2021高中化学 第 1 课时 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入15页

第 1 课时 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入
新课程标准 学业质量水平
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.掌握卤代烃的消去反应和取代反应
的特点。
1.宏观辨识与微观探析:可以分析有机化合物分
子中的官能团和化学键、预测可能的断键部位与
相应的反应,然后提供反应事实,引导学生通过探
究学习一类有机化合物的性质。
2.科学探究与创新意识:通过有应用价值和挑战
性的思维活动,引导学生关注结构对比、官能团转
化和碳骨架构建。
一、有机合成的基本程序
1.有机合成的基本流程:
2.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。
正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)是一种无色、有酒气味的液体,沸点 117.7℃,稍溶于水,是多种涂料的
溶剂和制造增塑剂邻苯二甲酸二丁酯的原料,也用于制造丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚
以及作为有机合成中间体和生物化学药品的萃取剂,还用于制造表面活性剂等。工业上常用乙
烯为原料合成正丁醇。
试分析合成过程中碳骨架和官能团发生了什么变化?
提示:碳骨架多了两个碳原子,官能团由碳碳双键变为了羟基。
二、碳骨架的构建

1.碳链的增长:
(1)卤代烃的取代反应。
①溴乙烷与氰化钠在酸性条件下的反应。
CH3CH2Br+NaCN CH3CH2CN+NaBr,
CH3CH2CN CH3CH2COOH。
②溴乙烷与丙炔钠的反应。
CH3CH2Br+NaC≡CCH3 CH3CH2C≡CCH3+NaBr。
(2)醛酮的加成反应。
①丙酮与 HCN的反应。
。
②乙醛与 HCN的反应。
CH3CHO+HCN CH3CH(OH)CN。
③羟醛缩合(以乙醛为例)。
CH3CHO+CH3CHO CH3CH(OH)CH2CHO。
2.碳链的减短:
(1)与酸性 KMnO4溶液的氧化反应。
①烯烃、炔烃的反应。
CH3COOH+ 。
②苯的同系物的反应。
。
(2)脱羧反应。
无水醋酸钠与氢氧化钠的反应。
CH3COONa+NaOH CH4↑+Na2CO3。
赫克反应、根岸偶联反应和铃木反应已成为化学家们制造复杂化学分子的“精致工具”,在科
研、医药和电子等领域已经广泛应用。下面反应的生成物就是由铃木反应合成出来的一种联

苯的衍生物:
+
(其他产物略)。请问此过程碳骨架的建立是通过什么反应
类型实现的?反应产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应碳骨架是否改变?
提示:通过反应形式可知反应类型为取代反应,产物如果和酸性高锰酸钾溶液反应醛基变为羧
基,碳原子数和官能团位置都没有改变,所以碳骨架没有改变。
三、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
CH3CH2OH CH3CH2OH CH2 CH2↑+H2O
碳碳双键
CH3CH2Br CH3CH2Br+NaOH CH2 CH2↑+NaBr+H2O
CH2 CH2与 HCl CH2 CH2+HCl CH3CH2Cl
卤素原子
CH3CH2OH与 HBr CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
CH2 CH2
与 H2O
CH2 CH2+H2O CH3CH2OH
CH3CH2Cl CH3CH2Cl+NaOH CH3CH2OH+NaCl
羟基
CH3CHO与 H2 CH3CHO+H2 CH3CH2OH
RCH2CH CH2
RCH2CH CH2
RCH2COOH+CO2↑羧基
CH3CH2CN CH3CH2CN CH3CH2COOH
羰基
2.官能团的转化
官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现。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。

写出下列转化关系中涉及的有标号的反应的化学方程式。
提示:①CH2 CH2+H2O CH3CH2OH;
②2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O;
③2CH3CHO+O2 2CH3COOH;
④C2H5OH+HBr CH3CH2Br+H2O;
⑤CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O;
⑥CH3CH2Br+NaOH CH2 CH2↑+NaBr+H2O。
知识点一 有机合成中碳骨架的建立
1.常见增长碳链的方法
(1)醛、酮的加成
①与 HCN加成:
。
②醛、酮与 RLi加成:
。
③醛、酮与 RMgX加成:

+RMgX 。
(2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应:
。
(3)卤代烃与 NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa 等取代:RCl+NaCN RCN+NaCl。
(4)卤代烃与活泼金属作用:2CH3Cl+2Na CH3—CH3+2NaCl。
2.常见减短碳链的方式:
3.成环与开环的反应:
(1)成环。
如羟基酸分子内酯化:
(内酯)+H2O
二元酸和二元醇分子间酯化成环:
+ (环酯)+2H2O
(2)开环。
如环酯的水解反应:
+2H2O +
某些环状烯烃的氧化反应:
HOOC(CH2)4COOH
 

【易错】碳链构建的注意问题
(1)通过羟醛缩合增长碳链时,至少一种分子中含有α-H才...