人教版高中化学选择性必修3第三章烃的衍生物第五节第1课时有机合成的主要任务课件(72页ppt)

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名称 人教版高中化学选择性必修3第三章烃的衍生物第五节第1课时有机合成的主要任务课件(72页ppt)
格式 ppt
文件大小 4.3MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-03-09 20:48:03

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文档简介

(共72张PPT)
第1课时 有机合成的主要任务
 
第三章 第五节 有机合成
通过碳骨架的构建、官能团的转化,体会有机合成的基本任务,掌握有机化合物分子碳骨架的构建,官能团引入、转化或消除的方法。
学习目标
任务一 构建碳骨架
新知构建
1.有机合成的意义
(1)使用相对简单易得的原料,通过有机化学反应来_______________和_____________,合成具有特定结构和性质的目标分子。
(2)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______和______、______等过程。
构建碳骨架
引入官能团
增长
缩短
成环
2.碳链的增长
(1)炔烃与HCN加成
(2)醛或酮与HCN加成
(物质的量之比为1∶2加成)
带正电荷的原子或原子团连接在_______________上,带负电荷的原子或原子团连接在_________________上。
CH2==CHCN 
CH2==CHCOOH
(3)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。

3.碳链的缩短
(1)烯烃
+____________。
(2)炔烃
RC≡CH +___________。
(3)芳香烃
与苯环相连的碳原子上________________才能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
HOOC—R 
RCOOH 
必须连有氢原子
4.碳链的成环
(1)共轭二烯烃
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。
_________(第尔斯-阿尔德反应的加成原理)。
(2)生成环酯
______________ +2H2O。
(3)生成环醚
HOCH2CH2OH +H2O。
交流研讨
阅读教材“资料卡片”,了解羟醛缩合的原理,思考下列问题:
(1)如何由苯甲醛和乙醛制取
提示:
(2)如何由甲醛和乙醛制取
提示:
典例应用
1.下列说法不正确的是
A.有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子构架,并引入或转化成所需的官能团
B.有机合成过程可以简单表示为基础原料→中间体→目标化合物
C.逆合成分析法可以简单表示为目标化合物→中间体→基础原料
D.为减少污染,有机合成不能使用辅助原料,不能有副产物

有机合成中可以使用辅助原料,也可以产生副产物,D项错误。
2.已知卤代烃可与金属钠反应,生成碳链较长的烃:R—X+2Na+R′—X―→R—R′+2NaX。现有CH3CH2Br和CH3CHBrCH3的混合物,使其与金属钠反应,不可能生成的烃是
A.己烷 B.正丁烷
C.2,3-二甲基丁烷 D.2-甲基丁烷

CH3CH2Br与金属钠以物质的量之比为1∶1发生反应能够生成正丁烷和溴化钠;CH3CHBrCH3与金属钠以物质的量之比为1∶1发生反应能够生成2,3-二甲基丁烷和溴化钠;CH3CH2Br、CH3CHBrCH3与金属钠以物质的量之比为1∶1∶2发生反应能够生成2-甲基丁烷和溴化钠。
3.有机合成反应需要考虑“原子经济性”,也应尽可能选择反应条件温和、产率高的反应。已知RCHO+ 为加成反应。用乙烯制备 时,按正确的合成路线依次发生反应的反应类型为
A.加成→氧化→加成 B.加成→氧化→取代
C.加成→氧化→消去 D.加成→加成→氧化

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任务二 引入官能团
新知构建
1.引入碳碳双键
(1)醇的消去反应
CH3CH2OH _____________________。
(2)卤代烃的消去反应
CH3—CH2—Br+NaOH _______________+NaBr+H2O。
(3)炔烃与卤化氢(H2、卤素单质)的不完全加成反应
CH≡CH+HCl _____________。
CH2==CH2↑+H2O 
CH2==CH2↑
CH2==CHCl
2.引入碳卤键
(1)烷烃、芳香烃的取代反应
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl;
__________________ ;
_______________________。
(2)醇与氢卤酸(HX)的取代反应
CH3—CH2—OH+HBr ______________________。
CH3—CH2—Br+H2O
(3)烯烃、炔烃与卤素单质或卤化氢的加成反应
CH3CH==CH2+Br2―→__________________;
CH3CH==CH2+HCl ________________ (主要产物);
CH≡CH+HCl ________________。
CH3CHBrCH2Br
CH3CHClCH3 
CH2==CHCl
3.引入羟基
(1)烯烃与水的加成反应
CH2==CH2+H2O ______________。
(2)醛或酮的还原反应
CH3CHO+H2 ____________;
+H2 _________________。
CH3CH2OH 
CH3CH2OH 
(3)卤代烃、酯的水解反应
CH3CH2—OH+NaBr
CH3COOH+C2H5OH
CH3COONa+C2H5OH
4.引入醛基
(1)醇的催化氧化反应
2CH3CH2OH+O2 ____________________。
(2)炔烃与水的加成反应
CH≡CH+H2O _____________。
2CH3CHO+2H2O
CH3—CHO
5.引入羧基
(1)醛的氧化反应
2CH3CHO+O2 _____________。
(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H+)溶液氧化
CH3CH==CHCH3 ______________;
____________。
2CH3COOH 
2CH3COOH
(3)酯、酰胺的水解
_____________________;
RCONH2+H2O+HCl ____________________。
RCOOH+NH4Cl
典例应用
2.由溴乙烷制取乙二醇,并标注反应类型。
3.写出由乙烯转化为乙酸乙酯的合成路线,并指明每步反应的类型。
答案:
归纳总结
常见官能团引入或转化的方法
引入的官能团 反应类型
引入碳碳双键 卤代烃的消去反应
醇的消去反应
炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应
引入卤素原子 不饱和烃与卤素单质(或卤化氢)的加成反应
烷烃、苯及其同系物与卤素单质发生取代反应
醇与氢卤酸的取代反应,苯酚与卤素单质溶液的取代反应
归纳总结
引入的官能团 反应类型
引入羟基 卤代烃的水解反应
醛、酮与H2的加成反应
酯的水解反应
引入醛基 醇的催化氧化反应
炔烃与水的加成反应
引入羧基 醛的氧化
苯的同系物的氧化(酸性高锰酸钾溶液)
酯的水解(酸性条件)
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任务三 官能团的保护
新知构建
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.羟基的保护
(1)醇羟基
①将醇羟基转化为醚键,反应结束后再脱除
②将醇羟基转化为酯基,再水解复原
(2)酚羟基
①用NaOH溶液保护
②用CH3I保护
2.氨基的保护
①用酸转化为盐保护
②用醋酸酐转化为酰胺保护
3.碳碳双键的保护
利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
CH3CH2Cl
4.醛基(或酮羰基)的保护
用乙醇(或乙二醇)加成保护
交流研讨
将 直接氧化能得到 吗?若不能,如何得到?
提示:不能。因酚羟易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把—OH转变为—ONa保护起来,待氧化其他基团后再酸化将其转变为—OH。设计流程如下:
典例应用
1.某种药物中间体的合成路线如下,其中②的目的是什么?
答案:②是为了保护氨基,使其不被氧化。
2.设计方案以CH2==CHCH2OH为原料制备CH2==CHCOOH。
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随堂达标演练
1.有机化合物分子中能引入卤素原子的反应是
A.消去反应 B.酯化反应
C.水解反应 D.取代反应

消去反应主要是消去原子或原子团,形成双键,A项错误;酯化反应是羧酸与醇生成酯和水的反应,不可能引入卤素原子,B项错误;水解反应能引入羟基和羧基,但不能引入卤素原子,C项错误;烷烃或芳香烃的取代反应均可引入卤素原子,D项正确。
2.某同学设计了由乙醇合成乙二醇的路线,如图所示。下列说法正确的是
A.X不可以发生加成反应
B.等物质的量的乙醇、X完全燃烧,消耗氧气的量相同
C.步骤②需要在氢氧化钠的醇溶液中反应
D.步骤①的反应类型是水解反应

乙醇在步骤①发生消去反应生成乙烯,乙烯与溴单质发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷在步骤②发生水解反应生成乙二醇。X为乙烯,含有碳碳双键,能够发生加成反应,故A错误;等物质的量的乙醇、乙烯完全燃烧,消耗氧气的量相同,故B正确;步骤②为1,2-二溴乙烷水解生成乙二醇,反应条件为氢氧化钠水溶液、加热,故C错误;步骤①为乙醇发生消去反应生成乙烯,故D错误。
3.卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应,可制得格氏试剂RMgX,它可与醛、酮等羰基化合物加成:
所得产物经水解可以得到醇,这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成(CH3)3C—OH,下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是
A.乙醛和氯乙烷 B.甲醛和1-溴丙烷
C.甲醛和2-溴丙烷 D.丙酮和一氯甲烷

由题给信息可知产物中与—OH相连的碳原子是羰基碳原子,要合成
,需要丙酮和一氯甲烷。故D正确。
4.(2024·山东聊城一中高二期末)下列是以乙烯为原料合成丙酸(CH3CH2COOH)的途径,不可能达到目的的是

A.乙醛和甲醛在碱性条件下生成CH3CH(OH)CHO,X是CH3CH(OH)CHO,X发生催化氧化不能生成丙酸,故选A;B.乙烯与HBr发生加成反应生成溴乙烷,溴乙烷与NaCN发生取代反应生成CH3CH2CN,CH3CH2CN在酸性条件下水解生成丙酸,故不选B; C.乙烯与HCN发生加成反应生成CH3CH2CN,CH3CH2CN在酸性条件下水解生成丙酸,故不选C;D.乙烯和CO、H2反应生成丙醛,丙醛发生催化氧化生成丙酸,故不选D。
5.(2024·辽宁大连高二期末)某药物中间体合成路线如图(部分产物已略去)。下列说法错误的是
A.①反应的目的是保护羟基
B.B中含有醛基
C.步骤③中有取代反应发生
D.E的消去产物有立体异构体

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课时测评
题点一 构建碳骨架
1.下列反应可以使碳链增长的是
A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热
B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热
D.CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照

氰基可以取代卤素原子使碳链增长,故A正确。
2.下列反应能使碳链缩短的是
①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化 ②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化 ③重油裂化为汽油 ④CH3COOCH3与NaOH溶液共热 ⑤炔烃与溴水反应
A.①②③④⑤ B.②③④⑤
C.①②④⑤ D.①②③④

①中反应使碳碳双键断裂,碳链缩短;②中反应生成苯甲酸,碳链缩短;③中反应使碳碳键断裂,碳链缩短;④中反应生成乙酸钠和甲醇,碳链缩短;⑤中反应生成溴代烃,碳链长度不变。
3.(2023·重庆调研)已知卤代烃能发生反应:2CH3CH2Br+2Na―→CH3CH2CH2CH3+2NaBr。下列有机物可以合成环丙烷的是
A.CH3CH2CH2Br
B.CH3CHBrCH2Br
C.CH2BrCH2CH2Br
D.CH3CHBrCH2CH2Br

题点二 引入官能团
4.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案,请判断其中无法实现的是
A.卤代烃的消去反应
B.腈(RCN)在酸性条件下水解
C.醛的氧化
D.烯烃的氧化

5.下列物质发生反应不能一步引入醛基的是(已知:当两个羟基连接同一个碳原子时,易脱去一分子水)

6.(2024·云南曲靖民族中学高二期末)以1-氯丙烷为原料制备1,2-丙二醇的路径如下所示:
对应的反应类型先后顺序为
A.消去、水解、加成 B.消去、加成、水解
C.加成、水解、消去 D.水解、加成、消去

由化学键的不饱和度变化得知,第一步为消去反应,第二步为加成反应,第三步为取代(或水解)反应。
7.(2023·河北邯郸高二期中)由有机化合物 经三步合成
的路线中,不涉及的反应类型是
A.取代反应 B.消去反应
C.加成反应 D.氧化反应

题点三 官能团的保护
8.Q是一种食品添加剂中的防腐剂,可经下列反应路线得到(部分反应条件略)。
下列说法不正确的是
A.X是苯酚的一种同系物,且溶解度小于苯酚
B.经反应X→Y和Z→W的目的是保护官能团酚羟基不被氧化
C.与Y属于同类有机物的同分异构体有3种(不包含Y)
D.1 mol W可以消耗1 mol NaHCO3

X与苯酚结构相似,官能团相同,且分子组成上相差1个CH2,是苯酚的同系物,甲基是憎水基,X中含有的憎水基比苯酚中多,溶解度小于苯酚,A正确;酚羟基容易被氧化,经反应X→Y和Z→W的目的是保护官能团酚羟基不被氧化,而将苯环上的甲基氧化为羧基,B正确;与Y
属于同类有机物的同分异构体有
共4种,C不正确;W中含有一个羧基和一个羟基,只有羧基能与NaHCO3反应,则1 mol W可以消耗1 mol NaHCO3,D正确。
9.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知:①苯环上的硝基可被还原为氨基: +3Fe+6HCl―→ +3FeCl2+2H2O,产物苯胺还原性强,易被氧化;②—CH3为邻、对位取代定位基,而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是

由甲苯制取产物时,需发生硝化反应引入硝基,再还原得到氨基,将甲基氧化才得到羧基;但氨基易被氧化,故甲基氧化为羧基应在硝基被还原前,否则生成的氨基也被氧化,故先将甲基氧化为羧基,再将硝基还原为氨基。—CH3为邻、对位取代定位基,而—COOH为间位取代定位基,产物中的氨基在羧基的对位。如果先氧化甲基成羧基,发生硝化反应时,硝基在羧基的间位,所以先用—CH3的对位取代效果,在甲基的对位引入硝基,再将甲基氧化成羧基,最后将硝基还原成氨基,所以合理选项为A。

A.丙烯→Ⅰ的反应可生成两种产物 B.Ⅱ的结构简式为CH3CH2CH2OH
C.试剂a可用作食品添加剂 D.Ⅳ能使溴水褪色
丙烯和HCl发生加成反应生成CH3CH2CH2Cl,CH3CH2CH2Cl在碱性条件下发生水解生成CH3CH2CH2OH,CH3CH2CH2OH发生催化氧化反应生成CH3CH2CHO,CH3CH2CHO和HCHO发生已知信息的反应生成HOCH2CH(CH3)CHO,HOCH2CH(CH3)CHO发生消去反应得到CH2==C(CH3)CHO,CH2==C(CH3)CHO再和H2发生加成反应得到2-甲基-1-丙醇。A.CH3CH==CH2和HCl发生加成反应可以生成两种产物:CH3CHClCH3、CH3CH2CH2Cl,故A正确;B.CH3CH2CH2Cl在碱性条件下发生水解生成CH3CH2CH2OH,Ⅱ的结构简式为CH3CH2CH2OH,故B正确;C.a为HCHO,HCHO是一种有毒物质,不可用作食品添加剂,故C错误;D.Ⅳ为CH2==C(CH3)CHO,含有碳碳双键,能使溴水褪色,故D正确。
11.(2023·青岛一中高二期中)以下是制备环丁基甲酸的反应过程,下列说法错误的是
A.a→b的反应属于取代反应
B.b的一氯代物有4种(不考虑立体异构)
C.a、b、c均能与NaOH溶液反应
D.利用1-氯-3-溴丙烷合成a时使用的试剂依次是氢氧化钠醇溶液→酸性高锰酸钾溶液→浓硫酸和乙醇

12.有机物甲的结构简式为 ,
它可以通过下列路线合成(分离方法和其他产物
已经略去):
下列说法不正确的是
A.甲可以发生取代反应、加成反应
B.步骤Ⅰ反应的化学方程式是
C.步骤Ⅳ的反应类型是取代反应
D.步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化

甲分子中含有氨基、羧基和苯环,可以发生取代反应、加成反应,故A
正确;步骤Ⅰ是取代反应,反应的化学方程式是
,故B错误;步骤Ⅳ的反应是酰胺的水解,所以
反应类型是取代反应,故C正确;氨基易被氧化,所以步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化,故D正确。
13.已知合成路线:
根据要求回答下列问题:
(1)A的结构简式为     。
(2)上述过程属于加成反应的有    (填序号)。
(3)反应②的化学方程式为__________________________________。
(4)反应③的化学方程式为___________________________。
(5)反应④为  ,化学方程式为
________________________________________________。
(6)相对于初始反应物 来讲,产物 引入了官能团:
    ;产物C则引入了官能团:   。
取代
碳溴键
羟基
14.已知:①环己烯可以通过1,3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到:

也可表示为 。
②实验证明,下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化。
现仅以1,3-丁二烯为有机原料,无机试剂任选,按下列途径合成甲基环己烷:
请按要求填空:
(1)A的结构简式是       ;B的结构简式是     。
(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型:
反应④:________________________________,反应类型:     。
反应⑤:____________________________,反应类型:     。
消去反应
加成反应
目标产物的六元环的支链为甲基,由信息②及C的分子式知,可先将支链中的碳碳双键氧化,得到醛基,从醛基得到甲基的理想途径是醛基被还原得到醇羟基,通过醇的消去反应得到碳碳双键,再与氢气加成得到
甲基。故其合成路线如下:
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