5.3.2 有机合成的一般过程 课件(共36张PPT)
文档属性
| 名称 | 5.3.2 有机合成的一般过程 课件(共36张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-22 08:44:15 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
专题5 药物合成的重要原料
——卤代烃、胺、酰胺
第三单元 有机合成设计
第2课时：有机合成的一般过程
北京时间2023年5月30日，神舟十六号载人飞船成功发射，顺利将景海鹏、朱杨柱、桂海潮3名航天员送入太空。其中宇航员穿的宇航服应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。有机合成为人类搭建了一个新的世界。这节课我们来学习有机合成的相关知识,认识有机合成的科学方法。
1.结合有机反应类型，认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。掌握官能团的引入和转化的一些技巧。
2.了解设计有机合成路线的一般方法。
3.体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。
1.通过分析常见有机化合物的化学性质,从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断;能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机化合物合成的合理性。（宏观辨识与微观探析）
2.通过有机合成中原料的选择,使学生知道“绿色合成”思想是优选合成路线的重要原则,关注有机化合物的安全生产,培养学生科学的价值观。（科学态度与社会责任）
3.通过有机化合物合成路线的分析,形成正向、逆向合成法的思维模型,并能在有机合成中进行应用。（证据推理与模型认知）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
【有机合成】基本思考原则
有机合成
合成的任务
合成路线的设计
构建碳骨架
官能团的引入、转化、消除及保护
原则
成本低、产率高
环境友好、路线短
方法
正、逆向设计合成路线
增长和缩短、成环等过程
有机合成的主要任务---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
少于
引入含碳原子的官能团
1、碳链的增长
(1)与HCN发生加成反应
(2)羟醛缩合反应
(3)加聚反应
(4)酯化反应
(5)分子间脱水反应
（1）与HCN发生加成反应
①炔烃与HCN的加成反应
HCN
催化剂
H2O,H＋
催化剂
CH≡CH
CH2＝CHCN
CH2＝CHCOOH
丙烯腈
丙烯酸
乙炔
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
C
R
（R1）H
OH
CH2NH2
羟基腈
氨基醇
（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。
催化剂
CH3—C—H＋CH3CHO
O
α
CH3—C—CH2CHO
OH
H
催化剂
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
（2）羟醛缩合反应
催化剂
CH3—C—H
O
α
CH3—CH—CH2CHO
OH
催化剂
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
＋
H
C CHO
H
H
β-羟基醛
加成反应
②消去反应
α,β-不饱和醛
①加成反应
消去反应
（5）分子间脱水
C2H5 OH + HO C2H5 C2H5 O C2H5 + H2O
浓H2SO4
140 ℃
（3）加聚反应
（4）酯化反应
18
18
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
O
O
原料分子中的碳原子
目标分子中的碳原子
多于
断开碳链
2、碳链缩短
(1)烷烃的分解反应
(2)酯的水解
(3)与KnMnO4发生氧化反应
（1）烷烃的分解反应
C4H10 CH4+C3H6
△
（2）酯的水解反应
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀H2SO4
（3）与高锰酸钾发生氧化反应
①烯烃
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
二氢成气
一氢成酸
无氢成酮
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
②炔烃
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
③芳香化合物的侧链
3.碳链的成环
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双烯合成反应（Diels-Alder reaction），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。
COOH
＋
△
COOH
1
2
3
4
6
5
1
2
3
4
6
5
（1）共轭二烯烃加成
（2）合成环酯
碳链的增长
碳链的缩短
碳链的成环
小结：
(1)与HCN发生加成反应
(2)羟醛缩合反应
(3)加聚反应
(4)酯化反应
(5)分子间脱水反应
(1)烷烃的分解反应
(2)酯的水解
(3)与KnMnO4发生 氧化反应
(1)共轭二烯烃加成
(2)合成环酯
有机合成的主要任务---构建碳骨架
有机合成的主要任务---设计合成路线
1.有机合成的设计方法
碳骨架构建
引入官能团
有机合成路线的确定
进行合理的设计与选择
较低的成本和较高的产率
简便而对环境友好的操作得到目标产物。
(1).从原料出发设计合成路线的方法步骤
简单、易得
碳骨架和官能团等方面的异同的比较
增加一段碳链或引入官能团
1.有机合成的设计方法
(2)从目标化合物出发逆合成分析法的基本思路
目标化合物
断开某位置化学键或官能团转化
较小片段所对应的中间体
经过反应
中间体
确定最适宜的基础原料和合成路线
逆合成分析示意图
断开某位置化学键
或官能团转化
2.实例分析
以乙二酸二乙酯这种医药和染料工业原料的合成为例，说明有机合成路线的设计和选择。
C
O
C
O
OC2H5
OC2H5
C
O
C
O
OH
OH
CH3CH2OH
CH2
CH2
Cl
Cl
CH2
CH2
OH
OH
CH2=CH2
(5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。
3.设计合成路线的基本原则
(1)步骤较少，副反应少，反应产率高；
(2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；
(3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；
(4)污染排放少；
4.常见的合成路线
（1）脂肪烃为基础原料到酯的合成路线
①一元合成路线：
卤代烃
一元醇
一元醛
一元羧酸
酯
HX
R CH＝CH2
R CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
R CH2CH2 OH
[O]
R CH2CHO
[O]
R CH2COOH
浓硫酸
Δ
二元醇
二元醛
二元羧酸
链酯、环酯、聚酯
X2
CH＝CH2
X CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
HO CH2CH2 OH
[O]
OHC CHO
[O]
HOOC COOH
浓硫酸
Δ
（1）脂肪烃为基础原料到酯的合成路线
②二元合成路线：
（2）芳香族化合物合成路线
CH3
CH2Cl
CH2OH
CHO
COOH
芳香酯
光照
Cl2
NaOH水溶液
Δ
[O]
[O]
浓硫酸
Δ
Cl
OH
Cl2
FeCl3
②
NaOH水溶液
Δ
①
2.有机合成的方法——逆向合成分析法
认
目
标
…
1.有机合成的方法——正向合成分析法
此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物。
基础原料
中间体1
中间体2
目标化合物
巧切断
再转换
得原料
得路线
1．绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”(原子节约)的新概念及要求。理想的“原子经济性”反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的是（ ）
A.乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷
B.乙烷与氯气制备氯乙烷
C.苯和乙醇为原料，在一定条件下生产乙苯
D.乙醇与浓硫酸共热制备乙烯
A
2.由环己醇制取己二酸己二酯，最简单的流程途径顺序正确的是( )
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应 ⑥酯化反应 ⑦中和反应 ⑧聚合反应
A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥
C．⑤②③⑥ D．⑤③④⑦
【提示】
B
3.在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为不可行的是（ ）
A. 用氯苯合成环己烯：
B. 用甲苯合成苯甲醇：
C. 用乙烯合成乙酸：
D. 用乙烯合成乙二醇：
D
4、根据下列合成流程图推断B、C、E的结构简式：
【解析】分析乙苯和高聚物的结构，可推知E的结构
简式为：
进一步可推知C为
D为 B为
5.（2017 全国卷I节选）已知: ||+||| 。写出用环戊烷和2-丁炔为原料制备化合物 的合成路线 (其他试剂任选)。
(合成路线常用的表示方式为A B…… 目标产物)
【分析】根据题意可知环戊烷光照条件下与卤素生成环卤代烃，然后经消去反应生成环戊烯，环戊烯与丁炔发生题给信息的反应，再与溴加成即得目标产物。
【答案】
6.（2023·辽宁选择考节选）加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。
某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式
分别为________________ 和___________________。
提示：根据题目中给的反应条件和已知条件，利用逆合成法分析，有机物N可以与NaBH4反应生成最终产物，类似于题中有机物G与NaBH4反应生成有机物H，作用位置为有机物N的N=C上，故有机物N的结构为 ，有机物M可以发生已知条件所给的反应生成有机物N，说明有机物M中含有C=O，结合反应原料中含有羟基，说明原料发生反应生成有机物M的反应是羟基的催化氧化，有机物M的结构为 。
专题5 药物合成的重要原料
——卤代烃、胺、酰胺
第三单元 有机合成设计
第2课时：有机合成的一般过程
北京时间2023年5月30日，神舟十六号载人飞船成功发射，顺利将景海鹏、朱杨柱、桂海潮3名航天员送入太空。其中宇航员穿的宇航服应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。有机合成为人类搭建了一个新的世界。这节课我们来学习有机合成的相关知识,认识有机合成的科学方法。
1.结合有机反应类型，认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。掌握官能团的引入和转化的一些技巧。
2.了解设计有机合成路线的一般方法。
3.体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。
1.通过分析常见有机化合物的化学性质,从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断;能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机化合物合成的合理性。（宏观辨识与微观探析）
2.通过有机合成中原料的选择,使学生知道“绿色合成”思想是优选合成路线的重要原则,关注有机化合物的安全生产,培养学生科学的价值观。（科学态度与社会责任）
3.通过有机化合物合成路线的分析,形成正向、逆向合成法的思维模型,并能在有机合成中进行应用。（证据推理与模型认知）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
【有机合成】基本思考原则
有机合成
合成的任务
合成路线的设计
构建碳骨架
官能团的引入、转化、消除及保护
原则
成本低、产率高
环境友好、路线短
方法
正、逆向设计合成路线
增长和缩短、成环等过程
有机合成的主要任务---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
少于
引入含碳原子的官能团
1、碳链的增长
(1)与HCN发生加成反应
(2)羟醛缩合反应
(3)加聚反应
(4)酯化反应
(5)分子间脱水反应
（1）与HCN发生加成反应
①炔烃与HCN的加成反应
HCN
催化剂
H2O,H＋
催化剂
CH≡CH
CH2＝CHCN
CH2＝CHCOOH
丙烯腈
丙烯酸
乙炔
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
C
R
（R1）H
OH
CH2NH2
羟基腈
氨基醇
（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。
催化剂
CH3—C—H＋CH3CHO
O
α
CH3—C—CH2CHO
OH
H
催化剂
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
（2）羟醛缩合反应
催化剂
CH3—C—H
O
α
CH3—CH—CH2CHO
OH
催化剂
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
＋
H
C CHO
H
H
β-羟基醛
加成反应
②消去反应
α,β-不饱和醛
①加成反应
消去反应
（5）分子间脱水
C2H5 OH + HO C2H5 C2H5 O C2H5 + H2O
浓H2SO4
140 ℃
（3）加聚反应
（4）酯化反应
18
18
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
浓H2SO4
O
O
原料分子中的碳原子
目标分子中的碳原子
多于
断开碳链
2、碳链缩短
(1)烷烃的分解反应
(2)酯的水解
(3)与KnMnO4发生氧化反应
（1）烷烃的分解反应
C4H10 CH4+C3H6
△
（2）酯的水解反应
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀H2SO4
（3）与高锰酸钾发生氧化反应
①烯烃
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
二氢成气
一氢成酸
无氢成酮
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
②炔烃
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
③芳香化合物的侧链
3.碳链的成环
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双烯合成反应（Diels-Alder reaction），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。
COOH
＋
△
COOH
1
2
3
4
6
5
1
2
3
4
6
5
（1）共轭二烯烃加成
（2）合成环酯
碳链的增长
碳链的缩短
碳链的成环
小结：
(1)与HCN发生加成反应
(2)羟醛缩合反应
(3)加聚反应
(4)酯化反应
(5)分子间脱水反应
(1)烷烃的分解反应
(2)酯的水解
(3)与KnMnO4发生 氧化反应
(1)共轭二烯烃加成
(2)合成环酯
有机合成的主要任务---构建碳骨架
有机合成的主要任务---设计合成路线
1.有机合成的设计方法
碳骨架构建
引入官能团
有机合成路线的确定
进行合理的设计与选择
较低的成本和较高的产率
简便而对环境友好的操作得到目标产物。
(1).从原料出发设计合成路线的方法步骤
简单、易得
碳骨架和官能团等方面的异同的比较
增加一段碳链或引入官能团
1.有机合成的设计方法
(2)从目标化合物出发逆合成分析法的基本思路
目标化合物
断开某位置化学键或官能团转化
较小片段所对应的中间体
经过反应
中间体
确定最适宜的基础原料和合成路线
逆合成分析示意图
断开某位置化学键
或官能团转化
2.实例分析
以乙二酸二乙酯这种医药和染料工业原料的合成为例，说明有机合成路线的设计和选择。
C
O
C
O
OC2H5
OC2H5
C
O
C
O
OH
OH
CH3CH2OH
CH2
CH2
Cl
Cl
CH2
CH2
OH
OH
CH2=CH2
(5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。
3.设计合成路线的基本原则
(1)步骤较少，副反应少，反应产率高；
(2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；
(3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；
(4)污染排放少；
4.常见的合成路线
（1）脂肪烃为基础原料到酯的合成路线
①一元合成路线：
卤代烃
一元醇
一元醛
一元羧酸
酯
HX
R CH＝CH2
R CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
R CH2CH2 OH
[O]
R CH2CHO
[O]
R CH2COOH
浓硫酸
Δ
二元醇
二元醛
二元羧酸
链酯、环酯、聚酯
X2
CH＝CH2
X CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
HO CH2CH2 OH
[O]
OHC CHO
[O]
HOOC COOH
浓硫酸
Δ
（1）脂肪烃为基础原料到酯的合成路线
②二元合成路线：
（2）芳香族化合物合成路线
CH3
CH2Cl
CH2OH
CHO
COOH
芳香酯
光照
Cl2
NaOH水溶液
Δ
[O]
[O]
浓硫酸
Δ
Cl
OH
Cl2
FeCl3
②
NaOH水溶液
Δ
①
2.有机合成的方法——逆向合成分析法
认
目
标
…
1.有机合成的方法——正向合成分析法
此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物。
基础原料
中间体1
中间体2
目标化合物
巧切断
再转换
得原料
得路线
1．绿色化学对化学反应提出了“原子经济性”(原子节约)的新概念及要求。理想的“原子经济性”反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的是（ ）
A.乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷
B.乙烷与氯气制备氯乙烷
C.苯和乙醇为原料，在一定条件下生产乙苯
D.乙醇与浓硫酸共热制备乙烯
A
2.由环己醇制取己二酸己二酯，最简单的流程途径顺序正确的是( )
①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应 ④还原反应 ⑤消去反应 ⑥酯化反应 ⑦中和反应 ⑧聚合反应
A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥
C．⑤②③⑥ D．⑤③④⑦
【提示】
B
3.在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为不可行的是（ ）
A. 用氯苯合成环己烯：
B. 用甲苯合成苯甲醇：
C. 用乙烯合成乙酸：
D. 用乙烯合成乙二醇：
D
4、根据下列合成流程图推断B、C、E的结构简式：
【解析】分析乙苯和高聚物的结构，可推知E的结构
简式为：
进一步可推知C为
D为 B为
5.（2017 全国卷I节选）已知: ||+||| 。写出用环戊烷和2-丁炔为原料制备化合物 的合成路线 (其他试剂任选)。
(合成路线常用的表示方式为A B…… 目标产物)
【分析】根据题意可知环戊烷光照条件下与卤素生成环卤代烃，然后经消去反应生成环戊烯，环戊烯与丁炔发生题给信息的反应，再与溴加成即得目标产物。
【答案】
6.（2023·辽宁选择考节选）加兰他敏是一种天然生物碱，可作为阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。
某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式
分别为________________ 和___________________。
提示：根据题目中给的反应条件和已知条件，利用逆合成法分析，有机物N可以与NaBH4反应生成最终产物，类似于题中有机物G与NaBH4反应生成有机物H，作用位置为有机物N的N=C上，故有机物N的结构为 ，有机物M可以发生已知条件所给的反应生成有机物N，说明有机物M中含有C=O，结合反应原料中含有羟基，说明原料发生反应生成有机物M的反应是羟基的催化氧化，有机物M的结构为 。