新课标人教版高中化学化学第三章第四节有机合成VIP

第二章分子结构与性质,欢迎观看,新课标人教版高中化学选修5,有机化学基础,第二章分子结构与性质,第四节有机合成,第三章烃的含氧衍生物,知识与技能,1、认识烃类物质、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯之间的相互转化以及性质、反应类型、反应条件；2、能列举引入C=C、卤素原子、羟基、醛基和羧基的化学反应，并完成相应的化学方程式；3、构建知识网络，并能应用其设计一些简单物质的合成路线。,过程与方法,1、了解合成路线设计的一般思路；知道合成关键为构建碳骨架和引入官能团；2、通过一些简单物质的合成，初步认识逆向合成的思维方法，理解确定合成路线的基本原则；3、通过有机物逆向合成法的推理，培养自身逻辑思维能力以及信息的迁移能力。,学习目标,情感态度与价值观,1、培养自身理论联系实际的能力，能结合生产实际选择适当的合成路线；2、通过对新闻资料的分析，关注某些有机物对环境和健康可能产生的影响，关注有机物的安全生产和使用问题。3、通过逆向合成分析法的研究，培养逻辑思维的能力。,用化学方法人工合成物质,创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等,宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。,“水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。,我们世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。,用化学方法人工合成物质,复写自然物质,用化学方法人工合成物质,修饰自然物质,解热镇痛药物阿司匹林,叶绿素分子的结构式,维生素B12的化学结构,阅读课本P64第三自然段，回答：1、什么是有机合成？2、有机合成的任务有哪些？3、用示意图表示出有机合成过程。,自学与交流,利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。,1、有机合成：,2、有机合成的原则：,一、有机合成的过程,、原料：要廉价、易得、低毒、低污染、步骤：最少，产率最高、路线：要符合“环保绿色”提高原子利用率、操作：简单、条件温和、能耗低、易于实现、按一定顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应,3、有机合成的任务：,（1）目标化合物分子碳链骨架的构建；（2）官能团的转化。,碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）,4、有机合成的过程,有机合成的过程是利用简单的试剂作为基础原料，通过有机反应连上一个官能团或一段碳链，得到一个中间体；在此基础上利用中间体上的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成第二个中间体经过多步反应，按照目标化合物的要求，合成具有一定碳原子数目，一定结构的目标化合物。其合成过程示意图如下：,有机合成过程示意图,基础原料,辅助原料1,副产物,副产物,中间体,中间体,辅助原料3,辅助原料2,目标化合物,5、有机合成的设计思路,关键：,设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化。,必备的基本知识,官能团的引入官能团的消除官能团的衍变有机成环反应规律,1、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？,（1）卤代烃的消去：NaOH醇溶液，加热（扎：氢去氢少）,二、有机合成的常规方法（一）常见引入官能团的方法,（2）醇的消去：浓H2SO4，加热（扎：氢去氢少）,（3）炔烃与氢气1：1加成：催化剂，加热,2、怎样在有机化合物中引入羟基？,（1）卤代烃水解：NaOH水溶液，加热,（2）烯烃与水加成：催化剂，加热（马：氢加氢多）,（3）醛/酮加氢:催化剂，加热,（4）酯的水解：酸或碱溶液，水浴加热,三种方法,四种方法,3、怎样在有机化合物中引入卤素原子？,甲烷和氯气苯和溴酚和溴水,烯烃、炔烃等与X2加成：常温进行烯烃、炔烃等与HX加成：催化剂，加热,3.不饱和烃与HX、X2的加成,2.醇与氢卤酸（HX）的取代：加热,1.烷烃或苯及其同系物与X2的取代,4、怎样在有机化合物中引入醛基？,（1）某些醇氧化：催化剂，加热（2）糖类水解：酸或酶（3）炔烃水化：催化剂，加热,5、怎样在有机化合物中引入羧基？,（1）醛氧化：催化剂，加热（2）苯的同系物被强氧化剂氧化：常温进行（3）羧酸盐酸化：常温进行（4）酯的酸性水解：稀H2SO4，水浴加热,官能团的性质,必备的基本知识,官能团的性质,必备的基本知识,有机化学反应类型：,有机反应主要包括八大基本类型：取代反应、加成反应、消去反应、氧化反应、还原反应、加聚反应、缩聚反应、显色反应。,取代反应：有机物分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。,包括：烯烃及含C=C的有机物、炔烃及含CC的有机物与H2、X2、HX、H2O加成；苯环、醛基、不饱和油脂与H2加成,加成反应：有机物分子中双键（或三键）两端的碳原子与其它原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。,2加成反应有两个特点：反应发生在不饱和的键上，不饱和键中不稳定的共价键断裂，然后不饱和原子与其它原子或原子团以共价键结合。加成反应后生成物只有一种（不同于取代反应）。,说明：1羧基和酯基中的碳氧双键不能发生加成2醛、酮的羰基只能与H2发生加成反应3共轭二烯烃有两种不同的加成形式。,消去反应：有机物在适当的条件下，从一个分子中脱去一个小分子（如水、HX等），生成不饱和（双键或三键）化合物的反应。,原理：“相邻消去，无进有出”包括：醇消去H2O生成烯烃、卤代烃消去HX生成烯烃,说明：消去反应的实质：OH或X与所在碳相邻的碳原子上的-H结合生成H2O或HX而消去不能发生消去反应的情况：OH或X所在的碳无相邻碳原子，或相邻碳原子上无氢原子有不对称消去的情况，由信息定产物消去反应的条件：醇类是浓硫酸+加热；卤代烃是NaOH醇溶液+加热,氧化反应：有机物得氧或去氢的反应,包括：燃烧反应、被空气（氧气）氧化、（醇是去氢氧化）被酸性KMnO4溶液氧化，醛基的银镜反应和被新制Cu(OH)2悬浊液氧化烯烃被臭氧氧化（O3，Zn/HCl，双键断裂，原双键碳变为C=O）,说明：有机物一般都可以发生氧化反应，此过程发生了碳碳键或碳氧键的断裂醇氧化的规律：伯醇氧化生成醛；仲醇氧化生成酮；叔醇不能被氧化多官能团物质被氧化的顺序看信息,还原反应：有机物得氢或去氧的反应,包括：烯、炔、苯环、醛、油脂等和氢气加成，硝基被还原为氨基（如硝基苯被Fe+HCl还原为苯胺）说明：“氧化”和“还原”反应是针对有机物而言的，有机物被氧化则定义为氧化反应，有机物被还原则定义为还原反应,加聚反应由不饱和的单体加成聚合成高分子化合物的反应。反应是通过单体的自聚或共聚完成的。,类型乙烯型加聚聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）1，3-丁二烯型加聚（破两头，移中间）天然橡胶（聚异戊二烯）氯丁橡胶（聚一氯丁二烯）含有双键的不同单体间的共聚乙丙树脂（乙烯和丙烯共聚），丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚）,说明单体通常是含有C=C或CC的化合物链节与单体的相对分子质量相等产物中仅有高聚物，无其它小分子，但生成的高聚物因n值不同，是混合物加聚产物中单体的确定加聚产物可用下列方法确定其单体：单变双，双变单，超过四价不相连。即将链节中主链上的所有“CC”单键改写成“CC”双键，而将原有的“CC”双键改写成“CC”单键（两端的方括号、表示化学键的短线及“n”先去掉），然后从左到右或从右到左逐个碳原子进行观察，如有超过四价的两个相邻碳原子，则将它们之间表示双键的“”去掉，使这两个碳原子不相连，这种聚合物的各种单体自然就露出“庐山真面目”了。,缩聚反应：有机物单体间通过失去水分子或其它小分子形成高分子化合物的反应叫缩聚反应。该类反应的单体一般具有两个或两个以上的官能团。,类型酚醛缩聚（高聚物链节中含酚羟基）苯酚和甲醛缩聚成酚醛树脂（电木）氨基酸缩聚（高聚物链节中含酰胺键）氨基酸缩合成多肽或蛋白质醇酸缩聚（高聚物链节中含酯基）乙二醇和乙二酸（或对苯二甲酸）的缩聚,说明缩聚反应生成高分子和小分子，如H2O若高分子化合物的链节并非完全以碳原连接，如有酚羟基、-COO-、-CO-NH-等则该高分子是缩聚反应的产物判断缩聚反应的单体（水解法）：先判断缩聚类型，再解解聚方法：先断开羰基与氧原子（或氮原子）之间的键，然后给羰基加上羟基，给氧或氮接上氢原子，链节两端的羰基、氧或氮也按此法接上羟基或氧原子。羰氧断，羰氮断；羰基连羟基，氧氮都连氢，端点羰、氮、氧，也照上法连。,显色反应,包括苯酚遇FeCl3溶液显紫色淀粉遇碘单质显蓝色含苯环的蛋白质遇浓硝酸凝结显黄色多羟基物质（甘油、葡萄糖）与新制Cu(OH)2悬浊液生成绛蓝色物质,有机反应类型知识归纳,反应条件不同，反应不同温度不同，产物和反应类型不同：如乙醇在浓硫酸140和170的反应溶剂不同，产物和反应类型不同：如溴乙烷在NaOH的水溶液和醇溶液下的反应催化剂不同，反应不同：如甲苯在铁催化和光照条件下和氯气的取代反应,书写有机化学反应的注意事项写有机物的结构简式及反应条件不漏写除了有机物外的其它无机小分子如酯化反应、硝化反应、醇催化氧化、缩聚反应生成的H2O；卤代反应生成的HX等配平：如醇、醛的催化氧化、银镜反应专用名词不能出错如，苯写“笨”、“酯”和“脂”混用、“硝化”写“消化”，“水浴”写成“水狱”，“褪色”写成“腿色”,五、有机成环反应规律,1.形成环酯,1、通过有机物加成反应可消除不饱和键,（二）官能团的消除方法,2、通过消去或取代可消除卤原子,3、通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基,4、通过消去或氧化或酯化等消去羟基,官能团的保护,【例1】以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为：,问：A、B两步能否颠倒？设计B、D两步的目的是什么？,【思考与交流】,问：设计（1)、(2)两步的目的是什么？,1.不同官能团间的转换（利用衍生关系）,（三）官能团的衍变,RCH2CH2-XR-CH=CH2RCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOHRCH2COOCH3,2.通过某种化学途径增加官能团,CH3CH2OHHOCH2CH2OH,CH2=CH2,ClCH2CH2Cl,CH2=CHCH2CH3CH3CH=CHCH3,CH3CHClCH2CH3,CH3CH=CH2,3.通过某种途径使官能团的位置改变,酯,羧酸,醛,醇,卤代烃,主要有机物之间转化,烷烃,烯烃,炔烃,必备知识回顾：,（四）碳骨架的增减,有机合成的思路,分析碳链的变化分析官能团的变化分析题中的信息分析方法：正向合成、逆向合成、综合比较,合成目标审题新旧知识分析突破设计合成路线确定方法推断过程和方向思维求异，解法求优结构简式准确表达反应类型化学方程式,有机合成的思维结构,(五)、有机合成的方法,1、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。,正向合成分析法示意图,基础原料,中间体1,目标化合物,中间体2,探讨学习1,如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物质：CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3,乙酸乙酯,乙酸,乙醛,乙醇,乙烯,卡托普利的合成,探讨学习2,卡托普利为血管紧张素抑制剂，临床上用于治疗高血压和充血性心力衰竭。文献共报道了10条合成该物质的路线，其中最有价值的是以2-甲基丙烯酸为原料，通过四步反应得到目标化合物。各步反应的产率如下：请计算一下该合成路线的总产率为多少？,多步反应一次计算,【学与问】,A,B,C,93.0%,81.7%,85.6%,90.0%,总产率=193.0%81.7%90.0%85.6%=58.54%,总产率计算,科里（E.J.Corey）:编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔奖。,2、逆合成分析法,逆合成分析法示意图,又称逆推法，其特点是从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。,难点：有机合成路径的选择,1、有机合成路径的选择原则,2、常用的合成路径,有机合成往往要经过多步反应才能完成，因此确定有机合成路径和路线时，就要进行合理选择。选择的基本要求是原料价廉、原理正确、路线简捷、便于操作、条件适宜、易于分离、产率高、成本低。,(石油裂解气),CH3CH2OH,+H2O,+Cl2,O,浓H2SO4,水解,探讨学习3,1,2,3,4,5,CH3CH2OH,O,1,4,如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？写出有关方程式。,以乙醇为原料，合成环乙二酸乙二酯,1,2,3,4,5,6,以乙醇为主要原料如何制备乙二醇？,探讨学习4,无色油状液体，有芳香气味，可混溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯等多数有机溶剂，有强烈刺激性。高浓度严重损害粘膜、上呼吸道、眼和皮肤。接触后可引起灼烧感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。用途：用作溶剂、染料中间体，及油漆、药物的合成,环乙二酸乙二酯：,探讨学习5,用2-丁烯、乙烯为原料设计的合成路线,采用逆合成分析：,认目标,巧切断,再切断,得原料,得路线,1、逆合成分析：,+,2、合成路线：,O2,NaOH水,Br2,Cu,O2,产物,以乙烯和乙苯为原料