3.5 有机合成-【优质讲义】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修3）（原卷版）

第三章烃的衍生物第五节有机合成学习目标核心素养证据推理与模型认知结合有机反应类型，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(正、逆两向推导法)。科学探究与社会责任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。预习导学一、有机合成的主要任务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③羟醛缩合反应：含有αH的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β羟基醛，进而发生消去反应。(2)碳链的缩短 (3)碳链成环共轭二烯烃(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(DielsAlderreaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。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—OH生成醇的反应有烯与H2O加成，，酯水解，等。(2)引入的反应有醇与卤代烃的反应等。3．官能团的保护含有多个官能团的有机物在进行反应时，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。如—OH保护过程：二、有机合成路线的设计与实施1．合成的设计方法(1)从原料出发设计合成路线的方法步骤基础原料通过有机反应形成一段碳链或连上一个官能团，合成第一个；在此基础上，利用中间体的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成出第二个 ……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。示例：乙烯合成乙酸的合成路线为：_______________________________________。(2)从目标化合物出发逆合成分析法的基本思路基本思路是在目标化合物的适当位置断开相应的，目的是使得到的较小片段所对应的经过反应可以得到目标化合物；接下来继续断开中间体适当位置的，使其可以从更上一步的中间体反应得来；依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。可以用符号“”表示逆推过程，用箭头“→”表示每一步转化反应。示例：乙烯合成乙二酸二乙酯的合成路线逆向合成图(用“”表示逆推过程)可以得出正向合成路线图：_____________________________________。2．设计合成路线的基本原则(1)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；(4)污染排放少；(5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。3．有机合成的发展史(1)20世纪初，维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90%。(2)20世纪中后期，伍德沃德与多位化学家合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素、维生素B12等一系列结构复杂的天然产物。(3)科里提出了系统化的逆合成概念，开始利用计算机来辅助设计合成路线。总之，有机合成的发展，使人们不仅能通过人工手段合成原本只能从生物体内分离、提取的天然产物，还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质。重难突破重点1官能团的转化官能团的转化引起的物质衍变关系如图： 例1、1，4二氧杂环己烷(又称1,4二氧六环或1，4二口恶烷，)是一种常用的溶剂，在医药、化妆品、香料等精细化学品的生产中有广泛应用。请以乙烯为基础原料，设计它的合成路线。(注明试剂和条件)重点2有机合成的设计基本步骤(1)正向设计图示(2)逆向设计图示例2、查尔酮类化合物G是黄酮类药物的主要合成中间体，其中一种合成路线如下：已知：①C不能发生银镜反应；D具有弱酸性且能发生银镜反应，核磁共振氢谱显示其有4种氢。②+→③回答下列问题：（1）C的分子式为__________，D中含氧官能团的名称为__________。（2）由A生成B的反应类型为__________________。（3）由B生成C的化学方程式为_______________________________________________________。 （4）G的结构简式为__________________。（5）写出化合物F同时符合下列条件的同分异构体的结构简式：___________________。①苯环上有2个对位取代基　②能发生银镜反应③能发生水解反应（6）以甲苯和丙酮()为原料，设计制备有机物的合成路线________。(用流程图表示，无机试剂任选)。重点3常见官能团的保护（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转变为—ONa保护起来，待氧化其他基团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，待氧化其他基团后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。例3、香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性，有的还具有抗菌和消炎作用。它的核心结构是芳香内酯A，其分子式为C9H6O2，该芳香内酯A经如图所示步骤转变为水杨酸和乙二酸。已知：CH3CH===CHCH2CH3CH3COOH＋CH3CH2COOH请回答下列问题：(1)A中官能团的名称为______________；化合物C的结构简式为____________________。(2)写出A→B的化学方程式_________________________。(3)在上述转化过程中，步骤B→C的目的是______________。(4)已知：RCHCH2R—CH2—CH2Br，请设计合理方案由 合成(其他无机原料自选，用反应流程图表示，并注明反应条件)。示例：原料……产物课堂演练1、有机化合物分子中能引入卤素原子的反应是(　　)A．消去反应B．酯化反应C．水解反应D．取代反应2、下列反应可以使碳链缩短的是()A．乙酸与丙醇的酯化反应B．用裂化石油为原料制取汽油C．乙烯的聚合反应D．苯甲醇氧化为苯甲酸3、由溴乙烷制取乙二醇，依次发生反应的类型是：①取代②加成③水解④消去A.①②③B.④②③C.③④②D.④③①4、能在有机物的分子中引入羟基官能团的反应类型有：①酯化反应②取代反应③消去反应④加成反应⑤水解反应。其中正确的组合有A.①②③B.④⑤C.②④⑤D.②③④⑤5、以甲苯为基础原料，无机试剂自选，设计合成苯甲酸苯甲酯的路线图(注明试剂与条件)。课后学习评价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、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—H―→H—C≡C—CH==CH2。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．该反应引入了新官能团C．该反应是加成反应D．该反应属于取代反应3、判断在一定条件下，通过反应既能引入碳碳双键，又能引入羟基的是(　　) 4、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5、以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中，要依次经过下列步骤中的()①与NaOH的水溶液共热　②与NaOH的醇溶液共热　③与浓硫酸共热到170℃　④在催化剂存在的情况下与氯气反应　⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热　⑥与新制的Cu(OH)2悬浊液共热后酸化A．①③④②⑥B．①③④②⑤C．②④①⑤⑥D．②④①⑥⑤6、α-呋喃丙烯醛(丙)为常用的优良溶剂，也是有机合成的重要原料，其合成路线如下。下列说法正确的是A.甲中只含有两种官能团B.乙的分子式为C7H10O3C.丙的芳香族(只有一种环状结构)同分异构体有5种D.①、②两步的反应类型分别为取代反应和消去反应7、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①②B．只有②③C．只有①③D．①②③④8、已知①苯环上的硝基可被还原为氨基：；②苯胺还原性很强，易被氧化。则由苯合成对氨基苯甲酸的合理步骤是(　　)A．苯甲苯XY对氨基苯甲酸B．苯硝基苯XY对氨基苯甲酸C．苯甲苯XY对氨基苯甲酸 D．苯硝基苯XY对氨基苯甲酸9、已知R—CHO。现有A、B、C、D、E、F六种有机物有如下转化关系，其中A的分子式为C4H8O3。下列判断正确的是()A．有机物A结构可能有四种B．反应①属于氧化反应C．有机物B、D的最简式相同D．有机物E是交警检测酒驾的重要物证10、物质J是一种药物合成的中间体，其合成路线如下(部分条件省略)：已知：①RXRCNRCOOH②RCOX+→+HX请回答下列问题：(1)A的结构简式是_______，C中的官能团名称是_______。(2)H→I化学方程式是_______；该反应类型是_______。(3)D和I反应生成J的过程中最可能生成的有机副产物的分子式是_______。(4)C的同分异构体中符合下列要求的有_______种，其中核磁共振氢谱中峰的数目最少的有_______组峰。①除苯环外没有其它环状结构②苯环上有三个取代基且两个是酚羟基③能发生银镜反应和水解反应(5)设计以乙醇为主要原料制备C2H5COCl的合成路线_______(无机试剂任选)。 提升演练11、抗丙肝新药的中间体合成路线图如下：已知：-Et为乙基，DCM与DMF均为有机溶剂。(1)的名称是_____________，所含官能团的名称是______________。(2)的分子式为_______________________。(3)反应①化学方程式为_____________，（不用写反应条件）反应类型属于是___________。(4)写出一种与互为同分异构体的芳香类化合物的结构简式（核磁共振氢谱为四组峰，峰面积比为1:2:2:6，且不含-NH2）____________________________(5)设计由乙醇、1，3-丁二烯和甲氨(CH3NH2)合成路线（其他试剂任选，不需写每一步的化学方程式，应写必要的反应条件）。_________________________12、化合物G是重要的药物中间体，合成路线如下： 回答下列问题：(1)E的分子式为___________。；D中官能团的名称为___________。(2)已知B与(CHCO)2O的反应比例为1：2，B→C的反应类型为___________。(3)A→B反应的化学方程式为___________________。(4)下列说法正确的是___________。A．路线中②④的目的是保护酚羟基B．B具有酸性，能与NaHCO3溶液反应C．1molF最多可以跟4molNaOH反应D．D可以发生取代、水解和消去等反应(5)满足下列条件的A的同分异构体有___________。种(不考虑立体异构)。①能与FeCl3溶液发生显色反应②能发生银镜反应其中核磁共振氢谱有五组峰的物质的结构简式为___________。(6)参考上述合成线路，写出以1-溴丁烷、丙二酸二乙酯、尿素［CO(NH2)2]为起始原料制备的合成线路(其它试剂任选)______________________。