3.5 有机合成 课件 高二化学人教版（2019）选择性必修3

3.5有机合成1.结合有机反应类型，认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化，了解设计有机合成路线的一般方法(正、逆两向推导法)。培养“证据推理与变化观念”的核心素养。2.体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。培养“科学探究与社会责任”的核心素养。

从远古时代起，人类长期依靠自然界的资源生存。在实践中，人类逐渐学会了对自然资源进行加工和转化，从生物体中获得有机化合物。自然资源是有限的，天然有机物的性能并不能满足人们的全部需要。19世纪20年代，德国化学家维勒合成了尿素，开创了人工合成有机物的新时代人们陆续合成了多种天然有机物，还合成了大量自然界并不存在的新的有机物，以满足生产、生活和科学研究对物质性能的特殊需要。有机合成帮助人们发现和制备了系列药物、香料、染判、催化剂、添加剂等，有力地推动了材料科学和生命科学的发展。【思考】有机合成的主要任务是什么？

有机合成使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。合成方式：1.构建碳骨架2.引入官能团一、有机合成的主要任务---构建碳骨架

碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩短、成环等过程。原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子少于引入含碳原子的官能团1.碳链的增长(1)与HCN发生加成反应①炔烃与HCN的加成反应

②醛（或酮）与HCN的加成反应(2)加聚反应nCH2＝CH2[CH2-CH2]n一定条件下(3)酯化反应(4)分子间脱水1818OOCH3—C—OH+H—O—C2H5CH3—C—O—C2H5+H2O浓H2SO4C2H5−OH+HO−C2H5C2H5−O−C2H5+H2O浓H2SO4140

℃

(5)羟醛缩合反应催化剂CH3—C—H＋CH3CHOOαCH3—CH—CH2CHOOH催化剂△CH3—CH＝CHCHO＋H2Oααββ(6)付克烷基化反应+Cl-CH2CH3

无水AlCl3CH2CH3

+HCl

4.由格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应增长碳链R’—Cl+RMgClR’—R+MgCl2RMgClRCl+Mg无水乙醚+RMgCl

—OMgClRH2O—OHR2.碳链的缩短原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于断开碳链(1)烷烃的分解反应(烃的裂化、裂解)C4H10CH4+C3H6△

(2)酯的水解反应(蛋白质水解、多糖水解)CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸△稀硫酸△CH2OCOC17H35CHOCOC17H35CH2OCOC17H35C17H35COOH＋

CH2OHCHOHCH2OH3＋3H2O(3)与高锰酸钾发生氧化反应①烯烃二氢成气一氢成酸无氢成酮CH≡C—RKMnO4H＋CO2＋RCOOH②炔烃C＝CH—RR'R''KMnO4H＋C＝O＋R—COOHR'R''一氢成气无氢成酸CH—RR'KMnO4H＋HOOC—③芳香化合物的侧链与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性KMnO4氧化。3.碳链的成环Diels-Alderreaction(1)共轭二烯烃加成+(2)形成环醚HOCH2CH2OH＋H2O

O(3)合成环酯4.开环(1)环酯水解开环(2)环烯烃氧化开环KMnO4H＋HOOCHOOC二

：有机合成路线的设计与实施1、有机合成路线设计的方法碳骨架构建官能团转化有机合成路线的确定进行合理的设计与选择较低的成本和较高的产率简便而对环境友好的操作目标产物有机合成路线的设计与实施1、有机合成路线设计的方法（一）从原料出发设计合成路线简单、易得碳骨架和官能团等方面的异同的比较增长碳链或连接官能团来合成目标化合物有机合成路线的设计与实施1、有机合成路线设计的方法（二）从目标化合物出发逆合成分析法目标化合物适当位置断开相应的化学键较小片段所对应的中间体经过反应适当位置断开相应的化学键中间体确定最适宜的基础原料和合成路线逆合成分析示意图1.步骤较少，副反应少，反应产率高；2.原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；3.反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；4.污染排放少；有机合成路线的设计与实施2、设计合成路线的基本原则5.在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。有机合成路线的设计与实施3、常见的有机合成路线（1）一元合成路线：卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯HXRCH＝CH2RCH2CH2XNaOH水溶液Δ

RCH2CH2OH[O]RCH2CHO[O]RCH2COOH浓硫酸

Δ

有机合成路线的设计与实施3、常见的有机合成路线（2）二元合成路线：二元醇二元醛二元羧酸链酯环酯聚酯X2CH＝CH2XCH2CH2XNaOH水溶液Δ

HOCH2CH2OH[O]OHCCHO[O]HOOCCOOH浓硫酸

Δ有机合成路线的设计与实施3、常见的有机合成路线（3）芳香族化合物合成路线CH3CH2ClCH2OHCHOCOOH芳香酯光照Cl2NaOH水溶液Δ

[O][O]浓硫酸

Δ

BrOHBr2FeBr3②NaOH水溶液Δ

①20世纪初，维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90%。有机合成路线的设计与实施4、有机合成发展史颠茄酮有机合成路线的设计与实施4、有机合成发展史20世纪中后期，伍德沃德与多位化学家合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素、维生素B12等一系列结构复杂的天然产物。维生素B12有机合成路线的设计与实施4、有机合成发展史

科里提出了系统化的逆合成概念，开始利用计算机来辅助设计合成路线，让合成路线的设计逐步成为与严密思维逻辑的科学过程，使有机合成进入了新的发展阶段。

总之，有机合成的发展，使人们不仅能通过人工手段合成原本只能从生物体内分离、提取的天然产物，还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质。有力地促进了人类健康水平提高和社会发展进步。下列反应可使碳链增长的有(

)①加聚反应②缩聚反应③酯化反应④卤代烃的氰基取代反应⑤乙酸与甲醇的反应A.全部B.①②③

C.①③④

D.①②③④A【课堂练习1】

CH3CH=CH2

KMnO4(H+)CH3C≡CHKMnO4(H+)【课堂练习2】

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

下列反应能使碳链缩短的是(

)①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化③重油裂化为汽油④CH3COOCH3与NaOH溶液共热⑤炔烃与溴水反应A.①②③④⑤ B.②③④⑤C.①②④⑤ D.①②③④D【课堂练习3】

CH3【课堂练习4】

+△COOCH3+△COOCH3COOCH3COOCH3CH3COOCH3COOCH31.下列反应可以使碳链增长的是()A.CH3CH2CH2CH2Br与NaCN共热B.CH3CH2CH2CH2Br与NaOH的乙醇溶液共热C.CH3CH2CH2C