3.5课时2有机合成的主要任务二：官能团的引入、转化、消除及保护 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第三章 烃的衍生物 官能团的引入、转化、消除及保护 1、熟悉烃及烃的衍生物之间的相互转化、主要的有机反应类型及其 特点，能依据相关信息正确书写化学方程式。 2、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，能设计简单的有机合成路线。 硫粉 还原 CH3COOCH2CH3 水解 酯化 CH3COOH CH3CHO CH3CH2OH CH3CH2Br 氧化 氧化 水解 取代 CH3CH3 取代 CH2=CH2 CH≡CH 水化 消 去 水化 消去 加成 加成 氧化 加成 烷烃 烯烃 炔烃 羧酸 醛 醇 卤代烃 酯 有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应，可以实现有机化合物类别的转化，并引入目标官能团。 1.引入碳碳双键 （1）醇或卤代烃的消去反应 CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O CH3CH2Br＋NaOH CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O 乙醇 △ （2）炔烃的不完全加成反应 CH≡CH+HCl CH2=CHCl 一、官能团的引入 2.引入碳卤键的方法 （1）醇(或酚)的取代 C2H5−OH + H−Br C2H5−Br + H2O △ ＋3Br2 ＋3HBr （过量） OH OH Br Br Br 试剂：X2、HX 2.引入碳卤键的方法 （2）烯烃(或炔烃)的与X2、HX加成 CH3CH＝CH2＋Br2 CH3CHBrCH2Br CH3CH＝CH2＋HCl CH3CHClCH3 △ 催化剂 △ CH≡CH＋HCl CH2＝CHCl 2.引入碳卤键的方法 （3）烷烃(或苯及苯的同系物)的取代 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光 + 3Cl2 光照 + 3HCl 3.引入羟基的方法 (1)烯烃与水的加成 CH3CH＝CH2＋H2O CH3CH(OH )CH3 催化剂 加热、加压 (2)卤代烃的水解 CH3CH2CH2Cl+H2O CH3CH2CH2OH+HCl NaOH △ 3.引入羟基的方法 (1)烯烃与水的加成 CH3CH＝CH2＋H2O CH3CH(OH )CH3 催化剂 加热、加压 (2)卤代烃的水解 CH3CH2CH2Cl+H2O CH3CH2CH2OH+HCl NaOH △ 3.引入羟基的方法 (3)酯的水解 CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH △ CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH 稀硫酸 △ (4)醛、酮的还原 催化剂 CH3CH2OH CH3CHO +H2 O C CH3 CH3 ＋ H2 催化剂 OH CH CH3 CH3 3.引入羟基的方法 (5)酚盐溶液与CO2、HCl等反应 ＋NaCl OH + HCl ONa ＋NaHCO3 OH + CO2+H2O ONa 4.引入羧基的方法 （1）醛的氧化反应 （2）酯、酰胺的水解反应 2CH3CHO + O2 2CH3COOH CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH ＋ C2H5OH 稀硫酸 △ 4.引入羧基的方法 （3）某些烯烃、炔烃、芳香烃被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应 C＝CH—R R' R'' KMnO4 H＋ C＝O＋R—COOH R' R'' CH≡C—R KMnO4 H＋ CO2＋RCOOH 无氢成酮 一氢成酸 二氢成气(CO2) 4.引入羧基的方法 （4）伯醇被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应 5.醛基、酮羰基的引入 （1）醇的催化氧化 2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O Cu △ （2）炔烃与水的加成 CH≡CH + H2O CH3CHO 催化剂 △ （3）烯烃的氧化 6、酯基的引入方法 （1）酯化反应 CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O 浓硫酸 △ （2）酰氯醇解 O －C－ Cl CH3 ＋ CH3OH 无水操作 O －C－OCH3 ＋HCl CH3 ＝ ＝ 下列两个有机合成设计流程有何特点？其设计的目的是什么？ 保护羰基不被反应 保护酚羟基不被氧化 二：官能团的保护——课本P86页资料卡片 含多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响，此时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。 1、醇羟基的保护 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键。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。 因酚羟基易被氧化，故在加入氧化剂之前将-OH先转化为-ONa(酯基或 -OCH3)，待其他基氧化后，再酸化使其转化为-OH，其过程表示为 OCH3 COOH OH COOH CH3I KMnO4/H＋ H＋ OCH3 CH3 OH CH3 2、酚羟基的保护 3、碳碳双键的保护 碳碳双键保护 碳碳双键恢复 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。 4、醛基的保护 醛基可被弱氧化剂氧化，为避免在反应过程中受到影响，保护一般是把醛基制成缩醛，最后再将缩醛水解得到醛基(常用乙二醇) 缩醛 也可以先生成醇，然后再氧化恢复 Cu/Ag 加热 CH2=CHCH2OH CH2=CHCHO 催化氧化 CH2=CH-COOH CH2=CH-CH2-OH CH2=CH-COOH KMnO4 方案1： 方案2： 方案3： 练习1、下列用CH2=CH-CH2OH制取CH2=CH-COOH 的方案中可行的是（ ） 方案3 CH2=CHCH2OH KMnO4 HCl CH3CHClCH2OH CH3CHClCOOH H+ CH2=CHCOONa CH2=CH-COOH NaOH/醇 -HCl 方案2 三、官能团的转化 1、官能团种类变化 烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础 2、官能团数目变化 消去 加成 CH3CH2-Br CH2=CH2 CH2Br-CH2Br 3、官能团位置变化 CH3CH2OH 消去 CH2=CH2 加Br2 CH2BrCH2Br HOCH2CH2OH CH3CH2CH2OH CH3CH=CH2 CH3CH-CH3 Br 消去 HBr CH3CH-CH3 OH 水解 水解   原料分子 目标分子 主要任务 示例 CH2==CH2 CH3COOH 改变官能团种类 (1) CH3CH2OH     (2) CH≡CH     练习2、对照下列有机合成的原料分子和目标分子，仿照示例给出下列有机合成的主要任务。 改变官能团数目 碳链转变为碳环 (3) CH3CH2CH2Br     (4) CH3CH==CH2 CH3CH2CH2COOH   改变官能团的位置 改变官能团的种类和 碳原子数目 四、官能团的消除 加成反应 1.消除不饱和键 2.消除羟基 取代、消去、酯化、氧化 3.消除醛基、酮羰基 加成、氧化 4.消除碳卤键 消去、水解 5.消除酯基、酰胺基 水解 练习3、由苯酚制取 A．①⑤④① B．②④②① C．⑤③②①④ D．①⑤④② 时，最简便的流程需要下列哪些反应 其正确的顺序是( ) ①取代；②加成；③氧化；④消去；⑤还原 B -OH -OH -Br -Br 加成 消去 加成 取代 官能团 引入方法 碳碳双键 卤素原子 羟基 醛基 羧基 酯基 卤代烃的消去 醇的消去 炔烃的不完全加成 醇(酚)的取代 烯烃(炔烃)的加成 烷烃(苯及苯的同系物)的取代 烯烃与水的加成 卤代烃的水解 醛、酮的加氢 酯的水解 炔烃水化 烯烃氧化 伯醇的催化氧化 糖类水解 酯、酰胺、R-CN的水解 烯炔烃、苯的同系物、醛、醇的氧化 酯化反应、酰氯醇解 官能团的保护、转化（种类改变、数目改变、位置的改变） 1、下列化合物中，能发生酯化、加成、消去三种反应的是（ ） A． B．CH3－CH=CH－COOH C． D． C 2.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案，请判断其中无法实现的是（ ） A.卤代烃的水解 B.腈(RCN)在酸性条件下水解 C.醛的氧化 D.烯烃的氧化 A 3、已知卤代烃在一定条件下既可发生水解反应，又可发生消去反应，现以2-溴丙烷为主要原料制取1,2-丙二醇时，需要经过的反应是（ ） A.消去—加成—取代 B.加成—消去—取代 C.取代—消去—加成 D.取代—加成—消去 A 4．已知：烯烃在一定条件下能与水发生加成反应生成醇。有机物A～D之间存在如图所示的转化关系。下列说法不正确的是(　　) A．D的结构简式为CH3COOCH2CH3 B．A能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．B与乙酸发生了取代反应 D．可用B萃取碘水中的碘单质 D 下列说法不正确的是（ ） A.A是苯酚的一种同系物，且溶解度小于苯酚 B.经反应A→B和C→D的目的是保护官能团酚羟基不被氧化 C.与B属于同类有机物的同分异构体有3种(不包含B) D.1 mol D可以消耗1 mol NaHCO3 5、E是一种食品添加剂中的防腐剂，可经下列反应路线得到(部分反应条件略)。 ―→ A B C D E C 6、以2-氯丁烷为主要原料合成2，3-丁二醇 CH3CHCH2CH3 Cl NaOH/醇 CH3CH=CHCH3 Br2 CH3CHCHCH3 Br Br NaOH/H2O CH3CH—CHCH3 OH OH $$