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第三章 烃的衍生物
第五节 有机合成
第一课时 有机合成的主要任务
环节一：联系生产，了解有机合成的发展历程
有机合成的发展历程
环节一：联系生产，了解有机合成的发展历程
有机合成的发展历程
远古时代
19世纪20年代
物质丰富的今天
依靠自然资源
加工转化自然资源
德国化学家维勒合成尿素
开创人工合成有机物新时代
世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务
观察图片，感受有机合成的主要任务
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务
有机合成指使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。
1.碳骨架的构建
2.官能团的引入
有机合成的概念
有机合成的关键
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务
碳骨架的构建
官能团的转化（引入、消除）
有机合成的一般思路示意图
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——碳骨架的构建
碳链的增长
原料分子中的碳原子
目标分子中的碳原子
引入含碳原子的官能团
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——碳骨架的构建
HCN
催化剂
H2O，H＋
催化剂
CH≡CH
CH2＝CHCN
CH2＝CHCOOH
丙烯腈
丙烯酸
(1)烯烃（炔烃）与HCN的加成反应
碳链的增长——引入氰基
C＝O
R
H
HCN
催化剂
C
R
H
OH
CN
H2
催化剂
C
R
H
OH
CH2NH2
羟基腈
氨基醇
(2)醛、酮中的不饱和键与HCN的加成反应
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——碳骨架的构建
碳链的增长——羟醛缩合反应
催化剂
CH3—C—H＋CH3CHO
O
α
催化剂
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
CH3—C—CH2CHO
OH
H
(1)分子内含有α-H的醛与醛基加成
含有α— H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β —羟基醛，进而发生消去反应
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——碳骨架的构建
碳链的缩短
原料分子中的碳原子
目标分子中的碳原子
断开碳链
(1)烷烃的分解反应
(2)酯的水解反应
(3)与高锰酸钾发生氧化反应
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——碳骨架的构建
碳链的缩短
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
(1)苯的同系物氧化、烯烃与炔烃的氧化
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——碳骨架的构建
碳链的缩短
(2)烷烃的分解反应
C4H10 CH4+C3H6
△
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
(3)酯的水解反应
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——碳骨架的构建
碳链的成环
第尔斯-阿尔德反应 ：共轭二烯烃与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯-阿尔德反应（Diels-Alder reaction），得到环加成产物，构建了环状碳骨架。
共轭二烯烃：含两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3-丁二烯。
＋
△
1
2
3
4
6
5
1
2
3
4
6
5
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务
碳链的成环
形成环酯
形成环醚
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务
观察图片，找出有机合成中引入的官能团，建构常见官能团的引入方法
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入碳碳双键
(1)醇或卤代烃的消去反应
(2)炔烃的不完全加成反应
CH3CH2OH
CH2==CH2↑+H2O
浓硫酸
170℃
CH3CH2Br＋NaOH CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O
乙醇
△
CH≡CH＋HCl
CH2==CHCl
催化剂
△
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入碳卤键
(1)烷烃、苯及其同系物的卤代
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋HCl
光
光
—CH3＋Cl2
—CH2Cl＋HCl
↑
液溴
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入碳卤键
CH3CH＝CH2＋Br2 CH3CHBrCH2Br
CH3CH＝CH2＋HCl CH3CHClCH3
△
CH3CH2 OH + H Br CH3CH2 Br + H2O
△
(3)醇与HX取代
（浓溶液）
(主要产物)
(2)不饱和烃与X2、HX加成
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入羟基
(1)烯烃与水的加成
CH2＝CH2＋H2O CH3CH2OH
催化剂
加热、加压
(2)卤代烃的水解
CH3CH2Br＋NaOH CH3CH2OH＋NaBr
H2O
△
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入羟基
CH3COOC2H5＋NaOH CH3COONa＋C2H5OH
△
(4)醛、酮的还原
催化剂
△
CH3CH2OH
CH3CHO＋H2
O
‖
CH3—C—CH3
＋H2
催化剂
△
OH
—
CH3—CH—CH3
(3)酯的水解
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入醛基
(1)烯烃氧化
2CH2==CH2＋O2 2CH3CHO
催化剂
△
(2)炔烃水化（加成反应）
CH≡CH＋H2O CH3CHO
催化剂
△
(3)醇的催化氧化
2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O
Cu/Ag
△
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入羧基
(1)醛的氧化
(2)酯、酰胺的水解
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀硫酸
△
2CH3CHO ＋ O2
2CH3COOH
催化剂
△
RCONH2 ＋H2O＋HCl RCOOH ＋NH4Cl
△
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入羧基
(3)烯烃的氧化
KMnO4
H＋
R—CH＝CH2 RCOOH + CO2↑
(4)苯的同系物的氧化
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
环节二：路线引领，探究有机合成的主要任务
有机合成的主要任务——引入官能团
引入酯基
(1)酯化反应
CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
浓硫酸
△
(2)酰氯醇解
O
－C－
Cl
CH3
＋
CH3OH
无水操作
O
－C－OCH3
＋HCl
CH3
＝
＝
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
官能团的衍变关系
不饱和烃
饱和烃
卤代烃
醇
醛
羧酸
酯
卤代
脱卤
水解
取代
氧化
还原
酯化
水解
氧化
加成
消去
加成
消去
水解
酯化
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
增、减官能团个数
R—CH2—CH2—OH
消去
R—CH==CH2
X2
R—CH—CH2
—
X
—
X
水
解
R—CH—CH2
—
OH
—
OH
通过消去、加成（控制试剂）、水解反应使官能团数目增加或减少。
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
改变官能团位置
CH3—CH2—CH2—OH
消去
CH3—CH==CH2
加成
CH3—CH—CH3
—
OH
通过消去、加成（控制试剂）使官能团位置改变。
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
官能团的保护
KMnO4，H﹢
—
CH3
—
OH
—
COOH
—
OH
×
NaOH
—
CH3
—
OH
—
CH3
—
ONa
KMnO4，H﹢
—
COOH
—
ONa
H﹢
—
COOH
—
OH
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。
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
官能团的保护
羟基的保护
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
官能团的保护
酚羟基的保护
OCH3
COOH
OH
COOH
CH3I
KMnO4/H＋
H＋
OCH3
CH3
OH
CH3
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
官能团的保护
碳碳双键的保护
碳碳双键易与卤素单质加成，易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
先与氯化氢通过加成反应转化为氯代物，后用氢氧化钠醇溶液通过消去反应恢复为碳碳双键。
环节三：知识建构，探讨有机合成的一般思路
官能团的保护
氨基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。先用盐酸转化为铵盐，后加氢氧化钠溶液重新转化为氨基。
氨基的保护：
醛基也是容易被氧化剂氧化，可以先还原为醇，再氧化为醛。
醛基的保护：
归纳整理
环节四：归纳整理，练习巩固
有机合成的
概念：
任务：构建碳骨架与
过程：
官能团转化
种类变化
数目变化
位置变化
消去、加成
引入与保护
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
1.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案，请判断其中无法实现的是（ ）
A.卤代烃的水解
B.腈(RCN)在酸性条件下水解
C.醛的氧化
D.烯烃的氧化
A
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
2.下列反应可以使碳链增长的是（ ）
A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热
B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热
D.CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照
A
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
3．已知：烯烃在一定条件下能与水发生加成反应生成醇。有机物A～D之间存在如图所示的转化关系。下列说法不正确的是(　　)
A．D的结构简式为CH3COOCH2CH3
B．A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．B与乙酸发生了取代反应
D．可用B萃取碘水中的碘单质
D
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
4．已知酸性： ，综合考虑反应物的转化
率和原料成本等因素，将 转变为 的方法有(　　)
A．与稀 H2SO4 共热后，加入足量的 NaHCO3 溶液
B．与稀 H2SO4 共热后，加入足量的 Na2CO3 溶液
C．与足量的 NaOH 溶液共热后，再加入适量 H2SO4
D．与足量的 NaOH 溶液共热后，再通入足量 CO2
D
习题追踪
环节四：归纳整理，练习巩固
5．食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下：
下列叙述错误的是(　　)
A．步骤(1)产物中残留的苯酚可用FeCl3溶液检验
B．苯酚和菠萝酯均可与酸性KMnO4溶液发生反应
C．步骤(2)产物中残留的丙烯醇可用溴水检验
D．苯氧乙酸和菠萝酯均可与NaOH溶液发生反应
C
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