資源簡介

(共24張PPT)
第五節 有機合成
第三章 烴的衍生物
第一課時 有機合成的主要任務
【情境導入】
NH4OCN
H2N
NH2
C
O
氰酸銨
尿素
19世紀20年代，德國化學家維勒合成了尿素，開創了人工合成有機物的新時代。
宇航服中應用了一百三十多種新型材料。其中多數是有機合成材料。
德國化學家維勒
【學習任務一】認識有機合成
1.有機合成
有機合成指使用相對簡單易得的原料，通過有機化學反應來構建碳骨架和引入官能團，由此合成出具有特定結構和性質的目標分子。
有機合成
合成的任務
合成路線的設計
構建碳骨架
官能團的引入、轉化、消除及保護
原則
成本低、產率高
環境友好、路線短
方法
逆向設計合成路線
增長和縮短、成環等過程
2.有機合成的意義
①制備天然有機物，彌補自然資源的不足；
②對天然有機物進行局部的結構改造和修飾，使其性能更加完美；
③合成具有特定性質的、自然界并不存在的有機物，以滿足人類的特殊需要
阿司匹林緩釋片
隱形眼鏡材料
制備的維生素C
【學習任務一】認識有機合成
1.碳鏈增長
（1）與HCN發生加成反應
CH≡CH
丙烯腈
丙烯酸
CH2==CHCN
CH2==CHCOOH
炔(烯)烴和醛(酮)中的不飽和鍵與HCN發生加成反應，再經水解生成羧酸，或加氫生成胺。
CH2=CH2
CH3CH2CN
丙腈
CH3CH2COOH
①炔（烯）烴與HCN的加成反應
【學習任務二】構建碳骨架
②醛（或酮）與HCN的加成反應
將羧基、氨基等引入碳鏈的，產物較原料分子增加了一個碳原子。
【學習任務二】構建碳骨架
（2）加聚反應：
（3）酯化反應：
（4）分子間脫水：
【學習任務二】構建碳骨架
催化劑
CH3—C—H
O
α
CH3—CH—CH2CHO
OH
催化劑
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
＋
H
C CHO
H
H
β-羥基醛
加成反應
消去反應
α,β-不飽和醛
（5）羥醛縮合反應：
醛基鄰位碳上的氫原子與另一分子醛中的醛基加成反應，生成羥基醛。
【學習任務二】構建碳骨架
1.由氯代烴增長碳鏈
② CH3CH2Cl+NaCN→CH3CH2CN+NaCl
CH3C≡CNa+CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3+NaCl
③ 2CH3C≡CH+Na 2CH3C≡CNa+H2↑
液氨
① 2R—X +2Na
R—R+2NaX
④ + Cl-CH2CH3
無水AlCl3
CH2CH3
+ HCl
【拓展1】
⑤由格氏試劑與鹵代烴、醛、酮反應增長碳鏈
R’—Cl
+ RMgCl
R’—R
+ MgCl2
RMgCl
RCl + Mg
無水乙醚
+ RMgCl
—OMgCl
R
H2O
—OH
R
【拓展1】
2. 碳鏈的縮短
(1)烷烴的分解反應(烴的裂化、裂解)
C8H18 C4H10+C4H8
△
你知道哪些縮短碳鏈的方法？
(2)酯的水解反應(油脂的水解、蛋白質水解、多糖水解)
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
(3)脫羧反應(羧酸分子中失去羧基放出CO2的反應)
CH3-COONa＋NaOH
CaO

CH4＋NaCO3
【學習任務二】構建碳骨架
(4)烯烴、炔烴及芳香烴的側鏈被KMnO4(H+)溶液氧化。
＋ HOOC—R
烯烴：
芳香烴：
炔烴：
RCOOH
RC≡CH
二氫成氣
一氫成酸
無氫成酮
一氫成氣、無氫成酸
與苯環相連的碳原子上至少連有一個氫原子才能被酸性KMnO4氧化。
RCH═CH2
RCOOH＋CO2↑
【學習任務二】構建碳骨架
（1）共軛二烯烴加成
共軛二烯烴（含有兩個碳碳雙鍵，且兩個雙鍵被一個單鍵隔開的烯烴，如1，3-丁二烯）與含碳碳雙鍵的化合物在一定條件下發生狄爾斯-阿爾德反應（Diels-Alder reaction），得到環加成產物，構建了環狀碳骨架。
COOH
＋
△
COOH
1
2
3
4
6
5
1
2
3
4
6
5
那如何構建碳環呢？
3.碳鏈的成環
【學習任務二】構建碳骨架
(2)形成環醚
(3)合成環酯
【學習任務二】構建碳骨架
有選擇地通過取代、加成、消去、氧化、還原等有機化學反應，可以實現有機化合物類別的轉化，并引入目標官能團。
【學習任務三】引入官能團
1.碳碳雙鍵
①醇的消去：
CH3CH2OH
濃硫酸
170℃
CH2=CH2↑
+ H2O
醇
△
CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O
CH3CH2Br +NaOH
②鹵代烴的消去：
③炔烴的不完全加成：
CH≡CH + HBr CH2=CHBr
催化劑
△
【學習任務三】引入官能團
2.碳鹵鍵
①烷烴、苯及其同系物與鹵素單質的取代反應
CH4 +Cl2
CH3Cl+ HCl
光照
③烯烴(炔烴)與 HX 或X2 的加成:
CH2=CH2 + Br2 CH2BrCH2Br
②醇與酚的取代:
C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O
△
CH3
+ Cl2
光照
CH2Cl
+HCl
CH2=CH2 + HBr CH3CH2Br
△
催化劑
+ Br2
Br
+ HBr
FeBr3
【學習任務三】引入官能團
3.羥基
①烯烴與水的加成:
②鹵代烴的水解:
CH3CH2CH2Cl+NaOH CH3CH2CH2OH+NaCl
H2O
△
③酯的水解:
④醛、酮與H2加成:
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
CH3CH＝CH2＋H2O CH3CHCH3
催化劑
加熱、加壓
OH
【學習任務三】引入官能團
另外：酚鹽溶液與CO2、HCl等反應
4.醛基
①醇的催化氧化:
醛
2RCH2OH
Cu
2RCHO
+O2
+2H2O
伯醇
CH≡CH＋H2O CH3—CHO
②炔烴的加成反應:
5.酯基
①酯化反應：
【學習任務三】引入官能團
②酰氯醇解
O
－C－
Cl
CH3
＋
CH3OH
無水操作
O
－C－OCH3
＋HCl
CH3
＝
＝
6.引入羧基的方法
①醛的氧化反應:
②酯、酰胺、氰基（—CN）的水解反應:
③某些烯烴、炔烴、芳香烴、醇、醛被KMnO4(H+)溶液氧化的反應:
【學習任務三】引入官能團
因酚羥基易被氧化，故在加入氧化劑之前將-OH先轉化為-ONa(或-OCH3)，待其他基氧化后，再酸化使其轉化為-OH，其過程表示為：
OCH3
COOH
OH
COOH
CH3I
KMnO4/H＋
H＋
OCH3
CH3
OH
CH3
官能團的保護——酚羥基的保護
【拓展2】
碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前，可以利用其與HCl等的加成反應將其保護起來，待氧化后再利用消去反應將其轉變為碳碳雙鍵。
C＝C
＋HX
—C—C—
X
H
C＝C
NaOH/醇
△
C＝C
＋H2O
—C—C—
OH
H
H＋
C＝C
濃硫酸
△
拓展：官能團的保護——碳碳雙鍵的保護
【拓展2】
1.官能團種類變化
【學習任務四】官能團的轉化
2.官能團數目變化
消去
加成
CH3CH2-Br
CH2=CH2
CH2Br-CH2Br
3.官能團位置變化
CH3CH2OH
消去
CH2=CH2
加Br2
CH2BrCH2Br
HOCH2CH2OH
CH3CH2CH2OH
CH3CH=CH2
CH3CH-CH3
Br
消去
HBr
CH3CH-CH3
OH
水解
水解
【學習任務四】官能團的轉化

展開更多......

收起↑