高二化学选择性必修3第三章第五节 有机合成(共54张PPT)

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高二年级 化学
第三章 第五节 有机合成（1）
有机合成
有机合成是利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。
阿司匹林及其分子结构
药物
塑料
染料
1965年诺贝尔化学奖
Robert B.Woodward
有机合成使人类在旧的自然界旁又建立起一个新的自然界，大大地改变了社会上物质及商品的面貌，使人类生活发生了巨大的革命。
——[美] 伍德沃德
维生素B12 ( C63H88O14N14PCo ) 有512个异构体，伍德沃德组织110位化学家协同攻关，历时11年做了近1000个有机合成实验。
分析以上合成路线中的反应，对比原料和产物的分子结构，体会每一步在合成中的目的。
认识有机合成
2,5-二甲基-3-己酮
2-甲基-1-丙醇
2-甲基丙醛
PBr3
CH2Cl2
(CH3)2CHCHO
CH3-CH-CH2Br
CH3
Mg
无水醚
H2O
CH3
CH3-CH-CH2OH
CH3-CH-CH2-CH-CH(CH3)2
CH3
OH
CrO3/Py
CH3-CH-CH2-C-CH(CH3)2
CH3
O
=
认识有机合成
CrO3/Py
PBr3
CH2Cl2
(CH3)2CHCHO
CH3-CH-CH2Br
CH3
Mg
无水醚
H2O
CH3
CH3-CH-CH2OH
CH3-CH-CH2-CH-CH(CH3)2
CH3
OH
CrO3/Py
CH3
O
=
中间体2
CH3-CH-CH2-C-CH(CH3)2
中间体1
认识有机合成
中间体2
CrO3/Py
PBr3
CH2Cl2
(CH3)2CHCHO
CH3-CH-CH2Br
CH3
Mg
无水醚
H2O
CH3
CH3-CH-CH2OH
CH3-CH-CH2-CH-CH(CH3)2
CH3
OH
CrO3/Py
CH3
O
=
CH3-CH-CH2-C-CH(CH3)2
中间体1
认识有机合成
中间体1
中间体2
CrO3/Py
PBr3
CH2Cl2
(CH3)2CHCHO
CH3-CH-CH2Br
CH3
Mg
无水醚
H2O
CH3
CH3-CH-CH2OH
CH3-CH-CH2-CH-CH(CH3)2
CH3
OH
CrO3/Py
CH3
O
=
CH3-CH-CH2-C-CH(CH3)2
认识有机合成
PBr3
CH2Cl2
(CH3)2CHCHO
CH3-CH-CH2Br
CH3
Mg
无水醚
H2O
CH3
CH3-CH-CH2OH
CH3-CH-CH2-CH-CH(CH3)2
CH3
OH
CrO3/Py
CH3
O
=
官能团转化
官能团转化
分子骨架构建
CH3-CH-CH2-C-CH(CH3)2
基础原料
辅助原料
副产物
中间体
目标化合物
中间体
辅助原料
辅助原料
副产物
有机合成过程示意图
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）
有机合成的一般思路示意图
有机合成设计的要素：
①官能团的转化
②分子骨架的构建
活动1
利用所学的有机反应，列出引入卤原子（-X）的几种方法
HX/催化剂
△
X2
-C≡C-
HX/催化剂
△
-C≡C-
X2
-C=C-
H-C-C-X
-C=C-
X-C-C-X
H-C=C-X
X-C=C-X
利用加成反应引入
利用取代反应引入
X2/FeX3
-X
-C-X
-C-H
-C=C-X
-C=C-H
X2
光照
X2
光照
取代的位置和个数有多种情况，会生成多种有机产物，不常用。
可用于甲苯、丙烯等分子的甲基上引入卤原子。
利用取代反应引入
X2/FeX3
-X
-C-X
-C-H
-C=C-X
-C=C-H
X2
光照
X2
光照
利用取代反应引入
与碳碳双键直接相连的氢原子很难被卤原子直接取代，无法实现。
取代的位置和个数有多种情况，会生成多种有机产物，不常用。
可用于甲苯、丙烯等分子的甲基上引入卤原子。
X2/FeX3
-X
-C-X
-C-H
-C=C-X
-C=C-H
X2
光照
X2
光照
HX(浓)
△
X2
-X
OH
OH
X-
X
利用取代反应引入
-C-X
-C-OH
小结：引入卤原子的常见方法
小结：引入卤原子的常见方法
1.饱和碳原子上的卤原子
（特定情况下）
HX/催化剂
△
X2
-C=C-
H-C-C-X
-C=C-
X-C-C-X
-C-X
-C-OH
-C-X
-C-H
X2
光照
HX(浓)
△
小结：引入卤原子的常见方法
2.碳碳双键碳原子上的卤原子
-C≡C-
HX/催化剂
△
-C≡C-
X2
H-C=C-X
X-C=C-X
小结：引入卤原子的常见方法
3.苯环碳原子上的卤原子
X2/FeX3
-X
X2
-X
OH
OH
X-
X
常见重要官能团间的转化
常见重要官能团间的转化
活动2
利用所学的有机反应，列出下列官能团的引入方法
1.引入碳碳双键的方法
2.引入羟基的方法
1.引入碳碳双键的方法
1.引入碳碳双键的方法
NaOH/乙醇
△
浓硫酸
△
H2/催化剂
△
消去反应
消去反应
加成反应
-C=C-
H-C-C-X
H-C-C-OH
-C=C-
-C≡C-
H-C=C-H
2.引入羟基的方法
2.引入羟基的方法
NaOH/H2O
△
H2O/催化剂
△
OH-/△
或H+/△
ROH
ROOCR’
H2/催化剂
△
水解反应
水解反应
加成反应
加成反应
-C=C-
X-C-C-OH
-C-X
-C-OH
-C-(H)
=
O
-C-(H)
OH
H
练习
请写出由CH3CH2Cl转化为ClCH2CH2Cl的路线
CH3CH2Cl
ClCH2CH2Cl
请写出由CH3CH2Cl转化为ClCH2CH2Cl的路线
Cl2
光照
练习
会生成其他多种氯代烃，所以此方法的选择性较差。
请写出由CH3CH2Cl转化为ClCH2CH2Cl的路线
CH3CH2Cl
ClCH2CH2Cl
Cl2
光照
练习
CH3CH2Cl
ClCH2CH2Cl
CH2=CH2
NaOH/乙醇
△
Cl2
请写出由CH3CH2Cl转化为ClCH2CH2Cl的路线
练习
对比碳链结构和官能团，分析分子结构变化的特点
关注官能团的种类及其相对的位置
考虑反应的选择性，设计更优的路线
CH3CH2Cl
ClCH2CH2Cl
CH2=CH2
NaOH/乙醇
△
Cl2
请写出由CH3CH2Cl转化为ClCH2CH2Cl的路线
练习
练习
请写出由2-丁醇转化为2，3-丁二醇的路线
练习
CH3-CHOH-CHOH-CH3
CH3-CHOH-CH2-CH3
请写出由2-丁醇转化为2，3-丁二醇的路线
练习
CH3-CHOH-CHOH-CH3
CH3-CHOH-CH2-CH3
无法直接引入羟基
请写出由2-丁醇转化为2，3-丁二醇的路线
练习
CH3-CHOH-CHOH-CH3
连接于相邻的两个碳原子上
CH3-CHOH-CH2-CH3
无法直接引入羟基
请写出由2-丁醇转化为2，3-丁二醇的路线
练习
CH3-CHOH-CHOH-CH3
连接于相邻的两个碳原子上
CH3-CHOH-CH2-CH3
无法直接引入羟基
X2
-C=C-
X-C-C-X
NaOH/H2O
△
-C-X
-C-OH
请写出由2-丁醇转化为2，3-丁二醇的路线
练习
CH3-CHOH-CH2-CH3
浓硫酸
△
CH3-CH=CH-CH3
NaOH/H2O
△
Br2
CH3-CHBr-CHBr-CH3
CH3-CHOH-CHOH-CH3
请写出由2-丁醇转化为2，3-丁二醇的路线
应用
该方法可用于合成分子结构中具有相邻二元官能团的有机化合物。
-X → -OH → -CHO → -COOH → -COOR
卤代烃 醇 醛 酸 酯
由邻位二元卤代烷烃经过下列转化实现
X2
-C=C-
X-C-C-X
一定条件
一定条件
练习
CH3-CH=CH-CH3
CH2=CH-CH=CH2
请写出2-丁烯( CH3-CH=CH-CH3 )转化为1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2 )的路线
练习
CH3-CH=CH-CH3
Br2
CH3-CHBr-CHBr-CH3
NaOH/乙醇
△
CH2=CH-CH=CH2
请写出2-丁烯( CH3-CH=CH-CH3 )转化为1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2 )的路线
CH2=CH-CH=CH2 + Br2
一定条件
BrCH2-CH=CH-CH2Br
1,3-丁二烯与Br2 1 1 发生加成反应：
发生1,4加成反应
CH2=CH-CH=CH2 + Br2
一定条件
BrCH2-CHBr-CH=CH2
发生1,2加成反应
知识回顾
应用
通过合成具有类似1,3-丁二烯结构的有机化合物,
进而利用其1,4-加成反应合成具有特定位置官能团的有机化合物。
CH2=CH-CH=CH2 + Br2
一定条件
BrCH2-CH=CH-CH2Br
1,3-丁二烯与Br2发生1,4加成：
练习
写出由2-溴丁烷（CH3-CHBr-CH2-CH3）转化为1,4-丁二酸（HOOC-CH2-CH2-COOH）的路线。
方案1：
CH3-CH=CH-CH3
Br2
CH3-CHBr-CHBr-CH3
CH2=CH-CH=CH2
Br2
BrCH2-CH=CH-CH2Br
NaOH/H2O
△
HOCH2-CH=CH-CH2OH
KMnO4/H+
HOOC-CH=CH-COOH
H2/催化剂
△
HOOC-CH2-CH2-COOH
CH3-CHBr-CH2-CH3
NaOH/乙醇
△
NaOH/乙醇
△
方案1：
CH3-CH=CH-CH3
Br2
CH3-CHBr-CHBr-CH3
CH2=CH-CH=CH2
Br2
BrCH2-CH=CH-CH2Br
NaOH/H2O
△
HOCH2-CH=CH-CH2OH
KMnO4/H+
HOOC-CH=CH-COOH
H2/催化剂
△
HOOC-CH2-CH2-COOH
CH3-CHBr-CH2-CH3
NaOH/乙醇
△
NaOH/乙醇
△
方案1：
碳碳双键同时被氧化，不可行
CH3-CH=CH-CH3
Br2
CH3-CHBr-CHBr-CH3
CH2=CH-CH=CH2
Br2
BrCH2-CH=CH-CH2Br
NaOH/H2O
△
HOCH2-CH=CH-CH2OH
KMnO4/H+
HOOC-CH=CH-COOH
H2/催化剂
△
HOOC-CH2-CH2-COOH
CH3-CHBr-CH2-CH3
NaOH/乙醇
△
NaOH/乙醇
△
KMnO4/H+
H2/催化剂
△
HOCH2-CH2-CH2-CH2OH
HOOC-CH2-CH2-COOH
CH3-CH=CH-CH3
Br2
CH3-CHBr-CHBr-CH3
CH2=CH-CH=CH2
Br2
BrCH2-CH=CH-CH2Br
NaOH/H2O
△
CH3-CHBr-CH2-CH3
NaOH/乙醇
△
NaOH/乙醇
△
HOCH2-CH=CH-CH2OH
方案2：
CH3-CHCl-CH2-CH3
CH3-CH=CH-CH3
CH3-CHCl-CHCl-CH3
CH2=CH-CH=CH2
CH3-C≡C-CH3
CH2Cl-CH=CH-CH2Cl
CH2Cl-CHCl-CHCl-CH2Cl
CH3-CCl2-CCl2-CH3
熟悉一些常见的改变官能团数目和位置的路线
总结
熟练掌握官能团的转化
关注反应的选择性
总结
分析以上合成路线中的反应，对比原料和产物的分子结构，体会每一步在合成中的目的。
认识有机合成
2,5-二甲基-3-己酮
2-甲基-1-丙醇
2-甲基丙醛
PBr3
CH2Cl2
(CH3)2CHCHO
CH3-CH-CH2Br
CH3
Mg
无水醚
H2O
CH3
CH3-CH-CH2OH
CH3-CH-CH2-CH-CH(CH3)2
CH3
OH
CrO3/Py
CH3-CH-CH2-C-CH(CH3)2
CH3
O
=