3.5 有机合成 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 第5节 有机合成 人教版选择性必修2 导： 学习目标 1.熟悉烃及其衍生物之间的相互转化、主要的有机反应类型及其特点，发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养。 2.认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。掌握官能团的引入和转化的一些技巧。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,发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。 3.理解逆向合成法在有机合成中的应用，知道“绿色合成”的原则。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，发展“科学态度与社会责任”学科核心素养。 通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有机合成的基本任务，掌握有机化合物分子碳骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法 重、难点 阅读课本84-86页，回答以下问题： 1、如何增长和缩短碳链 ，如何使碳链成环？ 2、如何引入碳碳双键、碳卤键、羟基、醛基、羧基？ 3、如何保护酚羟基、碳碳双键？(大本P83) 【任务一】认识有机合成 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。 有机合成： 有机合成 合成的任务 合成路线的设计 构建碳骨架 官能团的引入、转化、消除及保护 原则 成本低、产率高 环境友好、路线短 方法 逆向设计合成路线 增长和缩短、成环等过程 【任务二】构建碳骨架 1.增长碳链 加聚反应 碳链增长 分子间脱水 与HCN发生加成反应 酯化反应 羟醛缩合反应 【任务二】构建碳骨架 1.增长碳链 （1）与HCN发生加成反应 R-C-H O 催化剂 HCN R -C-CN OH H ∆ H2O，H+ R-C-COOH OH H （2）羟醛缩合反应 CH3—C—H + O α CH3CHO 催化剂 CH3—C—CH2CHO OH H α β 催化剂 ∆ CH3—CH CHCHO+H2O α β 【任务二】构建碳骨架 1.增长碳链 （3）加聚反应 （4）酯化反应 （5）分子间脱水 【任务二】构建碳骨架 2.碳链的减短 酯的水解 碳链缩短 碳碳双键、三键的氧化 裂解反应 酰胺基的水解 苯的同系物的氧化 【任务二】构建碳骨架 2.碳链的减短 （1）烷烃的分解反应(烃的裂化、裂解) C4H10 CH4 + C3H6 △ （2）酯的水解反应 CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH 稀硫酸 △ （3）芳香化合物的侧链与高锰酸钾发生氧化反应 KMnO4 H＋ （4）酰胺基的水解 【任务二】构建碳骨架 2.碳链的减短 RCONHR′ + H2O + HCl 加热 RCOOH + R′NH2Cl （5）碳碳双键、碳碳三键的氧化 ①烯烃 CH≡C－R KMnO4(H＋) CO2＋RCOOH ②炔烃 C＝CH－R R' R'' KMnO4 H＋ C＝O＋R－COOH R' R'' 二H成气 一H成酸 无H成酮 一H成气 无H成酸 【任务二】构建碳骨架 形成环醚 形成环酯类 成环反应 共轭二烯烃加成 3.成环反应 + 浓H2SO4 △ + 2 + △ 【训练巩固】 1.中国科学院上海有机化学研究所人工合成了青蒿素，其部分合成路线如图所示，下列说法中正确的是 ( ) A．“乙→丙”发生了消去反应 B．香茅醛不存在顺反异构现象 C．甲遇浓溴水产生白色沉淀 D．香茅醛可形成分子内氢键 B 思考：在下图中，箭头表示各类官能团间的转化关系。请举例写出相应的化学方程式，并明反应条件和反应类型，分析转化过程中的化学键与有机化合物类别的变化。 【任务三】官能团的引入 官能团 引入方法 碳碳双键 碳卤键 羟基 醛基 羧基 酯基 ①卤代烃的消去　②醇的消去 ③炔烃的不完全加成 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 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 ①醇的催化氧化　 ②炔烃的加成 ①醇、醛的氧化　②酯、酰胺的水解　③烯烃、芳香烃的氧化 酯化反应 【任务四】官能团的消除 官能团 消除方法 碳碳双键 碳卤键 羟基 醛基 羧基 酯基 加成反应、加聚反应 消去反应、水解反应 消去反应、氧化反应、酯化反应 加成反应、氧化反应 酯化反应 水解反应 【任务五】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。如-OH保护过程： 例： 1.金银花有效活性成分为绿原酸，又名咖啡鞣酸，具有广泛的杀菌消炎功效，结构如图所示，下列有关绿原酸的说法不正确的是 A．绿原酸的分子式为C16H16O9 B．1mol绿原酸最多与4 molNaOH反应 C．1个绿原酸分子中含有4个手性碳原子 D．绿原酸分子能与1,3-丁二烯加热条件下进行D-A反应 【训练巩固】 A 【任务六】有机合成路线设计 1.有机合成路线设计方法 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得到目标产物。 思考与讨论 (1)人们最初是通过发酵法由粮食制备乙酸，现在食醋仍主要以这种方法生产工业上大量使用的乙酸是通过石油化学工业人工合成的。请以乙烯为原料，设计合理的路线合成乙酸，并以图3-28的形式呈现，分析该合成过程中官能团的变化。 (2)目前已经出现了将乙烯直接氧化生成乙酸的工艺。假定该工艺涉及的反应和(1)中合成路线的每一步反应的产率均为70%，请计算并比较这两种合成路线的总产率。 【任务六】有机合成路线设计 2.逆向合成法 从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。 目标分子 基础原料 中间体1 中间体2 【任务六】有机合成路线设计 2.逆向合成法 如何合成乙二酸二乙酯？ 路线一 CH2=CH2 O2 催化剂，△ H2O 加压，△ ①②可用以下替代，分析生产中选择该路线的可能原因 1.步骤较少，副反应少，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； 5.在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。 设计合成路线的基本原则 【归纳】 【任务六】有机合成路线设计 3.正向合成法 采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标化合物。 简单、易得 碳骨架和官能团等方面的异同的比较 【任务六】有机合成路线设计 [例]以乙烯为原料，按照下列路线合成 3.正向合成法 Br2 NaOH 水溶液 氧化 氧化 A B C D 浓硫酸 CH2=CH2 【思考与讨论】 乙酸乙酯可作为香料原料，在日常生活中有广泛的应用。请问如何利用乙烯合成乙酸乙酯？ 有机合成的发展史 27 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，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90% 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，促进了有机合成技术和有机反应理论的发展 后续 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有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。 (1)酚羟基的保护 (2)碳碳双键的保护 CH2===CHR HClCH2Cl—CH2R CH2Cl—CH2R′CH2===CHR′ $$