人教版（2019）选择性必修三 3.5 有机合成——构建碳骨架 课件(共19张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选择性必修三 3.5 有机合成——构建碳骨架 课件(共19张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-26 11:50:24 | ||
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文档简介
(共19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
构建碳骨架
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。
有机合成的意义：
①制备天然有机物，弥补自然资源的不足。
如化妆品香料使用的苯甲酸苯甲酯最早源自水仙花，在自然界原本存在，但含量太低，不能满足人们的需要。
苯甲酸甲酯
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。
《物质结构与性质》P55、布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用，但口服该药对胃、肠道有刺激性，可以对该分子进行如图所示的成酯修饰。
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。
隐形眼镜的材质是硅水凝胶、水合聚合物（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甘油酯等）。这些水合聚合物在自然界中根本不存在。
聚甲基丙烯酸甲酯
聚甲基丙烯酸羟乙酯
【思考】什么是有机合成？
原料
目标产物
中间体1
中间体2
中间体3
中间体4
官能团转化
官能团转化
官能团转化
为什么要将碳碳双键转 化为碳溴键？
目的:利用卤代烃的取代反应增长碳链，
实现对目标化合物分子骨架的构建。
碳骨架的构建
有机合成的主要任务
1.有机合成的概念：
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，
由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。
2.有机合成的主要任务：
①构建碳骨架
:包括碳链的增长和缩短、成环、开环等过程
②引入官能团
:包括官能团的引入、转化、消除及保护等
1、增长碳链
一、碳骨架的构建
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)烯烃(炔烃)或醛、酮与HCN的加成反应——引入氰基，延长碳链
①
根据前面所学知识，完成下列反应：
CH2=CH2 + HCN
催化剂
CH≡CH + HCN
催化剂
②
+ HCN
催化剂
H
R
C
O
=
③
④
+ HCN
催化剂
CH3
CH3
C
O
=
CH3CH2CN
丙腈
丙烯腈
CH2＝CHCN
CN
R
CH
OH
-
羟基腈
H2O，H＋
催化剂
CH3CH2COOH
H2O，H＋
催化剂
CH2=CHCOOH
丙烯酸
再经水解生成羧酸或催化加氢还原成胺
CH2NH2
R
CH
OH
-
氨基醇
还原反应
水解反应
R-CH-CH2-CHO
OH
O
+ H-CH2-CHO
R-C-H
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，即一个醛分子的 a-H 加到另一个醛分子的羰基氧原子上，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。
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：
1、增长碳链
一、碳骨架的构建
1.乙烯是化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。
【课堂练习】
CH2＝CH2
H2O
催化剂/△
CH3CH2OH
Cu/O2
△
CH3CHO
＋H2
Ni/△
CH3—CH2—CH2—CH2—OH
- H2O
CH3—CH＝CH—CHO
△
原料
目标产物
与高锰酸钾发生氧化反应
①烯烃:
一氢成酸；二氢成CO2；
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
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
2、碳链的缩短
一、碳骨架的构建
(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（第尔斯—阿尔德反应），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
3、碳链的成环
一、碳骨架的构建
实质：加成反应
1
2
3
4
5
2
3
4
5
1
1
2
3
4
5
2
【课堂练习】 3.完成下列物质发生第尔斯-阿尔德反应的方程式
②
①
或
4.已知：
，如果通过一步反应合成
所用的原料可以是( )
①1，3-丁二烯和2-丁炔 ②1，3-戊二烯和2-丁炔
③2，3-二甲基-1，3-丁二烯和乙炔 ④2，4-己二烯和乙炔
A．①③ B．②③ C．②④ D．①④
A
【课堂练习】
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
②Zn/H2O
①O3
OHCCH2CH2CH2CH2CHO
KMnO4
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，往往得到酮或醛。
一、碳骨架的构建
=
O
O
=
KMnO4
H+
练习：
碳链的增长
碳链的缩短
碳链的成环
（1）与HCN发生加成反应
（5）羟醛缩合反应
（4）聚合反应
（2）酯化反应
（3）醇分子间脱水成醚
（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）合成环醚
碳链的开环
（1）如环酯的水解反应
（2）某些环状烯烃的氧化反应
【小结】
1．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2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr应用这一反应，下列所
给出的化合物中可以与钠反应合成环丁烷 的是 ( )
A．CH3Br B．CH3CH2CH2CH2Br
C．CH2BrCH2Br D．CH3CHBrCH2CH2Br
C
巩固练习
2.下列结构中不能成环的是（ ）
C
RMgX + R CHO →
3.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：
① 卤代烃可以与金属反应，形成金属有机化合物，如：
RX + Mg
RMgX
②
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
构建碳骨架
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。
有机合成的意义：
①制备天然有机物，弥补自然资源的不足。
如化妆品香料使用的苯甲酸苯甲酯最早源自水仙花，在自然界原本存在，但含量太低，不能满足人们的需要。
苯甲酸甲酯
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。
《物质结构与性质》P55、布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用，但口服该药对胃、肠道有刺激性，可以对该分子进行如图所示的成酯修饰。
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。
隐形眼镜的材质是硅水凝胶、水合聚合物（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甘油酯等）。这些水合聚合物在自然界中根本不存在。
聚甲基丙烯酸甲酯
聚甲基丙烯酸羟乙酯
【思考】什么是有机合成？
原料
目标产物
中间体1
中间体2
中间体3
中间体4
官能团转化
官能团转化
官能团转化
为什么要将碳碳双键转 化为碳溴键？
目的:利用卤代烃的取代反应增长碳链，
实现对目标化合物分子骨架的构建。
碳骨架的构建
有机合成的主要任务
1.有机合成的概念：
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，
由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。
2.有机合成的主要任务：
①构建碳骨架
:包括碳链的增长和缩短、成环、开环等过程
②引入官能团
:包括官能团的引入、转化、消除及保护等
1、增长碳链
一、碳骨架的构建
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)烯烃(炔烃)或醛、酮与HCN的加成反应——引入氰基，延长碳链
①
根据前面所学知识，完成下列反应：
CH2=CH2 + HCN
催化剂
CH≡CH + HCN
催化剂
②
+ HCN
催化剂
H
R
C
O
=
③
④
+ HCN
催化剂
CH3
CH3
C
O
=
CH3CH2CN
丙腈
丙烯腈
CH2＝CHCN
CN
R
CH
OH
-
羟基腈
H2O，H＋
催化剂
CH3CH2COOH
H2O，H＋
催化剂
CH2=CHCOOH
丙烯酸
再经水解生成羧酸或催化加氢还原成胺
CH2NH2
R
CH
OH
-
氨基醇
还原反应
水解反应
R-CH-CH2-CHO
OH
O
+ H-CH2-CHO
R-C-H
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，即一个醛分子的 a-H 加到另一个醛分子的羰基氧原子上，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。
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：
1、增长碳链
一、碳骨架的构建
1.乙烯是化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。
【课堂练习】
CH2＝CH2
H2O
催化剂/△
CH3CH2OH
Cu/O2
△
CH3CHO
＋H2
Ni/△
CH3—CH2—CH2—CH2—OH
- H2O
CH3—CH＝CH—CHO
△
原料
目标产物
与高锰酸钾发生氧化反应
①烯烃:
一氢成酸；二氢成CO2；
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
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
2、碳链的缩短
一、碳骨架的构建
(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（第尔斯—阿尔德反应），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。
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3、碳链的成环
一、碳骨架的构建
实质：加成反应
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【课堂练习】 3.完成下列物质发生第尔斯-阿尔德反应的方程式
②
①
或
4.已知：
，如果通过一步反应合成
所用的原料可以是( )
①1，3-丁二烯和2-丁炔 ②1，3-戊二烯和2-丁炔
③2，3-二甲基-1，3-丁二烯和乙炔 ④2，4-己二烯和乙炔
A．①③ B．②③ C．②④ D．①④
A
【课堂练习】
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
②Zn/H2O
①O3
OHCCH2CH2CH2CH2CHO
KMnO4
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，往往得到酮或醛。
一、碳骨架的构建
=
O
O
=
KMnO4
H+
练习：
碳链的增长
碳链的缩短
碳链的成环
（1）与HCN发生加成反应
（5）羟醛缩合反应
（4）聚合反应
（2）酯化反应
（3）醇分子间脱水成醚
（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）合成环醚
碳链的开环
（1）如环酯的水解反应
（2）某些环状烯烃的氧化反应
【小结】
1．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2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr应用这一反应，下列所
给出的化合物中可以与钠反应合成环丁烷 的是 ( )
A．CH3Br B．CH3CH2CH2CH2Br
C．CH2BrCH2Br D．CH3CHBrCH2CH2Br
C
巩固练习
2.下列结构中不能成环的是（ ）
C
RMgX + R CHO →
3.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：
① 卤代烃可以与金属反应，形成金属有机化合物，如：
RX + Mg
RMgX
②