构建碳骨架【课件】 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修三

人教版2019高二第五节有机合成第1课时：构建碳骨架第三章烃的衍生物日常生活中有哪些材料是有机合成材料？世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物化妆品香料：苯甲酸苯甲酯

隐形眼镜材料：聚甲基丙烯酸羟乙酯

长效缓释阿司匹林合成纤维塑料合成橡胶有机合成有什么意义？怎样进行有机合成？任务一有机合成的概念、意义与主要任务

自然资源

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↓（加工和转化）

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功能各异、性能卓越的有机物利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。什么是有机合成？有机合成的意义？

水杨酸阿司匹林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合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要任务一有机合成的概念、意义与主要任务有机合成指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。有机合成合成的任务合成路线的设计构建碳骨架：增长、缩短、成环官能团的引入、转化、消除及保护原则成本低、产率高环境友好、路线短方法逆向设计合成路线任务二构建碳骨架碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长、缩短、成环和开环等过程。1、碳链的增长引入含碳原子的官能团等方式原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子少于哪些反应能使碳链增长呢？（1）与HCN发生加成反应（2）加聚和缩聚反应（3）羟醛缩合反应（4）酯化反应（5）分子间脱水反应任务二构建碳骨架1、碳链的增长类型一：增加1个碳原子与HCN的加成、RX与NaCN作用HCCHHCNH2O，H+催化剂H2CCHCN丙烯腈H2CCHCOOH丙烯酸CH3CH2ClNaCNCH3CH2CN丙腈H2O，H+催化剂CH3CH2COOH丙酸腈化反应COHRHCN催化剂COHHRCN羟基腈COHHRCH2NH2氨基醇COHHRCOOH羟基酸H2催化剂H2O，H+催化剂任务二构建碳骨架1、碳链的增长类型二：增加2个及以上碳原子(1)加聚反应nCH2＝CH2[CH2-CH2]n一定条件下(2)缩聚反应(4)分子间脱水C2H5−OH+HO−C2H5C2H5−O−C2H5+H2O浓H2SO4140

℃

(3)酯化反应1818

CH3—C—OH+H—O—C2H5CH3—C—O—C2H5+H2O浓H2SO4OO

nHO-CH2CH2-COOH

H[O-CH2CH2-C]nOH+(n-1)H2O一定条件O任务二构建碳骨架1、碳链的增长类型二：增加2个及以上碳原子(5)羟醛缩合反应催化剂CH3—CH==CHCHO+H2OαβCH3—C—CH2CHOOHHβα催化剂醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)受羰基吸电子作用的影响，具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可与醛基发生加成反应，生成β-羟基醛，该产物易失水，得到α,β-不饱和醛。这类反应被称为羟醛缩合反应，是一种常用的增长碳链的方法。CH3—C—HO+

CH3CHOα=加成反应消去反应3-羟基丁醛巴豆醛2-丁烯醛拓展：有α-H的酮、羧酸、酯等均可与醛基发生羟醛缩合反应。(6)傅克烷基化反应+Cl-CH2CH3

无水AlCl3CH2CH3

+HCl

任务二构建碳骨架1、碳链的增长类型二：增加2个及以上碳原子拓展延伸——常见信息题会出现的：由卤代烃增长碳链含n个碳原子的醇δ+δ-COR′R″R1MgX无水乙醚δ-δ+COR′R1R″MgXH2OCOR′R1HR″①R′＝R″＝H(甲醛)，产物：_______________②其他醛，产物：__________________________RCH2OH伯醇③酮，产物：_______________R′－CH(R″)－OH仲醇RR′R″COH叔醇RXMgRMgX无水乙醚(X=Cl、Br)格林尼亚(Grignard)试剂简称格氏试剂，1900年发现(29岁)(1)格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应R'—Cl+RMgClR'—R+MgCl2任务二构建碳骨架1、碳链的增长类型二：增加2个及以上碳原子拓展延伸——常见信息题会出现的：由卤代烃增长碳链(2)由卤代烃与活泼金属反应(3)卤代烃与NaCN的反应CH3CH2Cl+NaCN→CH3CH2CN+NaCl(4)卤代烃与炔钠的反应CH3C≡CNa+CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3+NaCl2CH3C≡CH+Na2CH3C≡CNa+H2↑液氨2R—X+2NaR—R+2NaX（武兹反应）随堂检测1、如何由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH?CH3CHOCH3—CH—CNOHH2O,H＋△CH3—CH—COOHOHHCN催化剂2、完成下列羟醛缩合反应方程式的书写HCOHCOCHRHOH-催化剂加热-H2OHCOHHCOCHRHCHCOCRHCOHHCOCHRHOH-催化剂加热-H2OHCOHHHCOCHRHCHHCOCR随堂检测3、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），写出合成路线。CH2＝CH2H2O催化剂/△CH3CH2OHCu/O2△CH3CHOCH3—CH—CH2CHOOH-H2O△CH3—CH＝CHCHOH2Ni/△CH3—CH2—CH2—CH2—OH随堂检测4、由3个碳原子以下化合物合成2，2-二甲基戊酸(通过格氏试剂来合成)OMgBrOMgBrH2OOHHBrBrMgBrMgCO2H2OCOOHRMgX+CO2RCOOMgXRCOOH+Mg(OH)XH2O已知：以丙酮、溴丙烷、CO2为原料合成2，2-二甲基戊酸任务二构建碳骨架2、碳链的缩短断开碳链等方式原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于哪些反应能使碳链缩短呢？（1）氧化反应（2）水解反应（3）分解反应（4）脱羧反应任务二构建碳骨架类型一：氧化反应2、碳链的缩短烯烃、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。氧化条件：苯环直接相连的碳上至少有一个H无氢成酮，一氢成酸，二氢成气(CO2)碳碳双键被强氧化碳碳三键被强氧化无氢成酸，一氢成气(CO2)某些苯的同系物的侧链被强氧化任务二构建碳骨架2、碳链的缩短类型二：水解反应①乙酸乙酯在稀硫酸存在下水解②乙酸乙酯在氢氧化钠存在下水解CH3COONa＋C2H5OHCH3COOC2H5＋NaOH主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解、酰胺的水解RCONHR’H2OHCl加热RCOOH＋R’NH3ClNH2—C—NH2＋H2OCO2＋2NH3O催化剂△CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸△类型三：烃的裂化或裂解反应C16H34C8H18＋C8H16高温C4H10＋C4H8C8H18高温任务二构建碳骨架2、碳链的缩短类型四：脱羧反应(羧酸分子中失去羧基放出CO2的反应)类型五：Hofmann降级反应（拓展）酰胺与次氯酸钠或次溴酸钠的碱溶液作用时，脱去羧基生成胺，这是霍夫曼所发现制胺的一种方法。在反应中碳链减少了一个碳原子，所以称为霍夫曼降级反应RCONH2+NaOX+2NaOH→RNH2+Na2CO3+NaX+H2O利用这个反应，以羧酸为原料可以制备少一个碳原子的第一胺CH3-COONa＋NaOHCaO∆CH4＋NaCO3R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3加热CHCl3＋CO2↑Cl3CCOOH加热任务二构建碳骨架3、成环类型一：Diels-Alder反应含活泼双键的化合物(亲双烯体)与含共轭双键的化合物(双烯体)之间发生1，4-加成生成六元环状化合物的反应，称为Diels-Alder反应，也称双烯合成COOHCOOH类型二：烯烃、炔烃成环3CH≡CH任务二构建碳骨架3、成环类型三：形成环酯——分子间酯化反应浓硫酸加热CH2OHCH2OHCOOHCOHO形成环状酯2H2OCH2OCH2OCOCO浓硫酸加热H3COHOOHCH3OHOOH2H2OH3COOCH3OO①两分子酯化任务二构建碳骨架3、成环类型三：形成环酯——分子内酯化反应②羟基酸分子内脱水生成酯CH3CHOHOCOH浓硫酸加热CH3CHOOCH2OCH2CH2CH2OCOHOH浓硫酸加热H2OH2CCH2OOH2C任务二构建碳骨架3、成环类型四：形成环醚类型五：形成环酸酐分子内脱水分子间脱水CH2—CH2OHOH浓H2SO4CH2—CH2O＋H2O

+2H2O浓硫酸∆CH2OHCH2OHHOCH2HOCH2+H2CH2CCH2CH2OOHOOC—CH2CH2—COOH丁二酸OOO══＋H2O3CH2═OOOO2CH2＝CH2＋O2催化剂2任务二构建碳骨架4、开环类型一：环酯水解开环COOHCOOHCH2OHCH2OH++

2H2OCOOCH2COOCH2稀硫酸△稀H2SO4ΔCH2CH2CH2—C═OO＋H2OCH2—CH2OHCH2—C—OH═O类型二：环烯烃氧化开环KMnO4H＋HOOCHOOC②Zn/H2O①O3OHCCH2CH2CH2CH2CHO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