資源簡介

(共26張PPT)
3.5.1 有機合成的主要任務
核心素養(yǎng)目標
宏觀辨識與微觀探析
能從分子層面理解有機化合物的結構特點，理解不同官能團對有機物性質的影響，建立 “結構決定性質” 的觀念。
證據推理與模型認知
通過對典型有機合成反應的分析，掌握有機合成中常見的反應類型和斷鍵成鍵規(guī)律，構建有機合成的思維模型。
科學態(tài)度與社會責任
認識有機合成對人類社會發(fā)展的重要貢獻，關注有機合成過程中的綠色化學理念，培養(yǎng)學生的社會責任感。
學習重難點
重點
理解有機合成的主要任務是構建碳骨架和引入官能團。
掌握常見的碳骨架構建方法和官能團的引入、轉化方法。
難點
學會運用逆合成分析法設計簡單的有機合成路線。
培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決有機合成實際問題的能力。
課前導入
自1828年德國化學家維勒人工合成尿素以來，人類運用有機化學手段合成出許許多多自然界中存在的物質，也創(chuàng)造性地合成出許許多多自然界中并不存在的物質，如以青篙素為原料合成篙甲醚等 。有機合成的產物被廣泛地應用于工業(yè)、農業(yè)、國防、醫(yī)藥衛(wèi)生等各個領域。你知道有機合成的主要任務是什么嗎？
構建碳骨架
PART 01
1.碳鏈增長
有機合成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。
有機合成的兩個主要任務
構建碳骨架的方式有：碳鏈的增長和縮短，成環(huán)和開環(huán)。
① 炔烴、醛、酮與HCN的加成反應
CH CHCN
CH CH
HCN
H2O，H+
CH CHCOOH
丙烯腈
使碳鏈增加一個碳原子
C
R
H
OH
CN
HCN
催化劑
H2
催化劑
C
R
H
OH
CH2NH2
C＝O
R
H
羥基腈
氨基醇
1.碳鏈增長
② 鹵代烴與NaCN的反應
CH3CH2CN
CH3CH2Br
NaCN
H2O，H+
CH3CH2COOH
③ 鹵代烴與炔鈉的反應
2CH3C CH+Na
液氨
2CH3C CNa+H2
CH3CH2Br+CH3C CNa
2CH3CH2C CCH3+NaBr
④ 羧醛縮合反應
α
H
CH3
C
O
+CH3CHO
催化劑
CH2CHO
CH3
C
OH
H
催化劑
△
CH3CH CHCHO+H2O
β
α
β
α
加成
消去
2.碳鏈縮短
碳鏈縮短的反應
羧酸、羧酸鹽的脫羧反應
不飽和烴（烯烴、炔烴、苯的同系物）的氧化反應
酯、蛋白質、糖類的水解反應
石油的裂解或裂化
由反應物性質選擇適宜試劑
2.碳鏈縮短
① 羧酸或羧酸鹽的脫羧反應
RCH2COOH
△
RCH3+CO2
C
R
ONa
＝
O
+NaO—H
△
CaO
Na2CO3+R—H
② 不飽和烴（烯烴、炔烴、苯的同系物）的氧化反應
C＝CH—R
R1
R2
KMnO4
H+
C＝O
R1
R2
+R—COOH
（1）碳碳雙鍵斷裂，雙鍵碳上有H，氧化產物為—COOH。
（2）雙鍵碳上無H，氧化產物為酮羰基。
（3）產物中碳原子數之和與反應物烯烴的碳原子數相同。
2.碳鏈縮短
RC CH
KMnO4
H+
RCOOH
KMnO4
H＋
—CH
R
R'
— COOH
與苯環(huán)直接相連的C上有H，整個側鏈被氧化為—COOH
3.成環(huán)反應
①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(fā)生第爾斯-阿爾德反應（Diels-Alder reaction)，得到環(huán)加成產物，構建了環(huán)狀碳骨架。
＋
△
3.成環(huán)反應
1,3-丁二烯
COOH
＋
△
COOH
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
6
5
（1）共軛二烯烴中1，2號和3，4號碳原子之間的碳碳雙鍵斷裂成單鍵；
（2）烯烴碳碳雙鍵中一個鍵斷裂，1號和5號碳原子相連，4號和6號碳原子相連；
（3）在2號和3號碳原子之間形成新的雙鍵。
3.成環(huán)反應
③ 形成環(huán)酯
COOH
COOH
+
HOCH2
HOCH2
O=C
O=C
O
CH2
CH2
O
+H2O
濃H2SO4
△
④ 形成環(huán)醚
HOCH2CH2OH
一定條件
O
+H2O
引入官能團
PART 02
1.引入碳碳雙鍵
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。引入常見官能團的方法如表所示：
① 鹵代烴的消去
CH3CH2Br＋NaOH CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O
乙醇
△
② 醇的消去
CH3CH2OH
CH2=CH2↑+H2O
濃硫酸
170
℃
③ 炔烴的不完全加成
CH≡CH+HCl
CH2=CHCl
催化劑
△
2.引入碳鹵鍵
① 烷烴鹵代反應
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
光
② 苯及其同系物的鹵代反應
—CH3＋Cl2
光
—CH2Cl＋HCl
③ 不飽和烴的加成反應
CH=CH+HCl
CH3CH2Cl
催化劑
△
④ 醇與HX的取代反應
CH3CH2 OH + H Br CH3CH2 Br + H2O
△
↑
液溴
＋Br2
FeBr3
—Br＋HBr
3.引入羥基
① 烯烴與水加成
CH2＝CH2＋H2O CH3CH2OH
催化劑
加熱、加壓
② 醛(酮)與H2加成
催化劑
△
CH3CH2OH
CH3CHO
+H2
＋
H2
催化劑
△
OH
－CH－
CH3
CH3
O
C
CH3
CH3
＝
③ 鹵代烴的水解
CH3CH2CH2Cl+ NaOH CH3CH2CH2OH+NaCl
H2O
△
3.引入羥基
④ 酯的水解
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
濃H2SO4
△
4.引入醛基
① 醇的氧化
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO + 2H2O
Cu/Ag
△
② 炔烴的水和
CHCH + H2O CH3CHO
催化劑
Δ
5.引入羧基
① 醛的氧化
2CH3CHO+O2
2CH3COOH
催化劑
△
② 酯的水解
③ 烯烴的氧化
R—CH＝CH2 RCOOH + CO2↑
KMnO4
H＋
④ 苯的同系物的氧化
KMnO4
H＋
—CH
R
R'
— COOH
⑤ 腈的水解
CH3CH2CN
CH3CH2COOH
H2O,H+
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
濃H2SO4
△
常見官能團之間的轉化
PART 03
1.利用官能團的衍生關系進行轉化
碳碳三鍵
（—CC—）
碳碳雙鍵
碳鹵鍵（—C—X）
醇羥基（—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
還原
氧化
酯化
水解
酯化
水解
2.通過某種途徑增加官能團的個數
CH3CH2OH
消去
CH2=CH2
加成
Cl—CH2—CH2—Cl
水解
HOCH2CH2Cl—CH2OH
3.通過不同的反應改變官能團的位置
CH3CH2CH2Cl
消去
CH3CH=CH2
消去
CH3CHCH3
丨
Cl
4.官能團的保護
①羥基的保護
可將羥基轉化成醚鍵，等相關反應結束后，再在一定條件下將羥基還原。
酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應，把—OH轉變?yōu)椤狾Na保護起來，待氧化其他基團后再酸化將其轉變?yōu)椤狾H。
4.官能團的保護
② 碳碳雙鍵的保護
烯烴在強氧化劑（如：酸性高錳酸鉀）存在的情況下容易發(fā)生斷裂。在有機合成中，可以先將碳碳雙鍵與X2發(fā)生加成反應，再在一條件下將雙鍵還原。
③ 醛基的保護
醛基具有還原性，易被銀氨溶液等弱氧化劑氧化?？蓪⑵滢D化為羥基進行保護。
隨堂訓練
(1)消去反應可以引入雙鍵，加成反應也可以引入雙鍵。 (　　)
(2)引入羥基的反應都是取代反應。 (　　)
(3)烯烴中既可以引入鹵素原子也可以引入羧基或酮羰基。 (　　)
(4)酯化反應可以形成鏈狀酯，也可以形成環(huán)酯。 (　　)
(5)工業(yè)上將乙烯先與HCl加成，然后在NaOH溶液中水解可制取乙醇。 (　　)
(6)用乙醇為原料通過消去、加成、水解可得到乙二醇。 (　　)
1.判斷正誤。(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)
隨堂訓練
2.乙醛與哪種醛反應可得到(CH3)2CHCH＝CHCHO，涉及的反應類型有哪幾種？寫出相關化學反應方程式。
(CH3)2CHCHO；加成反應 、消去反應。
(CH3)2CHCHO
+ CH3CHO
(CH3)2CHCH－CH2CHO
OH
催化劑
催化劑

(CH3)2CHCH－CH2CHO
OH
(CH3)2CHCH＝CHCHO + H2O
謝謝觀看

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