【高中化学】有机合成-碳骨架的构建 高二化学同步课件（人教版2019选择性必修3）

第五节有机合成第1课时碳骨架的构建学习目标1、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、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合成的合理性。情景引入远古时代19世纪20年代物质丰富的今天人类依靠自然资源，加工转化自然资源，从生物体中获得有机化合物德国化学家维勒合成尿素,开创人工合成有机物新时代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。CO(NH2)2随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成的技术和效率不断提高。尼龙、涤纶炸药医药→用化学方法人工合成物质创造新物质“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。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。人工合成的新型抗禽流感、甲型H1N1病毒的药物--达菲→科技创造生活，合成造福人类！

有机合成的发展，使人们不仅能通过人工手段合成多种天然有机物，还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质，有力地推动了材料科学和生命科学的发展。什么是有机合成？一、有机合成的主要任务1.有机合成的概念：一般4个C以内的单官能团有机物或单取代苯为原料【思考】有机合成是如何实现合成目标的？利用简单、易得的原料，通过有机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。如甲烷、乙烯、丙烯、乙炔，苯、甲苯等中间体1中间体2中间体4官能团转化官能团转化官能团转化CH2H+，H2ONaCNBr2催化剂H2O

，催化剂CH2=CH2CH2-BrCH2-BrCH2-CNCH2COOHCOOHCH3CH2OHCOOCH2CH3CH2CH2COOCH2CH3CH2-CN中间体3原料目标产物2.有机合成的任务一、有机合成的主要任务为什么要将碳碳双键转化为溴原子呢？目的:利用卤代烃的取代反应增长碳链，实现对目标化合物分子骨架的构建。碳骨架的构建一、有机合成的主要任务1.有机合成的概念：一般4个C以内的单官能团有机物或单取代苯为原料利用简单、易得的原料，通过有机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。2.有机合成的主要任务①构建碳骨架:包括碳链的增长和缩短、成环、开环等过程②引入官能团:包括官能团的引入、转化、消除及保护等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）与HCN发生加成反应（2）羟醛缩合反应（5）聚合反应等（3）酯化反应（4）分子间脱水反应1.碳链增长：（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

(1)烯烃(炔烃)或醛、酮与HCN的加成反应——引入氰基，延长碳链1.碳链增长：根据前面所学知识，完成下列反应CH2=CH2+HCNCH≡CH

+HCN+HCN催化剂催化剂催化剂+HCN催化剂CH3CH2CN丙烯腈CH2＝CHCN丙腈H2O，H＋催化剂CH2＝CHCOOH丙烯酸H2O，H＋催化剂CH3CH2COOHHRCO=CNRCHOH-羟基腈CH2NH2RCHOH-氨基醇一般与HCN加成之后，引入氰基，再经水解生成羧酸或催化加氢还原成胺还原反应加成反应水解反应（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

(2)羟醛缩合反应1.碳链增长：P83资料卡片β-羟基醛α,β-不饱和醛加成反应消去反应（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

nHO-CH2CH2-COOH

H[O-CH2CH2-C]nOH+(n-1)H2O一定条件(5)聚合反应(3)酯化反应(4)醇分子间脱水成醚nCH2＝CH2[CH2—CH2]n一定条件下1818

OOCH3—C—OH+H—O—C2H5

CH3—C—O—C2H5+H2O浓H2SO4C2H5−OH+HO−C2H5C2H5−O−C2H5+H2O浓H2SO4140

℃

1.碳链增长：①加聚反应

②缩聚反应O‖（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

(6)由卤代烃增长碳链：2R—X+2NaR—R+2NaX②卤代烃与NaCN的反应CH3CH2Cl+NaCN→CH3CH2CN+NaClH2O,H＋CH3CH2COOH知识拓展1.碳链增长：①卤代烃与活泼金属反应③卤代烃与炔钠的反应2CH3C≡CH+2Na

2CH3C≡CNa+H2↑液氨CH3C≡CNa+CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3+NaCl{了解，一般题目会给信息}（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

(7)由格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应增长碳链R’—Cl+RMgClR’—R+MgCl2RMgXRX+Mg无水乙醚+RMgCl

—OMgClRH2O—OHR1.碳链增长：{一般题目会给信息}格氏试剂制备：RMgX→与卤代烃反应→与醛、酮反应（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

知识拓展1.乙烯是化工生产中重要的基础原料，请以乙烯为基本原料合成正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)，写出有关反应的化学方程式【课堂练习】CH2＝CH2H2O催化剂/△CH3CH2OHCu/O2△CH3CHOCH3—CH—CH2CHOOH-H2O△CH3—CH＝CHCHO＋H2Ni/△CH3—CH2—CH2—CH2—OH原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于缩短碳链（1）烷烃的分解反应（3）与高锰酸钾发生氧化反应（2）酯的水解反应2.碳链的缩短（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

(1)烷烃的裂化、裂解反应C4H10CH4+C3H6△

2.碳链的缩短C8H18

C4H10+C4H8

C4H10

C2H6+C2H4△

（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

(2)酯的水解反应CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸△稀硫酸△CH2OCOC17H35CHOCOC17H35CH2OCOC17H35C17H35COOH＋

CH2OHCHOHCH2OH3＋3H2O2.碳链的缩短（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

2.碳链的缩短(3)烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被KMnO4(H+)溶液氧化。CH3CH=CH2KMnO4(H+)CH3C≡CHKMnO4(H+)①烯烃双键碳上有两个H产物是CO2；双键碳上有一个H产物是羧酸；

双键碳上没有H

产物是酮。CH3COOH+CO2CH3COOH+CO2CH3COOH+②炔烃叁键碳上有一个H产物是CO2；叁键碳上没有H产物是羧酸。（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

2.碳链的缩短苯的同系物的氧化：产物是苯甲酸与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾氧化。(3)烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被KMnO4(H+)溶液氧化。2.下列反应能使碳链缩短的是(

)①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化③重油裂化为汽油④CH3COOCH3与NaOH溶液共热⑤炔烃与溴水反应A．①②③④⑤B．②③④⑤C．①②④⑤D．①②③④D【课堂练习】P83资料卡片（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

3.碳链的成环(1)共轭二烯烃加成123465123465实质：加成反应CH3+△CH3H+△HCOOCH3+△【课堂练习3】①②③完成下列物质发生第尔斯-阿尔德反应的方程式或练后反思第尔斯-阿尔德反应的要点：共轭二烯烃的四个碳原子和另一个双键或三键碳形成六元环状化合物，其他原子或基团仍连在原来的碳原子上。(2)合成环酯（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

3.碳链的成环HOCH2CH2OH＋H2O(3)合成环醚（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

3.碳链的成环△催化剂分子内脱水分子间脱水（一）构建碳骨架（增长、缩短、成环、开环）

4.碳链的开环(1).如环酯的水解反应:(2).某些环状烯烃、炔烃的氧化反应:②Zn/H2O①O3OHCCH2CH2CH2CH2CHOKMnO4(H+)HOOCCH2CH2CH2CH2COOH高锰酸钾溶液氧化性更强，可以得到酮或羧酸。O3氧化性相比更弱一些，往往得到醛或酮碳链的增长碳链的缩短碳链的成环（1）与HCN发生加成反应（2）羟醛缩合反应（5）加聚反应（3）酯化反应（4）分子间脱水反应（1）烷烃的分解反应（3）与高锰酸钾发生氧化反应（2）酯的水解反应（1）共轭二烯烃加成（2）合成环酯（3）合成环醚课堂小结——构建碳骨架碳链的开环(1).如环酯的水解反应(2).某些环状烯烃的氧化反应小结1.化合物丙是合成一种医药的中间体，可以通过如图反应制得。下列说法正确的是CA．乙的分子式为C5H10O2B．甲的一氯代物有4种(不考虑立体异构)C．乙可以发生取代反应、加成反应D．丙不能使酸性高锰酸钾溶液褪色巩固练习巩固练习2．在有机合成中，有时需要通过减短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化，某同学设计的下列反应中，可成功实现碳链减短的A．乙烯的聚合反应

B．烯烃与酸性KMnO4溶液的反应C．酯化反应

D．卤代烃与NaCN的取代反应B巩固练习3．下列反应可使碳链增长的有

①加聚反应②缩聚反应③酯化反应④卤代烃的氰基取代反应⑤乙酸与甲醇的反应A．全部 B．①②③

C．①③④

D．①②③④A4．已知卤代烃可以和钠发生反应。例如溴乙烷与钠发生反应为2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr应用这一反应，下列所给出的化合物中可以与钠反应合成环丁烷：的是

(

)A．CH3Br

B．CH3CH2CH2CH2BrC．CH2BrCH2Br