3.5.1 有机合成的主要任务（教学课件）(共26张PPT)_高中化学人教版（2019）人教版选择性必修三

(共26张PPT)
3.5.1 有机合成的主要任务
核心素养目标
宏观辨识与微观探析
能从分子层面理解有机化合物的结构特点，理解不同官能团对有机物性质的影响，建立 “结构决定性质” 的观念。
证据推理与模型认知
通过对典型有机合成反应的分析，掌握有机合成中常见的反应类型和断键成键规律，构建有机合成的思维模型。
科学态度与社会责任
认识有机合成对人类社会发展的重要贡献，关注有机合成过程中的绿色化学理念，培养学生的社会责任感。
学习重难点
重点
理解有机合成的主要任务是构建碳骨架和引入官能团。
掌握常见的碳骨架构建方法和官能团的引入、转化方法。
难点
学会运用逆合成分析法设计简单的有机合成路线。
培养学生综合运用所学知识解决有机合成实际问题的能力。
课前导入
自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许多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，如以青篙素为原料合成篙甲醚等 。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。你知道有机合成的主要任务是什么吗？
构建碳骨架
PART 01
1.碳链增长
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，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。
有机合成的两个主要任务
构建碳骨架的方式有：碳链的增长和缩短，成环和开环。
① 炔烃、醛、酮与HCN的加成反应
CH CHCN
CH CH
HCN
H2O，H+
CH CHCOOH
丙烯腈
使碳链增加一个碳原子
C
R
H
OH
CN
HCN
催化剂
H2
催化剂
C
R
H
OH
CH2NH2
C＝O
R
H
羟基腈
氨基醇
1.碳链增长
② 卤代烃与NaCN的反应
CH3CH2CN
CH3CH2Br
NaCN
H2O，H+
CH3CH2COOH
③ 卤代烃与炔钠的反应
2CH3C CH+Na
液氨
2CH3C CNa+H2
CH3CH2Br+CH3C CNa
2CH3CH2C CCH3+NaBr
④ 羧醛缩合反应
α
H
CH3
C
O
+CH3CHO
催化剂
CH2CHO
CH3
C
OH
H
催化剂
△
CH3CH CHCHO+H2O
β
α
β
α
加成
消去
2.碳链缩短
碳链缩短的反应
羧酸、羧酸盐的脱羧反应
不饱和烃（烯烃、炔烃、苯的同系物）的氧化反应
酯、蛋白质、糖类的水解反应
石油的裂解或裂化
由反应物性质选择适宜试剂
2.碳链缩短
① 羧酸或羧酸盐的脱羧反应
RCH2COOH
△
RCH3+CO2
C
R
ONa
＝
O
+NaO—H
△
CaO
Na2CO3+R—H
② 不饱和烃（烯烃、炔烃、苯的同系物）的氧化反应
C＝CH—R
R1
R2
KMnO4
H+
C＝O
R1
R2
+R—COOH
（1）碳碳双键断裂，双键碳上有H，氧化产物为—COOH。
（2）双键碳上无H，氧化产物为酮羰基。
（3）产物中碳原子数之和与反应物烯烃的碳原子数相同。
2.碳链缩短
RC CH
KMnO4
H+
RCOOH
KMnO4
H＋
—CH
R
R'
— COOH
与苯环直接相连的C上有H，整个侧链被氧化为—COOH
3.成环反应
①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。
＋
△
3.成环反应
1,3-丁二烯
COOH
＋
△
COOH
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
6
5
（1）共轭二烯烃中1，2号和3，4号碳原子之间的碳碳双键断裂成单键；
（2）烯烃碳碳双键中一个键断裂，1号和5号碳原子相连，4号和6号碳原子相连；
（3）在2号和3号碳原子之间形成新的双键。
3.成环反应
③ 形成环酯
COOH
COOH
+
HOCH2
HOCH2
O=C
O=C
O
CH2
CH2
O
+H2O
浓H2SO4
△
④ 形成环醚
HOCH2CH2OH
一定条件
O
+H2O
引入官能团
PART 02
1.引入碳碳双键
有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。引入常见官能团的方法如表所示：
① 卤代烃的消去
CH3CH2Br＋NaOH CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O
乙醇
△
② 醇的消去
CH3CH2OH
CH2=CH2↑+H2O
浓硫酸
170
℃
③ 炔烃的不完全加成
CH≡CH+HCl
CH2=CHCl
催化剂
△
2.引入碳卤键
① 烷烃卤代反应
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
光
② 苯及其同系物的卤代反应
—CH3＋Cl2
光
—CH2Cl＋HCl
③ 不饱和烃的加成反应
CH=CH+HCl
CH3CH2Cl
催化剂
△
④ 醇与HX的取代反应
CH3CH2 OH + H Br CH3CH2 Br + H2O
△
↑
液溴
＋Br2
FeBr3
—Br＋HBr
3.引入羟基
① 烯烃与水加成
CH2＝CH2＋H2O CH3CH2OH
催化剂
加热、加压
② 醛(酮)与H2加成
催化剂
△
CH3CH2OH
CH3CHO
+H2
＋
H2
催化剂
△
OH
－CH－
CH3
CH3
O
C
CH3
CH3
＝
③ 卤代烃的水解
CH3CH2CH2Cl+ NaOH CH3CH2CH2OH+NaCl
H2O
△
3.引入羟基
④ 酯的水解
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
浓H2SO4
△
4.引入醛基
① 醇的氧化
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO + 2H2O
Cu/Ag
△
② 炔烃的水和
CHCH + H2O CH3CHO
催化剂
Δ
5.引入羧基
① 醛的氧化
2CH3CHO+O2
2CH3COOH
催化剂
△
② 酯的水解
③ 烯烃的氧化
R—CH＝CH2 RCOOH + CO2↑
KMnO4
H＋
④ 苯的同系物的氧化
KMnO4
H＋
—CH
R
R'
— COOH
⑤ 腈的水解
CH3CH2CN
CH3CH2COOH
H2O,H+
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
浓H2SO4
△
常见官能团之间的转化
PART 03
1.利用官能团的衍生关系进行转化
碳碳三键
（—CC—）
碳碳双键
碳卤键（—C—X）
醇羟基（—OH）
醛基
（—CHO）
羧基
（—COOH)
酯基
(—COOR)
加成
加成
消去
丨
丨
加成
消去
水解
取代
氧化
还原
氧化
酯化
水解
酯化
水解
2.通过某种途径增加官能团的个数
CH3CH2OH
消去
CH2=CH2
加成
Cl—CH2—CH2—Cl
水解
HOCH2CH2Cl—CH2OH
3.通过不同的反应改变官能团的位置
CH3CH2CH2Cl
消去
CH3CH=CH2
消去
CH3CHCH3
丨
Cl
4.官能团的保护
①羟基的保护
可将羟基转化成醚键，等相关反应结束后，再在一定条件下将羟基还原。
酚羟基易被氧化，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。
4.官能团的保护
② 碳碳双键的保护
烯烃在强氧化剂（如：酸性高锰酸钾）存在的情况下容易发生断裂。在有机合成中，可以先将碳碳双键与X2发生加成反应，再在一条件下将双键还原。
③ 醛基的保护
醛基具有还原性，易被银氨溶液等弱氧化剂氧化。可将其转化为羟基进行保护。
随堂训练
(1)消去反应可以引入双键，加成反应也可以引入双键。 (　　)
(2)引入羟基的反应都是取代反应。 (　　)
(3)烯烃中既可以引入卤素原子也可以引入羧基或酮羰基。 (　　)
(4)酯化反应可以形成链状酯，也可以形成环酯。 (　　)
(5)工业上将乙烯先与HCl加成，然后在NaOH溶液中水解可制取乙醇。 (　　)
(6)用乙醇为原料通过消去、加成、水解可得到乙二醇。 (　　)
1.判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)
随堂训练
2.乙醛与哪种醛反应可得到(CH3)2CHCH＝CHCHO，涉及的反应类型有哪几种？写出相关化学反应方程式。
(CH3)2CHCHO；加成反应 、消去反应。
(CH3)2CHCHO
+ CH3CHO
(CH3)2CHCH－CH2CHO
OH
催化剂
催化剂

(CH3)2CHCH－CH2CHO
OH
(CH3)2CHCH＝CHCHO + H2O
谢谢观看