北京市第四中学高中化学 3.4有机合成综合应用学案 新人教版选修5

有机合成综合应用

【学习目标】

1、了解有机合成的过程，掌握有机合成的基本原则；

2、了解逆合成分析法，通过简单化合物的逆合成分析，巩固烃、卤代烃、烃的含氧衍生物的性质及相互转化关系，并认识有机合成在人类生活和社会进步中的重大意义。初步学会设计合理的有机合成路线；

3、掌握碳链的增长与缩短、官能团的引入和转化的方法，加深对有机合成的关键步骤的认识。 【要点梳理】

要点一、有机合成的过程 1．有机合成的定义。

有机合成是指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机物的过程。 2．有机合成遵循的原则。

（1）起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。 （2）应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少，最后产率越高。

（3）合成路线要符合“绿色环保”的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标化合物中，达到零排放。

（4）有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。

（5）要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息，掌握正确的思维方法。有时则要综合运用顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。

原料垐垐?噲垐?顺推逆推

中间产物垐垐?噲垐?顺推

逆推

产品

3．有机合成的任务。

有机合成的任务包括目标化合物分子碳骨架的构建和官能团的引入与转化。 4．有机合成的过程。

有机合成的过程是利用简单的试剂作为基础原料，通过有机反应连上一个官能团或一段碳链，得到一个中间体；在此基础上利用中间体上的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成第二个中间体……经过多步反应，按照目标化合物的要求，合成具有一定碳原子数目、一定结构的目标化合物。其合成过程示意图如下：

要点二、有机合成的关键

有机合成的关键是目标化合物分子的碳骨架的构建和官能团的引入与转化。 1．碳骨架的构建。

构建碳骨架是合成有机物的重要途径。构建碳骨架包括在原料分子及中间化合物分子中增长或缩短碳链、成环或开环等。

（1）碳骨架增长。 条件：有机合成所用的有机原料分子中所含碳原子数若小于目标物质的分子中的碳原子数，就需要增长碳链。 碳骨架增长举例： ①卤代烃的取代反应。

a ．溴乙烷与氰化钠的醇溶液共热：

CH 3CH 2Br+NaCN ∆

−−

→CH 3CH 2CN+NaBr （取代反应） CH 3CH 2CN+2H 2O+H +

—→CH 3CH 2COOH+NH 4+

（酸性条件下水解）

b ．溴乙烷和丙炔钠反应：

2CH 3C ≡CH+2Na −−−

→液氨

2CH 3C ≡CNa+H 2↑ CH 3CH 2Br+CH 3C ≡CNa —→CH 3CH 2≡CCH 3+NaBr

②醛与氢氰酸的加成反应。

③酮与氢氰酸的加成反应。

④醛、酮和烷基锂的加成。

⑤烯、炔与氢氰酸的加成反应。

HC ≡CH+HCN 2

CuCl ∆

−−−−−→溶液

CH 2＝CH —CN ⑥醛、酮与醛的加成。

⑦各类缩合反应。

⑧酯化反应。

CH 3COOH+CH 3CH 2OH ∆垐垐垎噲垐垐

浓硫酸CH 3COOCH 2CH 3+H 2O （2）碳链的减短。

条件：有机合成所用的有机原料分子中所含碳原子数大于目标物分子，就需要减短碳链。 ①烯烃、炔烃的氧化反应。

如：

②羧酸或羧酸盐脱去羧基。

如：CH 3COONa+NaOH ∆

−−

→CH 4↑+Na 2CO 3 ③水解反应。

CH 3COOCH 3+NaOH ∆

−−

→CH 3COONa+CH 3OH H 2N —CH 2—CONH —CH 2COOH+H 2O —→2H 2N —CH 2COOH

(C 6H 10O 5)n +nH 2O ∆−−−−→催化剂

nC 6H 12O 6

④苯的同系物被酸性KMnO 4溶液氧化。

（3）成环反应。 ①二元醇成环。

②羟基酸分子内酯化。

③二元羧酸成环。

④氨基酸成环。

（4）开环反应。

③环烯烃被酸性KMnO 4溶液氧化

2．官能团的引入、消除和转化。

有机合成的思路是通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。根据所学过的有机反应，应掌握有机物官能团的引人、消除和转化的各种方法。 （1）官能团的引入。 ①引入碳碳双键（

）。

a ．卤代烃的消去：CH 3CH 2Br+NaOH ∆−−→醇

CH 2＝CH 2↑+NaBr+H 2O

b ．醇的消去：

CH 3CH 2OH 170C ︒−−−−→浓硫酸

CH 2＝CH 2↑+H 2O c ．炔烃的不完全加成：

HC ≡CH+HCl −−−−

→一定条件

CH 2＝CHCl ②引入卤原子（—X ）。

a ．烷烃或苯及其同系物的卤代：

CH 4+Cl 2−−

→光

CH 3Cl+HCl

b ．不饱和烃和HX 、X 2的加成：

CH 2＝CH 2+HBr −−−−

→催化剂

CH 3—CH 2Br HC ≡CH+2Br 2—→CHBr 2—CHBr 2

c ．醇与氢卤酸的取代：

CH 3CH 2OH+HBr —→CH 3CH 2Br+H 2O ③引入羟基（—OH ）。

a ．烯烃与水的加成：

CH 2＝CH 2+H 2O −−−−

→催化剂

CH 3—CH 2OH b ．醛（酮）的加成：

c ．卤代烃的水解：