3.5 有机合成——构建碳骨架 课件2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修3

走进奇妙的化学世界 选择性必修3 第三章 烃的衍生物 第五节 有机合成 构建碳骨架 远古时代 19世纪20年代 物质丰富的今天 人类依靠自然资源，加工转化自然资源，从生物体中获得有机化合物 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。 CO(NH2)2 随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成的技术和效率不断提高。 1.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。 2.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。 3.随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成的技术和效率不断提高。20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，罗宾逊改进了合成思路，仅用3步反应便完成合成，总产率达90%。 2 有机合成的意义： ①制备天然有机物，弥补自然资源的不足。 如化妆品香料使用的苯甲酸苯甲酯最早源自水仙花，在自然界原本存在，但含量太低，不能满足人们的需要。 苯甲酸甲酯 3 上课前布置学生先复习第二第三章的有机反应。 有机合成的意义： ①制备天然有机物，弥补自然资源的不足。 ②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。 《物质结构与性质》P55、布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用，但口服该药对胃、肠道有刺激性，可以对该分子进行如图所示的成酯修饰。 4 上课前布置学生先复习第二第三章的有机反应。 有机合成的意义： ①制备天然有机物，弥补自然资源的不足。 ②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。 ③合成自然界中不存在的有机物，满足人们生活需要。 隐形眼镜的材质是硅水凝胶、水合聚合物（甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甘油酯等）。这些水合聚合物在自然界中根本不存在。 聚甲基丙烯酸甲酯 聚甲基丙烯酸羟乙酯 【思考】什么是有机合成？ 5 上课前布置学生先复习第二第三章的有机反应。 原料 目标产物 中间体1 中间体2 中间体3 中间体4 官能团转化 官能团转化 官能团转化 为什么要将碳碳双键转 化为碳溴键？ 目的: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。 碳骨架的构建 有机合成的主要任务 1.有机合成的概念： 利用简单、易得的原料，通过有机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。 2.有机合成的主要任务： ①构建碳骨架 :包括碳链的增长和缩短、成环、开环等过程 ②引入官能团 :包括官能团的引入、转化、消除及保护等 引入官能团：有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机物类别的转化，并引入目标官能团。 7 1、增长碳链 一、碳骨架的构建 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)烯烃(炔烃)或醛、酮与HCN的加成反应——引入氰基，延长碳链 ① 根据前面所学知识，完成下列反应： CH2=CH2 + HCN 催化剂 CH≡CH + HCN 催化剂 ② + HCN 催化剂 H R C O = ③ ④ + HCN 催化剂 CH3 CH3 C O = CH3CH2CN 丙腈 丙烯腈 CH2＝CHCN CN R CH OH - 羟基腈 H2O，H＋ 催化剂 CH3CH2COOH H2O，H＋ 催化剂 CH2=CHCOOH 丙烯酸 再经水解生成羧酸或催化加氢还原成胺 CH2NH2 R CH OH - 氨基醇 还原反应 水解反应 R-CH-CH2-CHO OH O + H-CH2-CHO R-C-H 稀OH— 羟醛缩合反应:至少一种醛含有α-H！可用来成倍增长碳链。 Δ —H2O R-CH=CHCHO 在稀碱或稀酸的催化作用下，有 a-H 的醛或酮能与另一分子醛或酮发生加成反应，即一个醛分子的 a-H 加到另一个醛分子的羰基氧原子上，其余部分加到羰基碳原子上，生成 B-羟基醛。生成的 B-羟基醛易脱水，发生脱水的消去反应。 羟醛缩合反应 由于加成产物的分子中既有羟基又有醛基，故这一反应称为羟醛缩合反应。 上述反应增长碳链，在有机合成中应用比较广泛。 应用： 1、增长碳链 一、碳骨架的构建 1.乙烯是化工生产中重要的基础原料，请以乙烯为基本原料合成 正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)，写出有关反应的化学方程式。 【课堂练习】 CH2＝CH2 H2O 催化剂/△ CH3CH2OH Cu/O2 △