3.5.2有机合成官能团转化及合成分析课件高二下学期化学人教版选择性必修3

第三章烃的衍生物第五节有机合成

课时2利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的目标分子有机化学反应合成构建碳骨架引入官能团碳链的增长碳链的缩短成环碳碳双键碳碳三键碳卤键羟基醛基羧基构建碳骨架引入官能团酯基酰胺基酮羰基开环有机合成的两大任务引入碳碳双键①醇的消去反应CH2＝CH2↑＋H2OCH3CH2OH浓硫酸170℃②卤代烃的消去反应CH2＝CH2↑＋NaBr＋H2OCH3—CH2—Br＋NaOH乙醇加热CH2＝CHCl③炔烃的不完全加成反应CH≡CH＋HCl催化剂加热二、官能团的引入官能团的引入引入碳卤键①烃与卤素单质的取代反应CH4＋Cl2光照CH3Cl＋HCl＋Br2FeBr3＋HBrBr②不饱和烃的加成反应CH3CHBrCH3CH2＝CHCH3＋HBr催化剂③醇的取代反应CH3—CH2—Br＋H2OCH3—CH2—OH＋HBr加热＋Br2BrBr官能团的引入二、官能团的引入引入羟基CH3CH2OH①烯烃与水的加成反应CH2＝CH2＋H2O催化剂加热CH3CH2—OH＋NaBr②卤代烃的水解反应CH3—CH2—Br＋NaOH水加热③醛或酮的还原反应CH3CH2OHCH3CHO＋H2Ni加热④酯的水解反应CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O稀硫酸CH3COONa＋C2H5OHCH3COOC2H5＋NaOH官能团的引入二、官能团的引入引入羧基①烯烃的氧化反应RCOOH＋CO2↑R—CH==CH2KMnO4H+无氢成酮一氢成酸二氢成气(CO2)RCOOHRCH2OHKMnO4H+②醇的氧化反应2CH3COOHO2O2CH3CH催化剂△③醛的氧化反应OCH3CNH2H2OHCl加热OCH3COHNH4Cl④酯、酰胺的水解反应CHR′RKMnO4H+COOH⑤苯的同系物氧化反应官能团的引入二、官能团的引入【小结1】常见官能团的引入

官能团引入方法碳碳双键①卤代烃的消去②醇的消去

③炔烃的不完全加成碳卤键①醇(酚)的取代

②烯烃(炔烃)的加成③烷烃(苯及苯的同系物)的取代羟基①烯烃与水的加成

②卤代烃的水解

③醛的还原

④酯的水解醛基①醇的催化氧化

②烯烃的氧化羧基①醇的氧化②醛的氧化

③酯的水解④烯烃的氧化酯基酯化反应二、官能团的引入官能团引入方法消除不饱和键消除羟基消除醛基、酮羰基消除碳卤键消除酯基、酰胺基加成反应取代、消去、酯化、氧化加成、氧化消去、水解水解三、官能团的消除【小结2】常见官能团的消除

醛R'-CHO卤代烃R-X醇R-OH羧酸R'-COOH酯R'COOR烃取代氧化还原水解氧化酯化水解水解酯化不饱和烃消去加成消去加成加聚高聚物烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础官能团的转化利用衍变关系进行转化四、官能团的转化增加官能团个数官能团的转化改变官能团位置R-CH2-CH2OHR-CH=CH2

消去ClCl

R-CH-CH2

加成水解OHOHR-CH-CH2CH3CH=CH2

CH3CH2CH2

OH消去加成CH3CHCH3

ClCH3CHCH3

OH水解四、官能团的转化官能团的保护含有多个官能团的有机物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响。此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。酚羟基的保护OHCH3OHCOOH酚羟基易被氧化，故在加入氧化剂之前将-OH先转化为-ONa(或-OCH3)，待其他基氧化后，再酸化使其转化为-OH。OCH3COOHCH3IKMnO4/H＋H＋OCH3CH3五、官能团的保护官能团的保护醇羟基的保护

可先将羟基转化为醚键，使醇转化为在一般反应条件下比较稳定的醚。待相关合成反应结束后，再在一定条件下脱除起保护作用的基团(保护基)，恢复羟基。四、官能团的转化问：设计A、B两步的目的是什么？防止碳碳双键被氧化【任务】以HOCH2-CH=CH-CH2OH为原料合成HOOC-CH=CH-COOH的路线为HOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOOC-CHCl-CH2-COOHHOOC-CH=CH-COOHABC官能团的保护碳碳双键的保护碳碳双键易加成，易被O3、H2O2、酸性高锰酸钾等氧化，在氧化其他基团前，可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。C＝C＋HX—C—C—XHNaOH/醇△C＝C＋H2O—C—C—OHH浓硫酸△C＝CC＝C四、官能团的转化氨基(-NH2)的保护氨基易被O2、O3、H2O2等氧化官能团的保护CH3COOHNH2浓硝酸浓硫酸，加热CH3NO2KMnO4/H＋COOHNO2Fe/HCl四、官能团的转化正向合成分析法（又称顺推法）

示例分析：由乙烯合成乙酸乙酯CH2=CH22个碳变成4个碳碳骨架的构建官能团的引入引入羟基、羧基、酯基CH3COOCH2CH3CH2=CH2C2H5OHCH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3加成氧化氧化酯化方案一五、有机合成分析五、有机合成分析CH3CH2BrC2H5OHCH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3水解氧化氧化酯化CH2=CH2加成方案二CH3COOHCH2=CH2直接氧化CH3CH2OH加成酯化CH3COOCH2CH3方案三尽量减少反应步骤五、有机合成分析示例分析：由乙烯合成二乙酸乙二酯目标化合物基础原料中间体⑤OHOHH2CH2C逆合成分析法五、有机合成分析CH3COOH④C2H5OHClClH2CH2C②CH2CH2①CH2CH2③同学们，如何合成二乙酸乙二酯？CH2=CH2直接氧化加成水解酯化CH2=CH2O2催化剂，△H2O加压，△路线一路线二同学们，上述路线一和路线二有哪些优缺点？从原料成本的角度考虑从原子利用率的角度考虑从环境保护的角度考虑路线一使用了Cl2和NaOH路线二使用了O2和H2O，成本更低路线一第二步取代反应有副产物，原子利用率低路线二原子利用率高路线一使用了有毒的Cl2和强腐蚀性的NaOH，对环境不友好路线二使用了O2和H2O，对环境有友路线二更合理六、有机合成路线的评价有机合成的原则有机合成路线的分析利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的目标分子有机化学反应合成构建碳骨架引入官能团较低成本较高产率操作简便绿色化学符合事实六、有机合成路线的评价路线1：步骤多，反应条件复杂，成本高，且使用较多的