3.5 课时1 有机合成的主要任务 课件（共25页） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

(共25张PPT)
第三章 烃的衍生物
第五节 有机合成 课时1
甲基丙烯酸羟乙酯
水仙花
香料
苯甲酸苯甲酯最早源自水仙花，在自然界存在，但含量太低，不能满足人们的需要。
隐形眼镜材料是自然界中原本不存在的有机化合物。
阿司匹林是对自然界中存在的水杨酸进行人工改造而合成的。
有机合成
1.熟悉烃及烃的衍生物之间的相互转化、主要的有机反应类型及其特点，能依据相关信息正确书写化学方程式；
2.认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。
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，由此合成具有特定结构和性质的目标分子。
有机合成
主要任务
构建碳骨架
引入官能团
包括碳链的增长、缩短与成环等
官能团的引入
官能团的消除
有机化合物分子的结构基础
一、构建碳骨架
1.碳链的增长
(2)炔烃与氢氰酸的加成反应
CH CH
催化剂
HCN
CH2 CHCN
丙烯腈

H2O，H+
CH2 CHCOOH
丙烯酸
(1)醛与氢氰酸的加成反应
C O
R
H
催化剂
HCN
C
R
H
OH
CN
C
R
H
OH
CH2NH2
催化剂
H2
羟基腈
氨基醇
(3)酮与氢氰酸的加成反应：
(4)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）受羰基吸电子作用的影响，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。
CH3—C—CH3
O
催化剂
HCN
CH3—C—CN
OH
CH3

H2O，H+
CH3—C—COOH
OH
CH3
CH3—C—H +
O
α
CH3CHO
催化剂
CH3—C—CH2CHO
OH
H
α
β
催化剂

CH3—CH CHCHO+H2O
α
β
2.碳链的缩短
(1)烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸或酮
(2)炔烃被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸或酮
举例：
氧化反应等可以使烃分子链缩短
烷烃的裂解
C CH—R
R1
R2
C O+R—COOH
R1
R2
RC CH
RCOOH
CH3CH2C CCH3
CH3CH2COOH+CH3COOH
KMnO4
H+
KMnO4
H+
KMnO4
H+
(3)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
举例：
—CH
R
R1
KMnO4
H+
—COOH
—CH2CH3
KMnO4
H+
—COOH
3.成环反应
(1)第尔斯-阿尔德反应：
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。
+
COOH
COOH

(2)形成环酯：
二、引入官能团
引入官能团(包括引入、消除)的反应类型常见的有取代、加成、消去、氧化还原等。
1.引入碳碳双键：
(1)醇或卤代烃的消去反应：
CH3CH2OH
CH2=CH2↑+H2O
CH3CH2Br＋NaOH CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O
(2)炔烃与氢气、卤化氢、卤素单质的不完全加成反应 ：
CH≡CH+HCl
CH2=CHCl
浓硫酸

乙醇

催化剂

2.引入碳卤键
(2)烷烃或苯及其同系物的取代反应：
(3)醇或酚与氢卤酸的取代反应 ：
(1)烯烃或炔烃与卤素单质或卤化氢的加成反应 ：
CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br
CH≡CH+HCl
CH2=CHCl
催化剂

CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl
光照
+Br2
FeBr3
+HBr
Br
C2H5OH+HBr
C2H5Br＋H2O

+3Br2 3HBr + ↓
OH
OH
Br
Br
Br
3.引入羟基：
(1)烯烃与水加成：
(2)醛或酮与H2加成：
(3)卤代烃的水解反应：
CH2=CH2+H2O
CH3CH2OH
催化剂

CH3CHO＋H2
CH3CH2OH
催化剂

+H2
—C—
O
CH3
CH3
催化剂

—CH—
OH
CH3
CH3
CH3CH2Br＋NaOH
CH3CH2OH＋NaBr
水

(4)酯的水解反应：
CH3COOC2H5+H2O
CH3COOH+C2H5OH
(5)酚盐溶液与CO2、HCl等反应：
催化剂
△
ONa
+HCl
OH
+NaCl
ONa
+H2O+CO2
OH
+NaHCO3
4.引入醛基（或酮羰基）
(1)醇的催化氧化：
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O
(2)某些烯烃被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应：

Cu或Ag
(CH3)2C C(CH3)2
KMnO4
H+
2(CH3)2C O
5.引入羧基：
(1)醛的氧化反应：
(2)酯的水解反应：
(3)某些烯烃、苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应 ：
(4)伯醇被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应：
2CH3CHO+O2
2CH3COOH
催化剂

CH3COOC2H5+H2O
CH3COOH+C2H5OH
催化剂

CH3
COOH
KMnO4
H+
KMnO4
H+
CH3CH CHCH3
2CH3COOH
KMnO4
H+
R—COOH
R—CH2OH
6.引入酯基：
CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOC2H5+H2O
浓硫酸
△
7.官能团的消除
加成
①不饱和键
取代、消去、酯化、氧化
②羟基
加成、氧化
③醛基
消去、水解
④卤原子
水解
⑤酯基
8.官能团的转化
(1)利用衍变关系进行转化：
(2)官能团数目增加或减少：
R—CH2—CH2OH
R—CH=CH2
(3)改变官能团位置：
CH3CH2CH2OH
CH3CH=CH2
RCH2OH RCHO RCOOH
O2、Cu、△
H2、催化剂、△
Ag(NH3)2OH、Cu(OH)2、△
或O2、催化剂、△
消去
水解
与X2加成
R—CH—CH2
X
X
R—CH—CH2
OH
OH
消去
加成
H3C—CH—CH3
OH
9.官能团的保护
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。
(1)酚羟基的保护
醛基可被弱氧化剂氧化，为避免在反应过程中受到影响，对其保护和恢复过程为
(2)醛基的保护
思考与讨论
举例说明在合成有机化合物时,如何保护碳碳双键
如需氧化含碳碳双键的分子中的羟基时,先让碳碳双键与HX发生加成反应,氧化后再发生消去反应生成碳碳双键,如:
[练一练]
1.判断正误
(1)消去反应可以引入碳碳双键,加成反应也可以引入碳碳双键。 (　　)
(2)一定条件下,可以通过取代反应由溴乙烷制备乙醇。(　　)
(3)丙烯中既可以引入碳卤键也可以引入羟基。(　　)
(4)加聚反应可以使有机化合物碳链增长。(　　)
(5)消去反应、氧化反应、还原反应、酯化反应等都可以消除羟基。(　　)
2.将 直接氧化能得到 吗？若不能，如何得到？
不能。应设计流程如下
3.由 怎样转变为 ？
有机合成
主要任务
构建碳骨架
引入官能团
碳链的增长
碳链的缩短
成环反应
引入常用官能团
醛、炔烃、酮与HCN
氧化反应（酸性高锰酸钾溶液）
羟醛缩合反应
第尔斯-阿尔德反应
形成环酯
官能团的消除
官能团的转化
官能团的保护