3.5 有機(jī)合成 課件 高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修3

3.5有機(jī)合成1.結(jié)合有機(jī)反應(yīng)類型，認(rèn)識(shí)有機(jī)合成的關(guān)鍵是碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化，了解設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的一般方法(正、逆兩向推導(dǎo)法)。培養(yǎng)“證據(jù)推理與變化觀念”的核心素養(yǎng)。2.體會(huì)有機(jī)合成在創(chuàng)造新物質(zhì)、提高人類生活質(zhì)量及促進(jìn)社會(huì)發(fā)展方面的重要貢獻(xiàn)。培養(yǎng)“科學(xué)探究與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

從遠(yuǎn)古時(shí)代起，人類長(zhǎng)期依靠自然界的資源生存。在實(shí)踐中，人類逐漸學(xué)會(huì)了對(duì)自然資源進(jìn)行加工和轉(zhuǎn)化，從生物體中獲得有機(jī)化合物。自然資源是有限的，天然有機(jī)物的性能并不能滿足人們的全部需要。19世紀(jì)20年代，德國(guó)化學(xué)家維勒合成了尿素，開創(chuàng)了人工合成有機(jī)物的新時(shí)代人們陸續(xù)合成了多種天然有機(jī)物，還合成了大量自然界并不存在的新的有機(jī)物，以滿足生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究對(duì)物質(zhì)性能的特殊需要。有機(jī)合成幫助人們發(fā)現(xiàn)和制備了系列藥物、香料、染判、催化劑、添加劑等，有力地推動(dòng)了材料科學(xué)和生命科學(xué)的發(fā)展?！舅伎肌坑袡C(jī)合成的主要任務(wù)是什么？

有機(jī)合成使用相對(duì)簡(jiǎn)單易得的原料，通過有機(jī)化學(xué)反應(yīng)來構(gòu)建碳骨架和引入官能團(tuán)，由此合成出具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標(biāo)分子。合成方式：1.構(gòu)建碳骨架2.引入官能團(tuán)一、有機(jī)合成的主要任務(wù)---構(gòu)建碳骨架

碳骨架是有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，進(jìn)行有機(jī)合成時(shí)需要考慮碳骨架的形成，包括碳鏈的增長(zhǎng)和縮短、成環(huán)等過程。原料分子中的碳原子目標(biāo)分子中的碳原子少于引入含碳原子的官能團(tuán)1.碳鏈的增長(zhǎng)(1)與HCN發(fā)生加成反應(yīng)①炔烴與HCN的加成反應(yīng)

②醛（或酮）與HCN的加成反應(yīng)(2)加聚反應(yīng)nCH2＝CH2[CH2-CH2]n一定條件下(3)酯化反應(yīng)(4)分子間脫水1818OOCH3—C—OH+H—O—C2H5CH3—C—O—C2H5+H2O濃H2SO4C2H5?OH+HO?C2H5C2H5?O?C2H5+H2O濃H2SO4140

℃

(5)羥醛縮合反應(yīng)催化劑CH3—C—H＋CH3CHOOαCH3—CH—CH2CHOOH催化劑△CH3—CH＝CHCHO＋H2Oααββ(6)付克烷基化反應(yīng)+Cl-CH2CH3

無水AlCl3CH2CH3

+HCl

4.由格氏試劑與鹵代烴、醛、酮反應(yīng)增長(zhǎng)碳鏈R’—Cl+RMgClR’—R+MgCl2RMgClRCl+Mg無水乙醚+RMgCl

—OMgClRH2O—OHR2.碳鏈的縮短原料分子中的碳原子目標(biāo)分子中的碳原子多于斷開碳鏈(1)烷烴的分解反應(yīng)(烴的裂化、裂解)C4H10CH4+C3H6△

(2)酯的水解反應(yīng)(蛋白質(zhì)水解、多糖水解)CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸△稀硫酸△CH2OCOC17H35CHOCOC17H35CH2OCOC17H35C17H35COOH＋

CH2OHCHOHCH2OH3＋3H2O(3)與高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)①烯烴二氫成氣一氫成酸無氫成酮CH≡C—RKMnO4H＋CO2＋RCOOH②炔烴C＝CH—RR'R''KMnO4H＋C＝O＋R—COOHR'R''一氫成氣無氫成酸CH—RR'KMnO4H＋HOOC—③芳香化合物的側(cè)鏈與苯環(huán)相連的碳原子上至少連有一個(gè)氫原子才能被酸性KMnO4氧化。3.碳鏈的成環(huán)Diels-Alderreaction(1)共軛二烯烴加成+(2)形成環(huán)醚HOCH2CH2OH＋H2O

O(3)合成環(huán)酯4.開環(huán)(1)環(huán)酯水解開環(huán)(2)環(huán)烯烴氧化開環(huán)KMnO4H＋HOOCHOOC二

：有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施1、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的方法碳骨架構(gòu)建官能團(tuán)轉(zhuǎn)化有機(jī)合成路線的確定進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與選擇較低的成本和較高的產(chǎn)率簡(jiǎn)便而對(duì)環(huán)境友好的操作目標(biāo)產(chǎn)物有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施1、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的方法（一）從原料出發(fā)設(shè)計(jì)合成路線簡(jiǎn)單、易得碳骨架和官能團(tuán)等方面的異同的比較增長(zhǎng)碳鏈或連接官能團(tuán)來合成目標(biāo)化合物有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施1、有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的方法（二）從目標(biāo)化合物出發(fā)逆合成分析法目標(biāo)化合物適當(dāng)位置斷開相應(yīng)的化學(xué)鍵較小片段所對(duì)應(yīng)的中間體經(jīng)過反應(yīng)適當(dāng)位置斷開相應(yīng)的化學(xué)鍵中間體確定最適宜的基礎(chǔ)原料和合成路線逆合成分析示意圖1.步驟較少，副反應(yīng)少，反應(yīng)產(chǎn)率高；2.原料、溶劑和催化劑盡可能價(jià)廉易得、低毒；3.反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)物易于分離提純；4.污染排放少；有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施2、設(shè)計(jì)合成路線的基本原則5.在進(jìn)行有機(jī)合成時(shí)，要貫徹“綠色化學(xué)”理念等。有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施3、常見的有機(jī)合成路線（1）一元合成路線：鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯HXRCH＝CH2RCH2CH2XNaOH水溶液Δ

RCH2CH2OH[O]RCH2CHO[O]RCH2COOH濃硫酸

Δ

有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施3、常見的有機(jī)合成路線（2）二元合成路線：二元醇二元醛二元羧酸鏈酯環(huán)酯聚酯X2CH＝CH2XCH2CH2XNaOH水溶液Δ

HOCH2CH2OH[O]OHCCHO[O]HOOCCOOH濃硫酸

Δ有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施3、常見的有機(jī)合成路線（3）芳香族化合物合成路線CH3CH2ClCH2OHCHOCOOH芳香酯光照Cl2NaOH水溶液Δ

[O][O]濃硫酸

Δ

BrOHBr2FeBr3②NaOH水溶液Δ

①20世紀(jì)初，維爾施泰特通過十余步反應(yīng)合成顛茄酮，總產(chǎn)率僅有0.75%。十幾年后，羅賓遜僅用3步反應(yīng)便完成合成，總產(chǎn)率達(dá)90%。有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施4、有機(jī)合成發(fā)展史顛茄酮有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施4、有機(jī)合成發(fā)展史20世紀(jì)中后期，伍德沃德與多位化學(xué)家合作，成功合成了奎寧、膽固醇、葉綠素、紅霉素、維生素B12等一系列結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然產(chǎn)物。維生素B12有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施4、有機(jī)合成發(fā)展史

科里提出了系統(tǒng)化的逆合成概念，開始利用計(jì)算機(jī)來輔助設(shè)計(jì)合成路線，讓合成路線的設(shè)計(jì)逐步成為與嚴(yán)密思維邏輯的科學(xué)過程，使有機(jī)合成進(jìn)入了新的發(fā)展階段。

總之，有機(jī)合成的發(fā)展，使人們不僅能通過人工手段合成原本只能從生物體內(nèi)分離、提取的天然產(chǎn)物，還可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)合成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的新物質(zhì)。有力地促進(jìn)了人類健康水平提高和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步。下列反應(yīng)可使碳鏈增長(zhǎng)的有(

)①加聚反應(yīng)②縮聚反應(yīng)③酯化反應(yīng)④鹵代烴的氰基取代反應(yīng)⑤乙酸與甲醇的反應(yīng)A.全部B.①②③

C.①③④

D.①②③④A【課堂練習(xí)1】

CH3CH=CH2

KMnO4(H+)CH3C≡CHKMnO4(H+)【課堂練習(xí)2】

CH3COOH+CO2CH3COOH+CO2CH3-CH=C-CH3CH3KMnO4(H+)CH3COOH+CH3－C－CH3=O

下列反應(yīng)能使碳鏈縮短的是(

)①烯烴被酸性KMnO4溶液氧化②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化③重油裂化為汽油④CH3COOCH3與NaOH溶液共熱⑤炔烴與溴水反應(yīng)A.①②③④⑤ B.②③④⑤C.①②④⑤ D.①②③④D【課堂練習(xí)3】

CH3【課堂練習(xí)4】

+△COOCH3+△COOCH3COOCH3COOCH3CH3COOCH3COOCH31.下列反應(yīng)可以使碳鏈增長(zhǎng)的是()A.CH3CH2CH2CH2Br與NaCN共熱B.CH3CH2CH2CH2Br與NaOH的乙醇溶液共熱C.CH3CH2CH2C