高中化学 第1节 有机化合物的合成课件 鲁科版选修5

第第3 3章有机合成及其应用章有机合成及其应用合成高分子化合物合成高分子化合物第第1 1节有机化合物的合成节有机化合物的合成 栏目链接栏目链接1理解卤代烃在不同的反应条件下可以发生取代反理解卤代烃在不同的反应条件下可以发生取代反应和消去反应。应和消去反应。2认识卤代烃的应用对环境产生的影响以及给人类认识卤代烃的应用对环境产生的影响以及给人类生产、生活带来的利与弊。生产、生活带来的利与弊。3掌握碳链的增长和引入碳碳双键、碳碳叁键、卤掌握碳链的增长和引入碳碳双键、碳碳叁键、卤素原子、醇羟基、酚羟基、醛基及羧基等官能团的化学反素原子、醇羟基、酚羟基、醛基及羧基等官能团的化学反应，对有机化合物官能团之间的转化形成较全面的认识。应，对有机化合物官能团之间的转化形成较全面的认识。4知道有机合成路线设计的一般程序和方法，能对知道有机合成路线设计的一般程序和方法，能对给出的有机合成路线进行简单地分析和评论，了解原子经给出的有机合成路线进行简单地分析和评论，了解原子经济等绿色合成思想的重要性。济等绿色合成思想的重要性。 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接一、有机合成的关键一、有机合成的关键CH3CH2CNNaBrCH3CH2COOH 栏目链接栏目链接2CH3COOH 栏目链接栏目链接羧酸及其盐的脱羧反应。羧酸及其盐的脱羧反应。如：无水如：无水CH3COONa晶体与氢氧化钠晶体与氢氧化钠(通常用碱石通常用碱石灰灰氢氧化钠与氧化钙的混合物氢氧化钠与氧化钙的混合物)共热的化学方程式为：共热的化学方程式为：_。(3)成环。成环。二元醇成环，如：二元醇成环，如： 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接HOOC(CH2)3OHH2N(CH2)3COOH 栏目链接栏目链接消去反应消去反应 消去反应消去反应 不完全加成反应不完全加成反应 CH2=CHCl 栏目链接栏目链接卤代卤代(取代取代)反应反应CH3ClHCl加成反应加成反应CH3CH2BrCHBr2CHBr2取代反应取代反应CH3CH2BrH2O 栏目链接栏目链接(3)在碳链上引入羟基在碳链上引入羟基(OH)的途径。的途径。CH3CH2OHCH3CH2OHHCl 栏目链接栏目链接2RCOOHRCOOHRCOOHRCOOHROH 栏目链接栏目链接RCOOH2H2NCH2COOH 栏目链接栏目链接二、有机合成路线的设计二、有机合成路线的设计1有机合成路线的设计。有机合成路线的设计。(1)正推法。正推法。从确定的某种从确定的某种_开始，逐步经过开始，逐步经过_和和_来完成。首先要比较原料来完成。首先要比较原料分子和目标分子在分子和目标分子在_上的异同，包括上的异同，包括_和和_两个方面的异同，然后设计由两个方面的异同，然后设计由_转向转向_的合成路线。的合成路线。原料分子原料分子碳链的连接碳链的连接官能团的安装官能团的安装结构结构官能团官能团碳骨架碳骨架原料分子原料分子目标化合物分子目标化合物分子 栏目链接栏目链接(2)逆推法。逆推法。采取从采取从_逆推逆推_，设计合理的合成路，设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的标化合物的_，直至选出合适的，直至选出合适的_。 (3)优选合成路线依据。优选合成路线依据。合成路线是否符合合成路线是否符合_；合成操作是否合成操作是否_；绿色合成。绿色合成。产物产物原料原料 中间有机化合物中间有机化合物起始原料起始原料 化学原理化学原理 安全可靠安全可靠 栏目链接栏目链接绿色合成主要考虑：有机合成中的绿色合成主要考虑：有机合成中的_，原，原料的料的_，试剂与催化剂的，试剂与催化剂的_。2利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线。利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线。(1)苯甲酸苯甲酯。苯甲酸苯甲酯。结构简式：结构简式： 。苯甲酸苯甲酯的生成。苯甲酸苯甲酯的生成。_。优选合成路线。优选合成路线。原子经济性原子经济性绿色化绿色化无公害性无公害性 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接知识点知识点1 有机合成的关键有机合成的关键碳骨架的构建和官能团的引入碳骨架的构建和官能团的引入1碳骨架的构建。碳骨架的构建。每一种有机化合物的分子都具有特定碳骨架结构，所每一种有机化合物的分子都具有特定碳骨架结构，所以合成有机化合物的重要任务之一就是要构建碳骨架。对以合成有机化合物的重要任务之一就是要构建碳骨架。对原料分子及中间化合物分子碳骨架的构建主要包括三个方原料分子及中间化合物分子碳骨架的构建主要包括三个方面：碳骨架增长；减短碳链；成环或开环等。面：碳骨架增长；减短碳链；成环或开环等。(1)碳骨架的增长：有机合成所用的有机物原料分子中碳骨架的增长：有机合成所用的有机物原料分子中的碳原子数若小于目的物分子中的碳原子数，在合成中就的碳原子数若小于目的物分子中的碳原子数，在合成中就需要增长碳链。有机合成中碳链的增长的常见方法有：需要增长碳链。有机合成中碳链的增长的常见方法有： 栏目链接栏目链接卤代烃与氰化钠取代反应后，再在酸性条件下水卤代烃与氰化钠取代反应后，再在酸性条件下水解解(增加增加1个碳原子个碳原子)。例如，溴乙烷与氰化钠的乙醇溶液。例如，溴乙烷与氰化钠的乙醇溶液共热时，溴原子被氰基取代而生成氰化物；该氰化物在共热时，溴原子被氰基取代而生成氰化物；该氰化物在酸性条件下水解，可以得到分子比溴乙烷分子多一个碳酸性条件下水解，可以得到分子比溴乙烷分子多一个碳原子的丙酸。原子的丙酸。 栏目链接栏目链接溴乙烷和丙炔钠反应可以制得分子中增加两个碳溴乙烷和丙炔钠反应可以制得分子中增加两个碳原子的炔烃。如：原子的炔烃。如： 栏目链接栏目链接羟醛缩合反应：在稀碱或稀酸的作用下，羟醛缩合反应：在稀碱或稀酸的作用下，2分子分子含有含有氢原子的醛能自身加成生成氢原子的醛能自身加成生成羟基醛。如：羟基醛。如：格氏试剂与羰基化合物反应也是常见的增长格氏试剂与羰基化合物反应也是常见的增长碳链的方法：碳链的方法：(R移到羰基碳上移到羰基碳上) 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接烯烃的臭氧化还原法：烯烃的臭氧化还原法： (3)成环或开环。成环或开环。2官能团的引入与转化。官能团的引入与转化。 栏目链接栏目链接(1)在碳链上引入卤原子的途径：烃与卤素的取代、在碳链上引入卤原子的途径：烃与卤素的取代、不饱和碳碳双键或叁键的有机物不饱和碳碳双键或叁键的有机物(烯烃或炔烃等烯烃或炔烃等)与卤素单与卤素单质或卤代氢的加成反应。质或卤代氢的加成反应。(2)在碳链上引入羟基的途径：卤代烃的水解、酯的在碳链上引入羟基的途径：卤代烃的水解、酯的水解、醛或酮的还原、烯烃与水的加成反应、羰基化合物水解、醛或酮的还原、烯烃与水的加成反应、羰基化合物与格氏试剂反应后酸化等。与格氏试剂反应后酸化等。(3)在碳链上引入羰基的途径：醇的氧化、烯烃的臭在碳链上引入羰基的途径：醇的氧化、烯烃的臭氧化还原法、羰基化反应等。氧化还原法、羰基化反应等。(4)在碳链上引入羧基的途径：醇或醛的氧化、苯的在碳链上引入羧基的途径：醇或醛的氧化、苯的同系物的氧化、烯烃的强氧化、酯的水解反应等。同系物的氧化、烯烃的强氧化、酯的水解反应等。 栏目链接栏目链接(5)在有机合成中官能团的转化极为重要，可以通过在有机合成中官能团的转化极为重要，可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应来实现。卤代烃、取代、消去、加成、氧化、还原等反应来实现。卤代烃、醇、醛在官能团的转化中占有重要的地位。醇、醛在官能团的转化中占有重要的地位。 栏目链接栏目链接官能团间转化示例：官能团间转化示例： 栏目链接栏目链接例例1按要求完成下列转化，写出反应方程式：按要求完成下列转化，写出反应方程式：(1)CH2=CH2CH3CH2CH2CH3；解析解析：(1)二碳变四碳，碳链增长，可通过二元卤二碳变四碳，碳链增长，可通过二元卤代烃的氰基取代反应而完成。路线为：代烃的氰基取代反应而完成。路线为： 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接点评点评：有机合成的关键之一就是碳骨架的构建，包有机合成的关键之一就是碳骨架的构建，包括碳链增长，碳链的减短。注意总结常见碳链增长和碳括碳链增长，碳链的减短。注意总结常见碳链增长和碳链减短的反应，才是解题的根本。链减短的反应，才是解题的根本。 栏目链接栏目链接1以乙烯为初始反应物可制得正丁醇以乙烯为初始反应物可制得正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)。已知。已知2个醛分子在一定条件下可个醛分子在一定条件下可以自身加成。下式中反应的中间产物以自身加成。下式中反应的中间产物()可看成是由可看成是由()中的碳氧双键打开，分别跟中的碳氧双键打开，分别跟()中的中的碳原子和碳原子和氢原子氢原子相连而得，相连而得，()是一种是一种3羟基醛，此醛不稳定，受热即脱羟基醛，此醛不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛水而生成不饱和醛(烯醛烯醛)。变 式变 式训训 练练 栏目链接栏目链接()请运用已学过的知识和上述给出的信息，写出由乙请运用已学过的知识和上述给出的信息，写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式烯制正丁醇各步反应的化学方程式(不必写出反应条件不必写出反应条件)。变 式变 式训训 练练 栏目链接栏目链接变 式变 式训训 练练解析解析：本题既有碳链增长，又有官能团的引入本题既有碳链增长，又有官能团的引入 ，从反，从反应物乙烯和产物正丁醇可知由应物乙烯和产物正丁醇可知由C2C4，必须完成碳链增，必须完成碳链增长，根据信息可知首先合成乙醛，乙醛可用乙烯氧化法或乙长，根据信息可知首先合成乙醛，乙醛可用乙烯氧化法或乙烯水化再氧化；如何引入羟基，由题目信息和产物分析可知烯水化再氧化；如何引入羟基，由题目信息和产物分析可知氢化烯醛。氢化烯醛。答案答案：CH2=CH2H2OCH3CH2OH；2CH3CH2OHO22CH3CHO2H2O(或或2CH2=CH2O22CH3CHO)；2CH3CHOCH3CH(OH)CH2CHO； 栏目链接栏目链接CH3CH=CHCHO(或或CH2=CHCH2CHO)2H2CH3CH2CH2CH2OH。点评点评：有机合成路线设计主要考虑碳链的增长有机合成路线设计主要考虑碳链的增长或减短和官能团的引入，这些都取决于常见有机反应或减短和官能团的引入，这些都取决于常见有机反应类型，如加成反应、消去反应、水解反应、取代反应类型，如加成反应、消去反应、水解反应、取代反应等。等。变 式变 式训训 练练 栏目链接栏目链接例例2 已知乙烯与氯水反应时，可以与次氯酸发生加成已知乙烯与氯水反应时，可以与次氯酸发生加成反应：反应：CH2=CH2HOClClCH2CH2OH请利用上述信息，以乙烯为主要原料合成化合物请利用上述信息，以乙烯为主要原料合成化合物HOCH2COOH。解析：解析：要引入两个官能团要引入两个官能团OH和和COOH，虽然，虽然羧基可以用羧基可以用CH2OH经多步氧化得到，但显然不可能一经多步氧化得到，但显然不可能一次引入两个次引入两个OH再氧化一个而保留另一个。也不可能直再氧化一个而保留另一个。也不可能直接运用题给信息，制得接运用题给信息，制得ClCH2CH2OH后，后， 栏目链接栏目链接直接将直接将Cl转化为转化为COOH，如果用卤代烃与，如果用卤代烃与NaCN反反应，会使碳链增长。于是可以考虑先把应，会使碳链增长。于是可以考虑先把ClCH2CH2OH中的中的CH2OH连续氧化为连续氧化为COOH，再使，再使Cl水解变为水解变为OH。 栏目链接栏目链接2由石油裂解产物乙烯制取由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需，需要经历的反应类型有要经历的反应类型有()A氧化氧化氧化氧化取代取代水解水解B加成加成水解水解氧化氧化氧化氧化C氧化氧化取代取代氧化氧化水解水解D水解水解氧化氧化氧化氧化取代取代变 式变 式训训 练练 栏目链接栏目链接变 式变 式训训 练练 栏目链接栏目链接知识点知识点2有机合成路线的设计有机合成路线的设计1正向推导设计有机合成的路线。正向推导设计有机合成的路线。从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和官能团的引入来完成。在有机合成路线设计中，首先要比较官能团的引入来完成。在有机合成路线设计中，首先要比较原料分子和目标分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架原料分子和目标分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架两个方面的异同；然后分步设计由原料分子逐渐转向目标分两个方面的异同；然后分步设计由原料分子逐渐转向目标分子的合成路线。子的合成路线。 栏目链接栏目链接2逆向推导设计有机合成的路线。逆向推导设计有机合成的路线。所谓逆推法就是采取从产物逆推出原料，设计合理的所谓逆推法就是采取从产物逆推出原料，设计合理的合成路线的方法。合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。只要每步的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。只要每步逆推是合理的，就可以得出科学的合成路线。当得到几条逆推是合理的，就可以得出科学的合成路线。当得到几条不同的合成路线时，就需要通过优选来确定最佳合成路线。不同的合成路线时，就需要通过优选来确定最佳合成路线。 栏目链接栏目链接在优选合成路线时，必须考虑合成路线是否符合化在优选合成路线时，必须考虑合成路线是否符合化学原理，以及合成操作是否完全可靠等问题。为了实现社学原理，以及合成操作是否完全可靠等问题。为了实现社会的可持续发展，绿色合成的思想已成为人们进行优选的会的可持续发展，绿色合成的思想已成为人们进行优选的重要指导思想。重要指导思想。 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接4案例：利用逆推法设计乙酰水杨酸的合成路线。案例：利用逆推法设计乙酰水杨酸的合成路线。 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接点评点评：本题将格氏试剂的反应作为信息，考查学本题将格氏试剂的反应作为信息，考查学生的实际应用能力。生的实际应用能力。 栏目链接栏目链接变变 式式训训 练练3苯乙酸乙酯是一种常见的合成香料。请设计合苯乙酸乙酯是一种常见的合成香料。请设计合理的方案以苯甲醛和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯理的方案以苯甲醛和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯(用合成用合成路线流程图表示，并注明反应条件路线流程图表示，并注明反应条件)。 栏目链接栏目链接变变 式式训训 练练解析：解析：关注官能团种类的改变，理清反应机理。本关注官能团种类的改变，理清反应机理。本题可采用逆推法设计合成路线。题可采用逆推法设计合成路线。 栏目链接栏目链接答案：答案： 栏目链接栏目链接