高中化学 第三章 第一节 有机化合物的合成课件 鲁科版选修5.ppt

第1节有机化合物的合成 1 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 卤代烃与氰化钠取代反应后 再在酸性条件下水解 增加1个碳原子 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 2 官能团的引入与转化 1 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 烯烃或炔烃等 与卤素单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 3 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 4 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 5 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 醇 醛在官能团的转化中占有重要的地位 官能团间转化示例 按要求完成下列转化 写出反应方程式 解析 1 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 答案 点评 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链减短的反应 才是解题的根本 变式训练1 以乙烯为初始反应物可制得正丁醇 CH3CH2CH2CH2OH 已知2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 可看成是由 中的碳氧双键打开 分别跟 中的 碳原子和 氢原子相连而得 是一种3 羟基醛 此醛不稳定 受热即脱水而生成不饱和醛 烯醛 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 不必写出反应条件 解析 本题既有碳链增长 又有官能团的引入 从反应物乙烯和产物正丁醇可知由C2 C4 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 答案 CH2CH2 H2O CH3CH2OH 2CH3CH2OH O2 2CH3CHO 2H2O 或2CH2 CH2 O2 2CH3CHO 2CH3CHO CH3 CH OH CH2CHO CH3CHCHCHO 或CH2 CH CH2CHO H2O CH3CH CHCHO 或CH2 CH CH2CHO 2H2 CH3CH2CH2CH2OH 已知乙烯与氯水反应时 可以与次氯酸发生加成反应 CH2CH2 HOCl ClCH2CH2OH请利用上述信息 以乙烯为主要原料合成化合物HO CH2COOH 解析 要引入两个官能团 OH和 COOH 虽然羧基可以用 CH2OH经多步氧化得到 但显然不可能一次引入两个 OH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Cl CH2 CH2OH后 直接将 Cl转化为 COOH 如果用卤代烃与NaCN反应 会使碳链增长 于是可以考虑先把Cl CH2 CH2OH中的 CH2OH连续氧化为 COOH 再使 Cl水解变为 OH 答案 1 CH2CH2 HOCl Cl CH2 CH2OH 2 2Cl CH2 CH2OH O2催化剂 2Cl CH2 CHO 2H2O 3 2Cl CH2 CHO O2催化剂 2Cl CH2COOH 4 Cl CH2COOH 2NaOH HO CH2COONa NaCl H2O 5 HO CH2COONa HCl HO CH2 COOH NaCl 变式训练2 由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH 需要经历的反应类型有 A 氧化 氧化 取代 水解B 加成 水解 氧化 氧化C 氧化 取代 氧化 水解D 水解 氧化 氧化 取代 解析 由乙烯CH2CH2合成HOCH2COOH的步骤 2CH2CH2 O2催化剂 2CH3CHO 2CH3CHO O2催化剂 2CH3COOH CH3COOH Cl2催化剂 Cl CH2COOH HCl Cl CH2COOH H2ONaOH HOCH2COOH HCl 故反应类型有 氧化 氧化 取代 水解 答案 A 有机合成路线的设计 2 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 当得到几条不同的合成路线时 就需要通过优选来确定最佳合成路线 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 一般程序 3 常见有机物的合成路线 1 一元合成路线 RCHCH2HX一元卤代物 一元醇 一元醛 一元羧酸 酯 2 二元合成路线 CH2CH2X2二元卤代物 二元醇 二元醛 二元羧酸 酯 链酯 环酯 聚酯 3 芳香族化合物的合成路线 4 案例 利用逆推法设计乙酰水杨酸的合成路线 解析 本题考查了羰基与格氏试剂的反应 该反应是制备醇的一个重要方法 经常用于合成结构较复杂的醇 该反应的特征是引入 OH的同时也增长了碳链 首先 理解 整合 加工信息 由R CHO和RX经三步反应可合成醇 其次与试题情景相结合 应分为两部分 前者划归醛 后者划归卤代烃 最后 分析如何由所给的原料制备乙醛和氯苯 答案 点评 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 变式训练3 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 用合成路线流程图表示 并注明反应条件 提示 R Br NaCN R CN NaBr 合成过程中无机试剂任选 合成路线流程图示例如下 解析 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 答案