3.5.1 有机合成的主要任务课件(共34张PPT)2023-2024学年高二化学人教版(2019)选择性必修3

(共34张PPT)
第三章　烃的衍生物　第五节　有机合成
第1课时　有机合成的主要任务
学习目标
1.结合已学的有机反应类型来总结归纳，认识有机合成中改变碳骨架的常用方法，为下一步深入学习有机合成打好基础。
2.通过不同有机化合物的特征，归纳总结不同官能团的引入和转化方法，初步掌握一定的有机合成技巧。
化妆品香料：
苯甲酸苯甲酯
隐形眼镜材料：
聚甲基丙烯酸羟乙酯
长效缓释阿司匹林
合成纤维
塑料
合成橡胶
新课导入
思考：什么是有机合成呢？
有机合成使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应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。
思考：有机合成主要任务是什么？
有机合成的主要任务是构建碳骨架和引入官能团。
思考交流
一、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
引入含碳原子的官能团
1．碳链的增长
知识梳理
(1)与HCN发生加成反应
①炔烃与HCN的加成反应
HCN
催化剂
CH≡CH
CH2＝CHCN
CH2＝CHCOOH
丙烯腈
丙烯酸
H2O，H＋
△
1．碳链的增长
②醛（或酮）与HCN的加成反应
C＝O
R
（R1）H
HCN
催化剂
C
R
（R1）H
OH
CN
H2
催化剂
羟基腈
氨基醇
C
R
（R1）H
OH
CH2NH2
(2)羟醛缩合反应
醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子（α-H）受羰基吸电子的影响，具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可与醛基发生加成反应，生成β-羟基醛，该产物易失水，得到α,β-不饱和醛。这类反应被称为羟醛缩合反应，是一种常用的增长碳链的方法。
加成反应
β-羟基醛
消去反应
α,β-不饱和醛
原料分子中的碳原子
目标分子中的碳原子
断开碳链
(1)烷烃的分解反应
(2)酯的水解反应
(3)与高锰酸钾发生氧化反应
2．碳链的缩短
(1)烷烃的分解反应
C4H10 CH4+C3H6
△
(2)酯的水解反应
2．碳链的缩短
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
①烯烃
氧化反应也可以使烃分子链缩短。例如，烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸或酮。
(3)氧化反应
＋ HOOC—R
KMnO4
H＋
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
②炔烃
③芳香化合物的侧链氧化
思考：和苯环直接相连的碳上没有氢，能被酸性高锰酸钾氧化吗？
思考：芳香化合物的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化有什么特点？
第尔斯-阿尔德反应 ：共轭二烯烃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。
共轭二烯烃：含两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3-丁二烯。
3．碳链的成环
＋
△
1
2
3
4
6
5
1
2
3
4
6
5
(1)醇或卤代烃的消去反应
(2)炔烃的不完全加成反应
二、官能团的引入
1．引入碳碳双键的方法
CH3CH2OH
CH2==CH2↑+H2O
浓硫酸
170℃
CH3CH2Br＋NaOH CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O
乙醇
△
CH≡CH＋HCl
CH2==CHCl
催化剂
△
(1)醇(或酚)的取代
C2H5—OH ＋ H—Br C2H5—Br + H2O
△
＋3Br2
＋3HBr
（过量）
OH
OH
Br
Br
Br
2．引入碳卤键的方法
(2)不饱和烃与X2、HX加成
CH3CH＝CH2＋Br2 CH3CHBrCH2Br
CH3CH＝CH2＋HCl CH3CHClCH3(CH3CH2CH2Cl)
△
催化剂
△
CH≡CH＋HCl
CH2＝CHCl
(3)烷烃(或苯及苯的同系物)的取代
CH3CH3＋Cl2 CH3CH2Cl＋HCl
光照
＋Cl2 HCl＋
光照
(1)烯烃与水的加成
CH2＝CH2＋H2O CH3CH2OH
催化剂
加热、加压
(2)卤代烃的水解
CH3CH2Br＋NaOH CH3CH2OH＋NaBr
H2O
△
3．引入羟基的方法
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
(4)醛、酮的还原
催化剂
△
CH3CH2OH
CH3CHO＋H2
O
‖
CH3—C—CH3
＋H2
催化剂
△
OH
—
CH3—CH—CH3
(3)酯的水解
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
a. 酚钠盐溶液中通入CO2生成苯酚。例如：
b. 苯的卤代物水解生成苯酚。例如：
(5)酚羟基的引入
(1)烯烃氧化
4．引入醛基的方法
2CH2==CH2＋O2 2CH3CHO
催化剂
△
(2)炔烃水化（加成反应）
CH≡CH＋H2O CH3CHO
催化剂
△
(3)醇的催化氧化
2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O
Cu/Ag
△
(2)酯、酰胺的水解反应
(1)醛的氧化反应
5．引入羧基的方法
2CH3CHO＋O2
2CH3COOH
催化剂
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
RCONH2 ＋H2O＋HCl RCOOH ＋NH4Cl
△
三、官能团的转化
1．利用官能团的衍生关系进行官能团种类转化
2．增、减官能团个数
通过消去、加成（控制试剂）、水解反应使官能团数目增加或减少。
CH3CH2OH
CH2==CH2
消去
－H2O
加成
＋Cl2
水解
Cl
—
CH2—CH2
Cl
—
OH
—
CH2—CH2
OH
—
通过消去、加成（控制试剂）使官能团位置改变。
3．改变官能团位置
CH3CH2CH2OH
CH3CH==CH2
消去
－H2O
加成
OH
—
CH3—CH—CH3
含有多个官能团的有机物在进行反应时，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。如—OH保护过程：
四、官能团的保护
请模仿上述羟基保护的合成路线，设计出对甲基苯酚合成对羟基苯甲酸的合成路线。
应用：酚羟基的保护
OCH3
COOH
OH
COOH
CH3I
KMnO4/H＋
H＋
OCH3
CH3
OH
CH3
有机合成
有机合成的
概念：
任务：构建碳骨架与
过程：
官能团转化
种类变化
数目变化
位置变化
消去、加成
引入与保护
课堂小结
1. 如何由CH3CHO合成乳酸
随堂练习
OH
—
CH3—CH—COOH
CH3CHO
HCN
催化剂
OH
—
CH3—CH—CN
H2O,H＋
△
OH
—
CH3—CH—COOH
2.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）。已知：
3.写出丙烯和2-甲基-2-丁烯被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物？
CH3—CH==CH2
KMnO4
H＋
CH3COOH＋CO2
KMnO4
H＋
CH3—C—CH3＋CH3COOH
C==CH—CH3
—
—
H3C
H3C
‖
O
4.由环己烷可制备1,4-环己醇的二乙酸酯，以下是有机合成图(其中所有无机产物都已略去)：
取代反应
消去反应
加成反应
消去反应
加成反应
取代反应
取代反应
加成反应
NaOH醇溶液
加热
根据分析回答下列问题：
(1)其中有3步属于取代反应，2步属于消去反应，3步属于加成反应。反应①、
和 属于取代反应，反应 是羟基的引入，反应 和 是消去反应。
⑥
⑦
⑥
②
④
(2)化合物的结构简式是B. 、C. 。
(3)反应④所用试剂和条件是 。
NaOH醇溶液，加热
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