3.5.有机合成ppt课件-2023新人教版(2019)《高中化学》选择性必修第三册.pptx
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1、第 五 节 有 机 合 成第三章 烃的衍生物 卤代烃 醇 酚 醛 酮 羧酸 羧酸衍生物 有机合成湖北省利川市第一中学世界世界上每年合成的近百万个新化合物中约上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是以上是有机化合物有机化合物化妆品香料:化妆品香料:苯甲酸苯甲酯苯甲酸苯甲酯 隐形眼镜材料:隐形眼镜材料:聚甲基丙烯酸羟乙酯聚甲基丙烯酸羟乙酯 长效缓释长效缓释阿司匹林阿司匹林合成纤维合成纤维塑料塑料合成橡胶合成橡胶身身边边的的化化学学远古时代19世纪20年代物质丰富的今天人类人类依靠依靠,加工加工转化转化自然自然资源资源,从从生物体中获得有机化合物生物体中获得有机化合物德国化学家德国化学家维勒维勒
2、合成合成尿素尿素,开创开创CO(NH2)2有机合成的发展,使人们不仅能通过人工手段合成多种天然有机物,还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质,有力地推动了材料科学和生命科学的发展。自然资源自然资源 (加工和转化)(加工和转化)功能各异、性能卓越的有机物功能各异、性能卓越的有机物利用利用简单、易得的原简单、易得的原料料,通过有机反应,通过有机反应,生成具有生成具有特定结构和特定结构和功能功能的有机化合物。的有机化合物。水杨酸水杨酸阿司匹林阿司匹林制备天然有机物,制备天然有机物,弥补自然资源的不足弥补自然资源的不足;对天然有机物对天然有机物,使其性能更加完美;使其性能更加完美;,以满
3、足人类的特殊需要,以满足人类的特殊需要中间体1中间体2中间体4官能团转化官能团转化碳骨架构建官能团转化官能团转化CH2H+,H2ONaCNBr2催化剂 H2O ,催化剂CH2=CH2 CH2-BrCH2-BrCH2-CNCH2COOHCOOHCH3CH2OHCOOCH2CH3CH2CH2COOCH2CH3 CH2-CN中间体3原料目标产物认识有机合成对比原料和产物的分子结构,体会每一步在合成中的目的。碳骨架碳骨架是有机化合物分子的是有机化合物分子的结构基础结构基础,进行有机合成时,进行有机合成时需要考虑需要考虑碳骨架的形成碳骨架的形成,包括碳链的,包括碳链的增长增长、缩短缩短、成环成环、开环开
4、环等过程。等过程。1)碳链增长烯烃(炔烃)或醛、酮与HCN的加成反应引入氰基,延长碳链CHCH2 2=CH=CH2 2+HCN+HCN CHCHCHCH +HCN+HCN+HCN+HCN 催化剂催化剂催化剂+HCN+HCN 催化剂CHCH3 3CHCH2 2CNCN丙烯腈丙烯腈CHCH2 2CHCN CHCN 丙腈丙腈H2O,H催化剂催化剂CHCH2 2CHCOOH CHCOOH 丙烯酸丙烯酸H H2 2O O,H H催化剂催化剂CHCH3 3CHCH2 2COOHCOOHHR CO=CNCNR RCHCHO OH H-羟基腈C CH H2 2N NH H2 2R R CHCHO OH H-氨
5、基醇一般一般与与HCNHCN加成之加成之后后,引入引入氰基,氰基,再再经经水解水解生成生成羧酸羧酸或或催化催化加氢还原成胺加氢还原成胺还原反应加成反应水解反应 n n HO-CHHO-CH2 2CHCH2 2-COOH-COOH H H O-CHO-CH2 2CHCH2 2-C-C n nOH+(n-1)HOH+(n-1)H2 2O O 一定条件一定条件聚合聚合反应反应酯化酯化反应反应醇醇分子间脱水成分子间脱水成醚醚nCH2CH2 CH2CH2 n一定条件一定条件1818 O OCH3COH+HOC2H5 CH3COC2H5+H2O浓H2SO4C2H5OH+HOC2H5 C2H5OC2H5+H
6、2O浓H2SO4140 a.a.加聚反应加聚反应 b.b.缩聚反应缩聚反应O O羟醛缩合反应催化剂催化剂CH3CH=CHCHO+H2OCH3CCH2CHOOHH 催化剂催化剂醛醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(-H)受羰基吸电子作用的影响,受羰基吸电子作用的影响,具有一定的活泼性具有一定的活泼性。分子内含有分子内含有-H的醛的醛在一定条件下可与醛基发生在一定条件下可与醛基发生加成加成反应反应,生成,生成-羟基醛羟基醛,该,该产物易失水产物易失水,得到,得到,-不饱和醛不饱和醛。这类反应被称为。这类反应被称为羟醛缩合反应羟醛缩合反应,是一种常用的,是一种常用的增
7、长碳链增长碳链的方法。的方法。CH3CHO+CH3CHO=加成反应加成反应消去反应消去反应付克烷基化反应付克烷基化反应+Cl-CH2CH3 无水无水AlCl3CH2CH3 +HCl 由由卤代烃增长碳链卤代烃增长碳链2RX+2RX+2 Na2 NaRR RR+2+2 NaXNaXb.b.卤卤代烃与代烃与NaCNNaCN的反应的反应CHCH3 3CHCH2 2Cl+NaCN Cl+NaCN CHCH3 3CHCH2 2CN+NaClCN+NaClH H2 2O,O,H HCHCH3 3CHCH2 2COOH COOH a.a.卤卤代烃代烃与活泼金属反应与活泼金属反应c.c.卤卤代烃与炔钠的反应代烃
8、与炔钠的反应2CH2CH3 3CCCH+2Na CH+2Na 2CH2CH3 3C CCNa+HCNa+H2 2液氨液氨CHCH3 3CCCNa+CNa+CHCH3 3CHCH2 2ClClCHCH3 3CCC CCHCH2 2CHCH3 3+Na+NaClCl知识拓展RCl+RMgCl RR+MgCl2RMgCl RCl +Mg无水乙醚+RMgCl OMgClRH2OOHR与与卤代卤代烃反应烃反应与醛与醛、酮、酮反应反应由由与与卤代烃卤代烃、醛、酮醛、酮反应增长碳反应增长碳链链RMgX RMgX 烯烃烯烃、炔烃、炔烃及及芳香烃的侧链芳香烃的侧链被被KMnO4(H+)溶液溶液氧化。氧化。HOO
9、CR烯烃:烯烃:芳香烃:芳香烃:炔烃:炔烃:RCOOHRCCH二氢成气二氢成气一氢成酸一氢成酸无氢成酮无氢成酮一一氢成氢成气气、无无氢成氢成酸酸至少连有一个氢原子至少连有一个氢原子RCHCH2RCOOHCO22)碳链缩短烷烃的烷烃的分解反应分解反应(烃的烃的)C4H10 CH4+C3H6 酯的水解酯的水解反应反应(油脂的水解、油脂的水解、蛋白质蛋白质水解水解、)CH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸稀硫酸脱羧脱羧反应反应(羧酸分子中失去羧基放出羧酸分子中失去羧基放出CO2的反应的反应)CH3-COONaNaOHCaOCH4NaCO3共轭二烯烃共轭二烯烃(含有(含有两个碳碳
10、双键两个碳碳双键,且,且两个双键两个双键被被一个单键隔开一个单键隔开的烯烃,的烯烃,如如1,3-丁二烯)与含丁二烯)与含碳碳双键的化合物碳碳双键的化合物在一定条件下发生双烯合成反应在一定条件下发生双烯合成反应COOHCOOH1234651234653CHCH双烯合成双烯合成炔烃成环炔烃成环Diels-Alder reaction3)成环反应【课堂练习【课堂练习1】已知已知:,如果通过一步反应合成,如果通过一步反应合成所用的原料可以是所用的原料可以是()1,3-丁二烯和丁二烯和2-丁炔丁炔 1,3-戊二烯和戊二烯和2-丁炔丁炔 2,3-二甲基二甲基-1,3-丁二烯和乙炔丁二烯和乙炔 2,4-己二
11、烯和乙炔己二烯和乙炔AB C DA合成合成环酯环酯COOHCOOHCH2OHCH2OH+2H2OCOOCH2COOCH2浓硫酸浓硫酸CH3CHCH2CH2COHOOHCHCH2O CH2COH3CH2O2CH3CHCOHOOH2H2OCH3OCOOCOCH3浓浓H2SO4浓浓H2SO4合成环醚合成环醚分子内脱水分子间脱水CH2CH2OHOH浓浓H2SO4CH2CH2OH2O+H2O浓硫酸浓硫酸CH2OHCH2OHHOCH2HOCH2+H2CH2CCH2CH2OO形成环酸酐形成环酸酐HOOCCH2CH2COOH丁二酸丁二酸OOOH2O环酯水解开环环酯水解开环环烯烃氧化开环环烯烃氧化开环KMnO4
12、HHOOCHOOCCOOHCOOHCH2OHCH2OH+2H2OCOOCH2COOCH2稀硫酸稀硫酸稀稀H2SO4CH2CH2CH2COOH2OCH2CH2OHCH2COHOZn/H2OO3OHCCH2CH2CH2CH2CHO4)开环反应,可以,可以得到酮或羧酸得到酮或羧酸。一些,一些,往往往往得到醛或酮得到醛或酮有有选择地通过选择地通过取代、加取代、加成、消去、氧化、还原成、消去、氧化、还原等有机化学反应,可以等有机化学反应,可以实现有机化合物类别的实现有机化合物类别的转化,并引入目标官能转化,并引入目标官能团团。还原还原水解水解酯化酯化酯羧酸醛醇卤代烃氧化氧化氧化氧化水解水解取代取代烷烃取
13、取代代烯烃炔烃水水化化消消去去水水化化消消去去加成加成加成加成氧氧化化加加成成1)碳碳双键的引入醇或卤代烃的消去反应CHCH3 3CHCH2 2OHOHCHCH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2O OCHCH3 3CHCH2 2BrBrNaOH NaOH CHCH2 2=CH=CH2 2NaBrNaBrH H2 2O O乙醇乙醇 炔烃与H2、HX、X2的不完全加成(限制物质的量)可得碳碳双键CHCHCH+CH+ClCl2 2ClClCH=CHCH=CHClCl 浓浓H H2 2SOSO4 4170170(注意反应条件)CHCHCH CH+HBr CH2=CHBr 催化剂催化剂 2 2)碳卤
14、)碳卤键键的引入的引入烷烃(或苯及苯的同系物)的取代 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl光光+3Cl+3Cl2 2光照光照+3HCl+3HCl注意醇(或酚)的取代反应 C2H5OH+HBr C2H5Br+H2O3Br3Br2 2 3HBr3HBr(过量)OHOHOHOHBrBrBrBrBrBr烯烃(或炔烃)的与X2、HX加成CHCH3 3CHCHCHCH2 2BrBr2 2 CH CH3 3CHCHBrBrCHCH2 2Br Br CHCH3 3CHCHCHCH2 2HCl HCl CHCH3 3CHCHClClCHCH3 3催化剂催化剂CHCHCHCHHClHClCH2CHClCHCHCH+
15、CH+ClCl2 2ClClCH=CHCH=CHClCl 催化剂3 3)羟基的)羟基的引入引入烯烃与水的加成烯烃与水的加成 CH3CHCH2H2O CH3CH(OH)CH3催化剂加热、加压卤代烃的水解卤代烃的水解 CH3CH2CH2Cl+NaOH CH3CH2CH2OH+NaCl H H2 2O O酯的水解酯的水解CH3COOC2H5NaOH CH3COONaC2H5OHCH3COOC2H5H2O CH3COOHC2H5OH稀硫酸醛、酮的还原醛、酮的还原 CH3CHO+H2 CH3CH2OH催化剂羧酸在强羧酸在强还原剂还原剂作用下还原成作用下还原成醇醇 RCOOH RCOOH RCHRCH2
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