【高中化学】第三章第5节 有机合成第1课时 高二化学人教版（2019）选择性必修3.pptx

《【高中化学】第三章第5节 有机合成第1课时 高二化学人教版（2019）选择性必修3.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中化学】第三章第5节 有机合成第1课时 高二化学人教版（2019）选择性必修3.pptx（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、走进奇妙的化学世界走进奇妙的化学世界选择性必修性必修3第三章 烃的衍生物第五节 有机合成 学学习 目目标第第1课时 有机合成的主要任务1.能掌握碳骨架构建的四种方法；2.能掌握引入官能团的五种方法；3.能掌理解有机合成中的官能团保护的原理，能设主方案对羟基、醛(羰)基、碳碳双键等官能团进行保护。一、有机合成的主要任务达菲合成流程图世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。有机合成的意义：制备天然有机物，弥补自然资源的不足；对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美；合成自然界中不存在的有机物，满足人们生活需要。思考：什么是有机合成？有机合成的概念：一、有机合成的主

2、要任务 有机合成使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。自然资源 （加工和转化）功能各异、性能卓越的有机物设计合成路线关键碳骨架的构建官能团的引入引入卤原子、硝基等官能团引入碳碳双键或三键等引入羟基（醇羟基或酚羟基）引入羰基（酮羰基或醛基）引入羧基等碳链增长碳链缩短有机分子成环和开环一、有机合成的主要任务(1)与HCN发生加成反应炔烃与HCN的加成反应：醛（或酮）与HCN的加成反应：（一）增长碳链：1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子少于引入含碳原子的官能团(2)加聚反应:nCH2CH2 C

3、H2-CH2 n一定条件下(3)酯化反应：(4)分子间脱水：1818 O OCH3COH+HOC2H5 CH3COC2H5+H2O浓H2SO4C2H5OH+HOC2H5 C2H5OC2H5+H2O浓H2SO4140 （一）增长碳链：1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务R-CH-CH2-CHO +H-CH2-CHOOH R-C-HO 稀稀OH-羟醛缩合反应:至少一种醛含有-H！可用来成倍增长碳链。-H2OR-CH=CHCHO在稀碱或稀酸的催化作用下，有 a-H 的醛或酮能与另一分子醛或酮发生加成反应，即一分子醛的 a-H 加到另一分子醛的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上，生成 B-羟基醛

4、。生成的 B-羟基醛易脱水，发生脱水的消去反应。(5)羟醛缩合反应l由于加成产物的分子中既有羟基又有醛基，故这一反应称为羟醛缩合反应。上述反应增长碳链，在有机合成中应用比较广泛。应用：（一）增长碳链：1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务1.由卤代烃增长碳链：2.卤代烃与NaCN的反应：CH3CH2Cl+NaCNCH3CH2CN+NaClH2O,HCH3CH2COOH 3.卤代烃与炔钠的反应：CH3CCNa+CH3CH2ClCH3CCCH2CH3+NaCl2CH3CCH+Na 2CH3CCNa+H2液氨2 RX +2NaRR +2 NaX（武兹反应）拓 展(6)付克烷基化反应+Cl-CH2CH

5、3 无水AlCl3CH2CH3 +HCl（一）增长碳链：1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务4.由格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应增长碳链RCl+RMgCl RR+MgCl2RMgCl RCl +Mg无水乙醚+RMgCl OMgClRH2OOHR拓 展（一）增长碳链：1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务1、下列反应可使碳链增长的有 ()加聚反应 缩聚反应 酯化反应 卤代烃的氰基取代反应 乙酸与甲醇的反应 A.全部 B.C.D.A2、如何由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH。CH3CHOCH3CHCNOHH2O,HCH3CHCOOHOHHCN催化剂催化剂（一）增长碳链：1、碳骨架的构

6、建一、有机合成的主要任务原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于断开碳链（二）碳链的缩短1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务碳链缩短的反应主要有烷烃的裂化、脱羧反应、酯的水解、烯烃或炔烃的氧化、以及苯的同系物的氧化等。如：1.烷烃的热裂化或裂解：C8H18 C4H10 +C4H8 RCOONa+NaOHRCOOR+H2O3、脱羧反应：2、酯水解：稀H2SO4RCOOH+ROHRH+Na2CO34、与高锰酸钾发生氧化反应烯烃:二氢成CO2一氢成酸无氢成酮CHCRKMnO4HCO2RCOOH炔烃:CCHRRRKMnO4HCORCOOHRR一氢成CO2无氢成酸芳香化合物的侧链:与苯环相连的碳原子上

7、至少连有一个氢原子才能被酸性KMnO4氧化。CHRRKMnO4H+COOH一、有机合成的主要任务（二）碳链的缩短l烯烃、炔烃被酸性高锰酸钾等强化剂的氧化规律：烯烃双键碳上有两个H 产物是CO2；双键碳上有一个H 产物是羧酸；双键碳上没有H 产物是酮。炔烃双键碳上有一个H 产物是CO2；双键碳上没有H 产物是羧酸。1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务（二）碳链的缩短CH3CH=CH2 KMnO4(H+)CH3CCH KMnO4(H+)【课堂练习】CH3COOH+CO2CH3COOH+CO2CH3-CH=C-CH3CH3KMnO4(H+)CH3COOH+CH3CCH3=O(1)共轭二烯烃加成:+

8、(2)羟基形成环醚:HOCH2CH2OH H2O O 共轭二烯烃（含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3-丁二烯）与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生双烯合成反应（Diels-Alder reaction），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。123456123456（三）碳链的成环(第尔斯-阿尔德反应，加成原理)1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务CH3【课堂练习】+COOCH3+COOCH3COOCH3COOCH3CH3COOCH3COOCH3（三）碳链的成环1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务（3）合成环酯(酯化法)（三）碳链的成环1、碳骨架的构建一、有机合成的主要

9、任务a.多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯。b.羟基酸分子间脱水形成环酯：2CH3CHCOOHOH+2H2O=OO=OO浓浓H2SO4c.羟基酸分子内脱水形成环酯：CH2CH2 CH2COOHOHO=O+H2O浓浓H2SO4（3）合成环酯(酯化法)（三）碳链的成环1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务(四)开环反应：环烯烃氧化开环：环酯水解开环：季碳氧为羰基季碳氧为羰基叔碳氧为羧基叔碳氧为羧基O=O+H2O稀稀H2SO4=OOHHOKMnO4H+=OOHHOO=KMnO4H+=OO=1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务KMnO4HHOOCHOOC总结：有机合成的主要任务-构建碳骨架碳链的

10、增长 碳链的缩短 碳链的成环 （1）与HCN发生加成反应（2）羟醛缩合反应（3）加聚反应（4）酯化反应（5）分子间脱水反应（1）烷烃的分解反应（3）与高锰酸钾发生氧化反应（2）酯的水解反应（1）共轭二烯烃加成（2）合成环酯（3）羟基脱水成醚1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务(6)付克烷基化反应随堂练习提示：并不是所有的醛、酮都能发生羟醛缩合反应，只有含有H的醛、酮才能发生羟醛缩合反应。1具有怎样结构的醛酮才能发生羟醛缩合反应？2在有机合成中，有时需要通过减短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化，某同学设计的下列反应中，可成功实现碳链减短的是 ()A乙烯的聚合反应 B烯烃与酸性KMnO4溶

11、液的反应C酯化反应 D卤代烃与NaCN的取代反应B1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务3、下列反应可以使碳链增长的是()A、CH3CH2CH2CH2Br与NaCN共热 B、CH3CH2CH2CH2Br与NaOH的乙醇溶液共热C、CH3CH2CH2CH2Br与NaOH的水溶液共热 D、CH3CH2CH2CH3(g)与Br2（g）光照4、下列反应可以使碳链减短的是()A、持续加热乙酸钠和碱石灰的混合物 B、裂化石油制取汽油 C、乙烯的聚合反应 D、溴乙烷与氢氧化钾的乙醇溶液共热AAB 1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务5下列反应可使碳链增长的有 ()加聚反应 缩聚反应 酯化反应卤代烃的氰基取

12、代反应 乙酸与甲醇的反应A全部 B C DA6.右边结构中不能成环的是（）C1、碳骨架的构建一、有机合成的主要任务 学学习 目目标第第2课时 官能团的引入 消除 转化和保护PART01PART02认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化，掌握官能团的引入和转化的一些技巧。从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断，能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机合成的合理性。有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。2、引入官能团一、有机合成的主要任务2、引入官能团一、有机合成的主要任务思考与讨论:我们在各类有机物化学性质的学习中

13、，已经接触了很多有机化学反应。请你从官能团转化的角度对其进行分类整理，讨论引入常见的官能团(如碳碳双键、碳卤键、羟基、醛基、酸基、酯基)有哪些方法，并举例说明。(1)引入碳碳双键的三种方法：醇的消去：CH3CH2OH浓硫酸170CH2=CH2+H2O醇CH2=CH2+NaBr+H2OCH3CH2Br+NaOH卤代烃的消去：炔烃的不完全加成：CHCH+HBrCH2=CHBr催化剂烃与卤素单质的取代反应CH4+Cl2 CH3Cl+HCl光照光照烯烃(炔烃)与 HX 或X2的加成:CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br醇与 HX的取代:C2H5OH +HBr C2H5Br+H2O CH3+Cl

14、2 光照光照 CH2Cl+HClCH2=CH2+HBr CH3CH2Br催化催化剂剂+Br2Br+HBrFeBr32、引入官能团一、有机合成的主要任务(2)引入碳卤键的三种方法：2、引入官能团一、有机合成的主要任务(3)引入羟基(-OH)的5种方法：(1)烯烃与水的加成:(2)卤代烃的水解:CH3CH2CH2Cl+H2O CH3CH2CH2OH+HCl NaOH(3)酯的水解:CH3COOC2H5NaOH CH3COONaC2H5OH CH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸CH3CHCH2H2O CH3CHCH3催化剂加热、加压OH(4)醛、酮的还原:OCCH3CH3 H

15、2催化剂OHCHCH3CH3(5)酚盐溶液与CO2、HCl等反应+NaClOH+HCl ONa+NaHCO3OH+CO2+H2O ONa2、引入官能团一、有机合成的主要任务(3)引入羟基(-OH)的5种方法：烯键氧化:RC=CHRRRCOOHRCR +OKMnO4H+(4)引入醛基(-CHO)或羰基(-CO-)的方法：醇的氧化:醛醛2RCH2OHCu2RCHO+O2+2H2O伯醇伯醇仲醇仲醇酮酮RCR OCu+H2ORCHR+O2OH2、引入官能团一、有机合成的主要任务CHCHH2O CH3CHO 炔烃的加成反应:(1)醛的氧化反应:(2)酯、酰胺的水解反应:2CH3CHO+O22CH3COO

16、HCH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸催化剂(3)伯醇被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应:(5)引入羧基(-COOH)的方法：2、引入官能团一、有机合成的主要任务(4)某些烯烃、炔烃、芳香烃被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应:CHCRKMnO4HCO2RCOOHCHRRKMnO4HHOOCCCHRRRKMnO4HCORCOOHRR(5)引入羧基(-COOH)的方法：2、引入官能团一、有机合成的主要任务因酚羟基易被氧化，故在加入氧化剂之前将-OH先转化为 醚键保护起来，待其他基氧化后，然后用卤化氢（酸化）恢复使其转化为-OH，其过程表示为：OCH3COOHOHCOOHCH3IKMnO

17、4/HHIOCH3CH3OHCH31.酚羟基的保护含有多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。3、官能团的保护一、有机合成的主要任务保护羟基不被酸性高锰酸钾氧化羟基恢复羟基恢复羟基恢复羟基恢复羟基恢复羟基恢复羟基恢复(2)醇羟基的保护 3、官能团的保护一、有机合成的主要任务 可先将羟基转化为醚键，使醇转化为在一般反应条件下比较稳定的醚。待相关合成反应结束后，再在一定条件下脱除起保护作用的基团(保护基)，恢复羟基。(3)醛基(羰基)的保护：醛基(羰基)易被氧化，通常形成缩醛(醛酮)保护，然后在稀酸中微热恢复。缩醛+

18、2ROH催化剂R-C-H=O+H2OCHROROR+2ROHR-C-H=O+H2OH+CHROROR羟基恢复醛基保护醛基恢复3、官能团的保护一、有机合成的主要任务如如:C=ORRCH2OHCH2OH+催化剂催化剂CRRO-CH2O-CH2+H2OC=ORRCH2OHCH2OH+CRRO-CH2O-CH2+H2OH+缩酮缩酮CH2=CHCHOCH2=CHCOC2H5OC2H5KMnO4OH-CH2CHOC2H5OC2H5OHOHH+CH2CHCHOOHOH保护醛基不被碱保护醛基不被碱性高锰酸钾氧化性高锰酸钾氧化C2H5OH催化剂催化剂醛醛基恢复基恢复羰基保护羰基保护羰基恢复羰基恢复一、有机合成的

19、主要任务(3)醛基(羰基)的保护：碳碳双键易被氧化通常用加成反应保护，消去反应恢复。（4）碳碳双键的保护CCHXCCXHNaOH/醇CCCCH2OCCOH H浓硫酸CC3、官能团的保护一、有机合成的主要任务碳碳双键保护碳碳双键恢复如如:CH2CHCH2OH催化剂催化剂O2O2Cu/HBr催化剂催化剂CH3CHCH2OHBrCH3CHCHOBrCH2CHCOOHCH3CHCOOHBrNaOH/醇醇CH2CHCOONaH+碳碳双键碳碳双键保护保护碳碳双键碳碳双键恢复恢复（4）碳碳双键的保护3、官能团的保护一、有机合成的主要任务 碳碳双键易被氧化通常用加成反应保护，消去反应恢复。(1)有机合成应遵循

20、低价、绿色、环保等要求()(2)有机合成中原子利用率最高的反应是化合反应、加成反应、加聚反应等()(3)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基()(4)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基()(5)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇()正误判断一、有机合成的主要任务1.下列有机合成中步骤的目的是什么？深度思考提示保护酚羟基不被氧化；引入羧基。2.有机合成的设计流程中有如下环节，其目的是什么？提示保护羰基不被反应。一、有机合成的主要任务在有机合成中，官能团的转化可以通过取代、加成、消去、氧化、还原等反应实现。以乙烯为起始物，通过一系列化学反应实现的某些官能团间的相互转化如图所示CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5浓硫酸170H+Cu 浓 硫 酸KMnO4 (H+)H2O催 O2 化 剂HX碱,醇 OH-H2OOH-H+,浓硫酸,LiAlH4银 新氨 制溶 Cu(OH)2液 ，O2 H2 Ni 小结：官能团的转化一、有机合成的主要任务