高二化学课件:3.4 《有机合成》(人教版选修5).ppt
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1、1.1.结合你现有的知识交流讨论:从起始原料、合成路结合你现有的知识交流讨论:从起始原料、合成路线、操作步骤、环境保护等角度考虑有机合成应遵循线、操作步骤、环境保护等角度考虑有机合成应遵循的原则。的原则。提示:提示:(1 1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。)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。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。(2 2)应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步)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
2、高。越少,最后产率越高。(3 3)合成路线要符合)合成路线要符合“绿色、环保绿色、环保”的要求。高效的的要求。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,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。使之结合到目标化合物中,达到零排放。(4 4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。易于实现。2.2.结合学过的有机化学反应,思考讨论在有机物中引结合学过的有机化学反应,思考讨论在有机物中引入羧基的方法有哪些?(举例说明)入羧基的方法有哪些?(举例说明)提示:提示:(1 1)醛被弱氧化剂氧化成酸。
3、例如)醛被弱氧化剂氧化成酸。例如:CHCH3 3CHO+2Cu(OH)CHO+2Cu(OH)2 2+NaOH+NaOH CH CH3 3COONa+CuCOONa+Cu2 2O+3HO+3H2 2O O(2 2)醛被氧气氧化成酸。例如:)醛被氧气氧化成酸。例如:2CH2CH3 3CHO+OCHO+O2 22CH2CH3 3COOHCOOH催化剂催化剂(3 3)酯在酸性条件下水解。例如:)酯在酸性条件下水解。例如:CHCH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH3 3+H+H2 2O O CH CH3 3COOH+CHCOOH+CH3 3CHCH2 2OHOH(4 4)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧
4、化。例如:)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化。例如:H H+3.3.探究:制取一氯乙烷,采取以下两种方法,哪种较探究:制取一氯乙烷,采取以下两种方法,哪种较好?好?乙烷和乙烷和ClCl2 2在光照下发生取代反应在光照下发生取代反应 乙烯和乙烯和HClHCl发发生加成反应生加成反应提示:提示:较好。较好。的缺点是:的缺点是:a.a.副产物较多,原子利副产物较多,原子利用率低;用率低;b.Clb.Cl2 2有毒,对大气污染较有毒,对大气污染较HClHCl严重。严重。4.4.思考:结合官能团的引入或转化方法,分析由乙醇思考:结合官能团的引入或转化方法,分析由乙醇合成乙二醇的路线,并指明每步反应的类型。合
5、成乙二醇的路线,并指明每步反应的类型。提示:提示:【典例【典例1 1】已知溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到已知溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到丙酸:丙酸:CHCH3 3CHCH2 2BrBr CH CH3 3CHCH2 2CNCNCHCH3 3CHCH2 2COOHCOOH产物分子比原化合物分子多了一个碳原子,增长了碳产物分子比原化合物分子多了一个碳原子,增长了碳链。请根据下图回答问题。链。请根据下图回答问题。NaCNNaCNH H2 2O OF F分子中含有分子中含有8 8个原子组成的环状结构。个原子组成的环状结构。(1 1)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
6、号)。(填反应代号)。(2 2)写出结构简式)写出结构简式E:_,F:_E:_,F:_。【思路点拨思路点拨】(1 1)根据题意选准)根据题意选准A A为突破口。为突破口。(2 2)由框图转化结合信息确定)由框图转化结合信息确定A A及其他各物质。及其他各物质。(3 3)依据题目要求分析解答。)依据题目要求分析解答。【自主解答自主解答】由由A A的分子组成及的分子组成及A A能与溴发生加成反应能与溴发生加成反应可知可知A A为为CHCH3 3CHCHCHCH2 2,与溴反应生成的加成产物,与溴反应生成的加成产物B B为为CHCH3 3CHBrCHCHBrCH2 2BrBr,结合所给信息,结合所给
7、信息,B B与与NaCNNaCN发生取代反应发生取代反应生成生成CHCH3 3CHCH(CNCN)CHCH2 2CNCN,该物质水解生成,该物质水解生成E E为为CHCH3 3CH(COOH)CHCH(COOH)CH2 2COOH,COOH,又知又知B B碱性条件下水解生成碱性条件下水解生成CHCH3 3CHCH(OHOH)CHCH2 2OHOH。E E和和D D发生酯化反应生成发生酯化反应生成F F。答案答案:(1 1)、(2)(2)1.1.以煤的干馏产品为原料合成苯甲酸苯甲酯,逆合成以煤的干馏产品为原料合成苯甲酸苯甲酯,逆合成法合成路线如下:法合成路线如下:依据该合成路线,你能设计出几种不
8、同的合成方法,依据该合成路线,你能设计出几种不同的合成方法,请交流讨论,并比较评价哪种方法最好。请交流讨论,并比较评价哪种方法最好。提示:提示:分析比较最佳方案分析比较最佳方案(1 1)路线由甲苯制取苯甲醇和苯甲酸,较合理。)路线由甲苯制取苯甲醇和苯甲酸,较合理。(2 2)、()、(4 4)路线中制备苯甲酸步骤多、成本高,且)路线中制备苯甲酸步骤多、成本高,且ClCl2 2的使用不利于环境保护。的使用不利于环境保护。(3 3)的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的催化剂)的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的催化剂LiAlHLiAlH4 4和要求无水操作,成本高。和要求无水操作,成本高。2.2.合成路线要
9、符合合成路线要符合“绿色、环保绿色、环保”的要求,其主要考的要求,其主要考虑的因素有哪些?虑的因素有哪些?提示:提示:(1 1)有机合成反应中原子经济性;)有机合成反应中原子经济性;(2 2)原料是否绿色化;)原料是否绿色化;(3 3)试剂与催化剂的无公害性。)试剂与催化剂的无公害性。3.3.合成路线的总产率与各分步产率有何关系?合成路线的总产率与各分步产率有何关系?提示:提示:合成路线的总产率等于各分步产率乘积,因此合成路线的总产率等于各分步产率乘积,因此应选择步骤尽量少、副反应产物最少的合成路线。应选择步骤尽量少、副反应产物最少的合成路线。【典例典例2 2】(2010(2010天津高考天津
10、高考)已知烃基烯基醚:已知烃基烯基醚:RCHRCHCHORCHORRCHRCH2 2CHO+ROHCHO+ROH烃基烯基醚烃基烯基醚A A的相对分子质量的相对分子质量(M(Mr r)为为176176,分子中碳氢,分子中碳氢原子数目比为原子数目比为3434。与。与A A相关的反应如下:相关的反应如下:H H2 2O/HO/H+请回答下列问题:请回答下列问题:(1 1)A A的分子式为的分子式为_。(2 2)B B的名称是的名称是_;A A的结构简式为的结构简式为_。(3 3)写出)写出CDCD反应的化学方程式:反应的化学方程式:_。(4 4)写出两种同时符合下列条件的)写出两种同时符合下列条件的
11、E E的同分异构体的的同分异构体的结构简式:结构简式:_、_。属于芳香醛;属于芳香醛;苯环上有两种不同环境的氢原子。苯环上有两种不同环境的氢原子。由由E E转化为对甲基苯乙炔(转化为对甲基苯乙炔()的一条路线如下:的一条路线如下:(5)(5)写出写出G G的结构简式:的结构简式:_。(6)(6)写出写出步反应所加试剂、反应条件和步反应所加试剂、反应条件和步反步反应类型:应类型:【思路点拨思路点拨】解答本题应注意以下三点:解答本题应注意以下三点:(1)(1)应用逆合成分析法。应用逆合成分析法。(2)(2)充分利用信息。充分利用信息。(3)(3)各种有机物、官能团之间的相互转化。各种有机物、官能团
12、之间的相互转化。【自主解答自主解答】(2)(2)由由B B可催化氧化成醛和相对分子质量为可催化氧化成醛和相对分子质量为6060可知,可知,B B为正丙醇;由为正丙醇;由B B、E E结合题给信息,逆推可知结合题给信息,逆推可知A A的结构简式为:的结构简式为:(3)CD(3)CD发生的是银镜反应,反应方程式为:发生的是银镜反应,反应方程式为:CHCH3 3CHCH2 2CHO+2Ag(NHCHO+2Ag(NH3 3)2 2OH OH H H3 3CHCH2 2COONHCOONH4 4+2Ag+3NH+2Ag+3NH3 3+H+H2 2O O。(4)(4)符合苯环上有两种不同环境符合苯环上有两
13、种不同环境H H原子的结构对称程度应原子的结构对称程度应较高,有:较高,有:(5)(6)(5)(6)生成含有碳碳三键的物质,一般应采取卤代烃的生成含有碳碳三键的物质,一般应采取卤代烃的消去反应,故第消去反应,故第步是醛加成为醇,第步是醛加成为醇,第步是醇消去成步是醇消去成烯烃,第烯烃,第步是与步是与BrBr2 2加成,第加成,第步是卤代烃的消去。步是卤代烃的消去。答案答案:(1)C(1)C1212H H1616O (2)O (2)正丙醇或正丙醇或1-1-丙醇丙醇 知识点一:有机合成过程知识点一:有机合成过程1.1.从原料和环境方面的要求看,绿色化学对生产中的从原料和环境方面的要求看,绿色化学对
14、生产中的化学反应提出了一个提高原子利用率的要求,即尽可化学反应提出了一个提高原子利用率的要求,即尽可能不采用那些对产品的化学组成来说没有必要的原料。能不采用那些对产品的化学组成来说没有必要的原料。现有下列现有下列3 3种合成苯酚的反应路线:种合成苯酚的反应路线:其中符合原子节约要求的生产过程是其中符合原子节约要求的生产过程是()()A.A.只有只有B.B.只有只有C.C.只有只有D.D.【解析解析】选选C C。直接氧化,一步反应产率高,而生成直接氧化,一步反应产率高,而生成的副产物的副产物也是重要的化工原料。也是重要的化工原料。2.2.在有机合成中,制得的有机物较纯净并且容易分离,在有机合成中
15、,制得的有机物较纯净并且容易分离,则在工业中往往有实用价值,试判断下列有机反应在工则在工业中往往有实用价值,试判断下列有机反应在工业上有生产价值的是业上有生产价值的是()()【解析解析】选选C C。A A项可能得到项可能得到CHCH3 3CHCHCHCHCHCH3 3这种副产物;这种副产物;B B项所得的卤代产物有多种,且难于分离;项所得的卤代产物有多种,且难于分离;D D项所得产项所得产物乙酸和乙醇互溶,也难于分离,且反应为可逆反应,物乙酸和乙醇互溶,也难于分离,且反应为可逆反应,产量不高。产量不高。3.3.有机物有机物 可经过多步反应转变为可经过多步反应转变为其各步反应的反应类型是其各步反
16、应的反应类型是()()A.A.加成加成消去消去脱水脱水B.B.消去消去加成加成消去消去C.C.加成加成消去消去加成加成D.D.取代取代消去消去加成加成【解析解析】选选B B。由。由 转变为转变为的合成路线是:的合成路线是:知识点二:合成分析法知识点二:合成分析法4.4.已知已知CHCH3 3CHCH2 2OH+HOCHOH+HOCH2 2CHCH3 3CHCH3 3CHCH2 2OCHOCH2 2CHCH3 3+H+H2 2O,O,以乙醇、浓硫酸、溴水、水、以乙醇、浓硫酸、溴水、水、氢氧化钠为主要原料合成氢氧化钠为主要原料合成 最简便的最简便的合成路线需要下列反应的顺序是合成路线需要下列反应的
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