【课件】有机合成的主要任务++课件高二化学人教版（2019）选择性必修3.pptx

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1、第五节 有机合成第1课时有机合成的主要任务1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成的主要任务。2.掌握有机化合物分子骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。1.有机合成中构建碳骨架的方法和官能团的转化。2.官能团的保护。学习目标重点难点情境导入阿司匹林的前世今生01公元前柳树皮止痛0219世纪柳树皮中提取“柳苷”031853年合成水杨酸041889年合成乙酰水杨酸05改良缓释乙酰水杨酸有机合成的发展史20世纪中后期后续维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90%伍德沃德与多位化学家合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素

2、、红霉素、维生素B12等一系列结构复杂的天然产物，促进了有机合成技术和有机反应理论的发展科里提出了系统化的逆合成概念，开始利用计算机来辅助设计合成路线。让合成路线的设计逐步成为有严密思维逻辑的科学过程，使有机合成进入了新的发展阶段。20世纪初目标一 构建碳骨架 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。碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩短、成环等过程。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1.碳链的增长(3)羟醛缩合反应分子内含有-H的醛与醛基加成

3、(2)醛或酮与HCN加成(1)炔烃与HCN加成(2)醛或酮与HCN加成(1)炔烃与HCN加成 HCN催化剂H2O，H催化剂CHCHCH2CHCN CH2CHCOOH 丙烯腈丙烯酸CORHHCN催化剂H2催化剂CR HOHCN羟基腈CR HOHCH2NH2氨基醇带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上，带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。(12加成反应)(3)羟醛缩合反应分子内含有-H的醛与醛基加成催化剂CH3CHCH3CHOO催化剂CH3CHCHCHOH2OCH3CCH2CHOOHH原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于断开碳链2.碳链的缩短氧化反应可以使烃分子链缩短CCHRRRKMnO4HC

4、ORCOOHRRCHCRKMnO4HRCOOH与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾溶液氧化氧化反应可以使烃分子链缩短一氢成酸二氢成气无氢成酮3碳链的成环(1)共轭二烯烃(2)环酯(第尔斯-阿尔德反应，加成原理)2H2O含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开(3)环醚HOCH2CH2OH 一定条件H2O导练1.醛、酮分子中含有不饱和碳原子，能与很多试剂发生加成反应，下列试剂与醛、酮发生加成反应后不能增长碳链的是（）A.氨 B.甲醇C.氢氰酸 D.甲醛A导练2.下列反应能使碳链缩短的是（）烯烃被酸性KMnO4溶液氧化乙苯被酸性KMnO4溶液氧化重油裂化为汽油CH3COOCH

5、3与NaOH溶液共热炔烃与溴水反应A.B.C.D.D目标二 引入官能团 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。1.引入碳碳双键CCCH3CH2OHCH2=CH2+H2O 浓硫酸 170 CH3CH2BrNaOH CH2=CH2NaBrH2O乙醇 CHCH+HClCH2=CHCl 催化剂(1)醇的消去(2)卤代烃的消去(3)炔烃与H2、卤化氢、卤素单质的不完全加成2.引入碳卤键(1)烷烃、芳香烃的取代反应CXCH4+Cl2 CH3Cl+HCl光液溴 Br2HBrBr 光CH3Cl2CH2ClHCl2.引入碳卤键(1)烷烃、芳香烃的

6、取代反应(2)炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应CXCH3CHCH2Br2 CH3CHBrCH2Br CH3CHCH2HCl CH3CHClCH3(主要产物)催化剂Br Br(3)醇与氢卤酸(HX)的取代反应2.引入碳卤键(1)烷烃、芳香烃的取代反应(2)炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应CXCH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O（浓溶液）3.引入羟基(1)烯烃与水的加成(2)醛(酮)的还原CH2CH2H2O CH3CH2OH 催化剂加热、加压催化剂CH3CH2OHCH3CHO+H2OCH3CH3CH2催化剂OHCH3CHCH3OH3.引入羟基(1)烯烃与水的加成(2)醛(

7、酮)的还原(3)卤代烃、酯的水解OHCH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr H2OCH3COOC2H5NaOH CH3COONaC2H5OHCH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸4.引入醛基CHO醇的催化氧化反应2CH3CH2OHO2 2CH3CHO2H2O催化剂5.引入羧基COOH(1)醛的氧化(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H)溶液氧化 2CH3CHO+O22CH3COOH 催化剂KMnO4HRCHCH2 RCOOH+CO2KMnO4HCHRRHOOC5.引入羧基COOH(1)醛的氧化(3)酯、酰胺的水解(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(

8、H)溶液氧化CH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸RCONH2H2OHCl RCOOHNH4Cl 6.引入酯基CH3COOHC2H5OH CH3COOC2H5H2O(2)酰氯醇解(1)酯化反应CORO稀硫酸CH3OH HCl无水操作COCOO导练1.正误判断(1)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基()(2)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基()(3)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇()导练2.以乙烯为初始反应物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)，已知两个醛分子在一定条件下可以自身加成。下式中反应的中间产物()可

9、看成是由()中的碳氧双键打开，分别跟()中的-C和-H相连而得，()是一种3-羟基醛，此醛不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛(烯醛)：导练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(不必写出反应条件)。CH2=CH2H2O CH3CH2OH2CH3CH2OHO2 2CH3CHO2H2O2CH3CHO CH3CH(OH)CH2CHOCH3CH(OH)CH2CHO CH3CH=CHCHOH2OCH3CH=CHCHO2H2 CH3CH2CH2CH2OH目标三 官能团的保护 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。此时需要将该官能团保护起来，先将

10、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。(1)醇羟基合成反应影响羟基，无法直接转化1.羟基的保护比较稳定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。1.羟基的保护(2)酚羟基易被氧化在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把OH转变为ONa保护起来，待氧化其他基团后再酸化将其转变为OH。2.碳碳双键的保护碳碳双键易加成，易被O3、H2O2、酸性高锰酸钾溶液等氧化。CH2=CH2 CH3CH2Cl CH2=CH2。在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来，待

11、氧化其他基团后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。3.氨基的保护氨基易被O2、O3、H2O2等氧化。导思1.下列有机合成中步骤的目的是什么？保护酚羟基不被氧化；引入羧基。导思2.下列有机合成设计流程的目的是什么？保护羰基不被反应。导思3.某种药物中间体的合成路线如下，其中的目的是什么？是为了保护氨基，使其不被氧化。12自我测试341.在有机合成中，常需要消除或引入官能团，下列合成路线及相关产物不合理的是（）A.乙烯乙二醇：CH2=CH2 B.溴乙烷乙醇：CH3CH2Br CH3CH2OHC.1-溴丁烷1,3-丁二烯：CH3CH2CH2CH2Br CH3CH2CH=CH2 CH2=CHCH=CH2

12、D.乙烯乙炔：CH2=CH2 CHCHC自我测试122.已知：含 的物质(烯烃)在一定条件下能与水发生加成反应，生成醇(含羟基的烃的衍生物)；有机物AD间存在图示的转化关系：下列说法不正确的是（）A.D的结构简式为CH3COOCH2CH3B.A能使酸性高锰酸钾溶液褪色C.B与乙酸发生取代反应D.可用B萃取碘水中的碘单质DC被氧化生成乙酸，则C为CH3CHO，B在加热条件下和氧化铜发生氧化反应生成C，则B为CH3CH2OH，A和 水 发 生 加 成 反 应 生 成 B，则 A为CH2=CH2，乙酸和乙醇发生酯化反应(取代反应)生成D，D为CH3COOCH2CH3。34自我测试12343.已知：R

13、MgX ，由乙醇合成CH3CH=CHCH3(2-丁烯)的流程如下：下列说法错误的是（）A.发生氧化反应，发生消去反应B.M的结构简式为CH3CH2XC.P的分子式为C4H10OD.2-丁烯与Br2以11加成可得三种不同产物D自我测试44.由乙烯和其他无机原料合成环状酯E和高分子H的示意图如图所示：请回答下列问题：(1)写出以下物质的结构简式：A_，C_，F_。(2)写出以下反应的反应类型：X反应：_，Y反应：_。CH2BrCH2BrOHCCHOHCCH酯化反应(或取代反应)加聚反应123(3)写出以下反应的化学方程式：AB：_；GH：_。(4)若环状酯E与NaOH的水溶液共热，则发生反应的化学方程式为_。HOCH2CH2OH2NaBrnCH2=CHCl2NaOH NaOOCCOONaHOCH2CH2OHCOOCH2COOCH2 CH2CH nCl