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(共45張PPT)
第三章 烴的衍生物
第五節 有機合成
北京時間2024年4月25日，神舟十六號載人飛船成功發射，順利將葉光富、李聰、李廣蘇3名航天員送入太空。其中宇航員穿的宇航服應用了一百三十多種新型材料。其中多數是有機合成材料。有機合成為人類搭建了一個新的世界。這節課我們來學習有機合成的相關知識,認識有機合成的科學方法。
1.結合有機反應類型，認識有機合成的關鍵是碳骨架的構建和官能團的轉化。掌握官能團的引入和轉化的一些技巧。
2.了解設計有機合成路線的一般方法。
3.體會有機合成在創造新物質、提高人類生活質量及促進社會發展方面的重要貢獻。
1.通過分析常見有機化合物的化學性質,從不同角度對有機化合物的轉化關系進行分析和推斷;能根據有機化合物的官能團的轉化等分析有機化合物合成的合理性。（宏觀辨識與微觀探析）
2.通過有機合成中原料的選擇,使學生知道“綠色合成”思想是優選合成路線的重要原則,關注有機化合物的安全生產,培養學生科學的價值觀。（科學態度與社會責任）
3.通過有機化合物合成路線的分析,形成正向、逆向合成法的思維模型,并能在有機合成中進行應用。（證據推理與模型認知）
體會課堂探究的樂趣，
汲取新知識的營養，
讓我們一起 吧！
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課
堂
【思考】觀察該合成路線，感受有機合成的原料要求及主要任務
原料：簡單易得
主要任務：構建碳骨架和引入官能團
1.有機合成的主要任務---構建碳骨架
碳骨架是有機化合物分子的結構基礎，進行有機合成時需要考慮碳骨架的形成，包括碳鏈的增長和縮短、成環等過程。
（1）碳鏈的增長
原料分子中的碳原子
目標分子中的碳原子
少于
引入含碳原子的官能團
I.碳鏈的增長
(2)加聚反應
碳鏈增長
(4)分子間脫水
(5)付克烷基化反應
(1)與HCN發生加成反應
(3)酯化反應
(6)羥醛縮合反應
(1)與HCN發生加成反應
CH3—C—CH3
O
催化劑
HCN
CH3—C—CN
OH
CH3

H2O，H+
CH3—C—COOH
OH
CH3
(2)加聚反應
(3)酯化反應
(4)分子間脫水
(5)付克烷基化反應
(6)羥醛縮合反應
醛分子中在醛基鄰位碳原子上的氫原子（α-H）受羰基吸電子作用的影響，具有一定的活潑性。分子內含有α-H的醛在一定條件下可發生加成反應，生成β-羥基醛，該產物易失水，得到α，β-不飽和醛。這類反應被稱為羥醛縮合反應。
CH3—C—H +
O
α
CH3CHO
催化劑
CH3—C—CH2CHO
OH
H
α
β
催化劑

CH3—CH CHCHO+H2O
α
β
II.碳鏈的減短
原料分子中的碳原子
目標分子中的碳原子
多于
斷開碳鏈
(2)酯的水解
碳鏈縮短
(4)碳碳雙鍵、三鍵的氧化
(1)裂解反應
(3)酰胺基的水解
(5)苯的同系物的氧化
(1)烷烴的分解反應(烴的裂化、裂解)
C4H10 CH4 + C3H6
△
(2)酯的水解反應(蛋白質水解、多糖水解)
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
(3)酰胺基的水解
NH2—C—NH2＋ H2O CO2＋2NH3
O
催化劑
△
(4)碳碳雙鍵、碳碳三鍵的氧化
①烯烴
CH≡C－R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
②炔烴
C＝CH－R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R－COOH
R'
R''
二氫成氣
一氫成酸
無氫成酮
一氫成氣
無氫成酸
KMnO4
H＋
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。
(5)芳香化合物的側鏈與高錳酸鉀發生氧化反應
III.成環反應
(1)形成環醚
(2)形成環酯類
成環反應
(3)形成環酰胺類
(4)共軛二烯烴加成
(1)形成環醚
△
△
(2)形成環酯類
+
濃H2SO4
△
+
2
+
濃H2SO4
△
+
2
(3)形成環酰胺類
+
△
+
△
(4)共軛二烯烴加成
+
△
+
△
2.有機合成的主要任務---引入官能團
(2)引入碳鹵鍵
引入官能團
(4)引入醛基
(6)引入酯基
(1)引入碳碳雙鍵
(3)引入羥基
(5)引入羧基
CH≡CH+HCl
CH2=CHCl
催化劑

②不完全加成反應 ---炔烴與氫氣、鹵化氫、鹵素單質
①消去反應
CH3CH2OH
CH2=CH2↑+H2O
CH3CH2Br＋NaOH CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O
濃硫酸

乙醇

(1)引入碳碳雙鍵
（2）引入碳鹵鍵
②取代反應---烷烴或苯及其同系物
③取代反應---醇或酚與氫鹵酸
①加成反應---烯烴或炔烴與鹵素單質或鹵化氫
CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br
CH≡CH+HCl
CH2=CHCl
催化劑

CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl
光照
+Br2
FeBr3
+HBr
Br
C2H5OH+HBr
C2H5Br＋H2O

+3Br2 3HBr + ↓
OH
OH
Br
Br
Br
（3）引入羥基
①加成反應---烯烴與水、醛或酮與H2
CH2=CH2+H2O
CH3CH2OH
催化劑

CH3CHO＋H2
CH3CH2OH
催化劑

+H2
—C—
O
CH3
CH3
催化劑

—CH—
OH
CH3
CH3
CH3CH2Br＋NaOH
CH3CH2OH＋NaBr
水

②水解反應---鹵代烴、酯
CH3COOC2H5+H2O
CH3COOH+C2H5OH
催化劑
△
③取代反應---酚鹽溶液與CO2、HX
（4）引入醛基
①氧化反應---醇、烯烴被酸性KMnO4氧化
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O

Cu或Ag
(CH3)2C C(CH3)2
KMnO4
H+
2(CH3)2C O
②加成反應---炔烴與水
CH≡CH + H2O CH3CHO
催化劑
△
（5）引入羧基
①氧化反應---烯烴、伯醇、醛、苯的同系物
②水解反應---酯、酰胺
（6）引入酯基
+
濃H2SO4
△
+
官能團的保護
KMnO4，H﹢
—
CH3
—
OH
—
COOH
—
OH
×
NaOH
—
CH3
—
OH
—
CH3
—
ONa
KMnO4，H﹢
—
COOH
—
ONa
H﹢
—
COOH
—
OH
含有多個官能團的有機物在進行反應時，非目標官能團也可能受到影響。此時需要將該官能團保護起來，先將其轉化為不受該反應影響的其他官能團，反應后再轉化復原。
2.有機合成路線的設計與實施
有機合成的設計方法
碳骨架構建
引入官能團
有機合成路線的確定
進行合理的設計與選擇
較低的成本和較高的產率
簡便而對環境友好的操作得到目標產物
（1）正合成分析法
從原料出發設計合成路線
簡單、易得
碳骨架和官能團等方面的異同的比較
【思考與討論】1.閱讀教材，總結由乙烯制備乙二醇的方法：
CH2 CH2
溴水
CH2 CH2
Br
Br
CH2 CH2
OH
OH
NaOH水溶液
加熱
2.思考如何利用乙烯合成乙酸乙酯
CH2=CH2
2個碳變成4個碳
CH3COOCH2CH3
引入羥基、羧基、酯基
方案一：
方案二：
方案三：
假定合成路線的每一步反應的產率均為70％，計算并比較上述三個方案中的總產率。
方案一：24.01％
方案二：16.807％
方案三：34.30％
盡量減少反應步驟
（2）逆向合成分析法（又稱逆推法）
【思考與討論】如何合成二乙酸乙二酯？
⑤在進行有機合成時，要貫徹“綠色化學”理念等。
（3）設計合成路線的基本原則
①步驟較少，副反應少，反應產率高；
②原料、溶劑和催化劑盡可能價廉易得、低毒；
③反應條件溫和，操作簡便，產物易于分離提純；
④污染排放少；
（4）常見的合成路線
①脂肪烴為基礎原料到酯的合成路線
一元合成路線：
鹵代烴
一元醇
一元醛
一元羧酸
酯
HX
R CH＝CH2
R CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
R CH2CH2 OH
[O]
R CH2CHO
[O]
R CH2COOH
濃硫酸
Δ
二元醇
二元醛
二元羧酸
鏈酯、環酯、聚酯
X2
CH＝CH2
X CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
HO CH2CH2 OH
[O]
OHC CHO
[O]
HOOC COOH
濃硫酸
Δ
二元合成路線：
②芳香族化合物合成路線
CH3
CH2Cl
CH2OH
CHO
COOH
芳香酯
光照
Cl2
NaOH水溶液
Δ
[O]
[O]
濃硫酸
Δ
Cl
OH
Cl2
FeCl3
II.
NaOH水溶液
Δ
I.
1.構建碳骨架
碳鏈增長
碳鏈減短
成環
2.引入官能團
(2)引入碳鹵鍵
(1)引入碳碳雙鍵
(3)引入羥基
(4)引入醛基
(6)引入酯基
(5)引入羧基
2.有機合成的方法——逆向合成分析法
認
目
標
…
3.有機合成的方法——正向合成分析法
此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產物，逐步推向目標合成有機物。
基礎原料
中間體1
中間體2
目標化合物
巧切斷
再轉換
得原料
得路線
1．綠色化學對化學反應提出了“原子經濟性”(原子節約)的新概念及要求。理想的“原子經濟性”反應是原料分子中的原子全部轉變成所需產物，不產生副產物，實現零排放。以下反應中符合綠色化學原理的是（ ）　
A.乙烯與氧氣在銀催化作用下生成環氧乙烷
B.乙烷與氯氣制備氯乙烷
C.苯和乙醇為原料，在一定條件下生產乙苯
D.乙醇與濃硫酸共熱制備乙烯
A
2.下列反應中，引入羥基官能團的是( )　　
【提示】引入羥基的方法：①烯烴與水的加成；②鹵代烴的水解；③酯的水解；④醛的還原。
B
3.由環己醇制取己二酸己二酯，最簡單的流程途徑順序正確的是( )　　
①取代反應　②加成反應　③氧化反應　④還原反應　⑤消去反應　⑥酯化反應　⑦中和反應　⑧聚合反應
A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥
C．⑤②③⑥ D．⑤③④⑦
【提示】
B
4、根據下列合成流程圖推斷B、C、E的結構簡式：
【解析】分析乙苯和高聚物的結構，可推知E的結構
簡式為：
進一步可推知C為
D為 B為

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