5.3 有机合成的一般过程 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

该高中化学课件聚焦有机合成设计，涵盖基团相互影响、官能团转化、碳架结构改变及合成方法等核心知识。从19世纪有机合成研究导入，连接基础反应与官能团转化，搭建从基团影响到合成路线设计的学习支架。 其亮点是以“结构决定性质”化学观念为核心，通过对比实验（如苯与甲苯硝化差异）、官能团转化表格及合成路线流程图（如有机玻璃制备），培养科学思维与探究能力。例题与练习助力知识应用，帮助学生构建系统网络，提升合成设计能力，也为教师提供丰富教学案例，优化教学效率。

组织建设 苏教版-化学 · 选修3《有机化学基础》 专题5 药物合成的重要原料 有机合成设计 【引入】自19世纪20年代以来，人类开始进行有机合成的研究，为了满足人类的特殊需求，有机化学家们不断地合成功能各异、性能卓越的各种有机物。 有机合成的基础是有机反应，旨在实现官能团的转化和目标产物的高效生成，需要我们综合考虑反应条件的控制和有机物基团间的相互影响。 有机合成设计 第 页 1、苯、甲苯的硝化反应 CH3 NO2 NO2 O2 N C H3 浓硫酸 100℃ + 3HNO3 + 3H2O NO2 浓硫酸 50-60℃ + HNO3 + H2O 甲苯的性质与苯相比，具有一定的相似性，同时也有一定的差异。 差异的原因:苯环受到甲基的影响，更容易发生取代反应。 一、有机物基团间的相互影响 第 页 2、乙醇、苯酚分别与氢氧化钠溶液 ＋NaOH―→ ＋H2O CH3CH2—OH与氢氧化钠溶液不反应 差异的原因:—OH受到苯环的影响,使—OH上的氢原子更加活泼。 一、有机物基团间的相互影响 第 页 3、苯、苯酚的溴代反应 差异的原因:苯环受到—OH的影响,使苯环上的氢原子更加活泼。 一、有机物基团间的相互影响 第 页 4、甲苯与乙烷分别与酸性高锰酸钾 COOH KMnO4 H+ C H CH3-CH3与酸性高锰酸钾溶液不反应 差异的原因:烷基（—CH3）受到苯环的影响。 一、有机物基团间的相互影响 第 页 5、2-溴丙烷与氢氧化钾水（乙醇）溶液 差异的原因:溶剂不同。 一、有机物基团间的相互影响 第 页 6、乙醇与浓硫酸（140℃、170℃） 2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3＋H2O 【归纳】一、有机物基团间的相互影响 基团之间的相互作用会影响物质的性质，以及有机反应速率，有机反应所用的溶剂及其他反应条件也会影响反应速率和反应产物。 差异的原因:反应条件不同。 一、有机物基团间的相互影响 第 页 我们知道，有机化合物的性质主要取决于它所具有的官能团，从官能团入手考察不同类别有机化合物之间的转化关系，不难发现有机化合物之间的转化，实质就是在一定条件下官能团发生的变化。 有机化合物合成路线的设计往往围绕官能团展开。 常见的官能团有哪些？都有什么化学性质？ 二、重要有机物之间的相互转化-官能团性质 第 页 二、重要有机物之间的相互转化-官能团性质 主要化学性质 与氢气加成还原 ①与氢气加成还原 ②与氧气、银氨溶液、新制氢氧化铜、酸性高锰酸钾、溴水等氧化 ④缩聚反应 ①弱酸性：与钠、氢氧化钠、碳酸钠②取代反应：浓溴水 ③显色反应：FeCl3溶液 ④缩聚反应 ①与钠②取代反应：卤化氢(HBr)，加热③消去反应：浓硫酸，加热④成醚反应：浓硫酸，加热⑤酯化：与羧酸，浓硫酸，加热 ①加成②氧化(可燃性、催化氧化、酸性高锰酸钾)③加聚 ①加成②氧化(可燃性、酸性高锰酸钾)③加聚 ①水解反应：氢氧化钠水溶液 ②消去反应：氢氧化钠醇溶液 第 页 水解反应①稀硫酸，可逆 ②氢氧化钠溶液，不可能 ①弱酸性：与钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠 ②酯化反应：醇，浓硫酸，加热 主要化学性质 二、重要有机物之间的相互转化-官能团性质 第 页 如何实现 的转化？（写出流程图） Cl NaOH/醇 Cl2/CCl4 Cl Cl NaOH/醇 Cl2 较高温度 Cl Cl H2 催化剂 Cl Cl 【归纳】有机物之间的转化，实质是在一定条件下官能团发生变化。 二、重要有机物之间的相互转化-官能团性质 第 页 第 页 常见有机反应类型有取代反应、加成反应、消去反应、氧化反应、还原反应、酯化反应、水解反应、加聚反应、缩聚反应等。 ⑴能发生水解反应 —C—NH— O 酰胺基 酯基 ⑵能发生加成反应 碳碳双键 C=C —C≡C— 碳碳三键 —C—O— O —C—X 碳卤键 —CHO 醛基 酮羰基 苯基 二、重要有机物之间的相互转化-官能团反应类型 第 页 ⑷能发生氧化反应 —OH 醇羟基、酚羟基 —CHO 醛基 ⑸能发生还原反应 —CHO 醛基 ⑶能发生消去反应 —OH 羟基 —C—X 碳卤键 酮羰基 —C≡C— —C≡C— C=C C=C 碳碳双键 碳碳双键 碳碳叁键 碳碳叁键 苯的同系物 苯和苯的同系物 二、重要有机物之间的相互转化-官能团反应类型 第 页 ⑺能发生缩聚反应 —OH与—CHO 酚羟基 醛基 ⑧能发生酯化反应 —CHO 醛基 ⑹能发加聚反应 —OH 羟基 酮羰基 C=C 碳碳双键 —COOH 羧基 —OH与—COOH 羟基 羧基 二、重要有机物之间的相互转化-官能团反应类型 第 页 ⑼能与溴水反应 ⑽能与氢氧化钠溶液反应 ⑾能与碳酸钠溶液反应 ⑿能与碳酸氢钠溶液反应 ⒀能与酸性高锰酸钾溶液溶液反应 碳碳双键、碳碳叁键 浓溴水-苯酚 羧基 羧基、酯基 苯酚、酰胺 烷烃、苯不可以 羧基、苯酚 二、重要有机物之间的相互转化-官能团反应类型 第 页 ⑴—X(碳卤键)的引入 ①烷烃、苯烷基的光照卤代 CH4+Cl2 光 CH3Cl+HCl ②苯环的催化卤代 甲烷与氯气光照： 甲苯与液溴光照： 苯与液溴（溴化铁催化剂）： 甲苯与液溴（溴化铁催化剂）： 或 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 CH3CH2=CH2+HBr CH3CHBrCH3 △ ③醇与HX的取代 C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O △ 丙烯与溴化氢： 乙醇与溴化氢 ④含 C=C 、—C≡C—等不饱和烃与X2、HX的加成 乙炔与足量的溴水： CH≡CH＋2Br2 ―→ CHBr2CHBr2 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 ⑵引入碳碳双键、碳碳三键的方法 ①某些醇的消去 CH3CH2CH2OH CH3CH2=CH2 +H2O 浓硫酸 △ ②某些卤代烃的消去 CH3CH2CH2Br+NaOH CH3CH=CH2+NaBr+H2O 醇 △ 1—丙醇的消去反应： 1—溴丙烷的消去反应： ↑ 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 如图所示有机物引入—OH可能的方法有哪些？ 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 ⑶引入—OH的方法 ①醛.酮加氢 CH3CHO+H2 CH3CH2OH 催化剂 Δ (CH3)2C=O+H2 (CH3)2CHOH 催化剂 Δ ②卤代烃水解 H2O CH3CH2OH+NaBr CH3CH2Br +NaOH △ 乙醛加氢气 丙酮加氢气 溴乙烷水解 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 ⑶引入—OH的方法 CH3CH2OH CH2=CH2+H2O 催化剂 加热 ④烯烃加水 ③酯的水解 CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+ C2H5OH 稀H2SO4 △ 乙酸乙酯水解 乙烯水化制乙醇 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 ⑷引入—COOH 的方法 ①醛的氧化 2CH3CHO+O2 2CH3COOH 催化剂 Δ ②酯的水解 CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+ C2H5OH 稀H2SO4 △ ③有机盐的酸化 CH3COONa + HCl CH3COOH+NaCl 乙酸钠与稀盐酸 乙醛催化氧化 乙酸乙酯水解 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 ⑷引入—COOH 的方法 ✮④部分烯烃被强氧化剂氧化（如R1-CH=CH-R2被酸性高锰酸钾氧化） R1-CH=CH-R2 酸性高锰酸钾 R1-COOH + R2COOH 碳上有两个氢被氧化为CO2，碳上有一个氢被氧化为羧酸，碳上没有氢则被氧化为酮。 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 ⑸引入羰基或醛基的方法 ①醇的氧化 2CH3CH2OH+O2　 2CH3CHO+2H2O Cu △ ✮②部分烯烃的臭氧氧化、锌水解（如CH3CH2CH=C(CH3)2） 乙醇的催化氧化 CH3CH2CHO＋ ①O3 ②Zn/H2O 2-丙醇的催化氧化 2CH3CHOHCH3+O2　 2CH3COCH3+2H2O 催化剂 △ 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 如何由 合成 ，写出流程图 二、重要有机物之间的相互转化-官能团引入 第 页 化合物Z是一种抗骨质疏松药的一种重要中间体，可由下列反应制得。下列有关X、Y、Z的说法错误的是 （ ） A．X的分子式为 B．可用浓溴水溶液鉴别Z和C．Z可发生取代、加成、还原、氧化、缩聚反应D．Z与足量的氢气加成后产物中有4个手性碳原子 B 二、重要有机物之间的相互转化-练习 第 页 【例题】非诺洛芬是一种治疗类风湿性关节炎的药物，可通过以下方法合成： (1)B分子中的含氧官能团为 (填名称)。(2)反应①中加入的试剂X的分子式为C8H8O2，X的结构简式为 。(3)E分子中碳原子采取轨道杂化的类型及相应的数目之比为 。(4)在上述五步反应中，属于取代反应的是 (填序号)。 醚键、酮羰基 sp∶sp2∶sp3 =1∶12∶ 2 ①③④ 第 页 (5)B的一种同分异构体满足下列条件：I．能发生银镜反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应；II．分子中有6种不同化学环境的氢，且分子中含有两个苯环。 写出该同分异构体的结构简式： 。 C：6+6+2 O：2 Ω：4+4+1 第 页 (6)根据已有知识并结合相关信息，写出以 为原料制备 的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。 第 页 ⑴苯环侧链引羧基 如 (R代表烃基)被酸性KMnO4溶液氧化生成 ，此反应可缩短碳链。 ⑵卤代烃跟氰化钠溶液反应再水解可得到羧酸 如 CH3CH2Br CH3CH2CN CH3CH2COOH NaCN H2O 卤代烃与氰化物发生取代反应后，再水解得到羧酸，这是增加一个碳原子的常用方法。 二、重要有机物之间的相互转化——改变碳架结构 第 页 ⑶醛、酮与氢氰酸的加成反应 根据以上信息写出以丙酮（CH3COCH3）和甲醇（CH3OH）为原料（无机试剂任选），制备有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）的合成路线流程图。 CH3—C—CH3 = O 1)HCN 2)H2O、H+ CH3—C—COOH — — OH CH3 浓硫酸 CH3=C—COOH — CH3 浓硫酸, CH3OH 催化剂 —CH2—C— COOCH3 CH3 n 二、重要有机物之间的相互转化——改变碳架结构 第 页 ⑷烯烃通过臭氧氧化，再经过锌与水处理得到醛或酮。 CH3CH2CHO＋ ①O3 ②Zn/H2O 写出下列反应产物的结构简式： 二、重要有机物之间的相互转化——改变碳架结构 第 页 ⑸烯烃被强氧化剂氧化（如R1-CH=CH-R2被酸性高锰酸钾氧化） R1-CH=CH-R2 酸性高锰酸钾 R1-COOH + R2COOH 碳上有两个氢被氧化为CO2，碳上有一个氢被氧化为羧酸，碳上没有氢则被氧化为酮。通过该反应可推断碳碳双键的位置。 二、重要有机物之间的相互转化——改变碳架结构 第 页 ⑹双烯合成 如1,3­丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯 这是著名的双烯合成，也是合成六元环的首选方法。 根据以上信息写出以 和 为原料制备 的合成路线流程图。 Br2/CCl4 Br Br NaOH 乙醇， H2，催化剂 二、重要有机物之间的相互转化——改变碳架结构 第 页 ⑺羟醛缩合 有α­H的醛在稀碱(10% NaOH)溶液中能和另一分子醛相互作用，生成β­羟基醛，称为羟醛缩合反应。 2CH3CH2CHO 稀OH- —H2O 二、重要有机物之间的相互转化——改变碳架结构 第 页 ⑻格林试剂延长碳链 卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格林试剂（R—MgX），它可与醛、酮等羰基化合物加成： 二、重要有机物之间的相互转化——改变碳架结构 第 页 三、有机合成的一般过程——有机合成推断方法 ⑴顺推法 此法采用正向思维方法,其特点是利用简单物质作为起始原料(包含基础原料和辅助原料),通过有机反应连上一个官能团或一段碳链,得到一个中间体;在此基础上,根据中间体官能团的特性,加上辅助原料,进行第二步反应,得到下一个中间体……经过多步反应,得到具有一定碳原子数、某种官能团的目标产物。 第 页 ⑵逆推法 此法采用逆向思维方法,又叫逆合成分析法,其特点是将目标产物倒退一步找出前一步反应的中间体(该中间体与辅助原料反应可以得到目标产物);再倒退一步,找出再前一步反应的中间体……依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。在设计复杂有机物的合成路线时,逆合成分析法是一种常用方法。 三、有机合成的一般过程——有机合成推断方法 第 页 ①具体步骤如下： 根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2===CH2)，通过五步反应进行合成，写出反应的化学方程式： (Ⅰ)_________________________________________， (Ⅱ)_________________________________________， (Ⅲ)_________________________________________， (Ⅳ)_________________________________________， (Ⅴ)__________________________________________。 三、有机合成的一般过程——有机合成推断方法 想一想 第 页 （ | ） ⑶综合法 此法采用综合思维的方法,先用“顺推法”缩小范围,向目标产物靠近,再用“逆推法”缩小范围,向起始原料靠近,直到从两个方向推出的同一个中间体的结构式相同为止。综合运用顺推、逆推法,可以快速导出最佳合成路线。 三、有机合成的一般过程——有机合成推断方法 第 页 CH3CH2BrCH3＋KOHCH3CH==CH2↑＋KBr＋H2O CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O $