3.5.1 有机合成的主要任务-课件(共29张)高二化学（人教版选择性必修3）

第三章

烃的衍生物第1课时第五节有机合成有机合成的主要任务学习重难点素养目标重点理解有机合成的主要任务是构建碳骨架和引入官能团。掌握常见的碳骨架构建方法和官能团的引入、转化方法。难点学会运用逆合成分析法设计简单的有机合成路线。培养学生综合运用所学知识解决有机合成实际问题的能力。1、熟悉烃及烃的衍生物之间的相互转化、主要的有机反应类型及其特点，能依据相关信息正确书写化学方程式。2、认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化，了解设计有机合成路线的一般方法，能设计简单的有机合成路线。人类历史上第一个合成的有机物尿素自1828年德国化学家维勒人工合成尿素以来，人类运用有机化学手段合成出许许多多自然界中存在的物质，也创造性地合成出许许多多自然界中并不存在的物质，如以青篙素为原料合成篙甲醚等

。有机合成的产物被广泛地应用于工业、农业、国防、医药卫生等各个领域。你知道有机合成的主要任务是什么吗？有机合成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。有机合成的意义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阿司匹林缓释片隐形眼镜材料制备的维生素C合成的任务构建碳骨架增长和缩短、成环等过程

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，包括碳链的增长和缩短、成环等过程。官能团的引入、转化、消除及保护有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。1.碳链增长构建碳骨架的方式有：碳链的增长和缩短，成环和开环。①炔烃、醛、酮与HCN的加成反应CHCHCNCHCHHCNH2O，H+CHCHCOOH丙烯腈CRHOHCNHCN催化剂H2催化剂CRHOHCH2NH2C＝ORH羟基腈氨基醇【学习任务1】构建碳骨架1.碳链增长②

卤代烃与NaCN的反应CH3CH2CNCH3CH2BrNaCNH2O，H+CH3CH2COOH③

卤代烃与炔钠的反应2CH3CCH+Na液氨2CH3CCNa+H2CH3CH2Br+CH3CCNa2CH3CH2CCCH3+NaBr催化剂CH3—C—HOαCH3—CH—CH2CHOOH催化剂△CH3—CH＝CHCHO＋H2Oααββ＋HCCHOHHβ-羟基醛加成反应消去反应α,β-不饱和醛羟醛缩合反应：含有α­H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β­羟基醛，进而发生消去反应。④

羧醛缩合反应③羟醛缩合反应：分子内含有α-H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β-羟基醛，该产物易失水得到α，β-不饱和醛。

碳链缩短的反应羧酸、羧酸盐的脱羧反应不饱和烃（烯烃、炔烃、苯的同系物）的氧化反应酯、蛋白质、糖类的水解反应石油的裂解或裂化由反应物性质选择适宜试剂2.碳链缩短①羧酸或羧酸盐的脱羧反应RCH2COOH△RCH3+CO2CRONa＝O+NaO—H△CaONa2CO3+R—H②

不饱和烃（烯烃、炔烃、苯的同系物）的氧化反应C＝CH—RR1R2KMnO4H+C＝OR1R2+R—COOH（1）碳碳双键断裂，双键碳上有H，氧化产物为—COOH。（2）双键碳上无H，氧化产物为酮羰基。（3）产物中碳原子数之和与反应物烯烃的碳原子数相同。2.碳链缩短RCCHKMnO4H+RCOOHKMnO4H＋—CHRR'—COOH与苯环直接相连的C上有H，整个侧链被氧化为—COOH3.成环反应①共轭二烯烃（含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3-丁二烯)与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯-阿尔德反应（Diels-Alderreaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。＋△

共轭二烯烃（含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3-丁二烯）与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生双烯合成反应(Diels-Alderreaction），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。COOH＋△COOH123465123465加成环己烷1,3-丁二烯加成加成加成3.成环反应③

形成环酯COOHCOOH+HOCH2HOCH2O=CO=COCH2CH2O+H2O浓H2SO4△④

形成环醚HOCH2CH2OH一定条件O+H2O1.下列反应可以使碳链增长的是()A.CH3CH2CH2CH2Br与NaCN共热B.CH3CH2CH2CH2Br与NaOH的乙醇溶液共热C.CH3CH2CH2CH2Br与NaOH的水溶液共热D.CH3CH2CH2CH3(g)与Br2（g）光照2.下列反应可以使碳链减短的是()A.持续加热乙酸钠和碱石灰的混合物B.裂化石油制取汽油C.乙烯的聚合反应D.溴乙烷与氢氧化钾的乙醇溶液共热AAB

1.写出①反应的化学反应方程式：2.参照上述流程图，并用流程图中出现的试剂和HC＝CH—CH3为原料合成

，设计其合成路线：BrBrCH3HC＝CH—CH3BrH2/Ni△BrCH3BrCH34.如何由苯甲醛和乙醛制取？—CH＝CH—CHO—CHO＋CH3CHO催化剂催化剂△—CH—CH2—CHOOH—CH＝CH—CHO5.如何由甲醛和乙醛制取HOCH2—C—CHO？CH2OHCH2OH3HCHO＋CH3CHO催化剂HOCH2—C—CHOCH2OHCH2OH1.引入碳碳双键有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。引入常见官能团的方法如表所示：①卤代烃的消去CH3CH2Br＋NaOHCH2=CH2↑＋NaBr＋H2O乙醇

△②醇的消去CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O

浓硫酸

170℃

③炔烃的不完全加成CH≡CH+HClCH2=CHCl

催化剂△

【学习任务2】引入官能团2.引入碳卤键①烷烃卤代反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl光②苯及其同系物的卤代反应—CH3＋Cl2光—CH2Cl＋HCl③不饱和烃的加成反应CH=CH+HClCH3CH2Cl

催化剂△④醇与HX的取代反应CH3CH2−OH+H−BrCH3CH2−Br

+H2O△↑液溴＋Br2FeBr3—Br＋HBr3.引入羟基①烯烃与水加成CH2＝CH2＋H2OCH3CH2OH

催化剂加热、加压②醛(酮)与H2加成催化剂△CH3CH2OHCH3CHO+H2＋H2催化剂△OH－CH－CH3CH3OCCH3CH3＝③卤代烃的水解CH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH2CH2OH+NaClH2O△3.引入羟基④酯的水解CH3COOC2H5＋NaOHCH3COONa＋C2H5OH△CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH浓H2SO4△4.引入醛基①醇的氧化2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OCu/Ag△②炔烃的水和

催化剂Δ5.引入羧基①醛的氧化2CH3CHO+O22CH3COOH催化剂△②酯的水解③烯烃的氧化R—CH＝CH2RCOOH+CO2↑KMnO4H＋④苯的同系物的氧化KMnO4H＋—CHRR'—COOH⑤腈的水解CH3CH2CNCH3CH2COOHH2O,H+△CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH浓H2SO4△1.利用官能团的衍生关系进行转化

碳碳双键碳卤键（—C—X）醇羟基（—OH）醛基（—CHO）羧基（—COOH)酯基(—COOR)加成加成消去丨丨加成消去水解取代氧化还原氧化酯化水解酯化水解2.通过某种途径增加官能团的个数CH3CH2OH消去CH2=CH2加成Cl—CH2—CH2—Cl水解HOCH2CH2Cl—CH2OH3.通过不同的反应改变官能团的位置CH3CH2CH2Cl消去CH3CH=CH2消去CH3CHCH3丨Cl①羟基的保护可将羟基转化成醚键，等相关反应结束后，再在一定条件下将羟基还原。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。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。

4.官能团的保护例.用甲苯合成对羟基苯甲酸乙酯的路线如下，其中③的目的是保护酚羟基，使其不被氧化。②碳碳双键的保护烯烃在强氧化剂（如：酸性高锰酸钾）存在的情况下容易发生断裂。在有机合成中，可以先将碳碳双键与X2发生加成反应，再在一条件下将双键还原。③醛基的保护醛基具有还原性，易被银氨溶液等弱氧化剂氧化。可将其转化为羟基进行保护。C＝C＋HX—C—C—XHNaOH/醇△C＝CC＝C＋H2O—C—C—OHH浓硫酸△C＝C(1)消去反应可以引入双键，加成反应也可以引入双键。 (

)(2)引入羟基的反应都是取代反应。 (

)(3)烯烃中既可以引入卤素原子也可以引入羧基或酮羰基。 (

)(4)酯化反应可以形成链状酯，也可以形成环酯。 (

)(5)工业上将乙烯先与HCl加成，然后在NaOH溶液中水解可制取乙醇。 (

)(6)用乙醇为原料通过消去、加成、水解可得到乙二醇。 (

)1.判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)对点训练1.用甲苯合成对羟基苯甲酸乙酯的路线如下，其中③的目的是

。保护酚羟基

2.以HOCH2-CH=CH-CH2OH为原料合成HOOC-CH=CH-COOH的路线为HOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOOC-CHCl-CH2-COOHHOOC-CH=CH-COOHABC问：设计A、B两步的目的是什么？防止碳碳双键被氧化对点训练

3.工业上用甲苯生产对-羟基苯甲酸乙酯（一种常用的化妆品