3.5.2有機(jī)合成官能團(tuán)轉(zhuǎn)化及合成分析課件高二下學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修3

第三章烴的衍生物第五節(jié)有機(jī)合成

課時(shí)2利用相對(duì)簡單易得的原料具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標(biāo)分子有機(jī)化學(xué)反應(yīng)合成構(gòu)建碳骨架引入官能團(tuán)碳鏈的增長碳鏈的縮短成環(huán)碳碳雙鍵碳碳三鍵碳鹵鍵羥基醛基羧基構(gòu)建碳骨架引入官能團(tuán)酯基酰胺基酮羰基開環(huán)有機(jī)合成的兩大任務(wù)引入碳碳雙鍵①醇的消去反應(yīng)CH2＝CH2↑＋H2OCH3CH2OH濃硫酸170℃②鹵代烴的消去反應(yīng)CH2＝CH2↑＋NaBr＋H2OCH3—CH2—Br＋NaOH乙醇加熱CH2＝CHCl③炔烴的不完全加成反應(yīng)CH≡CH＋HCl催化劑加熱二、官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入引入碳鹵鍵①烴與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)CH4＋Cl2光照CH3Cl＋HCl＋Br2FeBr3＋HBrBr②不飽和烴的加成反應(yīng)CH3CHBrCH3CH2＝CHCH3＋HBr催化劑③醇的取代反應(yīng)CH3—CH2—Br＋H2OCH3—CH2—OH＋HBr加熱＋Br2BrBr官能團(tuán)的引入二、官能團(tuán)的引入引入羥基CH3CH2OH①烯烴與水的加成反應(yīng)CH2＝CH2＋H2O催化劑加熱CH3CH2—OH＋NaBr②鹵代烴的水解反應(yīng)CH3—CH2—Br＋NaOH水加熱③醛或酮的還原反應(yīng)CH3CH2OHCH3CHO＋H2Ni加熱④酯的水解反應(yīng)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O稀硫酸CH3COONa＋C2H5OHCH3COOC2H5＋NaOH官能團(tuán)的引入二、官能團(tuán)的引入引入羧基①烯烴的氧化反應(yīng)RCOOH＋CO2↑R—CH==CH2KMnO4H+無氫成酮一氫成酸二氫成氣(CO2)RCOOHRCH2OHKMnO4H+②醇的氧化反應(yīng)2CH3COOHO2O2CH3CH催化劑△③醛的氧化反應(yīng)OCH3CNH2H2OHCl加熱OCH3COHNH4Cl④酯、酰胺的水解反應(yīng)CHR′RKMnO4H+COOH⑤苯的同系物氧化反應(yīng)官能團(tuán)的引入二、官能團(tuán)的引入【小結(jié)1】常見官能團(tuán)的引入

官能團(tuán)引入方法碳碳雙鍵①鹵代烴的消去②醇的消去

③炔烴的不完全加成碳鹵鍵①醇(酚)的取代

②烯烴(炔烴)的加成③烷烴(苯及苯的同系物)的取代羥基①烯烴與水的加成

②鹵代烴的水解

③醛的還原

④酯的水解醛基①醇的催化氧化

②烯烴的氧化羧基①醇的氧化②醛的氧化

③酯的水解④烯烴的氧化酯基酯化反應(yīng)二、官能團(tuán)的引入官能團(tuán)引入方法消除不飽和鍵消除羥基消除醛基、酮羰基消除碳鹵鍵消除酯基、酰胺基加成反應(yīng)取代、消去、酯化、氧化加成、氧化消去、水解水解三、官能團(tuán)的消除【小結(jié)2】常見官能團(tuán)的消除

醛R'-CHO鹵代烴R-X醇R-OH羧酸R'-COOH酯R'COOR烴取代氧化還原水解氧化酯化水解水解酯化不飽和烴消去加成消去加成加聚高聚物烴及其衍生物之間的相互轉(zhuǎn)化是有機(jī)合成的基礎(chǔ)官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化利用衍變關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化四、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化增加官能團(tuán)個(gè)數(shù)官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化改變官能團(tuán)位置R-CH2-CH2OHR-CH=CH2

消去ClCl

R-CH-CH2

加成水解OHOHR-CH-CH2CH3CH=CH2

CH3CH2CH2

OH消去加成CH3CHCH3

ClCH3CHCH3

OH水解四、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化官能團(tuán)的保護(hù)含有多個(gè)官能團(tuán)的有機(jī)物在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，非目標(biāo)官能團(tuán)也可能受到影響。此時(shí)需要將該官能團(tuán)保護(hù)起來，先將其轉(zhuǎn)化為不受該反應(yīng)影響的其他官能團(tuán)，反應(yīng)后再轉(zhuǎn)化復(fù)原。酚羥基的保護(hù)OHCH3OHCOOH酚羥基易被氧化，故在加入氧化劑之前將-OH先轉(zhuǎn)化為-ONa(或-OCH3)，待其他基氧化后，再酸化使其轉(zhuǎn)化為-OH。OCH3COOHCH3IKMnO4/H＋H＋OCH3CH3五、官能團(tuán)的保護(hù)官能團(tuán)的保護(hù)醇羥基的保護(hù)

可先將羥基轉(zhuǎn)化為醚鍵，使醇轉(zhuǎn)化為在一般反應(yīng)條件下比較穩(wěn)定的醚。待相關(guān)合成反應(yīng)結(jié)束后，再在一定條件下脫除起保護(hù)作用的基團(tuán)(保護(hù)基)，恢復(fù)羥基。四、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化問：設(shè)計(jì)A、B兩步的目的是什么？防止碳碳雙鍵被氧化【任務(wù)】以HOCH2-CH=CH-CH2OH為原料合成HOOC-CH=CH-COOH的路線為HOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOOC-CHCl-CH2-COOHHOOC-CH=CH-COOHABC官能團(tuán)的保護(hù)碳碳雙鍵的保護(hù)碳碳雙鍵易加成，易被O3、H2O2、酸性高錳酸鉀等氧化，在氧化其他基團(tuán)前，可以利用其與HCl等的加成反應(yīng)將其保護(hù)起來，待氧化后再利用消去反應(yīng)將其轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。C＝C＋HX—C—C—XHNaOH/醇△C＝C＋H2O—C—C—OHH濃硫酸△C＝CC＝C四、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化氨基(-NH2)的保護(hù)氨基易被O2、O3、H2O2等氧化官能團(tuán)的保護(hù)CH3COOHNH2濃硝酸濃硫酸，加熱CH3NO2KMnO4/H＋COOHNO2Fe/HCl四、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化正向合成分析法（又稱順推法）

示例分析：由乙烯合成乙酸乙酯CH2=CH22個(gè)碳變成4個(gè)碳碳骨架的構(gòu)建官能團(tuán)的引入引入羥基、羧基、酯基CH3COOCH2CH3CH2=CH2C2H5OHCH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3加成氧化氧化酯化方案一五、有機(jī)合成分析五、有機(jī)合成分析CH3CH2BrC2H5OHCH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3水解氧化氧化酯化CH2=CH2加成方案二CH3COOHCH2=CH2直接氧化CH3CH2OH加成酯化CH3COOCH2CH3方案三盡量減少反應(yīng)步驟五、有機(jī)合成分析示例分析：由乙烯合成二乙酸乙二酯目標(biāo)化合物基礎(chǔ)原料中間體⑤OHOHH2CH2C逆合成分析法五、有機(jī)合成分析CH3COOH④C2H5OHClClH2CH2C②CH2CH2①CH2CH2③同學(xué)們，如何合成二乙酸乙二酯？CH2=CH2直接氧化加成水解酯化CH2=CH2O2催化劑，△H2O加壓，△路線一路線二同學(xué)們，上述路線一和路線二有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？從原料成本的角度考慮從原子利用率的角度考慮從環(huán)境保護(hù)的角度考慮路線一使用了Cl2和NaOH路線二使用了O2和H2O，成本更低路線一第二步取代反應(yīng)有副產(chǎn)物，原子利用率低路線二原子利用率高路線一使用了有毒的Cl2和強(qiáng)腐蝕性的NaOH，對(duì)環(huán)境不友好路線二使用了O2和H2O，對(duì)環(huán)境有友路線二更合理六、有機(jī)合成路線的評(píng)價(jià)有機(jī)合成的原則有機(jī)合成路線的分析利用相對(duì)簡單易得的原料具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標(biāo)分子有機(jī)化學(xué)反應(yīng)合成構(gòu)建碳骨架引入官能團(tuán)較低成本較高產(chǎn)率操作簡便綠色化學(xué)符合事實(shí)六、有機(jī)合成路線的評(píng)價(jià)路線1：步驟多，反應(yīng)條件復(fù)雜，成本高，且使用較多的