第三章烴的衍生物

第五節有機合成

第1課時有機合成的主要任務

在前三節中，教科書以乙醇、苯酚、乙醛、乙酸、乙酸乙酯為例，介紹了醇、酚、醛、羧酸、

酯等含氧衍生物的結構特點、物理性質、化學性質以及用途等方面的知識。有機合成是本章的最后

一節，通過復習再現、資料給予、課件激發、課題探究等形式，分析有機合成過程，復習各類有機

物的結構、性質、反應類型、相互轉化關系。教學時通過典型例題的分析，使學生認識到合成的有

機物與人們生活的密切關系，對學生滲透熱愛化學、熱愛科學的教育;通過有機物逆合成法的推理，

培養學生邏輯思維能力以及信息的遷移能力。

課程目標學科素養

1.掌握構建目標分子骨架、官能團引入、轉a.宏觀辨識與變化觀念：掌握構建目標分子骨架、官能

化或消除的方法。團引入、轉化或消除的方法

2.結合有機反應類型，認識有機合成的關鍵b.證據推理與變化觀念：結合有機反應類型，認識有機

是碳骨架的構建和官能團的轉化，了解設計有合成的關鍵是碳骨架的構建和官能團的轉化，了解設計

機合成路線的一般方法。有機合成路線的一般方法(正、逆兩向推導法)

教學重點：碳骨架的構建和官能團的轉化

教學難點：碳骨架的構建和官能團的轉化

講義教具

【新課導入】

從遠古時代起，人類長期依靠自然界的資源生存。在實踐中，人類逐漸學會了對自然資源進行加工

和轉化，從生物體中獲得有機化合物。然而，自然資源是有限的，天然有機物的性能并不能滿足人

們的全部需要。19世紀20年代，德國化學家維勒合成了尿素，開創了人工合成有機物的新時代。

此后，人們陸續合成了多種天然有機物，還合成了大量自然界并不存在的新的有機物，以滿足生產、

生活和科學研究對物質性能的特殊需要。有機合成幫助人們發現和制備了系列藥物、香料、染判、

催化劑、添加劑等，有力地推動了材料科學和生命科學的發展。

【展示】

合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。

【新課講授】

任務一：認識有機合成

1.有機合成的原理

2.有機合成的關鍵

【講解】

一、有機合成

1.有機合成使用相對簡單易得的原料，通過有機化學反應來構建碳骨架和引入官能團，由此合成

出具有特定結構和性質的目標分子。

2.構建碳骨架和引入官能團

任務二：認識構建碳骨架

[小組討論]

分組討論哪些方法可以改變碳骨架，總結方法。

【講解】

一、構建碳骨架

1.構建碳骨架：包括碳鏈的增長、縮短與成環等

2.碳鏈的增長

(1)引入氰基

①烯烴（炔烴）與HCN的加成反應

②醛、酮中的不飽和鍵與HCN的加成反應

(2)羥醛縮合反應

含有α-H的醛在一定條件下可發生加成反應，生成β-羥基醛，進而發生消去反應。

3．碳鏈的縮短

(1)氧化反應：苯的同系物氧化、烯烴與炔烴的氧化

(2)水解反應：酯的水解、蛋白質水解、多糖水解

(3)裂化裂解：烴的裂化、裂解

4.碳鏈成環

(1)共軛二烯烴(含有兩個碳碳雙鍵，且兩個雙鍵被一個單鍵隔開的烯烴，如1,3-丁二烯)與含碳碳雙鍵

的化合物在一定條件下發生第爾斯-阿爾德反應(Diels-Alderreaction)，得到環加成產物，構建了環狀

碳骨架。

(2)形成環酯

(3)形成環醚

任務三：官能團的引入

[小組討論]

在碳鏈上引入碳碳雙鍵、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、酯基的方法，并舉例。

【講解】

三、官能團的引入

引入官能團的反應類型常見的有取代、加成、消去、氧化還原

引入—OH生成醇的反應有烯與H2O加成，鹵代烴水解，酯水解，酮、醛與H2加成

(1)引入：醇的消去反應、鹵代烴的消去反應、炔烴的不完全加成

(2)引入鹵素原子：醇/酚的取代反應、烯烴/炔烴的加成反應、烷烴的取代反應、苯的取代反應

(3)引入—OH：烯與H2O加成、鹵代烴水解、酯水解、酮與H2加成反應、醛與H2加成反應

(4)引入醛基：醇的氧化、烯烴氧化、炔烴水化

(5)引入羧基：醛的氧化、苯的同系物的氧化、烯烴被酸性高錳酸鉀氧化、酯水解

(6)引入酯基：酯化反應

[小結]

官能團轉化

任務四：官能團的保護

[設疑]

對甲基苯酚如何合成對羧基苯酚？

[回答]

合成路線：

原理：

甲苯可以被酸性高錳酸鉀氧化成苯甲酸，但是酚羥基也會被酸性高錳酸鉀氧化。

措施：

加入一種試劑保護酚羥基不被氧化，我們選用的是碘甲烷。

【講解】

四、官能團的保護

1、官能團的保護

含有多個官能團的有機物在進行反應時，非目標官能團也可能受到影響。此時需要將該官能團保護

起來，先將其轉化為不受該反應影響的其他官能團，反應后再轉化復原。

2、常見官能團的保護

(1)酚羥基的保護

因酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應，把—OH轉變為—ONa保護

起來，待氧化其他基團后再酸化將其轉變為—OH。

(2)碳碳雙鍵的保護

碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前可以利用其與鹵素單質、鹵化氫等的加成反應將其保護

起來，待氧化其他基團后再利用消去反應將其轉變為碳碳雙鍵。

例如，已知烯烴中在某些強氧化劑的作用下易發生斷裂，因而在有機合成中有時需要對

其進行保護，過程可簡單表示如下：

（3）醛基的保護

醛基可被弱氧化劑氧化，為避免在反應過程中受到影響，對其保護和恢復過程為

(4)-OH(醇)的保護

(5)通過某種化學途徑增加官能團的個數

消去加成水解

CH3CH2OH――→CH2===CH2――→Cl—CH2—CH2—Cl――→HOCH2—CH2OH。

(6)通過不同的反應，改變官能團的位置

[備注]

1、官能團的保護在有機合成中，當某步反應發生時，原有需要保留的官能團可能也發生反應，從而

達不到預期的合成目標，因此必須采取措施，保護官能團，待反應完成后再復原，通常有碳碳雙鍵、

羥基、羰基或醛基和氨基等需保護。

2.從分子中消除官能團的方法

(1)經加成反應消除不飽和鍵。

(2)經取代、消去、酯化、氧化等反應消除—OH。

(3)經加成或氧化反應消除—CHO。

(4)經水解反應消除酯基。

(5)通過消去或水解反應可消除鹵素原子。

任務四：知識建構

1.由乙醇制乙二酸乙二酯最簡便的流程途徑順序正確的是

取代反應加成反應氧化反應還原反應消去反應酯化反應水解反應

A.B.C.D.

【答案】B

【解析】

欲合成乙二酸乙二酯則需要合成乙二酸，合成乙二酸則需要合成乙二醛，合成乙二醛則需要合成乙

二醇，合成乙二醇則需要合成1，二鹵乙烷，所以對應的合成路線為：乙醇乙烯

，二溴乙烷乙二醇乙二醛乙二酸乙二酸乙二

酯，所以對應的反應類型為消去反應、加成反應、水解反應或取代反應、氧化反應、酯化反應

或取代反應，故B正確。

故選B。

2.有機物甲的結構簡式為：，它可以通過下列路線合成分離方法和其他產

物已經略去：

下列說法不．正．確．的是

A.甲可以發生取代反應、加成反應和縮聚反應

B.步驟I的反應方程式是：

C.步驟IV的反應類型是取代反應

D.步驟I和IV在合成甲過程中的目的是保護氨基不被氧化

【答案】B

【解析】

A.甲分子中含有氨基、羧基和苯環，可以發生取代反應、加成反應和縮聚反應，故A正確；

B.步驟I是取代反應，反應方程式是：，故B錯誤；

C.步驟IV的反應是肽鍵水解，所以反應類型是取代反應，故C正確；

D.氨基易被氧化，所以步驟I和IV在合成甲過程中的目的是保護氨基不被氧化，故D正確；

故選B。

3.已知酸性：，綜合考慮反應物的轉化率和原料成本

等因素，將轉變為的最佳方法是

A.與稀共熱后，加入足量NaOH溶液

B.與稀共熱后，加入足量溶液

C.與足量的NaOH溶液共熱后，再加入適量

D.與足量的NaOH溶液共熱后，再通入足量

【答案】D

【解析】

先在氫氧化鈉溶液中水解，轉化為，因為酸性，

故再通入足量轉變為。

故選D。

4.銠的配合物離子可催化甲醇羰基化，反應過程如圖所示。

下列敘述錯誤的是

A.是反應中間體

B.甲醇羰基化反應為

C.反應過程中Rh的成鍵數目保持不變

D.存在反應

【答案】C

【解析】

A.由物質轉化流程可知，是反應的中間產物，是反應的中間體，故A正確；

B.根據物質的進出轉化，反應物是甲醇和一氧化碳，產物是，故B正確；

C.反應開始時，配合物離子中Rh的成鍵數目是4，反應過程中成鍵數有6和5，故C錯誤；

D.根據反應開始時，甲醇先與HI反應轉化為；即存在反應：，

故D正確；

故選C。

5.檸檬醛的結構簡式如圖所示，主要用作檸檬和什錦水果型香精，也是合成紫羅蘭酮的主要原料。

檸檬醛中官能團的名稱是_______________

檸檬醛不能發生的反應類型為_____________填字母

A.酯化反應加成反應氧化反應消去反應

香葉醇經催化氧化可制得檸檬醛，則香葉醇的結構簡式為_____________

雙羥基香茅酸也是一種重要的香料，可由檸檬醛合成，合成路線如下：

雙羥基香茅酸的分子式為________，

寫出的化學方程式______________________

【答案】碳碳雙鍵；醛基

；

【解析】

檸檬醛中官能團的名稱是：碳碳雙鍵；醛基，

故答案為；碳碳雙鍵；醛基；

檸檬醛分子中含有1個醛基、2個碳碳雙鍵，可以發生加成反應、氧化反應，不能發生酯化反應

和消去反應，

故答案為：AD；

香葉醇經催化氧化可制得檸檬醛，則檸檬醛與氫氣發生還原反應即可得到香葉醇，所以香葉醇的

結構簡式為：，

故答案為：；

根據雙羥基香茅酸的結構簡式，可知其分子式為：，檸檬醛與HBr發生加成反應生成

A，發生鹵代烴的水解反