2021_2022版高中化学第三章烃的含氧衍生物第四节有机合成课件新人教版选修5202103172218

1、第四节 有 机 合 成 “天宫二号天宫二号”发射后，我发射后，我 国将组建空间站。其中宇航国将组建空间站。其中宇航 员穿的宇航服应用了一百三员穿的宇航服应用了一百三 十多种新型材料。其中多数十多种新型材料。其中多数 是有机合成材料。有机合成是有机合成材料。有机合成 为人类搭建了一个新的世为人类搭建了一个新的世 界。这节课我们来学习有机界。这节课我们来学习有机 合成的相关知识合成的相关知识, ,认识有机认识有机 合成的科学方法。合成的科学方法。 1.1.掌握有机化学反应的主要类型（取代、加成、消去掌握有机化学反应的主要类型（取代、加成、消去 反应）原理及应用，初步学会引入官能团的方法。反应）原理

2、及应用，初步学会引入官能团的方法。 2.2.在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化在掌握各类有机物的性质、反应类型、相互转化 的基础上，的基础上，初步学会使用逆向合成法合理地设计有初步学会使用逆向合成法合理地设计有 机合成的路线。机合成的路线。（难点（难点) ) 3.3.根据信息能设计有机化合物的合成步骤根据信息能设计有机化合物的合成步骤 。( (重点）重点） 4.4.了解有机合成对人类生产、生活的影响。了解有机合成对人类生产、生活的影响。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进走走课课堂堂 1.1.定义：有机合

3、成是利用简单、易得的原料，通过定义：有机合成是利用简单、易得的原料，通过 有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。 2 2. .意义：意义： (1)(1)可以制备天然有机物可以制备天然有机物, ,以弥补自然资源的不足；以弥补自然资源的不足； (2)(2)可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰, , 使其性能更加完美；使其性能更加完美； (3)(3)可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的 有机物有机物, ,以满足人类的特殊需要。以满足人类的特殊需要。 有机合成的

4、概念及其意义有机合成的概念及其意义 有机合成的过程有机合成的过程 1.1.常见官能团的性质常见官能团的性质 官能团官能团结结 构构性性 质质 碳碳双键碳碳双键 碳碳三键碳碳三键 苯苯 环环 羟羟 基基 醛醛 基基 羧羧 基基 酯酯 基基 CCCC OHOH C HC H O O 加成、氧化加成、氧化 加成、氧化加成、氧化 加成、取代加成、取代 消去、氧化、取代、酯化消去、氧化、取代、酯化 氧化、还原氧化、还原 中和、酯化中和、酯化 水解水解 C CC C C OHC OH O O C ORC OR O O 有机合成的任务包括有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建目标化合物分子骨架的构建和和

5、官能团的官能团的 转化。转化。根据下表分析常见官能团的性质及其引入过程根据下表分析常见官能团的性质及其引入过程 有机合成的过程有机合成的过程 2.2.常见官能团的引入常见官能团的引入 引入的官能团引入的官能团常见的反应常见的反应 XX OHOH CHOCHO COOHCOOH COORCOOR 烃与烃与X X2 2取代取代, ,不饱和烃与不饱和烃与HXHX或或X X2 2加成加成, ,醇与醇与HXHX取代取代 烯烃与水加成烯烃与水加成, ,醛醛/ /酮加氢酮加氢, ,卤代烃水解卤代烃水解, ,酯的水解酯的水解 某些醇和卤代烃的消去某些醇和卤代烃的消去, ,炔烃加氢炔烃加氢 某些醇氧化某些醇氧化

6、, ,烯氧化烯氧化, ,炔水化炔水化, ,糖类水解糖类水解 醛氧化醛氧化, ,苯的同系物被强氧化剂氧化苯的同系物被强氧化剂氧化, ,羧酸盐酸羧酸盐酸 化化, ,酯酸性水解酯酸性水解 酯化反应酯化反应 C CC C 有机合成的过程有机合成的过程 下列反应中下列反应中, ,不可能在有机物中引入羧基的是不可能在有机物中引入羧基的是( () ) A.A.卤代烃的水解卤代烃的水解 B.B.酯在酸性条件下水解酯在酸性条件下水解 C.C.醛的氧化醛的氧化 D.D.烯烃的氧化烯烃的氧化 【即时巩固即时巩固】 A A 有机合成的过程有机合成的过程 基础原料基础原料 辅助原料辅助原料 副产物副产物副产物副产物 中

7、间体中间体 中间体中间体 辅助原料辅助原料 辅助原料辅助原料 目标化合物目标化合物 这种按一定顺序进行的一系列反应就构成了合成路线。这种按一定顺序进行的一系列反应就构成了合成路线。 有机物正向合成过程示意图有机物正向合成过程示意图 分析有机合成过程的示意图，理解有机合成的过程分析有机合成过程的示意图，理解有机合成的过程 有机合成的过程有机合成的过程 有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的 分子骨架，并引入或转化所需的官能团。你能利用所分子骨架，并引入或转化所需的官能团。你能利用所 学的有机反应，列出下列官能团的引入或转化方法吗？学的有机反应

8、，列出下列官能团的引入或转化方法吗？ 1.1.引入碳碳双键的三种方法是引入碳碳双键的三种方法是_；_；_。 2.2.引入卤原子的三种方法是引入卤原子的三种方法是_；_；_。 3.3.引入羟基的四种方法是引入羟基的四种方法是_；_；_； _。 【思考与交流思考与交流】 有机合成的过程有机合成的过程 【提示提示】 1.1.三种引入碳碳双键的方法：三种引入碳碳双键的方法： (1)(1)卤代烃消去卤代烃消去 (2)(2)醇消去醇消去 (3)(3)碳碳三键不完全加成碳碳三键不完全加成 2.2.至少列出三种引入卤素原子的方法：至少列出三种引入卤素原子的方法： (1)(1)醇醇( (或酚或酚) )和和HXH

9、X取代取代 (2)(2)烯烃烯烃( (或炔烃或炔烃) )和和HXHX、X X2 2加成加成 (3)(3)烷烃烷烃( (苯及其同系物苯及其同系物) )和和X X2 2的取代的取代 有机合成的过程有机合成的过程 3.3.至少列出四种引入羟基至少列出四种引入羟基(OH)(OH)的方法：的方法： (1)(1)烯烃和水加成烯烃和水加成 (2)(2)卤代烃和卤代烃和NaOHNaOH水溶液共热水溶液共热( (水解水解) ) (3)(3)醛醛( (或酮或酮) )还原还原( (和和H H2 2加成加成) ) (4)(4)酯水解酯水解 (5)(5)醛氧化醛氧化( (引入引入COOHCOOH中的中的OH)OH)等等

10、 有机合成的过程有机合成的过程 1.1.引入的引入的-CHO-CHO的方法有的方法有 醇的氧化和醇的氧化和 C=C C=C 的氧化。的氧化。 2.2.引入引入-COOH-COOH的方法有的方法有 醛的氧化和酯的水解。醛的氧化和酯的水解。 3.3.有机物成环的方法有有机物成环的方法有 加成法、酯化法和消去法。加成法、酯化法和消去法。 其他官能团引入的方法：其他官能团引入的方法： 有机合成的过程有机合成的过程 怎样在有机物中引入一个羟基怎样在有机物中引入一个羟基( (以两个碳原子为以两个碳原子为 例例) )，并写出相应的化学方程式。，并写出相应的化学方程式。 CHCH2 2 =CH =CH2 2

11、CHCH3 3CHCH2 2ClCl 水解水解 H H2 2O O CHCH3 3CHCH2 2OHOH 水解水解 CHCH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH3 3 水解水解 CH3COH O O 氧化氧化 C C O O H HCHCH3 3 还原还原 氧化氧化 酯化酯化 卤代烃卤代烃醇醇 醛醛 羧酸羧酸 酯酯 氧化氧化 有机合成的过程有机合成的过程 （1 1）方法与步骤）方法与步骤 基础原料基础原料目标化合物目标化合物中间体中间体 中间体中间体 （2 2）实例：用乙烯合成草酸二乙酯）实例：用乙烯合成草酸二乙酯 CHCH2 2CHCH2 2 CHCH3 3CHCH2 2OHOH （中间

12、体）（中间体） HOCHHOCH2 2CHCH2 2OHOH （中间体）（中间体） CHCH3 3CHCH2 2BrBr BrCHBrCH2 2CHCH2 2BrBr （中间体）（中间体） 基础原料基础原料 （目标化合物）（目标化合物） O O COCHCOCH2 2CHCH3 3 O O COCHCOCH2 2CHCH3 3 O OO O HOC COH HOC COH 有机物逆向合成的方法、步骤有机物逆向合成的方法、步骤 逆合成分析法逆合成分析法 （1 1）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染通常通常 采用采用4 4个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。个碳

13、以下的单官能团化合物和单取代苯。 （2 2）尽量选择步骤最少的合成路线）尽量选择步骤最少的合成路线以保证较高的以保证较高的 产率。产率。 （3 3）满足）满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。 （4 4）操作简单、条件温和、能耗低、易实现。）操作简单、条件温和、能耗低、易实现。 （5 5）尊重客观事实，按一定顺序反应。）尊重客观事实，按一定顺序反应。 原料原料 中间体中间体产品产品 顺顺 顺顺 逆逆 逆逆 有机合成过程中应遵循哪些原则？有机合成过程中应遵循哪些原则？ 逆合成分析法逆合成分析法 课本第课本第6666页页【学与问学与问】以以2-2-甲基丙烯酸为原料通过甲基丙烯酸为原料通过4 4步

14、步 反应得到卡托普利目标化合物的产率如何计算？反应得到卡托普利目标化合物的产率如何计算？ H2C= CCOOH CH3 AB C 93.0%81.7% 85.6% 90.0% COOH HSCH2CHCON CH3 总产率总产率= 93.0%81.7%90.0%85.6% =58.54% 产率计算产率计算多步反应一次计算多步反应一次计算 逆合成分析法逆合成分析法 常见的官能团转化有哪些？常见的官能团转化有哪些？ （1 1）官能团种类变化：）官能团种类变化： CHCH3 3-COOCH-COOCH3 3 CHCH3 3CHCH2 2-OH-OH 氧化氧化 CHCH3 3-CHO-CHO 氧化氧化

15、 CHCH3 3CHCH2 2-Br-Br 水解水解 CHCH3 3-COOH-COOH 酯化酯化 （2 2）官能团数目变化：）官能团数目变化： CHCH3 3CHCH2 2-Br-Br 消去消去 CHCH2 2BrBrCHCH2 2BrBrCHCH2 2CHCH2 2 加加BrBr2 2 【思考与交流思考与交流】 逆合成分析法逆合成分析法 （3 3）官能团位置变化：）官能团位置变化： CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2BrBr 消去消去 CHCH3 3CH=CHCH=CH2 2 加加HBrHBr CHCH3 3CH-CHCH-CH3 3 BrBr （4 4）官能团的保护：）官能团的保

16、护：有些易于氧化的官能团在一定条有些易于氧化的官能团在一定条 件下要保护起来使之不能参与反应。件下要保护起来使之不能参与反应。 【思考思考】在进行氧化反应时，如何对羟基进行保护在进行氧化反应时，如何对羟基进行保护 ？ 友情提醒：友情提醒：酯基酯基 不容易被氧化不容易被氧化 【结论结论】防止羟基氧化可用酯化反应防止羟基氧化可用酯化反应 保护官能团符合下列要求：保护官能团符合下列要求： 只对要保护的基团发生反应，而对其他基团不反应；只对要保护的基团发生反应，而对其他基团不反应； 反应较容易进行，精制容易；反应较容易进行，精制容易； 保护基易脱除，在除去保护基时，不影响其他基团。保护基易脱除，在除去

17、保护基时，不影响其他基团。 逆合成分析法逆合成分析法 用流程图的方式呈现出由用流程图的方式呈现出由 制取制取 的合成的合成 路线。路线。 【即时巩固即时巩固】 【提示提示】 逆合成分析法逆合成分析法 （1 1）减少碳链）减少碳链 （2 2）增加碳链）增加碳链 一定条件一定条件 CHCH2 2CHCH2 2 + HCN + HCNCHCH3 3CHCH2 2CNCN RCl + ClR+ 2NaRCl + ClR+ 2NaRR+2NaClRR+2NaCl 常见碳链的变化有哪些？常见碳链的变化有哪些？ R RCOONa + NaOH RH+NaCOONa + NaOH RH+Na2 2COCO3

18、3 RCHO+RCHORCHO+RCHO R RCHCHCHRCHR KMnOKMnO4 4(H(H+ +) ) CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH CH CH3 3CHCH O O HCHHCH2 2CHCH O O + + OHOHO O 一定条件一定条件 【思考与交流思考与交流】 逆合成分析法逆合成分析法 （3 3）形成碳环）形成碳环 O O C CO O OHOH CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2+H+H2 2O O 浓硫酸浓硫酸 2CH2CH3 3CHCOOHCHCOOH OHOH CHCH

19、3 3CHCCHCO O +2H+2H2 2O O O O O OC C- -CHCHCHCH3 3 O O 浓硫酸浓硫酸 （4 4）断开碳环）断开碳环 浓硫酸浓硫酸 CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOH OHOH CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2 O O C CO O +H+H2 2O O 逆合成分析法逆合成分析法 先用先用“顺推法顺推法”缩小范围和得到一个大致结构，缩小范围和得到一个大致结构， 再用再用“逆推法逆推法”来确定细微结构。来确定细微结构。 这样，比单一的这样，比单一的“顺推法顺推法”或或“逆推法逆推法”快速而快速而 准确。准确。

20、在有机合成时，一般是有机物顺推、逆推法结合运用在有机合成时，一般是有机物顺推、逆推法结合运用 例：根据下列合成流程图推断例：根据下列合成流程图推断B B、C C、E E的结构简式：的结构简式： 逆合成分析法逆合成分析法 【解析解析】分析乙苯和高聚物的结构，可推知分析乙苯和高聚物的结构，可推知E E的结构的结构 简式为：简式为： 进一步可推知进一步可推知C C为为 D D为为 B B为为 逆合成分析法逆合成分析法 2.2.有机合成的方法有机合成的方法逆向合成分析法逆向合成分析法 认认 目目 标标 巧巧 切切 断断 再再 转转 换换 得得 原原 料料 得得 路路 线线 1.1.有机合成的方法有机合

21、成的方法正向合成分析法正向合成分析法 此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找 出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向 目标合成有机物。目标合成有机物。 基础原料基础原料中间体中间体1 1中间体中间体2 2目标化合物目标化合物 1 1绿色化学对化学反应提出了绿色化学对化学反应提出了“原子经济性原子经济性”(”(原子原子 节约节约) )的新概念及要求。理想的的新概念及要求。理想的“原子经济性原子经济性”反应反应 是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副 产

22、物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的产物，实现零排放。以下反应中符合绿色化学原理的 是是 A.A.乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷 B.B.乙烷与氯气制备氯乙烷乙烷与氯气制备氯乙烷 C.C.苯和乙醇为原料，在一定条件下生产乙苯苯和乙醇为原料，在一定条件下生产乙苯 D.D.乙醇与浓硫酸共热制备乙烯乙醇与浓硫酸共热制备乙烯 2.2.下列反应中，引入羟基官能团的是下列反应中，引入羟基官能团的是 【提示提示】引入羟基的方法：引入羟基的方法：烯烃与水的加成；烯烃与水的加成； 卤代烃的水解；卤代烃的水解；酯的水解；酯的水解；醛的还原醛的还原。 3.3.由环己

23、醇制取己二酸己二酯，最简单的流程途径由环己醇制取己二酸己二酯，最简单的流程途径 顺序正确的是顺序正确的是 取代反应取代反应加成反应加成反应氧化反应氧化反应还原反还原反 应应消去反应消去反应酯化反应酯化反应中和反应中和反应聚聚 合反应合反应 A A B B C C D D 【提示提示】 4.4.工业上以工业上以A A为主要原料来合成乙酸乙酯，其合成路线为主要原料来合成乙酸乙酯，其合成路线 如图所示。其中如图所示。其中A A是石油裂解气的主要成分，是石油裂解气的主要成分，A A的产量的产量 通常用来衡量一个国家的石油化工水平。又知通常用来衡量一个国家的石油化工水平。又知 2CH2CH3 3CHO+OCHO+O2 2 2CH 2CH3 3COOHCOOH。请回答下列问题：。请回答下列问题： （1 1）写出）