高二化学第三章《第四节有机合成》课件.ppt

第四节 有机合成有机合成题是高考考查的热点题型，大都以信有机合成题是高考考查的热点题型，大都以信有机合成题是高考考查的热点题型，大都以信有机合成题是高考考查的热点题型，大都以信息给予题的形式出现。息给予题的形式出现。息给予题的形式出现。息给予题的形式出现。以有机反应为基础的有机合成，是有机化学以有机反应为基础的有机合成，是有机化学以有机反应为基础的有机合成，是有机化学以有机反应为基础的有机合成，是有机化学的一个重要内容。它是利用简单易得的原料，采的一个重要内容。它是利用简单易得的原料，采的一个重要内容。它是利用简单易得的原料，采的一个重要内容。它是利用简单易得的原料，采用使有机物的碳链增长或缩短，链状结构变成环用使有机物的碳链增长或缩短，链状结构变成环用使有机物的碳链增长或缩短，链状结构变成环用使有机物的碳链增长或缩短，链状结构变成环状结构，官能团的引入、保护或转换等方法，生状结构，官能团的引入、保护或转换等方法，生状结构，官能团的引入、保护或转换等方法，生状结构，官能团的引入、保护或转换等方法，生成具有特定结构和功能的有机化合物。成具有特定结构和功能的有机化合物。成具有特定结构和功能的有机化合物。成具有特定结构和功能的有机化合物。基础原料基础原料基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物目标化合物目标化合物中间体中间体中间体中间体辅助原料辅助原料辅助原料辅助原料1 1辅助原料辅助原料辅助原料辅助原料2 2辅助原料辅助原料辅助原料辅助原料3 3副产物副产物副产物副产物副产物副产物副产物副产物 有机合成的任务：有机合成的任务：有机合成的任务：有机合成的任务：对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。一、有机合成的过程一、有机合成的过程有机合成的必备知识有机合成的必备知识烃及烃的衍生物的转化关系烃及烃的衍生物的转化关系卤代烃卤代烃醇醇醛醛羧酸羧酸酯酯炔烃炔烃消去消去水解水解HX氧化氧化氧化氧化酯化酯化水解水解还原还原烷烃烷烃烯烃烯烃消消去去H2H2X2HX芳香烃芳香烃X2 官能团的引入：官能团的引入：官能团的引入：官能团的引入：引入碳碳双键的方法引入碳碳双键的方法引入碳碳双键的方法引入碳碳双键的方法卤代烃的消去卤代烃的消去卤代烃的消去卤代烃的消去醇的消去醇的消去醇的消去醇的消去炔烃的不完全加成炔烃的不完全加成炔烃的不完全加成炔烃的不完全加成 引入卤原子的方法引入卤原子的方法引入卤原子的方法引入卤原子的方法醇（或酚）的取代反应醇（或酚）的取代反应醇（或酚）的取代反应醇（或酚）的取代反应烯烃（或炔烃）的加成烯烃（或炔烃）的加成烯烃（或炔烃）的加成烯烃（或炔烃）的加成烷烃（或苯及其同系物）的取代烷烃（或苯及其同系物）的取代烷烃（或苯及其同系物）的取代烷烃（或苯及其同系物）的取代 引入羟基的方法引入羟基的方法引入羟基的方法引入羟基的方法烯烃与水加成烯烃与水加成烯烃与水加成烯烃与水加成卤代烃的水解卤代烃的水解卤代烃的水解卤代烃的水解酯的水解酯的水解酯的水解酯的水解醛或酮的还原醛或酮的还原醛或酮的还原醛或酮的还原 官能团的消去官能团的消去官能团的消去官能团的消去通过加成消去不饱和键通过加成消去不饱和键通过加成消去不饱和键通过加成消去不饱和键通过消去或氧化或酯化等消去羟基通过消去或氧化或酯化等消去羟基通过消去或氧化或酯化等消去羟基通过消去或氧化或酯化等消去羟基通过加成或氧化等消去醛基通过加成或氧化等消去醛基通过加成或氧化等消去醛基通过加成或氧化等消去醛基利用官能团的衍生关系进行衍变利用官能团的衍生关系进行衍变醇醇醛醛羧酸羧酸氧化氧化氧化氧化通过某种化学途径使一个官能团变为两个通过某种化学途径使一个官能团变为两个通过某种化学途径使一个官能团变为两个通过某种化学途径使一个官能团变为两个消去消去加成加成通过某种手段，改变官能团的位置。通过某种手段，改变官能团的位置。通过某种手段，改变官能团的位置。通过某种手段，改变官能团的位置。CHCH3 3CH=CHCH=CH22水解水解 官能团的衍变：官能团的衍变：官能团的衍变：官能团的衍变：还原还原CH3CH2OHCH2=CH2CH2CH2CH2CH2ClClOHOHCHCH3 3CHCH2 2CHCH22OHOH消去消去加加成成CHCH3 3CHCHCHCH33ClClCHCH3 3CHCHCHCH33OHOH水水解解 有机合成题的解题思路有机合成题的解题思路有机合成题的解题思路有机合成题的解题思路首先确定要合成的有机物含什么官能团，它属于哪首先确定要合成的有机物含什么官能团，它属于哪首先确定要合成的有机物含什么官能团，它属于哪首先确定要合成的有机物含什么官能团，它属于哪一类有机物。然后对比原料，看是否有官能团的引入、一类有机物。然后对比原料，看是否有官能团的引入、一类有机物。然后对比原料，看是否有官能团的引入、一类有机物。然后对比原料，看是否有官能团的引入、消去、衍变及碳链增减。消去、衍变及碳链增减。消去、衍变及碳链增减。消去、衍变及碳链增减。据有机物结构将其划分为据有机物结构将其划分为据有机物结构将其划分为据有机物结构将其划分为“若干部分若干部分若干部分若干部分”，据此确定，据此确定，据此确定，据此确定合成原料合成原料合成原料合成原料反应物。反应物。反应物。反应物。例题例题1：写出由乙烯制备乙酸乙酯乙酸乙酯的设计思路，并写出有关的化学方程式：乙烯乙烯乙醇乙醇乙醛乙醛乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯合成原则：尽量选择步骤最少的合成路线合成原则：尽量选择步骤最少的合成路线合成原则：尽量选择步骤最少的合成路线合成原则：尽量选择步骤最少的合成路线以以以以保证较高的产率。保证较高的产率。保证较高的产率。保证较高的产率。知识运用：请设计出以 为原料制备 的合成线路（必要的无机试剂自选）.HClCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COONaCOONa OHOHCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH OHOHNaClCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH OHOH浓硫酸浓硫酸H2CH2COCH2C=OH2OCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH22OHOHClClO22CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHOCHO 2H2H2 2OOClCl2催化剂催化剂CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH22OHOHClClO22CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH ClCl2催化剂催化剂2NaOH2NaClH2OCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH ClClCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COONaCOONa OHOH水水CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH OHOH浓硫酸浓硫酸H2CH2COCH2C=OH2OCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH22OHOHClClO22CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHOCHO 2H2H2 2OOClCl2催化剂催化剂NaOHNaClCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHOCHO ClClCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHOCHO OHOH水水CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHOCHO OHOHOO2 22CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH OHOH2催化剂催化剂1 1、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法原料原料原料原料中间产物中间产物中间产物中间产物产品产品产品产品例例例例1 1：由丁炔二醇制备：由丁炔二醇制备：由丁炔二醇制备：由丁炔二醇制备1,3-1,3-丁二烯的流程图如下图所示：丁二烯的流程图如下图所示：丁二烯的流程图如下图所示：丁二烯的流程图如下图所示：试回答下列问题：试回答下列问题：试回答下列问题：试回答下列问题：写出写出写出写出A A的结构简式的结构简式的结构简式的结构简式_ 用化学方程式表示转化过程。用化学方程式表示转化过程。用化学方程式表示转化过程。用化学方程式表示转化过程。A A反应反应反应反应CHCH2 2CCCHCCCH2 2反应反应反应反应CHCH2 2CHCHCHCHCHCH2 2OHOHOHOH催化剂催化剂催化剂催化剂CHCH2 2CCCHCCCH2 2OHOHOHOH2H2H2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2OHOHOHOHCHCH2 2CHCHCHCHCHCH2 2 CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2OHOHOHOH浓硫酸浓硫酸浓硫酸浓硫酸2H2H2 2OOCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2OHOHOHOH例例2：已知溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到丙酸：已知溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到丙酸CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH产物分子比原化合物分子多了一个碳原子，增长了碳链。请根产物分子比原化合物分子多了一个碳原子，增长了碳链。请根据以下框图回答问题。据以下框图回答问题。F分子中含有分子中含有8个原子的环状结构。个原子的环状结构。反应反应中属于取代反应的是中属于取代反应的是_(填反应代号填反应代号)。写出结构简式：写出结构简式：E_；F_。A(C3H6)Br2的的CCl4溶液溶液反应反应B稀稀NaOH溶液溶液反应反应DCNaCN反应反应H2OE酸催化酸催化F1 1、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法原料原料原料原料中间产物中间产物中间产物中间产物产品产品产品产品2 2、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物X X，若，若，若，若X X不是原不是原不是原不是原料，再进一步逆推出料，再进一步逆推出料，再进一步逆推出料，再进一步逆推出X X又是如何从另一有机物又是如何从另一有机物又是如何从另一有机物又是如何从另一有机物Y Y经一步反应而经一步反应而经一步反应而经一步反应而制得，如此逆推到题目给定的原料。制得，如此逆推到题目给定的原料。制得，如此逆推到题目给定的原料。制得，如此逆推到题目给定的原料。一步一步一步一步产物产物产物产物XYXY原料原料原料原料 C C OC OC2 2HH5 5C C OC OC2 2HH5 5OO石油裂解气石油裂解气例例例例3 3：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。CHCH2 2 Cl ClCHCH2 2 Cl ClCHCH2 2 OH OHCHCH2 2 OH OHCHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3CHCH2 2OHOHC C OH OHC C OH OHOO1+H2O+Cl22+H2ONaOH34O4浓硫酸浓硫酸 设计合成线路尽量选择步骤最少的合成路线，各尽量选择步骤最少的合成路线，各步步反应的反应条件必须比较温和，并具有较高的产率，所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒、低污染、原料和辅助原料应该是低毒、低污染、易得和廉价的。易得和廉价的。CHCH2 2CHCH2 2 HH2 2OOCHCH3 3CHCH2 2OHOH 浓硫酸浓硫酸浓硫酸浓硫酸CHCH2 2CHCH2 2 CHCH2 2CHCH2 2 ClCl2 2ClClClCl2NaOH2NaOH2NaCl2NaCl 水水水水ClClClClCHCH2 2CHCH2 2OHOHOHOHCHCH2 2CHCH2 2OHOHOHOHCHCH2 2CHCH2 2OOOOHOHO C C C COHOHOOOOHOHO C C C COHOHOO 2CH2CH3 3CHCH2 2OHOH 浓硫酸浓硫酸浓硫酸浓硫酸 OOCC2 2HH5 5OOC CC COCOC2 2HH5 5OO 2H2H2 2OO 例例例例3 3：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。：以乙烯为原料合成乙二酸二乙酯。练习：写出以练习：写出以CH2=CH2为原料制取为原料制取的各步反应的化学方程式。的各步反应的化学方程式。思考思考1 1：目标产物是哪类有机物？目标产物是哪类有机物？可通过什么物质进行何种反应制得？可通过什么物质进行何种反应制得？CH2=CH2 思考思考2 2：乙二酸与乙二醇有何关系？乙二酸与乙二醇有何关系？乙二醇又如何制得？乙二醇又如何制得？CH2OHCH2OHCOOHCOOHCH2ClCH2ClOOOOOOOO1 1、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成、顺合成分析法：即正向思维法，从已知原料入手，找出合成所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法二、有机合成题的常规解题方法原料原料原料原料中间产物中间产物中间产物中间产物产品产品产品产品2 2、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、逆合成分析法：即采用逆向思维方法，从产品组成、结构、性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物X X，若，若，若，若X X不是原不是原不是原不是原料，再进一步逆推出料，再进一步逆推出料，再进一步逆推出料，再进一步逆推出X X又是如何从另一有机物又是如何从另一有机物又是如何从另一有机物又是如何从另一有机物Y Y经一步反应而经一步反应而经一步反应而经一步反应而制得，如此逆推到题目给定的原料。制得，如此逆推到题目给定的原料。制得，如此逆推到题目给定的原料。制得，如此逆推到题目给定的原料。一步一步一步一步产物产物产物产物XYXY原料原料原料原料 3 3、综合比较分析法：此法是采用综合思维的方法，将正向思、综合比较分析法：此法是采用综合思维的方法，将正向思、综合比较分析法：此法是采用综合思维的方法，将正向思、综合比较分析法：此法是采用综合思维的方法，将正向思维和逆向思维推导出的几种合成途径进行比较，从而得出最佳维和逆向思维推导出的几种合成途径进行比较，从而得出最佳维和逆向思维推导出的几种合成途径进行比较，从而得出最佳维和逆向思维推导出的几种合成途径进行比较，从而得出最佳合成路线。合成路线。合成路线。合成路线。例例 4：乙乙 烯烯 为为 初初 始始 反反 应应 物物 可可 制制 得得 正正 丁丁 醇醇(CH3CH2CH2CH2OH)。已已知知两两个个醛醛分分子子在在一一定定条条件件下下可可以以自自身身加加成成。下下式式中中反反应应的的中中间间产产物物()可可看看成成是是由由()中中的的碳碳氧氧双双键键打打开开，分分别别跟跟()中中的的2-位位碳碳原原子子和和2-位位氢氢原原子子相相连连而而得得。()是是一一种种3-羟羟基基醛醛，此此醛醛不不稳稳定定，受受热热即即脱脱水水而而生生成成不不饱饱和和醛醛(烯醛烯醛)：()()()请运用已学过的知识和上述给出的信息，写出由乙烯制请运用已学过的知识和上述给出的信息，写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件不必写出反应条件)。2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OCH3CHO+CH3CHOCH3CHCH2CHOOHCH3CHCH2CHOCH3CH=CHCHO+H2OOHCH3CH=CHCHO+2H2CH3CH2CH2CH2OHCH2=CH2+H2OCH3CH2OH课堂小结课堂小结有机合成的解题过程有机合成的解题过程1、审题、审题合成目标合成目标信息知识信息知识新旧知识新旧知识2、确定方法、确定方法分析分析分子骨架和官能团的转化分子骨架和官能团的转化分子骨架和官能团的转化分子骨架和官能团的转化设计合成路线设计合成路线3、准确表述、准确表述结构简式结构简式反应类型反应类型化学方程式化学方程式CHCH3COOHClCH2OCH2CO怎样利用怎样利用和其它相关物质来合成和其它相关物质来合成？NaOH/醇醇CHCH3COOHClCHCH2COONaHBr过氧化物过氧化物CH2CH2BrCOOHNaOH/H2O浓硫酸浓硫酸CH2CH2OHCOONaCH2OCH2CO产率计算产率计算多步反应一次计算多步反应一次计算P.66 学与问学与问H2C=CCOOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%COOHHSCH2CHCONCH3总产率总产率=93.0%81.7%90.0%85.6%=58.54%化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示的反应：试写出：(1)化合物A、B、C的结构简式：、。(2)化学方程式：AD ，AE 。(3)反应类型：AD ，AE 。分析：分析：题中说“A的钙盐”，可知A含COOH；结合A的分子式，由AC知，A还含有OH，由A在催化剂作用下被氧化的产物不能发生银镜反应可知：A的OH不在碳链的末端；3个碳的碳链只有一种：CCC，OH只能在中间碳上。综上：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH则B的结构简式为：CH3CHCOOC2H5OH则C的结构简式为：CH3CHOCCH3COOHO29分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH则AD的化学方程式为：CH3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸H2O+CH2=CHCOOH反应类型：消去反应30分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH 对比A和E的分子式，我们发现E的C原子个数是A的2倍，推断可能是2分子的A反应生成E，再对比H和O原子发现：2AE=2H2O，结合A的结构简式，很明显是它们的羧基和醇羟基相互反应生成酯基。所以：31 分析：分析：将A的结构简式改写为：则A生成E可表示为：OCH3CHCOHOHOCH3CHCOHOHHOCCHCH3OOHH2OH2O即：CHCCH3OOCCHCH3OOCCCCOO32分析：分析：则AE的化学方程式为：2CH3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸2H2O+CHCCH3OOCCHCH3OO反应类型：酯化反应33小结小结：解有机合成题材具体采用何种方法，应解有机合成题材具体采用何种方法，应视题中所给的原料、产物、合成路线等具体视题中所给的原料、产物、合成路线等具体条件而定，并能深该理解条件而定，并能深该理解“信息知识信息知识”，选择，选择最佳的合成路线，完成合成。最佳的合成路线，完成合成。同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们同学们来学校和回家的路上要注意安全