【公開(kāi)課課件】第3章第1節(jié)第1課時(shí)有機(jī)合成的關(guān)鍵課件2021-2022學(xué)年下學(xué)期高二化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修3

回味從前知識(shí)準(zhǔn)備——各類烴及衍生物的主要化學(xué)性質(zhì)：

名

稱

結(jié)

構(gòu)

化學(xué)反應(yīng)

雙

鍵

－C＝C－

叁

鍵

－C＝C－

苯

環(huán)

羥

基

－OH

醛

基

O

－C－H

羧

基

O

－C－OH

酯

基

O

－C－O－R、

加聚加成加成加聚易取代、難加成取代、消去、氧化加成、氧化、還原酯化、酸性、取代水解第3章有機(jī)合成及其應(yīng)用

合成高分子化合物第1節(jié)有機(jī)化合物的合成第1課時(shí)有機(jī)合成的關(guān)鍵—碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入

自1828年德國(guó)化學(xué)家維勒人工合成尿素以來(lái)，人類運(yùn)用有機(jī)化學(xué)手段合成出許許多多自然界中存在的物質(zhì)，也創(chuàng)造性地合成出許許多多自然界中并不存在的物質(zhì)。有機(jī)合成的產(chǎn)物被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域。正如著名的有機(jī)合成化學(xué)家伍德沃德（R.Woodward）所說(shuō)，有機(jī)合成的威力體現(xiàn)為在“老的自然界”旁邊再建立起一個(gè)“新的自然界”。

你可曾體會(huì)到有機(jī)合成的重要性？你思考過(guò)合成有機(jī)化合物需要解決哪些問(wèn)題嗎？聯(lián)想質(zhì)疑有機(jī)合成的應(yīng)用染料炸藥農(nóng)藥醫(yī)藥塑料合成纖維天然橡膠天然纖維有機(jī)合成有機(jī)合成合成橡膠宇航服中應(yīng)用了一百三十多種新型材料。其中多數(shù)是有機(jī)合成材料。隱形眼鏡材料改造天然有機(jī)化合物合成新的有機(jī)化合物制備天然有機(jī)化合物阿司匹林緩釋片水仙花香料我們世界上每年合成的近百萬(wàn)個(gè)新化合物中約70%以上是有機(jī)化合物。明確目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成路線對(duì)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定試驗(yàn)其性質(zhì)或功能合成目標(biāo)化合物大量合成一、有機(jī)合成基本流程：目標(biāo)產(chǎn)物的碳骨架和官能團(tuán)。關(guān)鍵是碳骨架構(gòu)建和官能團(tuán)引入。目標(biāo)產(chǎn)物不符合，重新審查和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)合成路線關(guān)鍵碳骨架的構(gòu)建官能團(tuán)的引入增長(zhǎng)碳鏈縮短碳鏈引入碳碳雙鍵引入鹵原子引入羥基引入羰基引入羧基成環(huán)開(kāi)環(huán)二、設(shè)計(jì)合成路線1.碳鏈增長(zhǎng)烯烴、炔烴加聚反應(yīng)碳骨架的構(gòu)建①鹵代烴的取代a.CH3CH2Br＋NaCN―→

，CH3CH2CN

；CH3CH2CN＋NaBrCH3CH2COOH丙腈氰基信息②醛酮與HCN、RMgX(格式試劑)加成

與RMgX(格式試劑)

信息④烯烴、炔烴加聚反應(yīng)③醛酮的羥醛縮合(其中至少一種有α--H)信息2.碳鏈縮短水解①羧酸及其鹽的脫羧反應(yīng)如：無(wú)水醋酸鈉晶體與氫氧化鈉(通常用堿石灰——?dú)溲趸c與氧化鈣的混合物)共熱制備甲烷(脫羧反應(yīng))：CH3COONa＋NaOHCH4↑＋Na2CO3

實(shí)驗(yàn)室制甲烷的方法(實(shí)驗(yàn)儀器、試劑)練習(xí)：寫(xiě)出苯甲酸鈉和堿石灰加熱的反應(yīng)方程式注意事項(xiàng)：1.必須用無(wú)水醋酸鈉，否則無(wú)法脫羧（即反應(yīng)無(wú)法發(fā)生）2.最好用堿石灰（NaOH與CaO）的混合物，CaO的作用是吸水（有利于反應(yīng)進(jìn)行）和稀釋混合物濃度（便于甲烷逸出）以及減少高溫時(shí)NaOH與玻璃管的作用，防止玻璃試管破裂（因NaOH會(huì)和玻璃中的SiO2反應(yīng)）收集方法：

用排水法或向下排空氣法實(shí)驗(yàn)室制備甲烷裝置(固固加熱)③烯烴、炔烴的氧化反應(yīng)②苯的同系物的氧化反應(yīng)CH3CH=CH2CH3COOH+CO2KMnO4(H+)⑤水解反應(yīng)：主要包括酯的水解、蛋白質(zhì)的水解和糖的水解。④烴的裂化或裂解：C16H34 C8H16＋C8H18C8H18 C4H10＋C4H8①有機(jī)成環(huán)方式：一種是通過(guò)加成反應(yīng)、聚合反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；

3.成環(huán)開(kāi)環(huán)

另一種是至少含有兩個(gè)相同或不同官能團(tuán)的有機(jī)物分子，如多元醇、多元酸、羥基酸、氨基酸等通過(guò)分子內(nèi)或分子間脫去小分子水或氨而成環(huán)②成環(huán)反應(yīng)生成的5、6元環(huán)比較穩(wěn)定

③成環(huán)反應(yīng)類型：

a、雙烯合成。

共軛二烯烴與含有碳碳雙鍵或三鍵的化合物進(jìn)行1,4—加成反應(yīng)生成六元環(huán)狀化合物。

b、聚合反應(yīng)。c、脫水反應(yīng)。d、酯化反應(yīng)。

開(kāi)環(huán)反應(yīng)類型：環(huán)烯烴的氧化、環(huán)酯、環(huán)酰胺的水解幾個(gè)開(kāi)環(huán)和成環(huán)的反應(yīng)1.引入碳碳雙鍵①鹵代烴的消去反應(yīng)：CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O醇②醇的消去反應(yīng)：CH3CH(OH)CH3CH3CH=CH2+H2O濃硫酸③炔烴的不完全加成：HC≡CH＋HCl

CH2==CHCl三種方法官能團(tuán)的引入催化劑

2.引入鹵原子①烷烴、苯與鹵素取代：CH4+Cl2CH3Cl+HCl光烯烴、炔烴、醛、酮、羧酸等與鹵素反應(yīng)+Br2—Br+HBrFeCH3CH=CH2+Cl2CH2ClCH=CH2+HClCH3COOH+Cl2CH2ClCOOH+HCl催化劑④烯/炔加成鹵素/鹵化氫：CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br③醇與鹵化氫取代：CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2O②α-H與鹵素取代：信息3.引入羥基②烯烴與水反應(yīng)：CH2=CH2+H2OCH3CH2OH③醛、酮加成：CH3CHO+H2CH3CH2OH催化劑④酯的水解：CH3COOCH3+NaOHCH3COONa+CH3OH⑤羧酸還原：CH3COOHCH3CH2OHLiAlH4①鹵代烴水解：CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBrH2O催化劑加熱⑥酯的醇解：HCOOC2H5+CH3OHHCOOCH3+C2H5OH信息信息①醇的催化氧化：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OCu(CH3)2C=CHCH3(CH3)2C=O+CH3CHOO3Zn/H2O(CH3)2C=C(CH3)22(CH3)2C=OKMnO4(H+)Cu△2CH3-C-CH3

＋2H2OO＝2CH3CHCH3＋O2OH－②烯烴的氧化：4.引入羰基信息信息CH3CHO+2Cu(OH)2

+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O：C2H5CNC2H5COOHH+,H2O③烯烴及苯的同系物的氧化：②醇及醛的氧化反應(yīng)：-CH3-COOHKMnO4(H+)①酯的水解：CH3COOCH3+H2OCH3COOH+CH3OH④氰基的水解5.引入羧基信息銀氨溶液、氧氣、酸性高錳酸鉀、溴水

在有機(jī)合成中，官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化可以通過(guò)取代、消去、加成、氧化、還原等反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。某些官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化關(guān)系：官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化a.官能團(tuán)種類變化：b.官能團(tuán)數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去CH2=CH2加Br2CH2Br－CH2Brc.官能團(tuán)位置變化：CH3CH2CH2-Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br包括官能團(tuán)種類、數(shù)目、位置的變化等。-Br-OH-CHO-COOH-COOR水解氧化氧化酯化官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化9.以環(huán)己醇為原料有如下合成路線：

，則下列說(shuō)法正確的是A.反應(yīng)①的反應(yīng)條件是NaOH溶液、加熱

B.反應(yīng)②的反應(yīng)類型是取代反應(yīng)C.環(huán)己醇屬于芳香醇

D.反應(yīng)②中可以加入溴水123456789101112131411.由E(

)轉(zhuǎn)化為對(duì)甲基苯乙炔(

)的一條合成路線如下：(G為相對(duì)分子質(zhì)量為118的烴)1234567891011121314第3章有機(jī)合成及其應(yīng)用

合成高分子化合物第1節(jié)有機(jī)化合物的合成第2課時(shí)有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用一、正向合成分析法（順推法）基礎(chǔ)原料中間體中間體目標(biāo)化合物交流研討

某種醫(yī)用膠的分子結(jié)構(gòu)為

。某同學(xué)以乙烯為起始物，為這種有機(jī)化合物設(shè)計(jì)了如下合成路線。在上述合成過(guò)程中，碳骨架是如何構(gòu)建的？官能團(tuán)是如何轉(zhuǎn)化的？碳碳雙鍵羥基醛基羧基引入氯原子引入酯基碳鏈增長(zhǎng)碳鏈增長(zhǎng)引入碳碳雙鍵對(duì)比原料分子目標(biāo)分子實(shí)現(xiàn)變化的措施碳鏈

個(gè)C

個(gè)C引入

；在羧基的α-碳上引入__________；通過(guò)取代羧基變?yōu)開(kāi)____、

變?yōu)?/p>

；最后再引入

，發(fā)生消去反應(yīng)得碳碳雙鍵官能團(tuán)___________________、________、__________28—C≡N羧基鹵素原子酯基鹵素原子氰基—CH2OH1.逆向合成法概念逆合成分析法就是從

逆推

、設(shè)計(jì)合理的合成路線的方法。在逆推過(guò)程中，需要逆向?qū)ふ夷茼樌铣赡繕?biāo)化合物的

有機(jī)化合物，直至選出合適的

。如下圖所示：產(chǎn)物原料中間起始原料二、逆合成分析法

1967年美國(guó)有機(jī)化學(xué)家科里（EJ.Corey）提出了具有嚴(yán)格邏輯性的“逆合成分析原理”，以及合成過(guò)程中的有關(guān)原則和方法。按照他的原理，使很多合成難度較大的有機(jī)化合物，得到較高的收率而獲得成功。科里還開(kāi)創(chuàng)了運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)合成設(shè)計(jì)。按照他的原理，他和他的學(xué)生衛(wèi)普克編制了第一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)程序(DCSS)。由此程序?yàn)榛A(chǔ)，還開(kāi)發(fā)了許多新的程序。這實(shí)際上是使他的“逆合成分析原理”及有關(guān)原則、方法數(shù)字化。由于科里提出有機(jī)合成的“逆合成分析方法”并成功地合成50多種藥劑和百余種天然化合物，對(duì)有機(jī)合成有重大貢獻(xiàn)，而獲得1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。逆合成分析原理科學(xué)史話美國(guó)有機(jī)化學(xué)家EJ.Corey2.優(yōu)選合成路線原則化學(xué)原理安全可靠綠色合成思想符合綠色合成思想：①原子經(jīng)濟(jì)性②原料綠色化③試劑和催化劑無(wú)公害性

原子經(jīng)濟(jì)性

1991年,美國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家特勞斯特（B.Trost）提出了原子經(jīng)濟(jì)性概念，認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使反應(yīng)達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可以用原子利用率來(lái)衡量：資料在線3.逆合成分析法設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的一般程序4.案例分析利用逆合成分析法設(shè)計(jì)由甲苯制苯甲酸苯甲酯的合成路線。(1)觀察目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)相同相同苯環(huán)

對(duì)于酯類化合物的合成，盡管可用的方法很多，但首先想到的往往是羧酸和醇的酯化反應(yīng)。以此為出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)烴及烴的衍生物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，按以下思路可由目標(biāo)化合物分子逆推出原料分子。(2)逆推原料分子芐基氯路線②制備苯甲酸的步驟多、成本高，且使用較多的氯氣，不利于環(huán)境保護(hù)。路線①由甲苯分別制備苯甲酸和苯甲醇，然后由它們發(fā)生酯化反應(yīng)制備苯甲酸苯甲酯，是比較合理的實(shí)驗(yàn)室合成路線。優(yōu)選路線③的步驟較少，但所用還原劑LiAlH4價(jià)格昂貴，要求無(wú)水操作，成本高。④制備苯甲酸的步驟多、成本高，且使用較多的氯氣，不利于環(huán)境保護(hù)。閱讀課本第118頁(yè)《化學(xué)與技術(shù)》苯甲酸苯甲酯的工業(yè)合成。工