（2019）新人教版高中化学选择性必修三3.5有机合成 ppt课件.pptx

1、第第3章章 烃烃的衍生物的衍生物一、有机合成的主要任务一、有机合成的主要任务1.含义含义:有机合成使用相对简单易得的原料有机合成使用相对简单易得的原料,通过有机化学反通过有机化学反应来构建应来构建碳骨架碳骨架和引入和引入官能团官能团,由此合成出具有特由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。定结构和性质的目标分子。 2.构建碳骨架。构建碳骨架。(1)碳链的增长。碳链的增长。炔烃与炔烃与HCN的加成反应。的加成反应。醛醛(或酮或酮)与与HCN加成加成。 微微思考思考是不是是不是只有加成反应才能延长碳链只有加成反应才能延长碳链?提示提示:不是。通过酯化反应不是。通过酯化反应(取代反应取代反应)也可以

2、延长碳链。也可以延长碳链。(2)碳链的缩短。碳链的缩短。烯烃、炔烃的氧化反应。烯烃、炔烃的氧化反应。苯的同系物的氧化反应苯的同系物的氧化反应。 3.引入官能团。引入官能团。有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学有选择地通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应反应,可以实现有机化合物类别的转化可以实现有机化合物类别的转化,并引入目标官能团。并引入目标官能团。4.官能团的保护。官能团的保护。如羟基的保护如羟基的保护二、有机合成路线的设计与实施二、有机合成路线的设计与实施1.有机合成过程。有机合成过程。2.逆合成分析法。逆合成分析法。(1)合成分析表示方法合成分析表示方法:表示合成

3、步骤时表示合成步骤时,使用箭头使用箭头“”表示每一步反应表示每一步反应;而表示逆而表示逆合成时合成时,常用符号常用符号“ ”来表示逆推过程来表示逆推过程,从较复杂的目标分从较复杂的目标分子出发子出发,逐步逆推逐步逆推“后退后退”,直到直到“简化简化”为简单的原料分子。为简单的原料分子。(2)逆合成分析示意图。逆合成分析示意图。(3)示例示例:合成乙二酸二乙酯合成乙二酸二乙酯( )。分析结构分析结构:该分子中含有两个酯基该分子中含有两个酯基,若将酯基断开若将酯基断开,所得片所得片段对应的中间体是乙二酸和乙醇段对应的中间体是乙二酸和乙醇,说明目标化合物可由两分说明目标化合物可由两分子乙醇和一分子乙

4、二酸通过酯化反应得到。子乙醇和一分子乙二酸通过酯化反应得到。从官能团转化的角度分析从官能团转化的角度分析,羧酸可以由醇氧化得到羧酸可以由醇氧化得到,乙二乙二酸前一步的中间体应该是乙二醇。酸前一步的中间体应该是乙二醇。继续分析继续分析,乙二醇的前一步中间体是乙二醇的前一步中间体是1,2-二氯乙烷二氯乙烷,可以通可以通过乙烯的加成反应得到。过乙烯的加成反应得到。另一个中间体乙醇可以通过乙烯与水的加成反应得到。另一个中间体乙醇可以通过乙烯与水的加成反应得到。通过分析过程可表示为通过分析过程可表示为:具体合成过程具体合成过程: 3.现代合成技术的发展与标志事件。现代合成技术的发展与标志事件。(1)20

5、世纪初世纪初,维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮,总产总产率仅率仅0.75%。(2)十几年后十几年后,罗宾逊改进了合成思路罗宾逊改进了合成思路,仅用仅用3步反应即完成合步反应即完成合成成,总产率达总产率达90%。(3)20世纪中后期世纪中后期,伍德沃德与多位化学家合作伍德沃德与多位化学家合作,成功合成了成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素等一系列结构复杂的天然产物奎宁、胆固醇、叶绿素等一系列结构复杂的天然产物,促进促进了有机合成技术和有机理论的发展了有机合成技术和有机理论的发展。(4)科里提出了系统化的逆合成概念科里提出了系统化的逆合成概念,开始利用计算机来辅开始利

6、用计算机来辅助设计合成路线助设计合成路线,使有机合成进入了新的发展阶段。使有机合成进入了新的发展阶段。(5)有机合成的发展有机合成的发展,不但可以合成天然产物不但可以合成天然产物,也可以设计合也可以设计合成新物质成新物质,为生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生为生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供物质基础产提供物质基础,促进了人类健康水平提高和社会发展进步。促进了人类健康水平提高和社会发展进步。微判断微判断(1)消去反应可以引入双键消去反应可以引入双键,加成反应也可以引入双加成反应也可以引入双键。键。()(2)可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧可通过醇的氧化、苯环侧

7、链的氧化和酯的水解等引入羧基。基。()(3)消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除消去反应、氧化反应、还原反应或酯化反应等可以消除羟基。羟基。()(4)溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二溴乙烷经消去反应、加成反应和水解反应可以合成乙二醇。醇。() (5)加聚反应可以使有机化合物碳链增长加聚反应可以使有机化合物碳链增长,取代反应不能取代反应不能。()(6)有机合成路线要符合低价、绿色、环保等要求。有机合成路线要符合低价、绿色、环保等要求。()(7)制取氯乙烷时制取氯乙烷时,可以用乙烷与氯气在光照时反应可以用乙烷与氯气在光照时反应,也可以也可以利用乙烯与氯化氢发生加成反应。

8、利用乙烯与氯化氢发生加成反应。() 一、有机合成官能团的引入、转化和消除1.食食品添加剂必须严格按照国家食品安全标准的规定使用。品添加剂必须严格按照国家食品安全标准的规定使用。作为食品添加剂中的防腐剂作为食品添加剂中的防腐剂G和和W,可经下列反应路线得到可经下列反应路线得到(部分反应条件略部分反应条件略)。(1)G的制备的制备A与苯酚在分子组成上相差一个与苯酚在分子组成上相差一个CH2原子团原子团,它们互称为它们互称为;常温下在水中的溶解度常温下在水中的溶解度A比苯酚比苯酚的的(填填“大大”或或“小小”)。 经反应经反应AB和和DE保护的官能团是保护的官能团是。 EG的化学方程式为的化学方程式

9、为 。 (2)W的的制备制备 JL为加成反应为加成反应,J的结构简式为的结构简式为。 MQ的反应中的反应中,Q分子中形成了新的分子中形成了新的(填填“CC”或或“CH”)。 应用应用MQT的原理的原理,由由T制备制备W的反应步骤为的反应步骤为第第1步步: ;第第2步步:消去反应消去反应;第第3步步:(第第1、3步步用化学方程式表示用化学方程式表示)。 答案答案:(1)同系物小同系物小OH 方法技巧方法技巧 官能团官能团的保护。的保护。在有机合成中在有机合成中,当某步反应发生时当某步反应发生时,原有需要保留的官能团原有需要保留的官能团可能也发生反应可能也发生反应,从而达不到预期的合成目标从而达不

10、到预期的合成目标,因此必须采取因此必须采取措施措施,保护官能团保护官能团,待反应完成后再复原待反应完成后再复原,通常有碳碳双键、羟通常有碳碳双键、羟基、酮羰基或醛基和氨基等需保护。基、酮羰基或醛基和氨基等需保护。二、有机合成方案的设计2.麻麻黄素黄素H是拟交感神经药。合成是拟交感神经药。合成H的一种路线如图所的一种路线如图所示示: 已知已知:.芳香烃芳香烃A的相对分子质量为的相对分子质量为92 (R1、R2可以是氢原子或烃基可以是氢原子或烃基,R3为烃基为烃基) 请回答下列问题请回答下列问题:(1)A的化学名称为的化学名称为;F中含氧官能团的名称为中含氧官能团的名称为。 (2)反应反应的反应类

11、型为的反应类型为。 (3)G的结构简式为的结构简式为 。 (4)反应反应的化学方程式为的化学方程式为 。 (5)化合物化合物F的芳香族同分异构体有多种的芳香族同分异构体有多种,M和和N是其中的两是其中的两类类,它们的结构和性质如下它们的结构和性质如下:已知已知M中加入中加入FeCl3溶液发生显色反应溶液发生显色反应,能与银氨溶液发能与银氨溶液发生银镜反应生银镜反应,苯环上只有两个对位取代基苯环上只有两个对位取代基,则则M的结构简式可的结构简式可能为能为。 已知已知N分子中含有甲基分子中含有甲基,能发生水解反应能发生水解反应,苯环上只有一个苯环上只有一个取代基取代基,则则N的结构有的结构有种种(

12、不含立体异构不含立体异构)。 答案答案:(1)甲苯羟基、酮羰基甲苯羟基、酮羰基(2)取代反应取代反应(或水解反应或水解反应)方法规律方法规律 有机合成有机合成路线设计。路线设计。(1)当可能有几种不同的合成路线时当可能有几种不同的合成路线时,必须考虑合成路线是必须考虑合成路线是否符合化学原理否符合化学原理,产率是否高产率是否高,副反应是否少副反应是否少,成本是否低成本是否低,原料原料是否容易得到是否容易得到,合成操作是否安全可靠等方面的内容。合成操作是否安全可靠等方面的内容。(2)有机合成要按照一定的反应顺序和规律引入官能团有机合成要按照一定的反应顺序和规律引入官能团,不不能臆造不存在的反应事

13、实能臆造不存在的反应事实,在引入官能团的过程中在引入官能团的过程中,要注意先要注意先后顺序后顺序,以及对先引入的官能团的保护。以及对先引入的官能团的保护。学以致用1.部部分果蔬中含有下列成分分果蔬中含有下列成分,回答下列问题回答下列问题:已知已知: 1 mol乙消耗乙消耗NaHCO3的物质的量是甲的的物质的量是甲的2倍倍 (1)甲可由已知甲可由已知得到。得到。甲中含有不饱和键的官能团名称为甲中含有不饱和键的官能团名称为,可以确可以确定有机化合物中存在的官能团的方法是定有机化合物中存在的官能团的方法是。 AB为取代反应为取代反应,A的结构简式为的结构简式为。 BD的化学方程式为的化学方程式为 。

14、 (2)由丙经下列途径可得一种重要的医药和香料中间体由丙经下列途径可得一种重要的医药和香料中间体J(部部分反应条件略去分反应条件略去):检验丙中官能团的试剂是检验丙中官能团的试剂是,反反应的现象是应的现象是。 经经EGH保护的官能团是保护的官能团是,据此据此推出推出EG两步反应略去的反应物可能为两步反应略去的反应物可能为:第一步第一步,第二步第二步。 J有多种同分异构体。其中某异构体有多种同分异构体。其中某异构体L呈链状且不存在支呈链状且不存在支链链,L中的官能团都能与中的官能团都能与H2发生加成反应发生加成反应,L在核磁共振氢谱上在核磁共振氢谱上显示为两组峰显示为两组峰,峰面积比为峰面积比为

15、3 2,则则L的结构简式的结构简式为为 (只只写一种写一种)。 答案答案:(1)羧基红外光谱羧基红外光谱CH3COOH(2)银氨溶液或新制的氢氧化铜生成光亮的银镜或有砖银氨溶液或新制的氢氧化铜生成光亮的银镜或有砖红色沉淀生成红色沉淀生成OH(或羟基或羟基)乙酸乙酸(或或CH3COOH)、浓硫酸浓硫酸、浓硫酸浓硫酸、浓硝酸浓硝酸2.有机化合物有机化合物N是制备抗抑郁药物的重要中间体是制备抗抑郁药物的重要中间体,其一种合其一种合成方法如下成方法如下:回答下列问题回答下列问题:(1)A的化学名称为的化学名称为,D 中含氧官能团的名称为中含氧官能团的名称为。 (2)C生成生成D、M生成生成N的反应类型分别为的反应类型分别为、。 (3)B、M的结构简式分别为的结构简式分别为、。 (4)写出写出G生成生成H的化学方程式的化学方程式: 。(5)芳香族化合物芳香族化合物X是是E的同分异构体的同分异构体,X能与能与FeCl3溶液发生溶液发生显色反应显色反应,其核磁共振氢谱显示有其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢种不同化学环境的氢,且峰且峰面积比为面积比为6 3 2 1,写出写出1种符合要求的种符合要求的X的结构简式的结构简式: 。 答案答案:(1)乙烯酮羰基乙烯酮羰基(2)取代反应还原反应取代反应还原反应