《【课件】有机合成的主要任务--构建碳骨架课件高二化学人教版（2019）选择性必修3.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【课件】有机合成的主要任务--构建碳骨架课件高二化学人教版（2019）选择性必修3.pptx（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、网科第五节 有机合成第三章 烃的衍生物3.5.1 有机合成的主要任务 构建碳骨架 学习目标教材内容：P82-831.了解有机合成的定义、意义和基本过程。2.掌握碳骨架构建的四种方法，为下一步深入学习有机合成打好基础。情景引入远古时代19世纪20年代物质丰富的今天依靠自然资源加工转化自然资源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。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。多姿多彩的有机材料中间体1 中间体2中间体4官能团转化官能团转化碳骨架构建官能团转化官能团转化CH2H+，H2O NaCNBr2催化剂 H2O，
2、催化剂CH2=CH2 CH2-BrCH2-BrCH2-CNCH2COOHCOOHCH3CH2OHCOOCH2CH3CH2CH2COOCH2CH3 CH2-CN中间体3原料目标产物1.有机合成的概念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。一、认识有机合成2.有机合成的意义（1）可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足。如人工合成维生素C。（2）可以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。如解热镇痛药物阿司匹林难溶于水，可制成阿司匹林的钠盐，易溶于水，疗效更好。修饰（3）可以合成具有特定性质的、自然界并不存
3、在的有机物，以满足人类的特殊需要。如尼龙、涤纶、炸药、医药。尼龙、涤纶 医药3.有机合成的一般思路示意图碳骨架的构建官能团的转化(引入、消除）官能团的转化(引入、消除)4.关键碳骨架的构建官能团的引入设计合成路线1.增长碳链2.缩短碳链3.成环4.开环 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、开环等过程。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.碳链的增长(1)与HCN发生加成反应(2)分子间脱水反应(3)酯化反应(4)聚合反应(5)羟醛缩合反应拓展延伸(6)付克烷基化反应(7)武兹反应(8)卤代烃与NaCN的反应
4、(9)卤代烃与炔钠的反应(10)格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应二、构建碳骨架炔烃烯烃与HCN(氢氰酸)的加成反应醛酮(R1、R2为烃基或H)与HCN的加成反应:(1)与HCN发生加成反应HCN催化剂CHCHCH2CHCN 丙烯腈H2O,HCH2CHCOOH 丙烯酸-羟基腈氨基醇-羟基酸炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基（CN即：C N）的物质，再经水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成胺。即：在将羧基、氨基等官能团引入碳链的同时，产物较原料分子增加了一个碳原子。（4）聚合反应nCH2CH2 CH2CH2 n一定条件下（3）酯化反应（2）分子间脱水1818 O OCH3COH+HOC
5、2H5 CH3COC2H5+H2O浓H2SO4C2H5OH+HOC2H5 C2H5OC2H5+H2O浓H2SO4140 加聚反应缩聚反应酯化反应和形成肽键的缩合聚合反应 O nHO-CH2CH2-COOH H O-CH2CH2-C nOH+nH2O 一定条件 O nH2N-CH2CH2-COOH H NH-CH2CH2-C nOH+nH2O 一定条件催化剂CH3CHOCH3CHCH2CHOOH催化剂CH3CHCHCHO H2OHC CHO HH-羟基醛加成反应消去反应,-不饱和醛（5）羟醛缩合反应 醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子（-H）受羰基吸电子的影响，具有一定的活泼性。分子内含有-H的
6、醛在一定条件下可与醛基发生加成反应，生成-羟基醛，该产物易失水，得到,-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。羟醛缩合反应：含有H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成羟基醛，进而发生消去反应。1.下列反应可使碳链增长的有()加聚反应缩聚反应酯化反应 卤代烃的氰基取代反应乙酸与甲醇的反应 A.全部 B.C.D.A2.如何由CH3CHO合成乳酸CH3CH(OH)COOH?CH3CHOCH3CHCNOHH2O,HCH3CHCOOHOHHCN催化剂对点训练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），写出有关反应的化学方程
7、式已知：RCH RCHCHOOHOHRCHCHCHORH2ORCH CCHOR【解析】CH2CH2H2O催化剂/CH3CH2OHCu/O2CH3CHOCH3CHCH2CHOOH-H2OCH3CHCHCHOH2Ni/CH3CH2CH2CH2OH对点训练4.如何由苯甲醛和乙醛制取？CHCHCHOCHO CH3CHO催化剂 催化剂CHCH2CHOOHCHCHCHO5.如何由甲醛和乙醛制取HOCH2CCHO？CH2OHCH2OH3HCHO CH3CHO催化剂HOCH2CCHOCH2OHCH2OH对点训练(7)由卤代烃增长碳链：(8)卤代烃与NaCN的反应:CH3CH2Cl+NaCNCH3CH2CN+N
8、aClH2O,HCH3CH2COOH(9)卤代烃与炔钠的反应:CH3CCNa+CH3CH2ClCH3CCCH2CH3+NaCl(2CH3CCH+Na 2CH3CCNa+H2)液氨2 RX+2Na RR+2 NaX（武兹反应）(6)付克烷基化反应:+Cl-CH2CH3 无水AlCl3CH2CH3+HCl 拓展延伸(10)由格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应增长碳链:RCl+RMgCl RR+MgCl2RMgCl RCl+Mg无水乙醚+RMgCl OMgClRH2OOHR 格氏试剂即烷基卤化镁（RMgX），由于镁原子直接和碳链相连，极化作用的结果是使邻近镁原子的那个碳原子呈负电性，使得这根C-Mg键极具
9、反应活性。2.碳链的缩短有机合成的主要任务-构建碳骨架原料分子中的碳原子 目标分子中的碳原子 多于断开碳链(1)烷烃的热裂化或裂解(2)烯烃、炔烃、芳香化合物的侧链与酸性高锰酸钾等强化剂的氧化反应(3)烯烃的臭氧化(4)水解反应(包括酯的水解、蛋白质或多糖的水解）(5)脱羧反应常见减短碳链的方式:(2)烯烃、炔烃、芳香化合物的侧链与酸性高锰酸钾等强化剂的氧化反应：(1)烷烃的热裂化或裂解：C8H18 C4H10+C4H8 R-CCH R-COOH+CO2KMnO4(H+)炔烃:一氢成气;无氢成酸C4H10 CH4+C3H6催化剂加热加压 CH3CH=CH2 CH3COOH+CO2KMnO4(H
10、+)二氢成气;一氢成酸;无氢成酮芳香化合物的侧链:(剃平头)产物是苯甲酸与苯环直接相连的C上至少一个H(3)烯烃的臭氧化(4)水解反应(包括酯的水解、蛋白质或多糖的水解）CH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸(5)脱羧反应 羧酸钠与碱石灰共热，可发生脱羧反应生成烃R-COONa+NaOH R-H+Na2CO3 CaOCH3COONa+NaOH CH4+Na2CO3CH3CH=CH2 KMnO4(H+)CH3CCH KMnO4(H+)CH3COOH+CO2CH3COOH+CO2CH3-CH=C-CH3CH3KMnO4(H+)CH3COOH+CH3CCH3=O1.写出以下不饱
11、和烃被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物：2.下列反应能使碳链缩短的是()烯烃被酸性KMnO4溶液氧化乙苯被酸性KMnO4溶液氧化重油裂化为汽油CH3COOCH3与NaOH溶液共热炔烃与溴水反应A BC DD中反应生成溴代烃，碳链长度不变。对点训练3.碳链的成环 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-Alder reaction），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。COOHCOOH123465123465(1)共轭二烯烃与烯或炔的加成共轭二烯烃与烯或炔的加成成环、成环酯或环醚等加成环己烷 1,3-丁
12、二烯加成加成（第尔斯 阿尔德反应(DielsAlder reaction)加成H2/NiA2.参照上述流程图，并用流程图中出现的试剂和HCCHCH3为原料合成，设计其合成路线：Br BrCH3HCCHCH3BrH2/NiBrCH3BrCH3B C1.写出反应的化学反应方程式：21 23 4 561234 56C对点训练CH3+CH3CH3+CH3COOCH3+拓展延伸：由二卤代烃与钠或锌作用形成环+Zn+ZnCl2COOCH3CH3COOCH3COOCH3CH3对点训练(2)环酯的生成：多元醇与多元羧酸进行分子间脱水形成环酯浓H2SO4+2H2OO=OOO=COOHCOOHHOCH2HOCH2
13、+羟基酸分子间脱水形成环酯2CH3CHCOOHOH+2H2O=OO=OO浓H2SO4羟基酸分子内脱水形成环酯HOCH2CH2 CH2COOH浓H2SO4O=O+H2O(3)环醚的生成：HOCH2CH2OH一定条件+H2OO4.开环反应：(2)环烯烃氧化开环：(1)环酯水解开环：O=O+H2O稀H2SO4=OOHHOKMnO4H+=OOHHOO=KMnO4H+=OO=KMnO4HHOOCHOOC1.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.CH
14、3CH2CH2CH3(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 对点训练3.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 A乙的分子式为C5H10O2 B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C对点训练4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2CH3CH2Br2NaCH3CH2CH2CH32NaBr 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(
15、)ACH3Br BCH3CH2CH2CH2BrCCH2BrCH2Br DCH3CHBrCH2CH2BrC5.右边结构中不能成环的是（）C对点训练1.碳链的增长2.碳链的缩短3.碳链的成环（1）共轭二烯烃加成(2)合成环酯(3)羟基脱水成醚(1)与HCN发生加成反应(2)分子间脱水反应(3)酯化反应(4)聚合反应(5)羟醛缩合反应(6)付克烷基化反应(7)武兹反应(8)卤代烃与NaCN的反应(9)卤代烃与炔钠的反应(10)格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应(1)烷烃的热裂化或裂解(2)烯烃、炔烃、芳香化合物的侧链与酸性高锰酸钾等强化剂的氧化反应(3)烯烃的臭氧化(4)水解反应(包括酯的水解、蛋白质或多糖的水解）(5)脱羧反应4.碳链的开环(1)环酯水解(2)环烯烃氧化课堂小结构建碳骨架