2025年高中化學(xué)新教材同步 選擇性必修第三冊 第3章　第5節(jié)　第1課時　有機合成的主要任務(wù)

第五節(jié)有機合成

第1課時有機合成的主要任務(wù)

［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］通過碳骨架的構(gòu)建、官能團的轉(zhuǎn)化，體會有機合成的基本任務(wù)，掌握有機化合物

分子碳骨架的構(gòu)建，官能團引入、轉(zhuǎn)化或消除的方法。

一、構(gòu)建碳骨架

有機合成使用相對簡單易得的原料，通過有機化學(xué)反應(yīng)來構(gòu)建碳骨架和引入官能團，由此合成出

具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標(biāo)分子。

碳骨架是有機化合物分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，進(jìn)行有機合成時需要考慮碳骨架的形成，包括碳鏈的增長

和縮短、成環(huán)等過程。

1.碳鏈的增長

(1)炔烴與HCN加成

CH≡CHCH2CHCN

丙烯腈

(2)醛或酮與HCN加成

(物質(zhì)的量之比為1∶2加成)

帶正電荷的原子或原子團連接在氧原子上，帶負(fù)電荷的原子或原子團連接在碳原子上。

(3)羥醛縮合反應(yīng)

醛分子中在醛基鄰位碳原子上的氫原子(α?H)受羰基吸電子作用的影響，具有一定的活潑性。分子內(nèi)含

有α?H的醛在一定條件下可發(fā)生加成反應(yīng)，生成β?羥基醛，該產(chǎn)物易失水，得到α，β?不飽和醛。

+H3CHO

α

C

。

α

CHCHO+H2O

2.碳鏈的縮短

氧化反應(yīng)可以使烴分子鏈縮短。

(1)烯烴

+HOOC—R。

(2)炔烴

RC≡CHRCOOH。

(3)芳香烴

。

與苯環(huán)相連的碳原子上至少連有一個氫原子才能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。

3.碳鏈的成環(huán)

(1)共軛二烯烴

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。

(第爾斯?阿爾德反應(yīng)的加成原理)。

(2)環(huán)酯

+。

(3)環(huán)醚

HOCH2CH2OH+H2O。

閱讀教材“資料卡片”，了解羥醛縮合的原理，思考下列問題：

(1)如何由苯甲醛和乙醛制取？

(2)如何由甲醛和乙醛制??？

提示(1)+CH3CHO+H2O。

(2)3HCHO+CH3CHO。

1.碳鏈增長在有機合成中具有重要意義，它是實現(xiàn)由小分子有機物向較大分子有機物轉(zhuǎn)化的主要途徑。

某同學(xué)設(shè)計了如下4個反應(yīng)，其中可以實現(xiàn)碳鏈增長的是()

A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共熱

B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共熱

C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共熱

D.乙烯和H2O的加成反應(yīng)

答案A

解析A中反應(yīng)為CH3CH2CH2CH2Br+NaCNCH3CH2CH2CH2CN+NaBr，可增加一個碳原子；B、C、D

可實現(xiàn)官能團的轉(zhuǎn)化，但碳鏈長度不變。

2.已知鹵代烴可與金屬鈉反應(yīng)，生成碳鏈較長的烴：R—X+2Na+R'—XR—R'+2NaX?，F(xiàn)有

CH3CH2Br和CH3CHBrCH3的混合物，使其與金屬鈉反應(yīng)，不可能生成的烴是()

A.己烷B.正丁烷

C.2，3?二甲基丁烷D.2?甲基丁烷

答案A

解析CH3CH2Br與金屬鈉以物質(zhì)的量之比為1∶1發(fā)生反應(yīng)能夠生成正丁烷和溴化鈉；CH3CHBrCH3與金

屬鈉以物質(zhì)的量之比為1∶1發(fā)生反應(yīng)能夠生成2，3?二甲基丁烷和溴化鈉；CH3CH2Br、CH3CHBrCH3與

金屬鈉以物質(zhì)的量之比為1∶1∶2發(fā)生反應(yīng)能夠生成2?甲基丁烷和溴化鈉。

二、引入官能團

有選擇地通過取代、加成、消去、氧化、還原等有機化學(xué)反應(yīng)，可以實現(xiàn)有機化合物類別的轉(zhuǎn)化，

并引入目標(biāo)官能團。

1.引入碳碳雙鍵

(1)醇的消去反應(yīng)

CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O。

(2)鹵代烴的消去反應(yīng)

CH3—CH2—Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O。

(3)炔烴與H2、鹵化氫、鹵素單質(zhì)的不完全加成反應(yīng)

CH≡CH+HClCH2CHCl。

2.引入碳鹵鍵

(1)烷烴、芳香烴的取代反應(yīng)

CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

+Br2+HBr↑；

+Cl2+HCl。

(2)醇與氫鹵酸(HX)的取代反應(yīng)

CH3—CH2—OH+HBrCH3—CH2—Br+H2O。

(3)炔烴、烯烴與鹵素單質(zhì)或鹵化氫的加成反應(yīng)

CH3CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br；

CH3CHCH2+HClCH3CHClCH3(主要產(chǎn)物)；

CH≡CH+HClCH2CHCl。

3.引入羥基

(1)烯烴與水的加成反應(yīng)

CH2CH2+H2OCH3CH2OH。

(2)醛或酮的還原反應(yīng)

CH3CHO+H2CH3CH2OH；

+H2

。

(3)鹵代烴、酯的水解反應(yīng)

CH3CH2Br+NaOHCH3CH2—OH+NaBr；

CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH；

CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH。

4.引入醛基

(1)醇的催化氧化反應(yīng)

2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。

(2)炔烴與水的加成反應(yīng)

CH≡CH+H2OCH3—CHO。

5.引入羧基

(1)醛的氧化反應(yīng)

2CH3CHO+O22CH3COOH。

+

(2)某些烯烴、苯的同系物被KMnO4(H)溶液氧化

CH3CHCHCH32CH3COOH；

。

(3)酯、酰胺的水解

+H2O+CH3OH；

RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl。

1.由溴乙烷制取乙二醇，并標(biāo)注反應(yīng)類型。

提示CH3CH2BrCH2CH2CH2Br—CH2BrHOCH2CH2OH。

2.由溴乙烷轉(zhuǎn)化成乙酸乙酯并標(biāo)注反應(yīng)類型。

提示CH3CH2—BrCH3CH2—OHCH3—CHOCH3—COOHCH3—

COOCH2CH3。

3.由怎樣轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

提示。

1.下列說法不正確的是()

A.可發(fā)生消去反應(yīng)引入碳碳雙鍵

B.可發(fā)生催化氧化反應(yīng)引入羧基

C.CH3CH2Br可發(fā)生取代反應(yīng)引入羥基

D.與CH2CH2可發(fā)生加成反應(yīng)形成碳環(huán)

答案B

解析為丙酮，不能催化氧化成羧酸，B不正確。

2.在有機合成中，常會引入官能團或?qū)⒐倌軋F消除，下列相關(guān)過程中反應(yīng)類型及相關(guān)產(chǎn)物不合理的是

()

A.乙烯乙二醇：CH2CH2

B.溴乙烷乙醇：CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2OH

C.1?溴丁烷1?丁炔：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2

D.乙烯乙炔：CH2CH2

答案B

解析B項，由溴乙烷→乙醇，只需溴乙烷在堿性條件下水解即可，路線不合理，且由溴乙烷→乙烯發(fā)生

消去反應(yīng)。

三、官能團的保護(hù)

含有多個官能團的有機化合物在進(jìn)行反應(yīng)時，非目標(biāo)官能團也可能受到影響，此時需要將該官能

團保護(hù)起來，先將其轉(zhuǎn)化為不受該反應(yīng)影響的其他官能團，反應(yīng)后再轉(zhuǎn)化復(fù)原。

1.羥基的保護(hù)

(1)醇羥基

①將醇羥基轉(zhuǎn)化為醚鍵，反應(yīng)結(jié)束后再脫除

合成反應(yīng)

R—OHR—O—R'R″—O—R'R″—OH

②將醇羥基轉(zhuǎn)化為酯基，再水解復(fù)原

→…→

(2)酚羥基

①用NaOH溶液保護(hù)

②用CH3I保護(hù)

2.氨基的保護(hù)

(1)用酸轉(zhuǎn)化為鹽保護(hù)

(2)用醋酸酐轉(zhuǎn)化為酰胺保護(hù)

3.碳碳雙鍵的保護(hù)

利用其與HCl等的加成反應(yīng)將其保護(hù)起來，待氧化后再利用消去反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。

CH2CH2CH3CH2ClCH2CH2

4.醛基(或酮羰基)的保護(hù)

用乙醇(或乙二醇)加成保護(hù)

①。

②。

1.將直接氧化能得到嗎？若不能，如何得到？

提示不能。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(yīng)，把—OH轉(zhuǎn)變?yōu)椤?/p>

ONa保護(hù)起來，待氧化其他基團后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。設(shè)計流程如下：

2.某種藥物中間體的合成路線如下，其中②的目的是什么？

提示②是為了保護(hù)氨基，使其不被氧化。

設(shè)計方案以CH2CHCH2OH為原料制備CH2CHCOOH。

答案如需氧化含碳碳雙鍵的分子中的羥基時，先讓碳碳雙鍵與HX發(fā)生加成反應(yīng)，氧化后再發(fā)生消去反

應(yīng)生成碳碳雙鍵，制備流程如下：

CH2CHCH2OHCH2Cl—CH2CH2OHCH2Cl—CH2COOHCH2CHCOOH

課時對點練［分值：100分］

(選擇題1~12題，每小題6分，共72分)

題組一構(gòu)建碳骨架

1.下列反應(yīng)能使碳鏈縮短的是()

①烯烴被酸性KMnO4溶液氧化②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化③重油裂化為汽油

④CH3COOCH3與NaOH溶液共熱⑤炔烴與溴水反應(yīng)

A.①②③④⑤B.②③④⑤

C.①②④⑤D.①②③④

答案D

解析①中反應(yīng)使碳碳雙鍵斷裂，碳鏈縮短；②中反應(yīng)生成苯甲酸，碳鏈縮短；③中反應(yīng)使碳碳鍵斷裂，

碳鏈縮短；④中反應(yīng)生成乙酸鈉和甲醇，碳鏈縮短；⑤中反應(yīng)生成溴代烴，碳鏈長度不變。

2.(2023·重慶調(diào)研)已知鹵代烴能發(fā)生反應(yīng)：2CH3CH2Br+2Na―→CH3CH2CH2CH3+2NaBr。下列有機物可以

合成環(huán)丙烷的是()

A.CH3CH2CH2Br

B.CH3CHBrCH2Br

C.CH2BrCH2CH2Br

D.CH3CHBrCH2CH2Br

答案C

解析根據(jù)信息可知，與Na發(fā)生反應(yīng)可生成。

題組二引入官能團

3.下列反應(yīng)可以在烴分子中引入碳鹵鍵的是()

A.苯和溴水共熱

B.甲苯蒸氣與溴蒸氣在光照條件下混合

C.溴乙烷與NaOH的水溶液共熱

D.溴乙烷與NaOH的醇溶液共熱

答案B

解析苯和溴水共熱不反應(yīng)，A項錯誤；甲苯蒸氣與溴蒸氣在光照條件下混合，發(fā)生甲基上的取代反應(yīng)，

引入碳溴鍵，B項正確；鹵代烴的水解反應(yīng)、消去反應(yīng)均為碳鹵鍵的消除，C、D項錯誤。

4.官能團的引入和轉(zhuǎn)化是有機合成中的關(guān)鍵和主要內(nèi)容。下面是某同學(xué)設(shè)計的引入羧基的幾種方案，請判

斷其中無法實現(xiàn)的是()

A.鹵代烴的水解

B.腈(RCN)在酸性條件下水解

C.醛的氧化

D.烯烴的氧化

答案A

5.下列物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)不能一步引入醛基的是(已知：當(dāng)兩個羥基連接同一個碳原子時，易脫去一分子

水)()

A.

B.CH≡CH

C.

D.

答案A

6.在有機合成中官能團的引入或改變是極為重要的，下列說法正確的是()

A.甲苯在光照條件下與Cl2反應(yīng)，主反應(yīng)為苯環(huán)上引入氯原子

B.引入羥基的方法常有鹵代烴和酯的水解、烯烴的加成、醛類的還原

C.將CH2CH—CH2OH與酸性KMnO4溶液反應(yīng)即可得到CH2CH—COOH

D.將轉(zhuǎn)化為的合理方法是與足量的NaOH溶液共熱后，再加入足量稀

H2SO4

答案B

解析甲苯在光照條件下與Cl2反應(yīng)，主反應(yīng)為甲基上引入氯原子，故A錯誤；鹵代烴水解為醇，酯酸性

條件下水解為酸和醇，烯烴與水發(fā)生加成反應(yīng)生成醇，醛與氫氣發(fā)生還原反應(yīng)生成醇，故B正確；碳碳雙

鍵、羥基都能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，不能得到CH2CH—COOH，故C錯誤；原料與足量NaOH溶

液反應(yīng)后，加入足量稀硫酸生成鄰羥基苯甲酸，得不到目標(biāo)產(chǎn)物，故D錯誤。

題組三官能團的保護(hù)

7.E是一種食品添加劑中的防腐劑，可經(jīng)下列反應(yīng)路線得到(部分反應(yīng)條件略)。

下列說法不正確的是()

A.A是苯酚的一種同系物，且溶解度小于苯酚

B.經(jīng)反應(yīng)A→B和C→D的目的是保護(hù)官能團酚羥基不被氧化

C.與B屬于同類有機物的同分異構(gòu)體有3種(不包含B)

D.1molD可以消耗1molNaHCO3

答案C

解析A與苯酚結(jié)構(gòu)相似，官能團相同，且分子組成上相差1個CH2，是苯酚的同系物，甲基是憎水基，

A中含有的憎水基比苯酚中多，溶解度小于苯酚，A正確；酚羥基容易被氧化，經(jīng)反應(yīng)A→B和C→D的

目的是保護(hù)官能團酚羥基不被氧化，而將苯環(huán)上的甲基氧化為羧基，B正確；與B屬于同類有機物的同分

異構(gòu)體有、、、，共4種，C不正確；D中含有一

個羧基和一個羥基，只有羧基能與NaHCO3反應(yīng)，則1molD可以消耗1molNaHCO3，D正確。

8.對氨基苯甲酸可用甲苯為原料合成。已知：①苯環(huán)上的硝基可被還原為氨基：

+3Fe+6HCl―→+3FeCl2+2H2O，產(chǎn)物苯胺還原性強，易被氧化；②—CH3

為鄰、對位取代定位基，而—COOH為間位取代定位基。則由甲苯合成對氨基苯甲酸的步驟合理的是()

A.甲苯XY對氨基苯甲酸

B.甲苯XY對氨基苯甲酸

C.甲苯XY對氨基苯甲酸

D.甲苯XY對氨基苯甲酸

答案A

解析由甲苯制取產(chǎn)物時，需發(fā)生硝化反應(yīng)引入硝基，再還原得到氨基，將甲基氧化才得到羧基；但氨基

易被氧化，故甲基氧化為羧基應(yīng)在硝基被還原前，否則生成的氨基也被氧化，故先將甲基氧化為羧基，再

將硝基還原為氨基?！狢H3為鄰、對位取代定位基，而—COOH為間位取代定位基，產(chǎn)物中的氨基在羧基

的對位。如果先氧化甲基成羧基，發(fā)生硝化反應(yīng)時，硝基在羧基的間位，所以先用—CH3的對位取代效果，

在甲基的對位引入硝基，再將甲基氧化成羧基，最后將硝基還原成氨基，所以合理選項為A。

9.已知烴基為鄰、對位取代定位基、—COOH、—SO3H為間位取代定位基。下列制備設(shè)計錯誤的是()

A.以苯為原料制水楊酸(鄰羥基苯甲酸)，可向苯環(huán)上先引入酚羥基

B.制備表面活性劑對十二烷基苯磺酸鈉，可向苯環(huán)上先引入磺酸基(—SO3H)

C.制備十二烷基苯可以采用1?十二烯在一定條件下與苯加成

D.采用使MgCl2·6H2O在氯化氫氣流中加熱脫水的方法制無水MgCl2

答案B

解析以苯為原料制水楊酸(鄰羥基苯甲酸)，應(yīng)向苯環(huán)上先引入酚羥基，這樣才利于在酚羥基的鄰位上引

入甲基，故A正確；制備表面活性劑對十二烷基苯磺酸鈉，應(yīng)向苯環(huán)上先引入十二烷基，再利用磺化反應(yīng)

在對位引入磺酸基(—SO3H)，故B錯誤；氯化鎂晶體脫水過程中鎂離子易水解生成氫氧化鎂沉淀，在氯化

氫氣體中脫水可以抑制鎂離子水解，即MgCl2·6H2O要在HCl氛圍中加熱脫水制得無水MgCl2，故D正確。

10.構(gòu)建碳骨架反應(yīng)是有機合成中的重要知識，其中第爾斯?阿爾德反應(yīng)在合成碳環(huán)這一領(lǐng)域有著舉足輕重

的地位，其模型為，則下列判斷正確的是()

A.合成的原料為和

B.合成的原料為和‖

C.合成的原料為和‖

D.合成的原料只能為和

答案B

解析合成的原料可為和，A錯誤；中含有2個碳碳雙鍵，合成的原料

可以是和，也可以是和，C錯誤；和發(fā)生第爾斯?阿爾德反應(yīng)也生成

，D錯誤。

11.醛(酮)中與直接相連的C上的H與另一分子醛(酮)的加成后生成羥基醛(酮)的反應(yīng)稱

為羥醛縮合反應(yīng)。利用該反應(yīng)合成異丙叉酮(MO)的路線如下。

下列說法不正確的是()

A.MO不存在順反異構(gòu)體

B.②的反應(yīng)類型為消去反應(yīng)

C.等物質(zhì)的量的丙酮與異丙叉酮與足量H2反應(yīng)，消耗H2的物質(zhì)的量之比為1∶1

D.在有機合成中可以用羥醛縮合反應(yīng)增長碳鏈

答案C

解析由MO的結(jié)構(gòu)簡式可知，MO的碳碳雙鍵中左邊C原子上連有兩個相同的基團—CH3，故無順反異

構(gòu)體，A正確；②為醇羥基的消去反應(yīng)，B正確；根據(jù)題干信息可知，可以利用羥醛縮合反應(yīng)增長碳鏈，

D正確。

12.(2024·長沙高二月考)是一種有機醚，可由鏈狀烴A(分子式為C4H6)通過如圖路線制得。下列說法正

確的是()

ABC

A.A的結(jié)構(gòu)簡式是CH2CHCH2CH3

B.B中含有的官能團有碳溴鍵、碳碳雙鍵

C.C在Cu或Ag作催化劑、加熱條件下不能被O2氧化為醛

D.①②③的反應(yīng)類型分別為加成反應(yīng)、取代反應(yīng)、消去反應(yīng)

答案B

解析由有機醚的結(jié)構(gòu)及反應(yīng)③的條件可知C為HOCH2CHCHCH2OH，結(jié)合反應(yīng)①和②的條件可推知

B為BrCH2CHCHCH2Br，A為CH2CH—CHCH2，B中含有的官能團是碳碳雙鍵和碳溴鍵，A項錯

誤、B項正確；C為HOCH2CHCHCH2OH，連接醇羥基的碳原子上含有2個H，所以C能被催化氧化生

成醛，C項錯誤；烯烴能和溴單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，鹵代烴能發(fā)生水解反應(yīng)，水解反應(yīng)屬于取代反應(yīng)，醇生

成醚的反應(yīng)為取代反應(yīng)，D項錯誤。

13.(16分)已知合成路線：

ABC

根據(jù)要求回答下列問題：

(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為_________________________________________________________________________。

(2)上述過程屬于加成反應(yīng)的有(填序號)。

(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為________________________