資源簡(jiǎn)介

有機(jī)合成的關(guān)鍵——碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入
第3章 有機(jī)合成及其應(yīng)用合成高分子化合物
1、了解有機(jī)合成的基本程序和方法。
2、在掌握有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型和掌握烴和烴的衍生物的典型性質(zhì)的基礎(chǔ)上理解有機(jī)物碳骨架的構(gòu)建方法。
3、掌握碳鏈的增長(zhǎng)和官能團(tuán)的引入、轉(zhuǎn)化的方法。
我們世界上每年合成的近百萬個(gè)新化合物中約70%以上是有機(jī)化合物。
各種藥物
合成纖維
合成橡膠
塑料
如何合成有機(jī)化合物？
自然界中存在的有機(jī)物
測(cè)定其結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)合成路線合成物質(zhì)
修改結(jié)構(gòu)、改良性能
某種具有特殊性質(zhì)或功能的有機(jī)物
明確其應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)合成路線合成物質(zhì)
制備水仙花香料
抗瘧藥物蒿甲醚
隱形眼鏡材料
有機(jī)合成的方法和程序：
合成物質(zhì)
明確目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)合成路線
對(duì)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定
試驗(yàn)其性質(zhì)或功能
合成目標(biāo)化合物
大量合成
有機(jī)合成流程
目標(biāo)產(chǎn)物的碳骨架和官能團(tuán)。
關(guān)鍵是碳骨架構(gòu)建和官能團(tuán)引入
目標(biāo)產(chǎn)物不符合，重新審查和設(shè)計(jì)。
名稱
官能團(tuán)
主要化學(xué)性質(zhì)
烷烴
----------------

烯烴
炔烴

芳香烴
----------------
鹵代烴
—X
醇
—OH
酚
—OH
醛
—CHO
酮
羧酸
—COOH
酯
—COOR
各種官能團(tuán)的性質(zhì)
燃燒氧化 、取代、裂化
氧化、加成、加聚
氧化、加成、加聚
氧化、取代、加成
水解、消去
取代、消去、氧化
弱酸性、取代、顯色、氧化
加成、氧化、聚合
加成
酸性、酯化
水解
一、碳骨架的構(gòu)建
任何有機(jī)化合物的分子都是由特定碳骨架構(gòu)成的。構(gòu)建碳骨架是合成有機(jī)化合物的重要任務(wù)。
構(gòu)建碳骨架包括在原料分子及中間化合物分子的碳骨架上增長(zhǎng)或減短碳鏈、成環(huán)或開環(huán)等。
思考與討論一：碳鏈增長(zhǎng)
目標(biāo)分子中的碳原子
原料分子中的碳原子
引入含碳原子的官能團(tuán)
少于
（1）烯烴、炔烴、醛、酮與HCN發(fā)生加成反應(yīng)
（2）羥醛縮合反應(yīng)
（3）加聚反應(yīng)
（4）酯化反應(yīng)
（5）分子間脫水反應(yīng)
（6）鹵代烴的反應(yīng)
（1）與HCN發(fā)生加成反應(yīng)
HCN
催化劑
CH≡CH
CH2＝CHCN
丙烯腈

C＝O
R
H
HCN
催化劑
C
R
H
OH
CN
羥基腈
（2）羥醛縮合反應(yīng)(其中至少一種有α?-H)
CH3—C—H＋CH3CHO
O
α
催化劑
α
催化劑
CH3—CH—CH2CHO
OH
β
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
β
α
醛、酮與RMgX的加成
CH3CH2Br＋NaCN →
CH3CH2CN＋NaBr
CH3CH2Br＋CH3C≡CNa →
CH3CH2C≡CCH3＋NaBr
（6）鹵代烴的反應(yīng)
b.鹵代烴與活潑金屬
2CH3Br＋2Na →
CH3CH3 + 2NaBr
a.鹵代烴與NaCN、CH3C≡CNa等的取代
思考與討論二：碳鏈縮短
原料分子中的碳原子
目標(biāo)分子中的碳原子
多于
（2）烯烴、炔烴、芳香烴的側(cè)鏈被酸性高錳酸鉀溶液氧化
（1）水解反應(yīng)：主要包括酯的水解、蛋白質(zhì)的水解和多糖的水解。
（3）烴的裂化或裂解
（4）羧酸及其鹽的脫羧反應(yīng)
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
二H成氣，一H成酸，無H成酮
R—CH==CH2
RCOOH＋CO2↑
KMnO4
H+
（2）烯烴、炔烴、芳香烴的側(cè)鏈被酸性高錳酸鉀溶液氧化
烯烴與酸性KMnO4溶液反應(yīng)被氧化的部位與氧化產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系
R—CH＝CH2 　
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}烯烴被氧化
的部位
CH2＝
RCH＝
氧化產(chǎn)物
CO2
KMnO4
H＋
R—COOH＋CO2
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
（3）烴的裂化或裂解：
C16H34 C8H16＋C8H18
C8H18 C4H10＋C4H8
（4）羧酸及其鹽的脫羧反應(yīng)
CH3COONa＋NaOH CH4↑＋Na2CO3
練習(xí)：寫出苯甲酸鈉和堿石灰加熱的反應(yīng)方程式。
如：無水醋酸鈉晶體與氫氧化鈉(通常用堿石灰——?dú)溲趸c與氧化鈣的混合物)共熱制備甲烷(脫羧反應(yīng))：
注意事項(xiàng)：
1.必須用無水醋酸鈉，否則無法脫羧（即反應(yīng)無法發(fā)生）
2.最好用堿石灰（NaOH與CaO）的混合物，CaO的作用是吸水（有利于反應(yīng)進(jìn)行）和稀釋混合物濃度（便于甲烷逸出）以及減少高溫時(shí)NaOH與玻璃管的作用，防止玻璃試管破裂（因NaOH會(huì)和玻璃中的SiO2反應(yīng)）
收集方法：
用排水法或向下排空氣法
實(shí)驗(yàn)室制備甲烷裝置(固固加熱)
（1）烯烴的氧化
思考與討論三：碳鏈成環(huán)
（2）炔烴的聚合
（3）共軛二烯烴的成環(huán)
（4）二元醇分子內(nèi)(間)脫水成環(huán)
（5）羥基酸分子內(nèi)(間)脫水成環(huán)酯
（6）多元醇與多元羧酸分子間脫水成環(huán)酯
（7）二元羧酸分子內(nèi)脫水成環(huán)
（8）氨基酸脫水成環(huán)
（2）環(huán)烯烴的氧化
思考與討論四：碳鏈開環(huán)
（1）環(huán)酯、環(huán)酰胺的水解
二、官能團(tuán)的引入
1.碳碳雙鍵的引入
CH2＝CH2↑＋H2O
CH2 ＝ CH2↑＋NaBr＋H2O
CH2 ＝ CHCl
①醇的消去反應(yīng)
②鹵代烴的消去反應(yīng)
③炔烴的不完全加成反應(yīng)
CH3CH2OH
濃硫酸
170℃
CH3—CH2—Br＋NaOH
乙醇
加熱
CH≡CH＋HCl
催化劑
加熱
2.引入碳鹵鍵
(1)加成反應(yīng)
①烯烴的加成反應(yīng)
②炔烴的加成反應(yīng)
CH≡CH+ Cl2 CHCl =CHCl
催化劑?
?
△
?
CH2=CH2+ Br2 →CH2BrCH2Br
①烷烴的取代反應(yīng)
(2)取代反應(yīng)
CH3CH3+ Cl2 CH3CH2Cl+HCl
?????光照??????
?
②芳香烴的取代反應(yīng)
③醇的取代反應(yīng)
④烯烴、羧酸中α-H的取代反應(yīng)
＋HCl
+ Cl2
?FeCl3???
?
＋HCl
+ Cl2
??光照????
?
R—OH+ HX R—X+H2O
????????△????????
?
CH2=CHCH3+ Cl2 CH2=CHCH2Cl+HCl
??????△??????
?
RCH2COOH+ Cl2 RCHCOOH + HCl
??催化劑?????
?
△
?
Cl
—
α
α
3.羥基的引入
②烯烴與水的加成
③醛、酮與H2、HCN的加成
④酯的水解
⑤羧酸還原：CH3COOH CH3CH2OH
LiAlH4
①鹵代烴水解
⑥羥醛縮合
4.羧基的引入
C2H5CN C2H5COOH
H+,H2O
③烯烴及苯的同系物被酸性高錳酸鉀的氧化
②醛的氧化反應(yīng)
①酯在酸性條件下的水解
⑤氰基的水解
④醇的氧化反應(yīng)
5.羰基的引入
(1)醇的催化氧化反應(yīng)
(2)炔烴與水的加成反應(yīng)
2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O
?催化劑?
?
△
?
CH≡CH＋H2O CH3—CHO
?催化劑?
?
△
?
(CH3)2C=C(CH3)2 2(CH3)2C=O
KMnO4(H+)
(3)烯烴的氧化：
醛
R'-CHO
鹵代烴
R-X
醇
R-OH
羧酸
R'-COOH
酯
R'COOR
烴
取
代
氧化
水
解
氧
化
酯化
不飽和烴
高聚物
酯化
水解
加成
消去
加成
消去
加聚
還原
水解
三、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化
取代（酯化）反應(yīng)
【例】由溴乙烷轉(zhuǎn)化成乙酸乙酯并標(biāo)注反應(yīng)類型。
CH3CH2Br
CH3COOCH2CH3
CH3CH2OH
CH3CHO
?NaOH/H2O??????
?
??????O2????????
?
???????O2?????????
?
CH3COOH
△
Cu、△
催化劑、△
水解反應(yīng)
氧化反應(yīng)
氧化反應(yīng)
1、下列反應(yīng)可以在烴分子中引入鹵素原子的是(　　)
A．苯和溴水共熱 B．光照甲苯與溴的蒸氣
C．溴乙烷與KOH溶液共熱 D．溴乙烷與NaOH的醇溶液共熱
B
2、下列反應(yīng)中，引入羥基官能團(tuán)的是 ( )　　
B
3、下列反應(yīng)不能使碳鏈縮短的是（ ）
A.裂化石油制取汽油
B.持續(xù)加熱無水醋酸鈉與堿石灰的混合物
C.氯乙烷與氰酸鈉反應(yīng)
D.烯烴與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)
C
4、由2-氯丙烷制取少量1,2-丙二醇時(shí)，需要經(jīng)過下列哪幾步反應(yīng)（ ）
A．加成→消去→取代 B．消去→加成→取代
C．取代→消去→加成? D．消去→加成→消去
B
5、寫出由乙烯制正丁醇各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。
CH2＝CH2
CH3－CH2－CH2－CH2－OH

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