人教版化学选修5课件：3-4-2《有机合成》

人教版化学选修5课件：3-4-2《有机合成》

第四节 有机合成 第三章 烃的含氧衍生物 一、有机合成的过程 利用 简单 、 易得 的原料，通过有机反应，生成具有特定 结构和功能 的有机化合物。 1 、有机合成的 概念 2 、有机合成的 任务 有机合成的任务包括目标化合物 分子骨架的构建 和 官能团的转化 。 有机合成过程示意图 基础原料 辅助原料 副产物 副产物 中间体 中间体 辅助原料 辅助原料 目标化合物 3 、有机合成的 过程 4 、 有机合成的设计思路 5 、关键： 设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化 。 6 、有机物的相互转化关系： 两碳有机物为例： CH 3 -CH 3 CH 3 -CH 2 -Cl CH 2 = CH 2 CH 2 Cl-CH 2 -Cl CH  CH CH 2 =CHCl [ CH-CH ] n H Cl CH 3 -CH 2 -OH CH 3 -CHO CH 3 -COOH CH 3 COOC 2 H 5 CH 3 COONa 7 、碳骨架的构建和官能团的引入 。 (1). 碳骨架构建 : 包括碳链增长和缩短 、成环和开环等。 构建方法会以信息形式给出。 (2. 官能团的引入和转化 : (1) 官能团的引入： 思考与交流 1 、引入碳碳双键的三种方法： 卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。 2 、引入卤原子的三种方法： 醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成；烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。 (2) 官能团的转化： 包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。 3 、引入羟基的四种方法： 烯烃与水的加成；卤代烃的水解；酯的水解；醛的还原。 a. 官能团种类变化： CH 3 CH 2 -Br 水解 CH 3 CH 2 -OH 氧化 CH 3 -CHO b. 官能团数目变化： CH 3 CH 2 -Br 消去 CH 2 =CH 2 加 Br 2 CH 2 Br － CH 2 Br c. 官能团位置变化： CH 3 CH 2 CH 2 -Br 消去 CH 3 CH=CH 2 加 HBr CH 3 CH-CH 3 Br 二、有机合成的方法 1 、有机合成的常规方法 （ 1 ）官能团的引入 ① 引入双键 （ C=C 或 C=O ） 1 ）某些醇的消去引入 C=C CH 3 CH 2 OH 浓硫酸 170℃ CH 2 == CH 2 ↑ +H 2 O 醇 △ CH 2 =CH 2 ↑ + NaBr+ H 2 O CH 3 CH 2 Br + NaOH 2 ）卤代烃的消去引入 C=C 3 ）炔烃加成引入 C=C 4 ）醇的氧化引入 C=O ② 引入卤原子 （ —X ） 1 ）烃与 X 2 取代 CH 4 +Cl 2 CH 3 Cl+ HCl 光照 2CH 3 CH 2 OH+O 2 　 2CH 3 CHO+2H 2 O 催化剂 △ CH ≡ CH + HBr CH 2 =CHBr 催化剂 △ 3 ）醇与 HX 取代 CH 2 == CH 2 +Br 2 CH 2 BrCH 2 Br 2 ）不饱和烃与 HX 或 X 2 加成 ③ 引入羟基 （ —OH ） 1 ）烯烃与水的加成 CH 2 == CH 2 +H 2 O CH 3 CH 2 OH 催化剂 加热加压 2 ）醛（酮）与氢气加成 CH 3 CHO +H 2 CH 3 CH 2 OH 催化剂 Δ C 2 H 5 OH + HBr C 2 H 5 Br + H 2 O △ 3 ）卤代烃的水解（碱性） C 2 H 5 Br +NaOH C 2 H 5 OH + NaBr 水 △ 4 ）酯的水解 稀 H 2 SO 4 CH 3 COOH+C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O △ （ 2 ）官能团的消除 ① 通过加成消除 不饱和键 ② 通过消去或氧化或酯化或取代等消除 羟基 ③ 通过加成或氧化消除 醛基 ④ 通过消去反应或水解反应可消除 卤原子 （ 3 ）官能团的衍变 主要有机物之间转化关系图 还原 水 解 酯 化 酯 羧酸 醛 醇 卤代烃 氧化 氧化 水解 烯 烷 炔 2 、正向合成分析法 此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可间接的 中间产物 ，逐步推向 目标合成有机物 。 基础原料 中间体 中间体 目标化合物 正向合成分析法示意图 3 、逆向合成分析法 是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。 基础原料 中间体 中间体 目标化合物 逆向合成分析法示意图 所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须比较 温和 ，并具有 较高的产率 ，所使用物基础原料和辅助原料应该是 低毒性 、 低污染 、 易得 和 廉价 的。 2 C 2 H 5 OH C—OC 2 H 5 C—OC 2 H 5 O O C—OH C—OH O O + 草酸二乙酯的合成 H 2 C—OH H 2 C—OH H 2 C—Cl H 2 C—Cl CH 2 CH 2 C—H C—H O O 练习：用 2- 丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线 认目标 巧切断 再切断 …… 得原料 得路线 NaOH C 2 H 5 OH 1 、逆合成分析： + NaOH 水 2 、合成路线： Br 2 O 2 Cu O 2 浓 H 2 SO 4 Br 2 Br 2 NaOH 水 第四节 有机合成 ( 第二课时 ) 【 预备知识回顾 】 1 、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质 产物还有 CH 2 Cl 2 、 CHCl 3 、 CCl 4 等。烷烃及 烷烃基 的主要化学性质，注意反应条件为 光照 减少 C 原子的方法 2 【 预备知识回顾 】 1 、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质 A — B 为 X 2 、 HX 、 H 2 、 H—OH 、 H—CN 等 3 【 预备知识回顾 】 1 、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质 C=C 和 X 2 加成： 往 相邻碳 上 引入 2 个卤素原子 ； C=C 和 HX 加成：引入 1 个卤素原子 ； C=C 和水加成：引入一个羟基 (—OH) ； C=C 和 HCN 加成：增长碳链 。 4 【 预备知识回顾 】 1 、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质 化学性质： 和 HX 、 X 2 、 H 2 、 H 2 O 、 HCN 等加成 5 【 预备知识回顾 】 1 、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质 炔烃不完全加成：引入 C=C 。如：乙炔和 HCl 反应生成 CH 2 =CHCl ，既引入了 C=C 也引入了 —X 原子 ； CH≡CH 和水加成产物为乙醛：引入 醛基 ( 或酮基 ) 。 6 【 预备知识回顾 】 2 、苯及其同系物的化学性质 写出苯与 液溴、浓硝酸和浓硫酸混合液、浓硫酸、氢气 反应的化学方程式。 思考： 如何往苯环上引入 — X 原子、 —NO 2 、 —SO 3 H ？如何将苯环转化为 环己基 ？ 7 2 、苯及其同系物的化学性质 写出甲苯与 浓硝酸和浓硫酸混合液 反应的化学方程式。 甲苯可以被酸性 KMnO 4 溶液氧化为 苯甲酸 此为往苯环上引入 —COOH 的方法 8 【 预备知识回顾 】 3 、卤代烃的制取及其主要化学性质 引入一个卤素 (—X) 原子 往相邻碳上引入 2 个卤素原子 9 【 预备知识回顾 】 3 、卤代烃的制取及其主要化学性质 思考： 1 、如何引入 C=C ？ 2 、如何引入 羟基 (—OH) ？ 化学性质： 请写出 溴乙烷 分别和 NaOH 水 溶液 、 NaOH 醇 溶液混合 加热 的化学方程式，并指出其反应类型。 10 【 预备知识回顾 】 3 、卤代烃的制取及其主要化学性质 一卤代烃的 消去反应引入 C=C 、 一卤代烃的 水解引入 —OH 11 【 预备知识回顾 】 4 、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质  请以乙醇为例写出上述转化的化学方程式： 思考 : 如何引入 醇羟基、醛基、羧基、酯基 12 【 预备知识回顾 】 4 、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质 乙醇的其它化学性质 ( 写出化学方程式 ) ：  和金属钠的反应 ( 置换反应 ) ：  分子间脱水生成二乙醚 ( 取代反应 ) ：  和 HX 的反应 ( 取代反应 ) ： 2Na + 2C 2 H 5 OH → 2C 2 H 5 ONa + H 2 ↑ 2C 2 H 5 OH —— → C 2 H 5 OC 2 H 5 + H 2 O 浓硫酸 140 ℃ HBr + C 2 H 5 OH → C 2 H 5 Br + H 2 O 引入卤素原子的方法之一  13 【 预备知识回顾 】 4 、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质 乙醛的其它化学性质 ( 写出化学方程式 ) ：  和银氨溶液的反应：  和新制 Cu(OH) 2 悬浊液的反应： CH 3 CHO + 2Cu(OH) 2 —— → CH 3 COOH + Cu 2 O  + 2H 2 O  CH 3 CHO + 2Ag(NH 3 ) 2 OH —— → CH 3 COONH 4 + 2Ag  + 3NH 3 + H 2 O  此两反应为将醛基氧化为羧基的方法之一 14 5 、酚的主要化学性质 ( 写出化学方程式 ) ：  苯酚与 NaOH 溶液的反应 ( 酸碱中和 ) ：  苯酚钠溶液中通入 CO 2 气体： 15 C 6 H 5 OH+NaOH → C 6 H 5 ONa+H 2 O C 6 H 5 ONa+CO 2 +H 2 O → C 6 H 5 OH+NaHCO 3 【 预备知识回顾 】 ( 较强酸 制取 较弱酸 ) 5 、酚的主要化学性质 ( 写出化学方程式 ) ： 苯酚与 FeCl 3 溶液反应，显特征的紫色 酚羟基可与羧酸反应生成酯，如： CH 3 COOC 6 H 5 16  苯酚与溴水的反应 ( 取代反应 ) ： 【 预备知识回顾 】 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 1 、至少列出三种 引入 C=C 的方法： 2 、至少列出三种 引入卤素原子 的方法： 3 、至少列出四种 引入羟基 (—OH) 的方法： 4 、在碳链上引入 醛基和羧基 的方法有： 5 、如何 增加或减少碳 链 ？ 17 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 1 、至少列出三种 引入 C=C 的方法：  (1) 卤代烃消去 (2) 醇消去 (3) C≡C 不完全加成等 18 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 2 、至少列出三种 引入卤素原子 的方法：  (1) 醇 ( 或酚 ) 和 HX 取代 (2) 烯烃 ( 或炔烃 ) 和 HX 、 X 2 加成 (3) 烷烃 ( 苯及其同系物 ) 和 X 2 的取代等 19 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 3 、至少列出四种 引入羟基 (—OH) 的方法：  (1) 烯烃和水加成 (2) 卤代烃和 NaOH 水溶液共热 ( 水解 ) (3) 醛 ( 或酮 ) 还原 ( 和 H 2 加成 ) (4) 酯水解 (5) 醛氧化 ( 引入 —COOH 中的 —OH) 等 20 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 4 、在碳链上引入 醛基和羧基 的方法有：  醛基： (1) R—CH 2 OH 氧化 (2) 乙炔和水加成 (3) RCH=CHR‘ 适度氧化 (4) RCHX 2 水解等 21 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 4 、在碳链上引入 醛基和羧基 的方法有：  羧基： (1) R — CHO 氧化 (2) 酯水解 (3) RCH=CHR ' 适度氧化 (4) RCX 3 水解等 22 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 5 、如何增加或减少碳链？  增加： ① 酯化反应 ② 醇分子间脱水 ( 取代反应 ) 生成醚 ③加聚反应 ④缩聚反应 ⑤ C=C 或 C≡C 和 HCN 加成等 23 【 归纳总结及知识升华 】 思考： 5 、如何增加或减少碳链？  减少： ① 水解反应：酯水解，糖类、 蛋白质 ( 多肽 ) 水解 ② 裂化和裂解反应； ③ 脱羧反应； ④ 烯烃或炔烃催化氧化 (C=C 或 C ≡ C 断开 ) 等 24 【 学以致用 —— 解决问题 】 问题一 阅读课本，以 乙二酸二乙酯 为例，说明逆推法在有机合成中的应用。 分析： C — O — C 2 H 5 C — O — C 2 H 5 O O HO — HO — H H CH 2 — OH CH 2 — OH CH 2 — Br CH 2 — Br 请课后在学案中完成上述化学方程式 +H 2 O 25 【 学以致用 —— 解决问题 】 问题二 写出由 乙烯 制备 乙酸乙酯 的设计思路，并写出有关的化学方程式 ： 乙烯 乙醇 乙醛 乙酸 乙酸乙酯 请课后在学案中完成相应的化学方程式 26 问题三 化合物 A 最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体， A 的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。 A 在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下， A 可发生如下图所示的反应： 试写出： (1) 化合物 A 、 B 、 C 的结构简式： 、 、 。 (2) 化学方程式： A→D ， A→E 。 (3) 反应类型： A→D ， A→E 。 27 问题三 分析： 题中说 “ A 的钙盐 ” ，可知 A 含 — COOH ；结合 A 的分子式，由 A→C 知， A 还含有 — OH ，由 A 在催化剂作用下被氧化的产物不能发生银镜反应可知： A 的 — OH 不在碳链的末端； 3 个碳的碳链只有一种： C — C — C ， — OH 只能在中间碳上。综上： A 的结构简式为： CH 3 —CH—COOH OH 28 问题三 分析： A 的结构简式为： CH 3 —CH—COOH OH 则 B 的结构简式为： CH 3 —CH—COOC 2 H 5 OH 则 C 的结构简式为： CH 3 —CH—O—C—CH 3 COOH O 29 问题三 分析： A 的结构简式为： CH 3 —CH—COOH OH 则 A →D 的化学方程式为： CH 3 —CH—COOH OH 浓硫酸  H 2 O+ CH 2 =CHCOOH 反应类型： 消去反应 30 问题三 分析： A 的结构简式为： CH 3 —CH—COOH OH 对比 A 和 E 的分子式，我们发现 E 的 C 原子个数是 A 的 2 倍，推断可能是 2 分子的 A 反应生成 E ，再对比 H 和 O 原子发现： 2A — E=2H 2 O ，结合 A 的结构简式，很明显是它们的羧基和醇羟基相互反应生成酯基。所以： 31 问题三 分析： 将 A 的结构简式改写为： 则 A 生成 E 可表示为： O CH 3 —CH—C—OH O H O CH 3 —CH—C—OH O H HO—C—CH—CH 3 O O H H 2 O H 2 O 即： CH—C CH 3 O O C—CH CH 3 O O C C C C O O 32 问题三 分析： 则 A →E 的化学方程式为： 2CH 3 —CH—COOH OH 浓硫酸  2H 2 O + CH—C CH 3 O O C—CH CH 3 O O 反应类型： 酯化反应 33 【 学以致用 —— 解决问题 】 习题 1 、以 2- 丁烯为原料合成： 1) 2- 氯丁烷 2) 2- 丁醇 3) 2,3- 二氯丁烷 4) 2,3- 丁二醇 5) 1,3- 丁二烯 2 、 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 再见！