新课标人教版选修5-第三章第四节有机合成-新人教版课件

1、第四节第四节 有机合成及推断有机合成及推断第三章第三章 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物 有机合成有机合成 利用利用简单简单、易得易得的原料，通过有机反应，的原料，通过有机反应，生成具有特定生成具有特定结构和功能结构和功能的有机化合物。的有机化合物。1 1、有机合成的、有机合成的概念概念2 2、有机合成的、有机合成的任务任务 有机合成的任务包括目标化合物有机合成的任务包括目标化合物分子骨架分子骨架的构建的构建和和官能团的转化官能团的转化。有机合成的过程有机合成的过程有机合成：原料有机合成：原料 中间体中间体 目标产物目标产物原料原料目标产物目标产物中间体中间体有机合成的产率计算有机合成的产率计算H

2、2C= CCOOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%COOHHSCH2CHCONCH3总产率总产率= 93.0%81.7%90.0%85.6% =58.54%有机合成的设计思路有机合成的设计思路 有机合成遵循的原则有机合成遵循的原则1）尽量选择步骤最少的合成路线）尽量选择步骤最少的合成路线以保证较以保证较高的产率。高的产率。2）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、低污染通常采用通常采用4个个C以下的单官能团化合物和苯以下的单官能团化合物和苯的同系物。的同系物。3）满足）满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。4）操作简单、条件温和、能耗低、易实现）

3、操作简单、条件温和、能耗低、易实现5）尊重客观事实，按一定顺序反应。）尊重客观事实，按一定顺序反应。知识准备知识准备各类烃及衍生物的主要化学性质：各类烃及衍生物的主要化学性质： 名名 称称 结结 构构 化学反应化学反应 双双 键键 C C 叁叁 键键 C C 苯苯 环环 羟羟 基基 OH 醛醛 基基 O C H 羧羧 基基 O C OH 酯酯 基基 O C O R、 加成、聚合加成、聚合取代、加成取代、加成取代、消去、氧化取代、消去、氧化氧化、还原氧化、还原酯化、酸性酯化、酸性水解水解加成、聚合加成、聚合被强氧化被强氧化剂氧化剂氧化由反应条件确定官能团由反应条件确定官能团由反应物性质确定官能团

4、由反应物性质确定官能团由反应类型确定官能团由反应类型确定官能团知识整理知识整理:烃和烃的衍生物间的转化：烃和烃的衍生物间的转化：烷烃烯烃炔烃卤代烃醛羧酸酯醇+H2O+ H2O- H2O+ H2+ H2+ X2 (HX)+X2 (HX)-HX+X2+ HX+ H2O氧化氧化还原还原氧化氧化酯化酯化水解水解水解水解酯化酯化强氧化剂强氧化剂R-CH=CH2卤代烃卤代烃一元醇一元醇一元醛一元醛一元酸一元酸酯酯高中常见的合成路线高中常见的合成路线有机合成的本质有机合成的本质(1).(1).碳骨架构建碳骨架构建: : 构建方法会以信息形式给出。构建方法会以信息形式给出。 包括碳链增长和缩短包括碳链增长和缩

5、短 、成环和开环等。、成环和开环等。(2(2）. .官能团的引入。官能团的引入。(3)(3)官能团的和转化。官能团的和转化。有机合成的本质：目标化合物有机合成的本质：目标化合物分子骨架的构建分子骨架的构建、官能团的转化官能团的转化官能团的引入方法官能团的引入方法引入引入C=C双键双键1 1）某些醇的消去反应引入）某些醇的消去反应引入C=CC=CCH3CH2 OH浓硫酸浓硫酸170 CH2=CH2 +H2O醇醇CH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH2 2）某些卤代烃的消去引入）某些卤代烃的消去引入C=C3 3）炔烃不完全加成引入）炔烃不完全加成引入C=CCHCH +

6、HBr CH2=CHBr 催化剂催化剂引入卤原子引入卤原子（X）1 1）烃与）烃与X2取代取代CH4 +Cl2 CH3Cl+ HCl光照光照2 2）不饱和烃与）不饱和烃与HX或或X2加成加成CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br3 3）醇与）醇与HX取代取代C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O+BrBr2HBr+催化剂催化剂引入羟基引入羟基（OH）1 1）烯烃与水的加成）烯烃与水的加成CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH催化剂催化剂加热加压加热加压2 2）醛（酮）与氢气加成）醛（酮）与氢气加成CH3CHO +H2 CH3CH2OH催化剂催化剂3 3）卤代烃的水解（碱性

7、）卤代烃的水解（碱性）C2H5Br +NaOH C2H5OH + NaBr水水4 4）酯的水解）酯的水解稀稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2OO+ O22CH3 C HO2CH3 C OH Cu官能团的转化官能团的转化官能团种类的变化。官能团种类的变化。官能团数目的变化。官能团数目的变化。官能团位置的变化。官能团位置的变化。1 1、官能团种类的变化：、官能团种类的变化：CH3CH2-Br水解水解CH3CH2-OH氧化氧化CH3-CHO2 2、官能团数目变化：、官能团数目变化：CH3CH2-Br消去消去CH2=CH2加加BrBr2 2CH2BrCH2Br3 3

8、、官能团位置变化：、官能团位置变化：CH3CH2CH2-Br消去消去CH3CH=CH2加加HBrHBrCH3CH-CH3Br官能团的消除官能团的消除通过加成消除通过加成消除不饱和键不饱和键通过消去或氧化或酯化或取代等消除通过消去或氧化或酯化或取代等消除羟基羟基通过加成或氧化消除通过加成或氧化消除醛基醛基通过消去反应或水解反应可消除通过消去反应或水解反应可消除卤原子卤原子强氧化剂强氧化剂启示：启示：C=C可以被强氧化剂氧化可以被强氧化剂氧化 C=C不能被弱氧化剂氧化不能被弱氧化剂氧化有机合成的分析方法有机合成的分析方法 此法采用正向思维方法，从此法采用正向思维方法，从已知原料已知原料入手，入手，

9、找出合成所需要的直接可间接的找出合成所需要的直接可间接的中间产物中间产物，逐步，逐步推向推向目标合成有机物目标合成有机物。基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物正向合成分析法示意图正向合成分析法示意图逆向合成分析法逆向合成分析法是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物逆向合成分析法示意图逆向合成分析法示意图 所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须所确定的合成路线的各步反应，其

10、反应条件必须比较比较温和温和，并具有，并具有较高的产率较高的产率，所使用物基础原料和，所使用物基础原料和辅助原料应该是辅助原料应该是低毒性低毒性、低污染低污染、易得易得和和廉价廉价的。的。2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO练习：用练习：用2-2-丁烯、乙烯为原料设计丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线的合成路线OOOOOOOOCOHCOHOOCHCHOOC H2C H2O HO HCH2CH2BrBrCH2CH2OHOHBrBrBrBr例如：乙二酸例如：乙二酸(草酸草酸)二乙

11、酯的合成二乙酯的合成基础基础原料原料中间体中间体目标化合目标化合物物中间体中间体C OHC OHOOH2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO石油裂解气石油裂解气+CH3CH2OH1+H2O2+Cl234O5浓浓H2SO4水解水解思 考如何实现下列转变：如何实现下列转变：1，CH3CH2-Br2，3， HO-CH2CH2-OHCH3CH-CH3BrCH3-COOHCH3CH2CH2-BrCH3CH2-OH例：工业上用甲苯生产对例：工业上用甲苯生产对-羟基苯甲酸乙酯（一种常用羟基苯甲酸乙酯（一种常用的化妆品防霉剂），其生产过程如下（反应条件及的化

12、妆品防霉剂），其生产过程如下（反应条件及某些反应物、产物未全部注明）：某些反应物、产物未全部注明）：请回答：请回答：写出写出A、B的结构简式的结构简式在合成路线中设计反应在合成路线中设计反应和和的目的是的目的是CH3ClCOOC2H5H3COCH3CH3OCH3AClCl2 2催化剂催化剂 一定条件下一定条件下CHCH3 3I IC C2 2H H5 5OHOHBHOCOOC2H5（产品）（产品）HIHIOCH3COOHCH3OH官能团的保护OCH3COOHCH3OHOCH3COOHCH3CH3OCH3【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】问题二问题二写出由乙烯制备乙酸乙酯乙酸乙酯的设计思路

13、，并写出有关的化学方程式 ：乙烯乙烯乙醇乙醇乙醛乙醛乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯请课后在学案中完成相应的化学方程式26问题三问题三 化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示的反应： 试写出：(1) 化合物A、B、C的结构简式： 、 、 。(2) 化学方程式：AD ，AE 。(3) 反应类型：AD ，AE 。27问题三问题三 分析：分析： 题中说“A的钙盐”，可知A含COOH；结合A的分子式，由AC知，A还含有OH，由A在催化剂作用下被氧化的产物不能发生银镜反应可知：

14、A的OH不在碳链的末端；3个碳的碳链只有一种：CCC，OH只能在中间碳上。综上：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH28问题三问题三 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH则B的结构简式为： CH3CHCOOC2H5OH则C的结构简式为：CH3CHOCCH3COOHO29问题三问题三 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH则AD的化学方程式为：CH3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸H2O+CH2=CHCOOH反应类型： 消去反应30问题三问题三 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH 对比A和E的分子式，我们发现E的C原子个数是A的2倍，推断可能是2分子的A反

15、应生成E，再对比H和O原子发现： 2AE=2H2O，结合A的结构简式，很明显是它们的羧基和醇羟基相互反应生成酯基。所以：31问题三问题三 分析：分析：将A的结构简式改写为：则A生成E可表示为：OCH3CHCOHOHOCH3CHCOHOHHOCCHCH3OOHH2OH2O即：CHCCH3OOCCHCH3OOCCCCOO32问题三问题三 分析：分析：则AE的化学方程式为：2CH3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸2H2O +CHCCH3OOCCHCH3OO反应类型：酯化反应33【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】习题习题1、以、以2-2-丁烯为原料合成：丁烯为原料合成：1) 2-1) 2-氯丁烷氯丁烷H3CCHCHCH3+HClH3CHCH2CCH3Cl2) 2-2) 2-丁醇丁醇H3CCHCHCH3+H2OH3CHCH2CCH3OH3) 2,3-3) 2,3-二氯丁烷二氯丁烷H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClCl4) 2,3-4) 2,3-丁二醇丁二醇H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClCl