2021_2022版高中化学第三章烃的含氧衍生物第四节有机合成作业课件新人教版选修5202103172219

1、第四节 有 机 合 成 一、有机合成的过程一、有机合成的过程 1.1.有机合成有机合成: : (1)(1)概念概念: :利用简单、易得的原料利用简单、易得的原料, ,通过有机反应通过有机反应, ,生成生成 具有特定结构和功能的有机化合物的过程。具有特定结构和功能的有机化合物的过程。 (2)(2)意义。意义。 2.2.有机合成的任务、过程有机合成的任务、过程: : (1)(1)任务任务: :包括目标化合物分子骨架的构建和包括目标化合物分子骨架的构建和_的的 转化。转化。 (2)(2)过程过程: : 官能团官能团 3.3.官能团的引入官能团的引入: : (1)(1)引入碳碳双键的方法。引入碳碳双键

2、的方法。 卤代烃的消去卤代烃的消去, ,醇的醇的_,_,炔烃的不完全加成。炔烃的不完全加成。 (2)(2)引入卤素原子的方法。引入卤素原子的方法。 醇醇( (酚酚) )的的_,_,烯烃烯烃( (炔烃炔烃) )的的_,_, 烷烃烷烃( (苯及苯的同系物苯及苯的同系物) )的取代。的取代。 消去消去 取代取代加成加成 (3)(3)引入羟基的方法。引入羟基的方法。 烯烃与水的烯烃与水的_,_,卤代烃的卤代烃的_,_,酯的酯的_,_, 醛的还原。醛的还原。 (4)(4)引入羧基的方法。引入羧基的方法。 醛被弱氧化剂醛被弱氧化剂_,_, 醛被氧气氧化醛被氧气氧化, , 加成加成水解水解水解水解 氧化氧化

3、 酯在酸性条件下酯在酸性条件下_,_, 含侧链芳香烃被强氧化剂氧化含侧链芳香烃被强氧化剂氧化 水解水解 二、逆合成分析法二、逆合成分析法 1.1.基本思路基本思路: : 例如例如, ,由乙烯合成草酸二乙酯由乙烯合成草酸二乙酯, ,其思维过程可概括如下其思维过程可概括如下: : 具体路线具体路线: : 写出上述五步转化反应的化学方程式写出上述五步转化反应的化学方程式: : 2.2.基本原则基本原则: : (1)(1)合成路线的各步反应的条件必须比较温和合成路线的各步反应的条件必须比较温和, ,并具有并具有 较高的产率。较高的产率。 (2)(2)所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污所使用的

4、基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污 染、易得和廉价的。染、易得和廉价的。 【做一做做一做】有下列几种反应类型有下列几种反应类型: :消去取代消去取代 氧化氧化 加成还原水解加成还原水解, ,用丙醛制取用丙醛制取1,2-1,2-丙丙 二醇二醇( ),( ),按正确的合成路线依次发生的反应按正确的合成路线依次发生的反应 所属类型可能是所属类型可能是_ _。 或或或或或或 提示提示: :用丙醛制取用丙醛制取1,2-1,2-丙二醇丙二醇( ),( ),由结构变化由结构变化 可知是从消除可知是从消除CHOCHO到引入到引入2 2个个OH,OH,则合成路线可以为则合成路线可以为 a.a.先发生丙醛与氢气

5、加成反应生成丙醇先发生丙醛与氢气加成反应生成丙醇, ,为加成反应为加成反应, , 也属于还原反应也属于还原反应;b.;b.再发生丙醇消去反应生成丙烯再发生丙醇消去反应生成丙烯, , 为消去反应为消去反应;c.;c.然后丙烯与溴加成然后丙烯与溴加成, ,为加成反应为加成反应;d.;d. 最后最后1,2-1,2-二溴丙烷水解生成二溴丙烷水解生成1,2-1,2-丙二醇丙二醇, ,为水解反应为水解反应, , 也属于取代反应。也属于取代反应。 探究探究1 1有机合成中官能团的引入和转化有机合成中官能团的引入和转化 【问题探究问题探究】 1.1.如何实现官能团的转化如何实现官能团的转化, ,如实现溴乙烷到

6、乙酸乙酯的如实现溴乙烷到乙酸乙酯的 转化转化? ? 提示提示: : 2.2.如何增加官能团的数目如何增加官能团的数目, ,如实现乙醇到乙二醇的转化如实现乙醇到乙二醇的转化? ? 3.3.如何改变官能团的位置如何改变官能团的位置, ,如将如将1-1-丙醇转化为丙醇转化为2-2-丙醇丙醇? ? 【探究总结探究总结】 常见官能团的引入或转化常见官能团的引入或转化 1.1.常见的取代反应中常见的取代反应中, ,官能团的引入或转化官能团的引入或转化: : (1)(1)烷烃的取代烷烃的取代, ,如如CHCH4 4+Cl+Cl2 2 CH CH3 3Cl+HClCl+HCl (2)(2)芳香烃的取代芳香烃的

7、取代, ,如如 +Br+Br2 2 +HBr +HBr (3)(3)卤代烃的水解卤代烃的水解, ,如如CHCH3 3CHCH2 2X+NaOH CHX+NaOH CH3 3CHCH2 2OH+NaXOH+NaX (4)(4)酯的水解酯的水解, ,如如CHCH3 3COOCCOOC2 2H H5 5+H+H2 2O CHO CH3 3COOH+CCOOH+C2 2H H5 5OHOH 2.2.常见的加成反应中常见的加成反应中, ,官能团的引入或转化官能团的引入或转化: : (1)(1)烯烃的加成反应烯烃的加成反应, ,如如CHCH2 2 CH CH2 2+HX CH+HX CH3 3CHCH2

8、2X X。 其他如其他如H H2 2O O、X X2 2等均可以引入或转化为新的官能团。等均可以引入或转化为新的官能团。 (2)(2)炔烃与炔烃与X X2 2、HXHX、H H2 2O O等的加成等的加成 如如 +HCl H+HCl H2 2C CHClC CHCl。 (3)(3)醛、酮的加成醛、酮的加成, ,如如CHCH3 3CHO+HCHO+H2 2 CH CH3 3CHCH2 2OHOH。 3.3.氧化反应中氧化反应中, ,官能团的引入或转化官能团的引入或转化: : (1)(1)烯烃的氧化烯烃的氧化, ,如如2CH2CH2 2 CH CH2 2+O+O2 2 2CH 2CH3 3CHOC

9、HO (2)(2)含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化, ,如如 被酸性被酸性 KMnOKMnO4 4溶液氧化为溶液氧化为 (3)(3)醇的氧化醇的氧化, ,如如2CH2CH3 3CHCH2 2OH+OOH+O2 2 2CH 2CH3 3CHO+2HCHO+2H2 2O O (4)(4)醛的氧化醛的氧化, ,如如2CH2CH3 3CHO+OCHO+O2 2 2CH 2CH3 3COOHCOOH、 CHCH3 3CHO+2Cu(OH)CHO+2Cu(OH)2 2+NaOH CH+NaOH CH3 3COONa+CuCOONa+Cu2 2O+3HO+3H2 2O O 4.4.消

10、去反应中消去反应中, ,官能团的引入或转化官能团的引入或转化: : (1)(1)卤代烃消去卤代烃消去: +NaOH : +NaOH CHCH2 2 CHCH CHCH3 3+NaCl+H+NaCl+H2 2O O CHCH2 2ClCHClCH2 2Cl+2NaOH CHCH+2NaCl+2HCl+2NaOH CHCH+2NaCl+2H2 2O O (2)(2)醇消去醇消去:CH:CH3 3CHCH2 2OH CHOH CH2 2 CH CH2 2+H+H2 2O O 【探究训练探究训练】 (2019(2019潍坊高二检测潍坊高二检测) )由乙烯和其他无机原料合成由乙烯和其他无机原料合成 环状

11、酯环状酯E E和高分子化合物和高分子化合物H H的示意图如图所示的示意图如图所示: : 请回答下列问题请回答下列问题: : (1)(1)写出写出A A的结构简式的结构简式:_,C:_,C的名称是的名称是 _。 (2)(2)一定条件下三分子一定条件下三分子F F发生聚合发生聚合, ,所得产物的结构简式所得产物的结构简式 为为_。 (3)(3)写出以下反应的化学方程式写出以下反应的化学方程式:AB:_;:AB:_; GH:_GH:_。 (4)(4)将环状酯将环状酯E E与与NaOHNaOH水溶液共热水溶液共热, ,则发生反应的化学方则发生反应的化学方 程式为程式为_。 【解析解析】乙烯与乙烯与Br

12、Br2 2发生加成反应生成发生加成反应生成A A为为CHCH2 2BrCHBrCH2 2Br,Br, 1,2-1,2-二溴乙烷在二溴乙烷在NaOHNaOH水溶液加热的条件下发生水解反水溶液加热的条件下发生水解反 应生成应生成B B为为HOCHHOCH2 2CHCH2 2OH,COH,C为为OHCCHO,DOHCCHO,D为为HOOCCOOH;HOOCCOOH; HOCHHOCH2 2CHCH2 2OHOH与与HOOCCOOHHOOCCOOH发生酯化反应生成发生酯化反应生成 ; ; (1)(1)由上分析知由上分析知A A的结构简式为的结构简式为CHCH2 2BrCHBrCH2 2Br ,CBr

13、,C为乙二为乙二 醛醛;(2);(2)三分子乙炔发生聚合反应生成苯三分子乙炔发生聚合反应生成苯, ,结构简式为结构简式为 ;(3)CH ;(3)CH2 2BrCHBrCH2 2BrBr在氢氧化钠水溶液中发生取代反在氢氧化钠水溶液中发生取代反 应生成乙二醇应生成乙二醇;CH;CH2 2 CHCl CHCl发生加聚反应生成聚氯乙烯。发生加聚反应生成聚氯乙烯。 (4) (4) 与与NaOHNaOH发生水解反应生成乙二醇和乙二酸钠。发生水解反应生成乙二醇和乙二酸钠。 探究探究2 2有机物的合成有机物的合成 【问题探究问题探究】 1.1.下面是有机合成的三个步骤下面是有机合成的三个步骤: :对不同的合成

14、路线进对不同的合成路线进 行优选由目标分子逆推原料分子并设计合成路线行优选由目标分子逆推原料分子并设计合成路线 观察目标分子的结构。其中正确的顺序是什么观察目标分子的结构。其中正确的顺序是什么? ? 提示提示: : 2.2.由有机物由有机物A A合成有机物合成有机物B B的流程如下的流程如下: : 其中其中D D能发生银镜反应能发生银镜反应, ,试判断试判断A A、B B、C C、D D各为什么物各为什么物 质质? ? 提示提示: :由由A A、B B、C C、D D的转化关系可知的转化关系可知A A为醇为醇,B,B为醛为醛,C,C为为 羧酸羧酸,D,D为酯为酯, ,且且A A、B B、C C

15、碳原子数相同碳原子数相同,D,D能发生银镜反能发生银镜反 应应, ,则则D D为甲酸甲酯为甲酸甲酯, ,进而推知进而推知A A为甲醇为甲醇,B,B为甲醛为甲醛,C,C为甲为甲 酸。酸。 3.3.以以 为原料为原料, ,并辅以并辅以BrBr2 2等其他试剂设计合成等其他试剂设计合成 的合成路线。的合成路线。 【探究总结探究总结】 1.1.有机物合成的基本要求有机物合成的基本要求 (1)(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。 (2)(2)尽量选择步骤少的合成路线。尽量选择步骤少的合成路线。 (3)(3)尽量满足尽量满足“绿色化学绿色化学”的要求的要求, ,步

16、骤少步骤少, ,原料利用率原料利用率 高高, ,达到零排放。达到零排放。 (4)(4)操作简单、条件温和、能耗低、易实现。操作简单、条件温和、能耗低、易实现。 (5)(5)按照一定的顺序和规律引入官能团按照一定的顺序和规律引入官能团, ,不能臆造不存不能臆造不存 在的反应事实。在的反应事实。 2.2.有机合成路线的设计有机合成路线的设计 3.3.常见有机物的合成路线常见有机物的合成路线 【探究训练探究训练】 (2019(2019全国卷全国卷)化合物化合物G G是一种药物合成中间体是一种药物合成中间体, ,其其 合成路线如下合成路线如下: : 回答下列问题回答下列问题: : (1)A(1)A中的

17、官能团名称是中的官能团名称是_。 (2)(2)碳原子上连有碳原子上连有4 4个不同的原子或基团时个不同的原子或基团时, ,该碳称为手该碳称为手 性碳。写出性碳。写出B B的结构简式的结构简式, ,用星号用星号( )( )标出标出B B中的手性中的手性 碳碳_。 (3)(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B B的同的同 分异构体的结构简式分异构体的结构简式_。( (不考虑立体不考虑立体 异构异构, ,只需写出只需写出3 3个个) (4)(4)反应所需的试剂和条件是反应所需的试剂和条件是_。 (5)(5)的反应类型是的反应类型是_。 (6)(6)写出写出F F到到G G的反应方程式的反应方程式_。 (7)(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH(CH3 3COCHCOCH2 2COOCCOOC2 2H H5 5) )制备制备 的合成路线的合成路线_(_(无机试剂任选无机试剂任选) )。 【解析解析】(1)(1)根据根据A A的结构简式可知的结构简式可知A A中的官能团名称是中的官能团名称是 羟基。羟基。(2)(2)碳原子上连有碳原子上连有4 4个不同的原子或基团时个不同的原子或基团时, ,该碳该碳 称为手性碳称为手性碳, ,则根据则根据B B的结构简式可知的结构简式可知B B中的手