3.1.1 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入 课件(共27张PPT) 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修3

(共27张PPT)
第1节 有机化合物的合成 课时1
1.掌握增长碳链和减短碳链的化学反应；
2.熟悉烃及烃的衍生物之间的相互转化，能依据相关信息正确书写化学方程式。
联想 · 质疑
联想 · 质疑
1828 年德国化学家维勒人工合成尿素以来，人类运用有机化学手段合成出许多自然界中存在的物质，也创造性地合成出许许多多自然界中并不存在的物质。请举例说明有机合成对人类生产、生活的影响。
有机合成的产物被广泛地应用于工业、农业、国防、医药卫生等各个领域。你思考过合成有机化合物需要解决哪些问题吗？
合成
新的有机化合物
改造
天然有机化合物
一、有机合成的流程
明确目标化合物的结构
设计合成路线
合成目标化合物
对样品进行结构测定
试验其性质或功能
大量合成
思考：对比原料和产物的分子结构，体会每一步在合成中的目的。
CH2 CH2
CH2—Br
CH2—Br
Br2
NaCN
CH2—CN
CH2—CN
H+,H2O
CH2—COOH
CH2—COOH
H2O
△,催化剂
CH3CH2OH
催化剂
△
CH2
CH2
COOCH2CH3
COOCH2CH3
官能团转化
碳骨架构建
官能团转化
有机合成
的关键
构建碳骨架
引入官能团
包括碳链的增长、缩短与成环或开环等
官能团的引入
官能团的转化
思考：对比原料和产物的分子结构，体会每一步在合成中的目的。
二、碳骨架的构建
1.增长碳链
CH3CH2Br + NaCN CH3CH2CN + NaBr
H+,H2O
(1)卤代烃的取代反应
CH3CH2CN
CH3CH2COOH
丙腈
(2)醛或酮与氢氰酸加成反应
CH3—C—H
O
+ H—CN
催化剂
CH3—C—CN
OH
H
(3)羟醛缩合反应
受羰基吸电子作用的影响，醛分子中的 α-H 活泼性增强。在一定条件下，分子中有 α-H 的醛会发生分子间加成反应。例如：
2.减短碳链
(1)烯烃、炔烃的氧化反应
C CH—R
R1
R2
C O+R—COOH
R1
R2
KMnO4
H+
RC CH
RCOOH
KMnO4
H+
(2)羧酸或羧酸盐脱羧反应
CH3COONa + NaOH CH4↑+ Na2CO3
交流 · 研讨
交流 · 研讨
请以乙烯为起始物列出实现下列转化的途径。
在碳链上引入卤素原子的途径：
______________________________________________________________
在碳链上引入羟基的途径：
______________________________________________________________
在碳链上引入羰基的途径：
______________________________________________________________
在碳链上引入羧基的途径：
______________________________________________________________
三、官能团的引入与转化
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

三、官能团的引入与转化
2.引入卤素原子
(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

(2)醇或酚与氢卤酸的取代反应 ：
C2H5OH+HBr
C2H5Br＋H2O

+3Br2 3HBr + ↓
OH
OH
Br
Br
Br
(3)烷烃或苯及其同系物的取代反应：
CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl
光照
+Br2
FeBr3
+HBr
Br
三、官能团的引入与转化
3.引入羟基：
(1)烯烃与水加成：
(2)醛或酮催化氢化：
(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)羧酸的还原反应：
CH3COOH CH3CH2OH
LiAlH4
(5)酯的水解反应：
CH3COOC2H5+H2O
CH3COOH+C2H5OH
(6)酚盐溶液与CO2、HCl等反应：
催化剂
△
ONa
+HCl
OH
+NaCl
ONa
+H2O+CO2
OH
+NaHCO3
三、官能团的引入与转化
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
三、官能团的引入与转化
5.引入羧基：
(1)醛的氧化反应：
2CH3CHO+O2
2CH3COOH
催化剂

(2)伯醇被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应：
KMnO4
H+
R—COOH
R—CH2OH
(3)酯的水解反应：
(4)某些烯烃、苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应 ：
CH3COOC2H5+H2O
CH3COOH+C2H5OH
催化剂

CH3
COOH
KMnO4
H+
KMnO4
H+
CH3CH CHCH3
2CH3COOH
1.判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)有机合成的关键是目标化合物分子碳骨架的构建和官能团的引入。(　　)
(2)绿色合成思想只要求所有原料都转化为目标化合物。(　　)
(3)用乙炔为原料制取CHClBr—CH2Br,可先与HBr加成,再与HCl加成。(　　)
(4)若以溴乙烷为主要原料制备乙二酸,则经过的最佳途径反应顺序为:消去—加成—取代—氧化。(　　)
(5)在有机合成中,利用卤代烃的消去反应可以形成不饱和键,能得到烯烃、炔烃等。(　　)
【练一练】
2.下列反应中一定能使碳链增长的是(　　)
A.乙醇与卤化氢反应
B.丙醛与HCN的加成反应
C.1-丙醇与浓硫酸共热到170 ℃
D.1-丁烯与H2加成
B
3.由乙醇制取乙二酸乙二酯的途径包含下列反应类型,其顺序正确的是(　　)
①取代反应　②加成反应　③氧化反应　④消去反应 ⑤酯化反应
A.①②③④⑤ B.④②①③⑤
C.②①③④⑤ D.④②③①⑤
B
4.能在有机化合物的分子中引入羟基官能团的反应类型有:
(a)酯化反应,(b)取代反应,(c)消去反应,(d)加成反应,(e)水解反应。
其中正确的组合有(　　)
A.(a)(b)(c) B.只有(d)(e)
C.(b)(d)(e) D.(b)(c)(d)(e)
C
5.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
有机化合物的合成
碳骨架的构建
引入官能团
增长碳链
减短碳链
卤代烃的取代反应
醛或酮与氢氰酸加成反应
羟醛缩合反应
烯烃、炔烃的氧化反应
羧酸或羧酸盐脱羧反应
引入碳碳双键
引入卤素原子
引入羟基
引入醛基（或酮羰基）
引入羧基