3.5.1 有机合成 课件（共32张ppt）化学人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 3.5.1 有机合成 课件（共32张ppt）化学人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-22 15:11:47 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
3.5.1 有机合成
“冰立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。
2022北京冬奥会颁奖礼仪服装
通过有机化学反应，可以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。
*
科技创造生活，合成造福人类！
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。 人类合成自然界中不存在的有机物，满足需要，造福人类！
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。
主要任务：构建碳骨架和引入官能团
有机合成
1．碳链增长
HCN
催化剂
H2O，H＋
催化剂
CH≡CH
CH2＝CHCN
CH2＝CHCOOH
丙烯腈
丙烯酸
构建碳骨架
当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数时，可以通过引入含碳原子的官能团等方式使碳链增长。
引入氰基
(1)烯烃（炔烃）与HCN的加成反应
C＝O
R
H
HCN
催化剂
C
R
H
OH
CN
H2
催化剂
C
R
H
OH
CH2NH2
羟基腈
氨基醇
(2)醛、酮中的不饱和键与HCN的加成反应
催化剂
CH3—C—H＋CH3CHO
O
α
催化剂
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
CH3—C—CH2CHO
OH
H
(1)分子内含有α-H的醛与醛基加成
含有α— H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β —羟基醛，进而发生消去反应
羟醛缩合反应
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
2．碳链缩短
(1)苯的同系物氧化、烯烃与炔烃的氧化
氧化反应
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
水解反应
酯的水解、蛋白质水解、多糖水解
裂化裂解
烃的裂化、裂解
2．碳链缩短
3．碳链成环
COOH
＋
△
COOH
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第尔斯 阿尔德反应(Diels Alder reaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。
形成环酯
形成环醚
3．碳链成环
物质转化
不饱和烃
饱和烃
卤代烃
醇
醛
羧酸
酯
卤代
脱卤
水解
取代
氧化
还原
酯化
水解
氧化
加成
消去
加成
消去
水解
酯化
引入官能团
1．引入碳碳双键
(1)卤代烃的消去
CH3CH2Br＋NaOH CH2＝CH2↑＋NaBr＋H2O
乙醇
△
(3)炔烃的不完全加成
(2)醇的消去
CH≡CH+HCl
CH2＝CHCl
催化剂
△
CH3CH2OH
CH2＝CH2↑+H2O
浓硫酸
170℃
引入官能团
(1)烷烃、苯及其同系物的卤代
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋HCl
光
光
—CH3＋Cl2
—CH2Cl＋HCl
↑
液溴
2．引入碳卤键
CH3CH＝CH2＋Br2 CH3CHBrCH2Br
CH3CH＝CH2＋HCl CH3CHClCH3
△
CH3CH2 OH + H Br CH3CH2 Br + H2O
△
(3)醇与HX取代
（浓溶液）
(主要产物)
(2)不饱和烃与X2、HX加成
(1)烯烃与水加成
3．引入羟基
CH2＝CH2＋H2O CH3CH2OH
催化剂
加热、加压
(2)醛(酮)与H2加成
催化剂
△
CH3CH2OH
CH3CHO
＋H2
O
－C－
CH3
CH3
＋
H2
催化剂
△
OH
－CH－
CH3
CH3
＝
－
CH3CH2CH2Cl＋NaOH CH3CH2CH2OH ＋ NaCl
H2O
△
(4)酯的水解
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
(3)卤代烃的水解
(1)醛的氧化
4．引入羧基
(2)酯的水解
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
2CH3CHO ＋ O2
2CH3COOH
催化剂
△
(3)烯烃的氧化
KMnO4
H＋
R—CH＝CH2 RCOOH + CO2↑
(4)苯的同系物的氧化
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
(1)酯化反应
5．引入酯基
CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
浓硫酸
△
(2)酰氯醇解
O
－C－
Cl
CH3
＋
CH3OH
无水操作
O
－C－OCH3
＋HCl
CH3
＝
＝
合成过程中官能团的保护
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)醇羟基的保护
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键。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。
(2)酚羟基的保护：酚羟基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。用氢氧化钠溶液先转化为酚钠，后酸化恢复为酚。
(3)碳碳双键的保护：碳碳双键易与卤素单质加成，易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。可先与氯化氢通过加成反应转化为氯代物，后用氢氧化钠醇溶液通过消去反应恢复为碳碳双键。
(4)氨基的保护：氨基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。先用盐酸转化为铵盐，后加氢氧化钠溶液重新转化为氨基。
(5)醛基的保护：醛基也是容易被氧化剂氧化，可以先还原为醇，再氧化为醛。
通过某种化学途径增加官能团的个数
通过不同的反应，改变官能团的位置
CH3CH2OH
CH2=CH2
HO—CH2—CH2—OH
官能团的消除
经加成反应消除不饱和键。
经取代、消去、酯化、氧化等反应消除—OH。
经加成或氧化反应消除—CHO。
经水解反应消除酯基。
通过消去或水解反应可消除卤素原子。
1．已知：烯烃在一定条件下能与水发生加成反应生成醇。有机物A～D之间存在如图所示的转化关系。下列说法不正确的是( )
A．D的结构简式为CH3COOCH2CH3
B．A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．B与乙酸发生了取代反应
D．可用B萃取碘水中的碘单质
D
练习
2．已知酸性： ，综合考虑反应物的转化
率和原料成本等因素，将 转变为 的方法有( )
A．与稀 H2SO4 共热后，加入足量的 NaHCO3 溶液
B．与稀 H2SO4 共热后，加入足量的 Na2CO3 溶液
C．与足量的 NaOH 溶液共热后，再加入适量 H2SO4
D．与足量的 NaOH 溶液共热后，再通入足量 CO2
D
3.下列有机物不能以苯为原料一步制取得到的是( C )
4.某有机物的结构简式如下图所示，则此有机物可发生的反应类型有( D )
①取代 ②加成 ③消去 ④酯化 ⑤水解 ⑥氧化 ⑦中和
A.①②③⑤⑥
B.②③④⑤⑥
C.①②③④⑤⑥
D.全部
5.某有机物的结构简式为
，下列关于它的性质的叙述中不正确的是( C )
A.该有机物具有酸性，能与纯碱反应
B.该有机物可以水解，且水解产物只有一种
C.1 mol该有机物最多能与7 mol NaOH反应
D.该有机物能与溴水发生取代反应
再见
3.5.1 有机合成
“冰立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。
2022北京冬奥会颁奖礼仪服装
通过有机化学反应，可以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。
*
科技创造生活，合成造福人类！
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。 人类合成自然界中不存在的有机物，满足需要，造福人类！
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。
主要任务：构建碳骨架和引入官能团
有机合成
1．碳链增长
HCN
催化剂
H2O，H＋
催化剂
CH≡CH
CH2＝CHCN
CH2＝CHCOOH
丙烯腈
丙烯酸
构建碳骨架
当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数时，可以通过引入含碳原子的官能团等方式使碳链增长。
引入氰基
(1)烯烃（炔烃）与HCN的加成反应
C＝O
R
H
HCN
催化剂
C
R
H
OH
CN
H2
催化剂
C
R
H
OH
CH2NH2
羟基腈
氨基醇
(2)醛、酮中的不饱和键与HCN的加成反应
催化剂
CH3—C—H＋CH3CHO
O
α
催化剂
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
CH3—C—CH2CHO
OH
H
(1)分子内含有α-H的醛与醛基加成
含有α— H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β —羟基醛，进而发生消去反应
羟醛缩合反应
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
2．碳链缩短
(1)苯的同系物氧化、烯烃与炔烃的氧化
氧化反应
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
水解反应
酯的水解、蛋白质水解、多糖水解
裂化裂解
烃的裂化、裂解
2．碳链缩短
3．碳链成环
COOH
＋
△
COOH
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第尔斯 阿尔德反应(Diels Alder reaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。
形成环酯
形成环醚
3．碳链成环
物质转化
不饱和烃
饱和烃
卤代烃
醇
醛
羧酸
酯
卤代
脱卤
水解
取代
氧化
还原
酯化
水解
氧化
加成
消去
加成
消去
水解
酯化
引入官能团
1．引入碳碳双键
(1)卤代烃的消去
CH3CH2Br＋NaOH CH2＝CH2↑＋NaBr＋H2O
乙醇
△
(3)炔烃的不完全加成
(2)醇的消去
CH≡CH+HCl
CH2＝CHCl
催化剂
△
CH3CH2OH
CH2＝CH2↑+H2O
浓硫酸
170℃
引入官能团
(1)烷烃、苯及其同系物的卤代
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋HCl
光
光
—CH3＋Cl2
—CH2Cl＋HCl
↑
液溴
2．引入碳卤键
CH3CH＝CH2＋Br2 CH3CHBrCH2Br
CH3CH＝CH2＋HCl CH3CHClCH3
△
CH3CH2 OH + H Br CH3CH2 Br + H2O
△
(3)醇与HX取代
（浓溶液）
(主要产物)
(2)不饱和烃与X2、HX加成
(1)烯烃与水加成
3．引入羟基
CH2＝CH2＋H2O CH3CH2OH
催化剂
加热、加压
(2)醛(酮)与H2加成
催化剂
△
CH3CH2OH
CH3CHO
＋H2
O
－C－
CH3
CH3
＋
H2
催化剂
△
OH
－CH－
CH3
CH3
＝
－
CH3CH2CH2Cl＋NaOH CH3CH2CH2OH ＋ NaCl
H2O
△
(4)酯的水解
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
(3)卤代烃的水解
(1)醛的氧化
4．引入羧基
(2)酯的水解
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
2CH3CHO ＋ O2
2CH3COOH
催化剂
△
(3)烯烃的氧化
KMnO4
H＋
R—CH＝CH2 RCOOH + CO2↑
(4)苯的同系物的氧化
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
(1)酯化反应
5．引入酯基
CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
浓硫酸
△
(2)酰氯醇解
O
－C－
Cl
CH3
＋
CH3OH
无水操作
O
－C－OCH3
＋HCl
CH3
＝
＝
合成过程中官能团的保护
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)醇羟基的保护
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键。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。
(2)酚羟基的保护：酚羟基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。用氢氧化钠溶液先转化为酚钠，后酸化恢复为酚。
(3)碳碳双键的保护：碳碳双键易与卤素单质加成，易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。可先与氯化氢通过加成反应转化为氯代物，后用氢氧化钠醇溶液通过消去反应恢复为碳碳双键。
(4)氨基的保护：氨基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。先用盐酸转化为铵盐，后加氢氧化钠溶液重新转化为氨基。
(5)醛基的保护：醛基也是容易被氧化剂氧化，可以先还原为醇，再氧化为醛。
通过某种化学途径增加官能团的个数
通过不同的反应，改变官能团的位置
CH3CH2OH
CH2=CH2
HO—CH2—CH2—OH
官能团的消除
经加成反应消除不饱和键。
经取代、消去、酯化、氧化等反应消除—OH。
经加成或氧化反应消除—CHO。
经水解反应消除酯基。
通过消去或水解反应可消除卤素原子。
1．已知：烯烃在一定条件下能与水发生加成反应生成醇。有机物A～D之间存在如图所示的转化关系。下列说法不正确的是( )
A．D的结构简式为CH3COOCH2CH3
B．A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．B与乙酸发生了取代反应
D．可用B萃取碘水中的碘单质
D
练习
2．已知酸性： ，综合考虑反应物的转化
率和原料成本等因素，将 转变为 的方法有( )
A．与稀 H2SO4 共热后，加入足量的 NaHCO3 溶液
B．与稀 H2SO4 共热后，加入足量的 Na2CO3 溶液
C．与足量的 NaOH 溶液共热后，再加入适量 H2SO4
D．与足量的 NaOH 溶液共热后，再通入足量 CO2
D
3.下列有机物不能以苯为原料一步制取得到的是( C )
4.某有机物的结构简式如下图所示，则此有机物可发生的反应类型有( D )
①取代 ②加成 ③消去 ④酯化 ⑤水解 ⑥氧化 ⑦中和
A.①②③⑤⑥
B.②③④⑤⑥
C.①②③④⑤⑥
D.全部
5.某有机物的结构简式为
，下列关于它的性质的叙述中不正确的是( C )
A.该有机物具有酸性，能与纯碱反应
B.该有机物可以水解，且水解产物只有一种
C.1 mol该有机物最多能与7 mol NaOH反应
D.该有机物能与溴水发生取代反应
再见