【课件】合成任务一+构建碳骨架++课件高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3.pptx

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1、第三章 烃的衍生物 第五节 有机合成第一课时碳骨架的构建有机合成材料密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。情景引入远古时代19世纪20年代物质丰富的今天人类依靠自然资源，加工转化自然资源，从生物体中获得有机化合物德国化学家维勒合成尿素,开创人工合成有机物新时代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。CO(NH2)2随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成的技术和效率不断提高。尼龙、涤纶炸药医药用化学方法人工合成物质创造新物质“水立方水立方”是我国第一个采用是我国第一个采用ETFEETFE(乙烯乙烯四氟乙烯共四氟

2、乙烯共聚物聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。膜材料作为立面维护体系的建筑。宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。人工合成的新型抗禽流感、甲型H1N1病毒的药物-达菲科技创造生活，合成造福人类！有机合成的发展，使人们不仅能通过人工手段合成多种天然有机物，还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质，有力地推动了材料科学和生命科学的发展。什么是有机合成？学习任务一:认识有机合成 自然资源 （加工和转化）功能各异、性能卓越的有机物1.有机合成的概念：一般4个C以内的单官能团有机物或单取代苯为原料利用简单、易得的原料，通过有机反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有

3、特定结构和性质的目标分子。如 甲烷、乙烯、丙烯、乙炔，苯、甲苯等隐形眼镜材料改造天然有机化合物合成新的有机化合物制备天然有机化合物阿司匹林缓释片水仙花香料2.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；合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要中间体中间体1中间体中间体2中间体中间体4官能团转化官能团转化官能团官能团转化转化碳骨架构建碳骨架构建官能团官能团转化转化官能团官能团转化转化CH2H+，H2ONaCNBr2催化剂催化剂 H2O ，催化剂催化剂CH2=CH2 CH2BrCH2BrCH2CNCH2COOHC

4、OOHCH3CH2OHCOOCH2CH3CH2CH2COOCH2CH3 CH2CN中间体中间体3原料原料目标产物目标产物思考交流对比原料和产物的分子结构，体会每一步在合成中的目的。【思考】有机合成是如何实现合成目标的？有机合成的一般思路示意图碳骨架的构建官能团的转化（引入、消除）官能团的转化（引入、消除）有机合成的关键：(1)碳骨架的构建(2)官能团的引入知识储备采集信息应用分析和整合会不会做题能不能得分如何做好有机综合题？学没学明白认真审题、规范答题认真审题、规范答题学习任务二：有机合成的主要任务-构建碳骨架 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

5、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）与HCN发生加成反应（2）羟醛缩合反应（5）聚合反应等（3）酯化反应（4）分子间脱水反应1.碳链增长：（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）+HCN+HCN 催化剂+HCN+HCN 催化剂HR CO=CNCNR RCHCHO OH H-羟基腈C CH H2 2N NH H2 2R R CHCHO OH H-氨基醇一般与HCN加成之后，引入氰基，再经水解生成羧酸或催化加氢还原成胺还原反应加成反应水解反应(1)烯烃(炔烃)或醛、酮与H

6、CN的加成反应引入氰基，延长碳链CHCHCHCH +HCN+HCN丙烯腈CHCH2 2CHCN CHCN H2O，H催化剂催化剂CHCH2 2CHCOOH CHCOOH 丙烯酸根据前面所学知识，完成下列反应催化剂1.碳链增长：P83资料卡片-羟基醛,-不饱和醛加成反应消去反应（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）（2）羟醛缩合反应分子内含有-H的醛与醛基加成催化剂CH3CHOCH3CHCH2CHOOH催化剂CH3CHCHCHOH2OHC CHOHH羟基醛羟基醛加成反应加成反应消去反应消去反应,不饱和醛不饱和醛含有H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成羟基醛，进而发生消去反应。（2）羟醛缩合

7、反应分子内含有-H的醛与醛基加成P83资料卡片 n n HO-CHHO-CH2 2CHCH2 2-COOH-COOH H H O-CHO-CH2 2CHCH2 2-C-C n nOH+(n-1)HOH+(n-1)H2 2O O 一定条件一定条件(5)聚合反应(3)酯化反应(4)醇分子间脱水成醚nCH2CH2 CH2CH2 n一定条件下1818 O OCH3COH+HOC2H5 CH3COC2H5+H2O浓H2SO4C2H5OH+HOC2H5 C2H5OC2H5+H2O浓H2SO4140 1.碳链增长：加聚反应加聚反应 缩聚反应缩聚反应O O（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）链节、单体、

8、聚合度、端基原子或原子团？（7）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 OMgClRH2OOHR1.碳链增长：（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）知识拓展RMgX(8)付克烷基化反应+ClCH2CH3 无水AlCl3CH2CH3 +HCl 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3.乙烯是化

9、工生产中重要的基础原料，请以乙烯为基本原料合成正丁醇（CH3CH2CH2CH2OH），写出有关反应的化学方程式已知：RCHRCHCHOOHOHRCHCHCHORH2ORCHCCHOR【解析】CH2CH2H2O催化剂/CH3CH2OHCu/O2CH3CHOCH3CHCH2CHOOH H2OCH3CHCHCHOH2Ni/CH3CH2CH2CH2OH原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于缩短碳链（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2.碳链的缩短（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）烯烃被KMnO4/H+氧化炔烃被KMnO4/H+氧化芳香烃侧链被KMnO4/H+氧化

10、(1)烷烃的分解反应(烃的裂化、裂解)(2)酯的水解反应CH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸稀硫酸稀硫酸CH2OCOC17H35CHOCOC17H35CH2OCOC17H35C17H35COOH CH2OH CHOH CH2OH 33H2OC4H10 CH4+C3H6 C4H10 C2H6+C2H4 2.碳链的缩短烯烃二氢成气一氢成酸无氢成酮CHCRKMnO4HCO2RCOOH炔烃CCHRRRKMnO4HCORCOOHRR一氢成气无氢成酸芳香化合物的侧链CHRRKMnO4HHOOC与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性KMnO4氧化。2.碳链的缩短(3)烯烃、

11、炔烃及芳香烃的侧链被KMnO4(H+)溶液氧化。CH3CH=CH2 KMnO4(H+)CH3CCH KMnO4(H+)【课堂练习2】CH3COOH+CO2CH3COOH+CO2CH3CH=CCH3CH3KMnO4(H+)CH3COOH+CH3CCH3=OP83资料卡片（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）3.碳链的成环(1)共轭二烯烃加成123465123465实质：加成反应DielsAlder reaction(1)共轭二烯烃加成+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 re

12、action），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。1234561234563.碳链的成环P83资料卡片CH3+CH3H+HCOOCH3+完成下列物质发生第尔斯-阿尔德反应的方程式或【课堂练习3】写出由CPD生成DCPD的反化学方程式：CPDDCPD21234561234 567.利用环戊二烯(CPD)可以制备金刚烷金刚烷H H2 2/Ni/Ni一定条件巩固练习（2）合成环酯酯化法3.碳链的成环(3)合成环醚分子内脱水分子间脱水3.碳链的成环HOCH2CH2OH H2O O 冠醚识别碱金属离子(如K)。冠醚，是分子中含有多个-氧-亚甲基-结构单元的大环多醚。常见的冠醚有15-冠-5、18-冠-6

13、，冠醚的空穴结构对离子有选择作用，在有机反应中可作催化剂。C 原子：25=10 O 原子：5 10+5=15C 原子：24=8 O 原子：48+4=12O 原子吸引阳离子。思考：碱金属离子或大或小，猜想冠醚是如何识别它们的？冠醚环的大小与金属离子匹配，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。冠醚冠醚空腔直径/pm适合的粒子（直径/pm）15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 170220 260320 340430 Na+（204）思考：K+直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，

14、将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）4.碳链的开环(1)环酯的水解反应:(2)某些环状烯烃、炔烃的氧化反应:Zn/H2OO3OHCCH2CH2CH2CH2CHOKMnO4(H+)HOOCCH2CH2CH2CH2COOH高锰酸钾溶液氧化性更强，可以得到酮或羧酸。O3氧化性相比更弱一些，往往得到醛或酮碳链的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（5）加聚反应（3）酯化反应（4）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（

15、1）共轭二烯烃加成（2）合成环酯（3）合成环醚课堂总结构建碳骨架碳链的开环(1)环酯的水解反应(2)某些环状烯烃的氧化反应【课堂练习5】1.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2.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.化合物丙是合成一种医药的中间体，可以通过如图反应制得。下列

16、说法正确的是CA乙的分子式为C5H10O2B甲的一氯代物有4种(不考虑立体异构)C乙可以发生取代反应、加成反应D丙不能使酸性高锰酸钾溶液褪色巩固练习巩固练习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A乙烯的聚合反应 B烯烃与酸性KMnO4溶液的反应C酯化反应 D卤代烃与NaCN的取代反应B巩固练习3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 DA4已知卤代烃可以和钠发生反应。例如溴乙烷与钠发生反应为2CH3CH2Br2NaCH3CH2CH2CH32NaBr应用这一

17、反应，下列所给出的化合物中可以与钠反应合成环丁烷：的是()ACH3Br BCH3CH2CH2CH2BrCCH2BrCH2Br DCH3CHBrCH2CH2BrC巩固练习巩固练习5.下列结构中不能成环的是（）C6.已知：，如果通过一步反应合成所用的原料可以是()1，3-丁二烯和2-丁炔 1，3-戊二烯和2-丁炔 2，3-二甲基-1，3-丁二烯和乙炔 2，4-己二烯和乙炔AB CDA巩固练习写出由CPD生成DCPD的反化学方程式：CPDDCPD21234561234 567.利用环戊二烯(CPD)可以制备金刚烷金刚烷H H2 2/Ni/Ni一定条件巩固练习8.卤代烃可以与金属反应，形成金属有机化合物。其中最负盛名的有机镁试剂，它是由法国化学家格利雅(V.Grignard)于1901年发现的，故称格氏试剂。它的制法为RX+MgRMgXRMgX与其他物质(如卤代烃、醛等)反应可以实现碳链的增长，得到烃、醇、羧酸等多种有机化合物。如：RMgX+RCHO 用乙烯和适当的无机物合成乙酸异丁酯的过程如下(反应条件没有列出)，写出A、B、C、D、E、F的结构简式：