3.5.1有机合成的主要任务--构建碳骨架 课件 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

网 科 第五节 有机合成 第三章 烃的衍生物 3.5.1 有机合成的主要任务 构建碳骨架 学习目标 教材内容：P82-83 1.了解有机合成的定义、意义和基本过程。 2.掌握碳骨架构建的四种方法，为下一步深入学习有机合成打好基础。 情景引入 远古时代 19世纪20年代 物质丰富的今天 依靠自然资源 加工转化自然资源 德国化学家维勒合成尿素 开创人工合成有机物新时代 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。 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。 多姿多彩的 有机材料 中间体1 中间体2 中间体4 官能团转化 官能团转化 碳骨架构建 官能团转化 官能团转化 CH2 H+，H2O NaCN Br2 催化剂 H2O ，催化剂 CH2=CH2 CH2-Br CH2-Br CH2-CN CH2 COOH COOH CH3CH2OH COOCH2CH3 CH2 CH2 COOCH2CH3 CH2-CN 中间体3 原料 目标产物 1.有机合成的概念 有机合成指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。 一、认识有机合成 请大家思考，在上述合成路线的第一步中，为什么要将碳碳双键转化为溴原子呢？其实，该反应的目的 是利用卤代烃的取代反应增长碳链，实现对目标化合物分子骨架的构建。 在构建好新的分子骨架的基础上，再通过官能团的转化实现了分子结构的局部改造，从而最终合成目标化合物分子。 我们利用示意图来总结一下这个过程： 3 2.有机合成的意义 （1）可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足。如人工合成维生素C。 （2）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。如解热镇痛药物——阿司匹林难溶于水，可制成阿司匹林的钠盐，易溶于水，疗效更好。 修饰 （3）可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。如尼龙、涤纶、炸药、医药。 尼龙、涤纶 医药 3.有机合成的一般思路示意图 碳骨架的构建 官能团的转化(引入、消除） 官能团的转化(引入、消除) 4. 关键 碳骨架的构建 官能团的引入 设 计 合 成 路 线 1.增长碳链 2.缩短碳链 3.成环 4.开环 从图中可以看出，有机合成路线中的反应 按反应目的可分为两种情况：①通过有机反应引入能够改变原料分子碳骨架的官能团，以实现目标分子骨架的构建；②在得到与目标化合物分子骨架相同的中间体后，进一步进行官能团转化，最终实现目标化合物的合成。 因此，有机合成的过程就像建筑师建造一座大厦，利用简单易得的试剂作为基础原料，通过有机反应进行碳骨架的构建和官能团的引入与转化，经过多步反应，最终合成具有目标化合物。 因此，有机合成设计的关键就是利用有机反应来实现 碳骨架的构建 和 官能团的引入。 5 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、开环等过程。 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 (2)分子间脱水反应 (3)酯化反应 (4)聚合反应 (5)羟醛缩合反应 拓展延伸 (6)付克烷基化反应 (7)武兹反应 (8)卤代烃与NaCN的反应 (9)卤代烃与炔钠的反应 (10)格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应 二、构建碳骨架 ①炔烃\烯烃与HCN(氢氰酸)的加成反应 ②醛\酮(R1、R2为烃基或H)与HCN的加成反应: (1)与HCN发生加成反应 HCN 催化剂 CH≡CH CH2＝CHCN 丙烯腈 H2O,H＋ CH2＝CHCOOH 丙烯酸 α-羟基腈 氨基醇 α-羟基酸 炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应 生成含有氰基（—CN即：—C≡ N）的物质， 再经水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成胺。 即：在将羧基、氨基等官能团引入碳链的同时，产物较原料分子增加了一个碳原子。 （4）聚合反应 nCH2＝CH2 [ CH2—CH2 ]n 一定条件下 （3）酯化反应 （2）分子间脱水 18 18 O O CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O 浓H2SO4 C2H5−OH + HO−C2H5 C2H5−O−C2H5 + H2O 浓H2SO4 140 ℃ ①加聚反应 ②缩聚反应 酯化反