)CH2===CHCH2OH CH2ClCH2CH2OHCH2ClCH2COOH CH2===CHCOOH。 (2)不能。因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使酚羟基与NaOH反应，把—OH转变为—ONa保护起来，待氧化其他基团后再酸化将—ONa转变为—OH。合成路线为 1．有机化合物d的合成路线如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．a和互为同系物 B．a→b的目的是保护酚羟基 C．b→c属于氧化反应 D．一定条件下，a、d可以分别与相应物质发生酯化反应 解析：选A。a为酚，而为醇，二者结构不相似，不互为同系物，A错误；由a→b和c→d可知，a→b的目的是保护酚羟基，B正确；b→c为甲基转化为羧基，属于氧化反应，C正确；由a、d的结构简式可知，a中含有羟基，d中含有羟基和羧基，可以分别与相应物质发生酯化反应，D正确。 2．化合物F是合成环酯类抗生素药物的一种中间体，合成路线如下： 下列说法错误的是(　　) A．A的结构简式为 B．C既能发生水解反应，又能发生银镜反应 C．E→F的反应类型为酯化反应 D．步骤①③的目的是保护A中的某官能团 解析：选B。结合F的结构简式可知，E的结构简式为，D的结构简式为，C的结构简式为，B的结构简式为，A的结构简式为。由分析可知，A的结构简式为，故A正确；由分析可知，C的结构简式为，分子中不含醛基，不能发生银镜反应，故B错误；E→F的反应类型为酯化反应，故C正确；A、E中均含有羟基，所以步骤①③的目的是保护A中的羟基，故D正确。 1．碳链增长在有机合成中具有重要意义，它是实现由小分子有机化合物向较大分子有机化合物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应，其中可以实现碳链增长的是(　　) A．CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热 B．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热 C．CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热 D．CH3CH2CH3和Br2(g)光照 解析：选A。CH3CH2CH2CH2Br与NaCN共热发生取代反应生成CH3CH2CH2CH2CN，可以实现碳链增长，A符合题意；CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应生成 CH3CH2CH===CH2，碳链不变，B不符合题意；CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热发生取代反应生成CH3CH2OH，碳链不变，C不符合题意；CH3CH2CH3和Br2(g)光照发生取代反应生成CH3CH2CH2Br等，碳链不变，D不符合题意。 2．已知： 。下列物质中，在O3和Zn/H2O的作用下能生成的是(　　) A．CH3—CH2—CH===CH—CH3 B．CH2===CH2 解析：选A。CH3—CH2—CH===CH—CH3在O3和Zn/H2O的作用下，碳碳双键断开，生成和CH3CH2CHO，A符合题意； CH2===CH2在O3和Zn/H2O的作用下，碳碳双键断开，生成两分子HCHO，B不符合题意；在O3和Zn/H2O的作用下，碳碳双键断开，生成HCHO和，C不符合题意；在O3和Zn/H2O的作用下，碳碳双键断开，生成，D不符合题意。 3．(2025·泰安高二检测)在有机合成中，常常会将官能团消除或增加，下列相关过程涉及的反应类型和相关产物合理的是(　　) A.乙醇→乙烯：CH3CH2OHCH3CH2BrCH2===CH2 B．溴乙烷→乙醇：CH3CH2BrCH2===CH2CH3CH2OH　 C．乙炔→CHClBr—CH2Br：CH≡CH CHCl===CH2CHClBr—CH2Br D.乙烯→乙炔：CH2===CH2CH≡CH 解析：选D。乙醇在浓硫酸、170 ℃条件下发生消去反应可以直接得到乙烯，A项不合理；溴乙烷在NaOH水溶液中发生水解反应可以直接得到乙醇，B项不合理；乙炔与HCl按物质的量之比1∶1混合发生加成反应生成CHCl===CH2，CHCl===CH2再与Br2发生加成反应得到CHClBr—CH2Br，C项不合理。 4．某有机化合物D的结构简式为，是一种常见的有机溶剂，它可以通过以下三步反应制得：烃ABCD。下列相关说法不正确的是(　　) A．烃A为乙烯 B．反应①②③的反应类型依次为加成反应、取代反应、取代反应 C．反应③为了增大反应速率可以快速升温至170 ℃ D．有机化合物D属于醚 解析：选C。根据D的结构简式可知，C是乙二醇，所以B是1，2­二溴乙烷，A是乙烯，A正确；反应①②③ 的反应类型依次为加成反应、取代反应、取代反应，B正确；反应③快速升温至170 ℃，会发生分子内脱水，副反应速率增大，C错误；D分子中含有醚键，属于醚，D正确。 5．化合物E可用作香料的稀释剂，人工合成路线如下： (1)C中含氧官能团的名称是____________。 (2)D的分子式为____________，反应④的反应类型为____________。 (3)E与足量NaOH溶液反应的化学方程式为___________________________。 (4)A与X互为同分异构体，其中A能与FeCl3溶液发生显色反应，X不能，写出A的结构简式：____________。 (5)反应①和③均是取代反应，设计反应①和③的目的是_________________________。 解析：和HI反应生成D，D与X反应生成E，由E的结构简式可知，D的结构简式为，反应④是酯化反应，则X的结构简式为；B发生氧化反应生成C，A与互为同分异构体，其中A能与FeCl3溶液发生显色反应，可以推知A的结构简式为，B的结构简式为。 (1)由C的结构简式可知，C中含氧官能团的名称是羧基、醚键。 (2)D的结构简式为，分子式为C7H6O3，反应④的反应类型为取代(或酯化)反应。 (3)E分子中含有酯基和酚羟基，在NaOH溶液中会发生反应生成和H2O，化学方程式为＋2NaOH＋H2O。 (4)A的结构简式为。 (5)设计反应①和③的目的是保护酚羟基，防止酚羟基在反应②中被氧化。 答案：(1)羧基、醚键　(2)C7H6O3　取代(或酯化)反应 (5)保护酚羟基，防止酚羟基在反应②中被氧化 学科网（北京）股份有限公司 $