资源简介 (共38张PPT)第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物第1节 有机化合物的合成第1课时 有机合成的关键—碳骨架的构建和官能团的引入有机合成的物质日益丰富,在工农业生产、医疗服务和国防建设中发挥着重要的作用。1.结合有机反应类型,认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。2.掌握官能团的引入和转化的一些技巧。通过分析常见有机化合物的化学性质,从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断;能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机化合物合成的合理性。(宏观辨识与微观探析)1.通过分析常见有机化合物的化学性质,从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断;能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机化合物合成的合理性。(宏观辨识与微观探析)2.通过有机合成中原料的选择,使学生知道“绿色合成”思想是优选合成路线的重要原则,关注有机化合物的安全生产,培养学生科学的价值观。(科学态度与社会责任)3.通过有机化合物合成路线的分析,形成正向、逆向合成法的思维模型,并能在有机合成中进行应用。(证据推理与模型认知)体会课堂探究的乐趣,汲取新知识的营养,让我们一起 吧!进走课堂联想 质疑自 1828 年德国化学家维勒人工合成尿素以来,人类运用有机化学手段合成出许许多多自然界中存在的物质,也创造性地合成出许许多多自然界中并不存在的物质。有机合成的产物被广泛地应用于工业、农业、国防、医药卫生等各个领域。正如著名的有机合成化学家伍德沃德(R.Woodward)所说,有机合成的威力体现为在“老的自然界”旁边再建立起一个“新的自然界”。你可曾体会到有机合成的重要性?你思考过合成有机化合物需要解决哪些问题吗?有机合成路线设计的核心:该具奋11么件时1刊,在进行合成工作时,首先要进行合成路线设计,其核心在于构建目标化合物分子的碳骨架,引人所必需的官能团;然后根据可行的合成路线和步骤合成样品,并对其进行分离纯化;最后对纯化了的样品进行结构测定,试验其性质或功能。如果制得了所需要的有机化合物,就可进行大量合成;否则,需要审查原来的合成路线并予以改进或重新设计。一、有机合成的关键---碳骨架的构建和官能团的引入碳骨架是有机化合物分子的结构基础,进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成,包括碳链的增长和缩短、成环等过程。原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子少于引入含碳原子的官能团1、(1)碳骨架的构建--增长(1)与HCN发生加成反应(2)羟醛缩合反应(3)加聚反应(4)酯化反应(5)分子间脱水反应(1)有机合成所用的有机原料分子中的碳原子数若小于目标化合物分子中的碳原子数,在合成中就需要增长碳链。增长碳链可以通过一定的化学反应来实现, 卤代烃的取代反应就可用于增长碳链。例如,溴乙烷与氰化钠反应时,分子中的溴原子被氰基取代而生成氰化物;该氯化物在酸性条件下水解,可以得到比溴乙烷分子多一个碳原子的丙酸分子。 这-转化可表示为:①炔烃与HCN的加成反应HCN催化剂H2O,H+催化剂CH≡CHCH2=CHCNCH2=CHCOOH丙烯腈丙烯酸乙炔(2)与HCN发生加成反应②醛(或酮)与HCN的加成反应C=OR(R1)HHCN催化剂CR(R1)HOHCNH2催化剂CR(R1)HOHCH2NH2羟基腈氨基醇(3)羟醛缩合反应醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)受羰基吸电子的影响,具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可与醛基发生加成反应,生成β-羟基醛,该产物易失水,得到α,β-不饱和醛。这类反应被称为羟醛缩合反应,是一种常用的增长碳链的方法。催化剂CH3—C—H+CH3CHOOαCH3—C—CH2CHOOHH催化剂△CH3—CH=CHCHO+H2Oααββ羟醛缩合反应催化剂CH3—C—HOαCH3—CH—CH2CHOOH催化剂△CH3—CH=CHCHO+H2Oααββ+HC CHOHHβ-羟基醛加成反应②消去反应α,β-不饱和醛①加成反应消去反应(6)分子间脱水C2H5 OH + HO C2H5 C2H5 O C2H5 + H2O浓H2SO4140 ℃(4)加聚反应(5)酯化反应1818CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O浓H2SO4OO原料分子中的碳原子目标分子中的碳原子多于断开碳链1.(2)碳骨架的构建--缩短(1)烷烃的分解反应(2)酯的水解(3)与KnMnO4发生氧化反应(1)烷烃的分解反应C4H10 CH4+C3H6△(2)酯的水解反应CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH稀H2SO4(3)与高锰酸钾发生氧化反应①烯烃C=CH—RR'R''KMnO4H+C=O+R—COOHR'R''二氢成气一氢成酸无氢成酮CH≡C—RKMnO4H+CO2+RCOOH②炔烃CH—RR'KMnO4H+HOOC—③芳香化合物的侧链1.(3)碳骨架的构建—成环共轭二烯烃(含有两个碳碳双键,且两个双键被一个单键隔开的烯烃,如1,3-丁二烯)与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生双烯合成反应(Diels-Alder reaction),得到环加成产物,构建了环状碳骨架。COOH+△COOH123465123465(1)共轭二烯烃加成(2)合成环酯碳链的增长碳链的缩短碳链的成环小结:(1)与HCN发生加成反应(2)羟醛缩合反应(3)加聚反应(4)酯化反应(5)分子间脱水反应(1)烷烃的分解反应(2)酯的水解(3)与KnMnO4发生 氧化反应(1)共轭二烯烃加成(2)合成环酯有机合成的主要任务---构建碳骨架常见官能团的性质官能团 结 构 性 质碳碳双键碳碳三键苯 环羟 基醛 基羧 基酯 基-C≡C--OHC HO加成、氧化加成、氧化加成、取代消去、氧化、取代、酯化氧化、还原中和、酯化水解C=CC OHOC ORO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。根据下表分析常见官能团的性质及其引入过程2.官能团的引入与转化官能团 引入方法(举例)碳碳双键 或 或碳卤键 或 或羟基 或 或 或醛基 或羧基 或 或酯基(1)常见官能团的引入烷烃、苯及苯的同系物的取代卤代烃的消去醇的消去炔烃的不完全加成醇、酚的取代烯烃、炔烃的加成烯烃与水的加成卤代烃的水解醛、酮的还原酯的水解伯醇的催化氧化烯烃的氧化伯醇、烯/炔/芳香烃被KMnO4氧化醛的氧化酯/酰胺/-CN的水解酯化反应加成反应①消除不饱和键②消除羟基取代、消去、酯化、氧化③消除醛基、酮羰基加成、氧化④消除碳卤键消去、水解⑤消除酯基、酰胺基水解(2)官能团的消除炔烯烷醛H2加成X2取代水解氧化氧化还原(+H2)HX取代烃及烃的衍生物之间的相互转化关系HX、X2 加成消去(-HX)HX、X2 加成消去(-H2O)H2O加成(水化)醇卤代烃羧酸H2加成酯(3)官能团的转化①利用衍变关系进行转化②增加官能团个数R-CH2-CH2OHR-CH=CH2CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2③改变官能团位置消去与X2加成水解消去加成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:(4)官能团的保护因酚羟基易被氧化,故在加入氧化剂之前将-OH先转化为-ONa(或-OCH3),待其他基氧化后,再酸化使其转化为-OH,其过程表示为(1)酚羟基的保护OCH3COOHOHCOOHCH3IKMnO4/H+H+OHCH3OCH3CH3因酚羟基易被氧化,故在加入氧化剂之前将-OH先转化为-ONa(或-OCH3),待其他基氧化后,再酸化使其转化为-OH,其过程表示为Ⅰ.酚羟基的保护ONaCOOHOHCOOHNaOHKMnO4/H+H+ONaCH3OHCH3碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前,可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。Ⅱ.碳碳双键的保护+ HXNaOH/醇△官能团的转化在有机合成中极为常见,可以通过取代、消去、加成以及氧化、还原等反应来实现。图3-1-4表示的是以乙烯为起始物,通过一系列化学 反应实现某些官能团之间的相互转化。有机合成的关键碳骨架官能团增长缩短成环引入消除保护转化B1、下列反应可以在烃分子中引入卤素原子的是( )A.苯和溴水共热 B.光照甲苯与溴的蒸气C.溴乙烷与KOH溶液共热 D.溴乙烷与NaOH的醇溶液共热2.下列反应中,引入羟基官能团的是( ) 【提示】引入羟基的方法:①烯烃与水的加成;②卤代烃的水解;③酯的水解;④醛的还原。B3、判断在一定条件下,通过反应既能引入碳碳双键,又能引入羟基的是( )B4、下列反应不能使碳链缩短的是( )A.裂化石油制取汽油B.持续加热无水醋酸钠与碱石灰的混合物C.氯乙烷与氰酸钠反应D.烯烃与酸性高锰酸钾溶液反应C5、如图表示4-溴-1-环己醇所发生的4个不同反应。其中产物只含有一种官能团的反应是( )A.②③ B.①④ C.①②④ D.①②③④A 展开更多...... 收起↑ 资源预览