有机合成第2课时（教学课件）化学人教版选择性必修3

第三章烃的衍生物第五节有机合成第2课时有机合成路线的设计与实施有机合成路线2有机合成中的官能团的引入1

1.掌握有机合成中引入碳碳双键、碳卤键、羟基、羧基等官能团的方法及相关化学反应方程式。3.了解有机合成的原则，学会从基础原料分析合成路线，掌握逆合成分析法的解题方法。2.理解官能团的转化关系，明确烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。4.熟悉常见有机物的转化关系和常见的有机合成路线，如一元、二元化合物及芳香族化合物的合成路线。5.掌握有机合成中常见官能团(酚羟基、碳碳双键、氨基、醛基、羟基)的保护方法及原理。查阅资料可知：有机合成路线中在构建碳骨架的同时还需要引入特定的官能团，接下来，我们来继续学习相关内容。01有机合成中的官能团的引入CH2＝CH2↑＋H2OCH2＝CH2↑＋NaBr＋H2OCH2＝CHCl①醇的消去反应②卤代烃的消去反应③炔烃的不完全加成反应CH3CH2OH浓硫酸170℃CH3—CH2—Br＋NaOH乙醇加热CH≡CH＋HCl催化剂加热有机合成中的官能团的引入引入碳碳双键①烃与卤素单质的取代反应CH4＋Cl2光照CH3Cl＋HCl＋Br2FeBr3＋HBrBr＋Cl2光照CH3＋3Cl2光照CH3＋HClCH2Cl＋3HClCCl3有机合成中的官能团的引入引入碳卤键③醇的取代反应②不饱和烃的加成反应CH2==CHCl＋Br2BrBrCH≡CH＋HCl催化剂CH3CHBrCH3CH2＝CHCH3＋HBr催化剂CH3—CH2—Br＋H2OCH3—CH2—OH＋HBr加热有机合成中的官能团的引入引入碳卤键CH3CH2OHCH3CH2—OH＋NaBr①烯烃与水的加成反应CH2＝CH2＋H2O催化剂加热②卤代烃的水解反应CH3—CH2—Br＋NaOH水加热③醛或酮的还原反应CH3CH2OHCH3CHO＋H2Ni加热＋H2CH3COH3CNi加热CH3COHHH3C有机合成中的官能团的引入引入羟基④酯的水解反应CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O稀硫酸CH3COONa＋C2H5OHCH3COOC2H5＋NaOH有机合成中的官能团的引入引入羟基①氧化反应R′R″CCHRKMnO4H+R′R″CORCOOHRCOOH＋CO2↑R—CH==CH2KMnO4H+无氢成酮一氢成酸二氢成气(CO2)RCOOHR—C≡CHKMnO4H+有机合成中的官能团的引入引入羧基①氧化反应CHR′RKMnO4H+COOHRCOOHRCH2OHKMnO4H+O2O2CH3CH加热2CH3COOH有机合成中的官能团的引入引入羧基②水解反应CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O稀硫酸OCH3CNH2H2OHCl加热OCH3COHNH4Cl有机合成中的官能团的引入引入羧基醛R'-CHO卤代烃R-X醇R-OH羧酸R'-COOH酯R'COOR烃取代氧化还原水解氧化酯化水解水解酯化不饱和烃消去加成消去加成加聚高聚物烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础有机合成中的官能团的引入官能团的转化

原料分子目标分子主要任务示例CH2==CH2CH3COOH改变官能团种类(1)CH3CH2OH

(2)CH≡CH

【例1】对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。改变官能团数目碳链转变为碳环(3)CH3CH2CH2Br

(4)CH3CH==CH2CH3CH2CH2COOH

改变官能团的位置改变官能团的种类和碳原子数目02有机合成路线利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的目标分子有机化学反应合成构建碳骨架引入官能团较低成本较高产率操作简便绿色化学符合事实有机合成路线有机合成的原则副产物副产物基础原料中间体中间体目标化合物辅助原料辅助原料辅助原料有机合成路线从基础原料分析合成路线从目标化合物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间体，逐步推向已知原料解题方法①观察目标分子结构，即目标分子的碳架特征，以及官能团的种类和位置②由目标分子逆推原料分子，并设计合成路线，即目标分子碳架的构建，以及官能团引入和转化③依据绿色合成的思想，对不同的合成路线进行优选目标化合物基础原料中间体中间体有机合成路线逆合成分析法示例分析：由乙烯合成草酸二乙酯OC2H5OC2H5CCOOC2H5OHOHOHCCOO目标化合物基础原料中间体⑤CH2CH2④OHOHH2CH2C③ClClH2CH2C②CH2CH2①有机合成路线逆合成分析法根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2＝CH2)，相关化学反应的方程式：①②CH2＝CH2＋Cl2催化剂CH2CH2ClClCH2CH2ClCl＋2NaOHH2O加热CH2CH2OHOH＋2NaCl有机合成路线逆合成分析法根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2＝CH2)，通过六步反应进行合成，写出反应的化学方程式：③④CH2CH2OHOH[O]CCOOHH[O]CCOOOHHOCH2＝CH2＋H2O催化剂CH2CH2HOH有机合成路线逆合成分析法根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2＝CH2)，通过六步反应进行合成，写出反应的化学方程式：⑤CCOOOHHO＋2CH3CH2OH浓硫酸CCOOOC2H5C2H5O＋2H2O有机合成路线逆合成分析法根据以上逆合成分析，合成步骤如下OC2H5OC2H5CCOOC2H5OHCH2CH2OHOHCCOOOHOHH2CH2CClClH2CH2CCH2CH2目标化合物基础原料中间体①②③④⑤有机合成路线逆合成分析法【例1】以

和

为原料合成

，请用合成反应的流程图表示出最合理的合成方案(注明必要的反应条件)。提示：①；③合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选)：其逆合成分析思路为：由此确定可按以上6步合成

。答案步骤较少副反应少产率较高毒性较低条件温和原料易得操作简便易于分离污染较小绿色化学有机合成路线最佳方案的选择【例1】在实际工业生产中，乙二醇还可以通过环氧乙烷与水直接化合的方法合成，而环氧乙烷则可由乙烯直接氧化得到。请比较该方法与以上合成乙二酸二乙酯中的2、3两步反应，分析生产中选择该路线的可能原因该方法原料H2O、O2廉价易得、无毒,原料利用率高,产物易于分离，符合“绿色化学”理念等。酯化酯-COO-炔烃-C≡C-烯烃-C=C-烷烃卤代烃-X醇-OH醛-CHO羧酸-COOHH2加成反应H2加成反应X2卤代水解(或取代)反应HX取代反应氧化还原氧化酯化水解水解加成反应加成反应消去反应加成反应消去反应有机合成路线常见有机物的转化关系一元化合物合成路线R－CH＝CH2HX卤代烃NaOH水溶液加热一元醇一元醛[O]一元羧酸[O]醇、浓H2SO4、加热酯有机合成路线常见的有机合成路线二元化合物合成路线CH2＝CH2X2NaOH水溶液加热[O][O]一定条件链酯、环酯、聚酯CH2X－CH2XHOCH2－CH2OHOHC－CHOHOOC－COOH有机合成路线常见的有机合成路线芳香族化合物合成路线ClCl2FeCl3NaOH水溶液、H+加热OHCH3Cl2光照CH2ClNaOH水溶液加热CH2OH[O]CHO[O]COOH醇、浓H2SO4、加热芳香酯有机合成路线常见的有机合成路线方法一：因酚羟基易被______，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH溶液反应，把—OH变为—_____将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH氧化ONa酚羟基的保护OHNaOHONaHClOHCO2+H2OOH+NaHCO3+NaCl有机合成路线有机合成中常见官能团的保护方法二：先与CH3I或硫酸二甲酯【(CH3)SO4】反应，把—OH变为—OCH3将其保护起来，待氧化后再酸化(氢碘酸HI或三溴化硼作用)将其转变为—OH酚羟基的保护OHCH3IOCH3HIOH有机合成路线有机合成中常见官能团的保护方法三：用乙酸酐和酚羟基反应生成酚酯，然后加稀硫酸酸化使酚羟基复原酚羟基的保护OHH+CH3CCH3COOOCH3COOCH3COOH有机合成路线有机合成中常见官能团的保护【例1】(江苏·统考二模)化合物G是合成药物盐酸沙格雷酯的重要中间体，其合成路线如下碳碳双键的保护碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质，卤化氢等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用_________转变为碳碳双键。消去反应CC＋Br2CCBrBrNaOH、乙醇加热CC有机合成路线有机合成中常见官能团的保护氨基(—NH2)的保护先通过取代反应使—NH2转化为酰胺基，待氧化其他基团后，再通过酰胺键的水解反应转化为—NH2有机合成路线有机合成中常见官能团的保护氨基(—NH2)的保护先通过取代反应使—NH2转化为酰胺基，待氧化其他基团后，再通过酰胺键的水解反应转化为—NH2注意：官能团的转化顺序，如在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成_________之后，再把—NO2还原为______。防止当KMnO4氧化—CH3时，_______(具有还原性)也被氧化。—COOH—NH2—NH2H3CNO2H2NCOOH①②有机合成路线有机合成中常见官能团的保护醛基(—COH)的保护醛与醇反应生成缩醛：生成的缩醛比较稳定，与洗碱溶液或氧化剂均难反应，但在稀酸溶液中微热，缩醛会水解为原来的醛2R′OHH2ORCHORCHOR′OR′有机合成路线有机合成中常见官能团的保护羟基(—OH)的保护分子结构中有多个羟基时，如果只需氧化或酯化一个羟基时，可以将该分子与乙酸酐反应形成乙酸酯，待反应后再用NaOH溶液、酸化复原出羟基有机合成路线有机合成中常见官能团的保护NBS试剂的反应机理和作用NBS的主要作用是持续的提供低浓度的液溴，故可用稀释的液溴代替。主要用来取代

烯丙位或者苄基位置的H(Br2取代不饱和键旁的α位)，主要原因就是双键碳的α-H活性比较高，C-H键断裂后能够形成较稳定的自由基，所以溴化试剂NBS容易在这两类位置进行取代hvCCCHNBS：OONBrCCCBrCH2CH3hvNBSCHCH3BrN-溴代丁二酰亚胺1．有机物M的一种合成路线如图所示。下列说法错误的是【答案】CA．反应I是加成反应，反应II是取代反应B．反应II的条件是NaOH溶液，△C．C→M反应的原子利用率为100%D．X中不含手性碳原子2．有机物可经过多步反应转变为