第三章 第5节 有机合成 第1课时 课件 (共41张PPT) 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 第三章 第5节 有机合成 第1课时 课件 (共41张PPT) 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 7.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-20 11:23:47 | ||
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文档简介
(共41张PPT)
走进奇妙的化学世界
选择性必修3
第三章 烃的衍生物
第五节 有机合成
学习
目标
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：
①制备天然有机物，弥补自然资源的不足；
②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；
③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
①炔烃与HCN的加成反应：
②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:
nCH2＝CH2 [ CH2-CH2 ]n
一定条件下
(3)酯化反应：
(4)分子间脱水：
18
18
O O
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
C2H5 OH + HO C2H5 C2H5 O C2H5 + H2O
浓H2SO4
140 ℃
（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-CHO
OH
R-C-H
O
稀OH-
羟醛缩合反应:至少一种醛含有α-H！可用来成倍增长碳链。
Δ
-H2O
R-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。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
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+NaCN→CH3CH2CN+NaCl
H2O , H＋
CH3CH2COOH
3.卤代烃与炔钠的反应：
CH3C≡CNa+CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3+NaCl
2CH3C≡CH+Na 2CH3C≡CNa+H2↑
液氨
2 R—X + 2Na
R—R + 2 NaX
（武兹反应）
拓 展
(6)付克烷基化反应
+ Cl-CH2CH3
无水AlCl3
CH2CH3
+ 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
R’—Cl
+ RMgCl
R’—R
+ MgCl2
RMgCl
RCl + Mg
无水乙醚
+ RMgCl
—OMgCl
R
H2O
—OH
R
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 ( )
①加聚反应 ②缩聚反应 ③酯化反应 ④卤代烃的氰基取代反应 ⑤乙酸与甲醇的反应
A.全部 B.①②③ C.①③④ D.①②③④
A
2、如何由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH。
CH3CHO
CH3—CH—CN
OH
H2O,H＋
△
CH3—CH—COOH
OH
HCN
催化剂
（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
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+NaOH
RCOOR'+H2O
3、脱羧反应：
2、酯水解：
稀H2SO4
Δ
RCOOH+R'OH
RH+Na2CO3
4、与高锰酸钾发生氧化反应
①烯烃:
二氢成CO2
一氢成酸
无氢成酮
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
②炔烃:
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
一氢成CO2
无氢成酸
③芳香化合物的侧链:
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。
CH—R
R'
KMnO4
H+
COOH
一、有机合成的主要任务
（二）碳链的缩短
烯烃、炔烃被酸性高锰酸钾等强化剂的氧化规律：
⑴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。
⑵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+)
CH3C≡CH
KMnO4(H+)
【课堂练习】
CH3COOH + CO2
CH3COOH + CO2
CH3-CH=C-CH3
CH3
KMnO4(H+)
CH3COOH +
CH3－C－CH3
=
O
(1)共轭二烯烃加成:
+
(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。
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
（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
+
△
COOCH3
COOCH3
COOCH3
CH3
COOCH3
COOCH3
（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：
2CH3CHCOOH
OH
+ 2H2O
=
O
O
=
O
O
浓H2SO4
c.羟基酸分子内脱水形成环酯：
CH2CH2 CH2COOH
OH
O
=
O
+ H2O
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：
②环烯烃氧化开环：
①环酯水解开环：
季碳氧为羰基
叔碳氧为羧基
O
=
O
+H2O
稀H2SO4
=
O
OH
HO
KMnO4
H+
=
O
OH
HO
O
=
KMnO4
H+
=
O
O
=
1、碳骨架的构建
一、有机合成的主要任务
KMnO4
H＋
HOOC
HOOC
总结：有机合成的主要任务--构建碳骨架
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
（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α 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溶液的反应
C．酯化反应 D．卤代烃与NaCN的取代反应
B
1、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
A
AB
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 ( )
①加聚反应 ②缩聚反应 ③酯化反应
④卤代烃的氰基取代反应 ⑤乙酸与甲醇的反应
A．全部 B．①②③ C．①③④ D．①②③④
A
6.右边结构中不能成环的是（ ）
C
1、碳骨架的构建
一、有机合成的主要任务
学习
目标
第2课时
官能团的引入 消除 转化和保护
PART
01
PART
02
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，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：
①醇的消去：
CH3CH2OH
浓硫酸
170℃
CH2=CH2↑
+ H2O
醇
△
CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O
CH3CH2Br +NaOH
②卤代烃的消去：
③炔烃的不完全加成：
CH≡CH + HBr CH2=CHBr
催化剂
△
①烃与卤素单质的取代反应
CH4 +Cl2
CH3Cl+ HCl
光照
③烯烃(炔烃)与 HX 或X2 的加成:
CH2=CH2 + Br2 CH2BrCH2Br
②醇与 HX 的取代:
C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O
△
CH3
+ Cl2
光照
CH2Cl
+HCl
CH2=CH2 + HBr CH3CH2Br
△
催化剂
+ Br2
Br
+ HBr
FeBr3
2、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:
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
CH3CH＝CH2＋H2O CH3CHCH3
催化剂
加热、加压
OH
(4)醛、酮的还原:
O
C
CH3
CH3
＋
H2
催化剂
OH
CH
CH3
CH3
(5)酚盐溶液与CO2、HCl等反应
+NaCl
OH
+ HCl
ONa
+ NaHCO3
OH
+ CO2+H2O
ONa
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：
②烯键氧化:
RC=CHR'
R″
R'COOH
R—C—R″ +
O
＝
KMnO4
H+
(4)引入醛基(-CHO)或羰基(-CO-)的方法：
①醇的氧化:
醛
2RCH2OH
Cu
2RCHO
+O2
+2H2O
伯醇
仲醇
酮
RC
R ′
＝
O
Cu
+H2O
RCHR′
+ O2
OH
2、引入官能团
一、有机合成的主要任务
CH≡CH＋H2O CH3—CHO
③炔烃的加成反应:
(1)醛的氧化反应:
(2)酯、酰胺的水解反应:
2CH3CHO+O2
2CH3COOH
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
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:
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
(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：
OCH3
COOH
OH
COOH
CH3I
KMnO4/H＋
HI
OCH3
CH3
OH
CH3
1.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
(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
+ 2R′OH
催化剂
R-C-H
=
O
+H2O
C
H
R
OR′
OR′
+2R′OH
R-C-H
=
O
+H2O
H+
C
H
R
OR′
OR′
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:
C=O
R
R′
CH2OH
CH2OH
+
催化剂
C
R′
R
O-CH2
O-CH2
+H2O
C=O
R
R′
CH2OH
CH2OH
+
C
R′
R
O-CH2
O-CH2
+H2O
H+
缩酮
CH2=CH－CHO
CH2=CH－C
OC2H5
OC2H5
KMnO4
OH-
CH2－CH－
OC2H5
OC2H5
OH
OH
H+
CH2－CH－CHO
OH
OH
保护醛基不被碱性高锰酸钾氧化
C2H5OH
催化剂
醛基恢复
羰基保护
羰基恢复
一、有机合成的主要任务
(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
C＝C
＋HX
—C—C—
X
H
NaOH/醇
△
C＝C
C＝C
＋H2O
—C—C—
OH
H
浓硫酸
△
C＝C
3、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:
CH2＝CHCH2OH
催化剂
O2
O2
Cu/
HBr
催化剂
CH3CHCH2OH
Br
CH3CHCHO
Br
CH2＝CHCOOH
CH3CHCOOH
Br
NaOH/醇
CH2＝CHCOONa
H+
碳碳双键保护
碳碳双键恢复
（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①②步骤的目的是什么？
深度思考
提示 ①保护酚羟基不被氧化；
②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
CH3CH2OH
CH3CH2X
CH3COOH
CH3CHO
CH2=CH2
CH3COOC2H5
浓
硫
酸
170
℃
H+
Cu
Δ
浓
硫
酸
Δ
KMnO4
(H+)
H2O
催 O2
化
剂
HX
碱,醇
Δ
OH-
H2O
OH-
H+, Δ
浓硫酸, Δ
LiAlH4
银 新
氨 制
溶 Cu (OH) 2
液 ，O2
H2
Ni
Δ
小结：官能团的转化
一、有机合成的主要任务
走进奇妙的化学世界
选择性必修3
第三章 烃的衍生物
第五节 有机合成
学习
目标
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：
①制备天然有机物，弥补自然资源的不足；
②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；
③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
①炔烃与HCN的加成反应：
②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:
nCH2＝CH2 [ CH2-CH2 ]n
一定条件下
(3)酯化反应：
(4)分子间脱水：
18
18
O O
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
C2H5 OH + HO C2H5 C2H5 O C2H5 + H2O
浓H2SO4
140 ℃
（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-CHO
OH
R-C-H
O
稀OH-
羟醛缩合反应:至少一种醛含有α-H！可用来成倍增长碳链。
Δ
-H2O
R-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。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
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+NaCN→CH3CH2CN+NaCl
H2O , H＋
CH3CH2COOH
3.卤代烃与炔钠的反应：
CH3C≡CNa+CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3+NaCl
2CH3C≡CH+Na 2CH3C≡CNa+H2↑
液氨
2 R—X + 2Na
R—R + 2 NaX
（武兹反应）
拓 展
(6)付克烷基化反应
+ Cl-CH2CH3
无水AlCl3
CH2CH3
+ 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
R’—Cl
+ RMgCl
R’—R
+ MgCl2
RMgCl
RCl + Mg
无水乙醚
+ RMgCl
—OMgCl
R
H2O
—OH
R
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 ( )
①加聚反应 ②缩聚反应 ③酯化反应 ④卤代烃的氰基取代反应 ⑤乙酸与甲醇的反应
A.全部 B.①②③ C.①③④ D.①②③④
A
2、如何由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH。
CH3CHO
CH3—CH—CN
OH
H2O,H＋
△
CH3—CH—COOH
OH
HCN
催化剂
（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
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+NaOH
RCOOR'+H2O
3、脱羧反应：
2、酯水解：
稀H2SO4
Δ
RCOOH+R'OH
RH+Na2CO3
4、与高锰酸钾发生氧化反应
①烯烃:
二氢成CO2
一氢成酸
无氢成酮
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
②炔烃:
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
一氢成CO2
无氢成酸
③芳香化合物的侧链:
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。
CH—R
R'
KMnO4
H+
COOH
一、有机合成的主要任务
（二）碳链的缩短
烯烃、炔烃被酸性高锰酸钾等强化剂的氧化规律：
⑴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。
⑵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+)
CH3C≡CH
KMnO4(H+)
【课堂练习】
CH3COOH + CO2
CH3COOH + CO2
CH3-CH=C-CH3
CH3
KMnO4(H+)
CH3COOH +
CH3－C－CH3
=
O
(1)共轭二烯烃加成:
+
(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。
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
（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
+
△
COOCH3
COOCH3
COOCH3
CH3
COOCH3
COOCH3
（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：
2CH3CHCOOH
OH
+ 2H2O
=
O
O
=
O
O
浓H2SO4
c.羟基酸分子内脱水形成环酯：
CH2CH2 CH2COOH
OH
O
=
O
+ H2O
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：
②环烯烃氧化开环：
①环酯水解开环：
季碳氧为羰基
叔碳氧为羧基
O
=
O
+H2O
稀H2SO4
=
O
OH
HO
KMnO4
H+
=
O
OH
HO
O
=
KMnO4
H+
=
O
O
=
1、碳骨架的构建
一、有机合成的主要任务
KMnO4
H＋
HOOC
HOOC
总结：有机合成的主要任务--构建碳骨架
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
（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α 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溶液的反应
C．酯化反应 D．卤代烃与NaCN的取代反应
B
1、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
A
AB
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 ( )
①加聚反应 ②缩聚反应 ③酯化反应
④卤代烃的氰基取代反应 ⑤乙酸与甲醇的反应
A．全部 B．①②③ C．①③④ D．①②③④
A
6.右边结构中不能成环的是（ ）
C
1、碳骨架的构建
一、有机合成的主要任务
学习
目标
第2课时
官能团的引入 消除 转化和保护
PART
01
PART
02
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，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：
①醇的消去：
CH3CH2OH
浓硫酸
170℃
CH2=CH2↑
+ H2O
醇
△
CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O
CH3CH2Br +NaOH
②卤代烃的消去：
③炔烃的不完全加成：
CH≡CH + HBr CH2=CHBr
催化剂
△
①烃与卤素单质的取代反应
CH4 +Cl2
CH3Cl+ HCl
光照
③烯烃(炔烃)与 HX 或X2 的加成:
CH2=CH2 + Br2 CH2BrCH2Br
②醇与 HX 的取代:
C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O
△
CH3
+ Cl2
光照
CH2Cl
+HCl
CH2=CH2 + HBr CH3CH2Br
△
催化剂
+ Br2
Br
+ HBr
FeBr3
2、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:
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
CH3CH＝CH2＋H2O CH3CHCH3
催化剂
加热、加压
OH
(4)醛、酮的还原:
O
C
CH3
CH3
＋
H2
催化剂
OH
CH
CH3
CH3
(5)酚盐溶液与CO2、HCl等反应
+NaCl
OH
+ HCl
ONa
+ NaHCO3
OH
+ CO2+H2O
ONa
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：
②烯键氧化:
RC=CHR'
R″
R'COOH
R—C—R″ +
O
＝
KMnO4
H+
(4)引入醛基(-CHO)或羰基(-CO-)的方法：
①醇的氧化:
醛
2RCH2OH
Cu
2RCHO
+O2
+2H2O
伯醇
仲醇
酮
RC
R ′
＝
O
Cu
+H2O
RCHR′
+ O2
OH
2、引入官能团
一、有机合成的主要任务
CH≡CH＋H2O CH3—CHO
③炔烃的加成反应:
(1)醛的氧化反应:
(2)酯、酰胺的水解反应:
2CH3CHO+O2
2CH3COOH
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
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:
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
(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：
OCH3
COOH
OH
COOH
CH3I
KMnO4/H＋
HI
OCH3
CH3
OH
CH3
1.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
(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
+ 2R′OH
催化剂
R-C-H
=
O
+H2O
C
H
R
OR′
OR′
+2R′OH
R-C-H
=
O
+H2O
H+
C
H
R
OR′
OR′
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:
C=O
R
R′
CH2OH
CH2OH
+
催化剂
C
R′
R
O-CH2
O-CH2
+H2O
C=O
R
R′
CH2OH
CH2OH
+
C
R′
R
O-CH2
O-CH2
+H2O
H+
缩酮
CH2=CH－CHO
CH2=CH－C
OC2H5
OC2H5
KMnO4
OH-
CH2－CH－
OC2H5
OC2H5
OH
OH
H+
CH2－CH－CHO
OH
OH
保护醛基不被碱性高锰酸钾氧化
C2H5OH
催化剂
醛基恢复
羰基保护
羰基恢复
一、有机合成的主要任务
(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
C＝C
＋HX
—C—C—
X
H
NaOH/醇
△
C＝C
C＝C
＋H2O
—C—C—
OH
H
浓硫酸
△
C＝C
3、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:
CH2＝CHCH2OH
催化剂
O2
O2
Cu/
HBr
催化剂
CH3CHCH2OH
Br
CH3CHCHO
Br
CH2＝CHCOOH
CH3CHCOOH
Br
NaOH/醇
CH2＝CHCOONa
H+
碳碳双键保护
碳碳双键恢复
（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①②步骤的目的是什么？
深度思考
提示 ①保护酚羟基不被氧化；
②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
CH3CH2OH
CH3CH2X
CH3COOH
CH3CHO
CH2=CH2
CH3COOC2H5
浓
硫
酸
170
℃
H+
Cu
Δ
浓
硫
酸
Δ
KMnO4
(H+)
H2O
催 O2
化
剂
HX
碱,醇
Δ
OH-
H2O
OH-
H+, Δ
浓硫酸, Δ
LiAlH4
银 新
氨 制
溶 Cu (OH) 2
液 ，O2
H2
Ni
Δ
小结：官能团的转化
一、有机合成的主要任务