【公开课课件】第3章第1节第1课时有机合成的关键课件2021-2022学年下学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修3

回味从前知识准备——各类烃及衍生物的主要化学性质：

名

称

结

构

化学反应

双

键

－C＝C－

叁

键

－C＝C－

苯

环

羟

基

－OH

醛

基

O

－C－H

羧

基

O

－C－OH

酯

基

O

－C－O－R、

加聚加成加成加聚易取代、难加成取代、消去、氧化加成、氧化、还原酯化、酸性、取代水解第3章有机合成及其应用

合成高分子化合物第1节有机化合物的合成第1课时有机合成的关键—碳骨架的构建和官能团的引入

自1828年德国化学家维勒人工合成尿素以来，人类运用有机化学手段合成出许许多多自然界中存在的物质，也创造性地合成出许许多多自然界中并不存在的物质。有机合成的产物被广泛地应用于工业、农业、国防、医药卫生等各个领域。正如著名的有机合成化学家伍德沃德（R.Woodward）所说，有机合成的威力体现为在“老的自然界”旁边再建立起一个“新的自然界”。

你可曾体会到有机合成的重要性？你思考过合成有机化合物需要解决哪些问题吗？联想质疑有机合成的应用染料炸药农药医药塑料合成纤维天然橡胶天然纤维有机合成有机合成合成橡胶宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。隐形眼镜材料改造天然有机化合物合成新的有机化合物制备天然有机化合物阿司匹林缓释片水仙花香料我们世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。明确目标化合物的结构设计合成路线对样品进行结构测定试验其性质或功能合成目标化合物大量合成一、有机合成基本流程：目标产物的碳骨架和官能团。关键是碳骨架构建和官能团引入。目标产物不符合，重新审查和设计。设计合成路线关键碳骨架的构建官能团的引入增长碳链缩短碳链引入碳碳双键引入卤原子引入羟基引入羰基引入羧基成环开环二、设计合成路线1.碳链增长烯烃、炔烃加聚反应碳骨架的构建①卤代烃的取代a.CH3CH2Br＋NaCN―→

，CH3CH2CN

；CH3CH2CN＋NaBrCH3CH2COOH丙腈氰基信息②醛酮与HCN、RMgX(格式试剂)加成

与RMgX(格式试剂)

信息④烯烃、炔烃加聚反应③醛酮的羟醛缩合(其中至少一种有α-­H)信息2.碳链缩短水解①羧酸及其盐的脱羧反应如：无水醋酸钠晶体与氢氧化钠(通常用碱石灰——氢氧化钠与氧化钙的混合物)共热制备甲烷(脱羧反应)：CH3COONa＋NaOHCH4↑＋Na2CO3

实验室制甲烷的方法(实验仪器、试剂)练习：写出苯甲酸钠和碱石灰加热的反应方程式注意事项：1.必须用无水醋酸钠，否则无法脱羧（即反应无法发生）2.最好用碱石灰（NaOH与CaO）的混合物，CaO的作用是吸水（有利于反应进行）和稀释混合物浓度（便于甲烷逸出）以及减少高温时NaOH与玻璃管的作用，防止玻璃试管破裂（因NaOH会和玻璃中的SiO2反应）收集方法：

用排水法或向下排空气法实验室制备甲烷装置(固固加热)③烯烃、炔烃的氧化反应②苯的同系物的氧化反应CH3CH=CH2CH3COOH+CO2KMnO4(H+)⑤水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和糖的水解。④烃的裂化或裂解：C16H34 C8H16＋C8H18C8H18 C4H10＋C4H8①有机成环方式：一种是通过加成反应、聚合反应来实现的；

3.成环开环

另一种是至少含有两个相同或不同官能团的有机物分子，如多元醇、多元酸、羟基酸、氨基酸等通过分子内或分子间脱去小分子水或氨而成环②成环反应生成的5、6元环比较稳定

③成环反应类型：

a、双烯合成。

共轭二烯烃与含有碳碳双键或三键的化合物进行1,4—加成反应生成六元环状化合物。

b、聚合反应。c、脱水反应。d、酯化反应。

开环反应类型：环烯烃的氧化、环酯、环酰胺的水解几个开环和成环的反应1.引入碳碳双键①卤代烃的消去反应：CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O醇②醇的消去反应：CH3CH(OH)CH3CH3CH=CH2+H2O浓硫酸③炔烃的不完全加成：HC≡CH＋HCl

CH2==CHCl三种方法官能团的引入催化剂

2.引入卤原子①烷烃、苯与卤素取代：CH4+Cl2CH3Cl+HCl光烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等与卤素反应+Br2—Br+HBrFeCH3CH=CH2+Cl2CH2ClCH=CH2+HClCH3COOH+Cl2CH2ClCOOH+HCl催化剂④烯/炔加成卤素/卤化氢：CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br③醇与卤化氢取代：CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2O②α-H与卤素取代：信息3.引入羟基②烯烃与水反应：CH2=CH2+H2OCH3CH2OH③醛、酮加成：CH3CHO+H2CH3CH2OH催化剂④酯的水解：CH3COOCH3+NaOHCH3COONa+CH3OH⑤羧酸还原：CH3COOHCH3CH2OHLiAlH4①卤代烃水解：CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBrH2O催化剂加热⑥酯的醇解：HCOOC2H5+CH3OHHCOOCH3+C2H5OH信息信息①醇的催化氧化：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OCu(CH3)2C=CHCH3(CH3)2C=O+CH3CHOO3Zn/H2O(CH3)2C=C(CH3)22(CH3)2C=OKMnO4(H+)Cu△2CH3-C-CH3

＋2H2OO＝2CH3CHCH3＋O2OH－②烯烃的氧化：4.引入羰基信息信息CH3CHO+2Cu(OH)2

+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O：C2H5CNC2H5COOHH+,H2O③烯烃及苯的同系物的氧化：②醇及醛的氧化反应：-CH3-COOHKMnO4(H+)①酯的水解：CH3COOCH3+H2OCH3COOH+CH3OH④氰基的水解5.引入羧基信息银氨溶液、氧气、酸性高锰酸钾、溴水

在有机合成中，官能团的转化可以通过取代、消去、加成、氧化、还原等反应实现。某些官能团的转化关系：官能团的转化a.官能团种类变化：b.官能团数目变化：CH3CH2-Br消去CH2=CH2加Br2CH2Br－CH2Brc.官能团位置变化：CH3CH2CH2-Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br包括官能团种类、数目、位置的变化等。-Br-OH-CHO-COOH-COOR水解氧化氧化酯化官能团的转化9.以环己醇为原料有如下合成路线：

，则下列说法正确的是A.反应①的反应条件是NaOH溶液、加热

B.反应②的反应类型是取代反应C.环己醇属于芳香醇

D.反应②中可以加入溴水123456789101112131411.由E(

)转化为对甲基苯乙炔(

)的一条合成路线如下：(G为相对分子质量为118的烃)1234567891011121314第3章有机合成及其应用

合成高分子化合物第1节有机化合物的合成第2课时有机合成路线的设计与应用一、正向合成分析法（顺推法）基础原料中间体中间体目标化合物交流研讨

某种医用胶的分子结构为

。某同学以乙烯为起始物，为这种有机化合物设计了如下合成路线。在上述合成过程中，碳骨架是如何构建的？官能团是如何转化的？碳碳双键羟基醛基羧基引入氯原子引入酯基碳链增长碳链增长引入碳碳双键对比原料分子目标分子实现变化的措施碳链

个C

个C引入

；在羧基的α-碳上引入__________；通过取代羧基变为_____、

变为

；最后再引入

，发生消去反应得碳碳双键官能团___________________、________、__________28—C≡N羧基卤素原子酯基卤素原子氰基—CH2OH1.逆向合成法概念逆合成分析法就是从

逆推

、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

有机化合物，直至选出合适的

。如下图所示：产物原料中间起始原料二、逆合成分析法

1967年美国有机化学家科里（EJ.Corey）提出了具有严格逻辑性的“逆合成分析原理”，以及合成过程中的有关原则和方法。按照他的原理，使很多合成难度较大的有机化合物，得到较高的收率而获得成功。科里还开创了运用计算机技术进行有机合成设计。按照他的原理，他和他的学生卫普克编制了第一个计算机辅助有机合成路线设计程序(DCSS)。由此程序为基础，还开发了许多新的程序。这实际上是使他的“逆合成分析原理”及有关原则、方法数字化。由于科里提出有机合成的“逆合成分析方法”并成功地合成50多种药剂和百余种天然化合物，对有机合成有重大贡献，而获得1990年诺贝尔化学奖。逆合成分析原理科学史话美国有机化学家EJ.Corey2.优选合成路线原则化学原理安全可靠绿色合成思想符合绿色合成思想：①原子经济性②原料绿色化③试剂和催化剂无公害性

原子经济性

1991年,美国著名有机化学家特劳斯特（B.Trost）提出了原子经济性概念，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放。原子经济性可以用原子利用率来衡量：资料在线3.逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序4.案例分析利用逆合成分析法设计由甲苯制苯甲酸苯甲酯的合成路线。(1)观察目标分子的结构相同相同苯环

对于酯类化合物的合成，尽管可用的方法很多，但首先想到的往往是羧酸和醇的酯化反应。以此为出发点，依据烃及烃的衍生物之间的转化关系，按以下思路可由目标化合物分子逆推出原料分子。(2)逆推原料分子苄基氯路线②制备苯甲酸的步骤多、成本高，且使用较多的氯气，不利于环境保护。路线①由甲苯分别制备苯甲酸和苯甲醇，然后由它们发生酯化反应制备苯甲酸苯甲酯，是比较合理的实验室合成路线。优选路线③的步骤较少，但所用还原剂LiAlH4价格昂贵，要求无水操作，成本高。④制备苯甲酸的步骤多、成本高，且使用较多的氯气，不利于环境保护。阅读课本第118页《化学与技术》苯甲酸苯甲酯的工业合成。工