3.5 课时1 有机合成的主要任务 课件高二下学期化学人教版选择性必修3

有机合成的主要任务有机合成的主要任务第三章烃的衍生物课堂导入

有关资料报道，宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航员生命所需的氧气，控制温度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星的冲击。宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料，其中多数是有机合成材料。密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜。有机合成历史有机合成的贡献1965年中国科学家首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素一座年产万吨的合成纤维厂相当于30万亩棉田或250万头绵羊的棉毛产量合成纤维一座年产8万吨的合成橡胶厂相当于145万亩橡胶园的年产量合成橡胶RobertBurnsWoodwardEliasJamesCorey黄鸣龙课堂导入阅读教材，回答有机合成有什么意义？阅读教材，回答有机合成有什么意义？新知讲解①制备天然有机物，弥补自然资源的不足；②对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美；③合成自然界中不存在的有机物，满足人们生活需要。阿司匹林缓释片隐形眼镜材料制备的维生素C有机合成的意义

阿司匹林人工合成水杨酸人工合成缓释阿司匹林如今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。苯甲酸苯甲酯化妆品香料最早源自水仙花自然界不存在的有机物新知讲解【思考】观察该合成路线，感受有机合成的原料要求及主要任务原料：简单易得主要任务：碳骨架的构建和官能团的引入新知讲解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(优化)官能团碳链的增长碳链的缩短成环碳碳双键碳碳三键碳卤键羟基醛基羧基构建碳骨架引入官能团酯基酮羰基使用相对简单易得的原料，通过有机化学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。新知讲解有机合成的方法正合成分析法（正向思维）逆合成分析法（逆向思维）1.正合成分析法从原料出发设计合成路线简单、易得碳骨架和官能团等方面的异同的比较思考与讨论以乙烯为原料，请你设计合成乙酸乙酯的路线。

CH2=CH2（原料）中间体1中间体2CH3COOCH2CH3（目标产物）CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH

催化剂、△

Cu、△中间体3

催化剂、△辅助原料条件辅助原料条件辅助原料条件【方法指导】主要任务：碳骨架的构建和官能团的转化碳骨架的构建主要包含：碳链的增长、碳链的缩短、碳链的成环思考与讨论（2）目前已经出现了将乙烯直接氧化生成乙酸的工艺。假定该工艺涉及的反应和（1）中合成路线的每一步反应的产率均为70%，请计算并比较这两种合成路线的总产率。步骤少，反应产率更高。思考与讨论NaOH水，∆H2O催化剂∆，加压O2催化剂∆浓硫酸∆C—OC2H5C—OC2H5OOCOOHCOOHCH3CH2OH中间产物目标产品原料依次倒推：关键切断键位置CH2OHCH2OHCH2ClCH2ClCH2=CH2CH2=CH2Cl2以乙烯为原料，请你设计合成乙二酸二乙酯的路线。

NaOH水，∆CH2OHCH2OHCH2ClCH2ClCH2=CH2Cl21）从原料成本的角度考虑2）从环境保护的角度考虑3）原子利用率的角度考虑采用O2和H2O，成本低，污染小原子利用率100%，符合绿色化学归纳整理1.构建碳骨架(1)引入氰基（—CN）的加成反应带正电荷的原子或原子团连接在

上，带负电荷的原子或原子团链接在

上。①乙烯、乙炔与HCN的加成反应②乙醛与HCN的加成反应CH≡CH+HCN→CH2=CHCNCH2=CH2+HCN→CH3CH2CN+HCN→CH3CHCNOH③丙酮与HCN的加成反应CH3CCH3+HCN→CH3CCNOHOCH3OCCH3C—HOδ+δ-δ+δ-归纳整理1.构建碳骨架ⅰ.—CN通过水解反应可以转化为-COOHCRHOHCH2NH2CRHOHCN丙烯腈CH≡CHCH2=CHCN

△CH2=CHCOOH丙烯酸

催化剂ⅱ.—CN通过加氢还原可以引入—CH2NH2

催化剂

催化剂羟基腈氨基醇δ+δ-思考与讨论丙烯腈CH3CHO

△CH3CH(OH)COOH乳酸

催化剂OHCH3CHCN如何由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH？写出合成路线。归纳整理1.构建碳骨架(2)羟醛缩合醛基邻位C上

的H（α-H）αCH3—C—CH2CHOOHHCH3-CH＝CHCHO＋H2OααββCH3-C-H＋CH3CHOO一定条件下可与醛基发生加成反应β-羟基醛α,β-不饱和醛受羰基吸电子的影响，具有一定活性

△δ+δ-先加成后消去产物易失水，得到α,β-不饱和醛归纳整理1.构建碳骨架(3)由格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应增长碳链+RMgCl

—OMgClR—OHR

H+RMgClRCl+Mg

归纳整理1.构建碳骨架(4)加聚反应(5)酯化反应(6)分子间脱水

CH3COOH+HOC2H5CH3COOC2H5+H2O浓H2SO4nCH≡CH[CH=CH2]n

nCH2=CH2

[CH2—CH2]n

C2H5−OH+HO−C2H5C2H5−O−C2H5+H2O

140

℃三颈烧瓶恒压滴液漏斗球形冷凝管便于液体顺利流下(冷凝回流)新知讲解Cl|—Cl—BrBr——OHHO—取代反应消去反应加成反应消去反应加成反应还原反应取代反应归纳整理2.碳链的缩短原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子>断开碳链碳链缩短的反应：烷烃的裂化、酯的水解、烯烃或炔烃的氧化以及苯的同系物的氧化等。归纳整理2.碳链的缩短(1)烷烃的裂化或裂解烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链缩短的羧酸或酮。(2)酯的水解(3)氧化反应C8H18C4H8+C4H10

△

CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH稀硫酸①烯烃C＝CH—RR'R''KMnO4H＋C＝O＋R—COOHR'R''二H成CO2，一H成酸，无H成酮【思考】乙烯被高锰酸钾氧化，产物是什么？归纳整理2.碳链的缩短CH≡C—RKMnO4H＋CO2＋RCOOH②炔烃③芳香化合物的侧链一H成CO2，无H成酸CH—RR'KMnO4H＋HOOC—氧化条件：苯环直接相连的碳上至少有一个H新知讲解3.碳链的成环(1)第尔斯—阿尔德反应共轭二烯烃与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生反应，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。346512共轭二烯烃:含两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃如：CH2=CH-CH=CH2COOH△＋COOH123654新知讲解(2)形成环酯【思考】写出2分子CH3CH(OH)COOH形成环酯的化学方程式。2CH3—CH—C—OHO═OH＋2H2OCH3OC═OOC═OCH3浓硫酸CH2OH

CH2OH—COOH

COOH—+浓硫酸+2H2O新知讲解(3)形成环醚CH2OH

CH2OH—++2H2OHOCH2HOCH2—

△OO+H2O

△CH2CH2OHOH——CH2—CH2O新知讲解1、步骤较少，副反应少，反应产率高；2、原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；3、反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；4、污染排放少；5、在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。设计合成路线的基本原则

引入官能团官能团引入方法碳碳双键碳卤键羟基醛基羧基酯基①卤代烃的消去②醇的消去

③炔烃的不完全加成①醇(酚)的取代

②烯烃(炔烃)的加成③烷烃(苯及苯的同系物)的取代①烯烃与水的加成

②卤代烃的水解

③醛的还原

④酯的水解①醇的催化氧化

②炔烃的加成①醇、醛的氧化②酯、酰胺的水解③烯烃、芳香烃的氧化酯化反应新知讲解

含有多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响，此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。

官能团的保护新知讲解随堂练习1.将

直接氧化能得到

吗？若不能，如何得到？不能。因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH转变为—ONa保护起来，待氧化其他基团后再酸化将其转变为—OH。ONaCOONaNaOHO2/Cu△H＋ONaCH2OHOHCH2OHOHCOOHONaCHO新制Cu(OH)2NaOH溶液△随堂练习2.设计方案以CH2==CHCH2OH为原料制备CH2==CHCOOH。CH2==CHCH2OHCH2ClCH2CH2OHCH2ClCH2COOH

CH2==CHCOOH随堂练习3.下列反应可以使碳链增长的是（）A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热C.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热D.CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照A随堂练习A.B.CH≡CHC.D.4.下列物质发生反应不能一步引入醛基的是(已知：当两个羟基连接同一个碳原子时，易脱去一分子水)（）A随堂练习5.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案，请判断其中无法实现的是（）A.卤代烃的水解B.腈(RCN)在酸性条件下水解C.醛的氧化D.烯烃的氧化A随堂练习A.①②

B.②③