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3.1有机合成的关键-碳骨架的构建和官能团的引入选修有机化学基础第第3 章章 有机合成及其应用有机合成及其应用 合成高分合成高分子化合物子化合物第第 1 1节节 有机化合物的合成有机化合物的合成第一课时第一课时 有机合成的关键有机合成的关键-碳骨架碳骨架的构建和官能团的引入的构建和官能团的引入学习目标：学习目标：能够说出有机合成的基本程序和方法。识别碳链增长和碳链减短的方法。通过分析讨论，灵活运用引入官能团的方法，引入碳碳双键，卤素原子，羟基，羧基的方法。重难点：重难点：引入碳碳双键，卤素原子，羟基，羧基的方法宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。我们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。以化学为核心的科学技术改变了人类直接简单利用自然资源的状况，制造了无数比天然性能更优异的产品，甚至设计和创造了自然界没有的产品，它已成为人们衣、食、住、行不可缺少的材料。著名化学家伍德沃德：在上帝创造著名化学家伍德沃德：在上帝创造的自然界旁边，化学家又创造了另外一的自然界旁边，化学家又创造了另外一个世界。个世界。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：2、有机合成的原则：一、有机合成的过程、原料：要廉价、易得、低毒、低污染、原料：要廉价、易得、低毒、低污染、步骤：最少，产率最高、步骤：最少，产率最高、路线：要符合、路线：要符合“环保绿色环保绿色”提高原子利用率提高原子利用率、操作：简单、条件温和、能耗低、易于实现、操作：简单、条件温和、能耗低、易于实现、按按一一定定顺顺序序和和规规律律引引入入官官能能团团，不不能能臆臆造造不不存存在在的的反应反应大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流8明确目标化合物的结构明确目标化合物的结构大量合成大量合成设计合成路线设计合成路线合成目标化合物合成目标化合物对样品进行结构测定对样品进行结构测定 试验其性质或功能试验其性质或功能3、有机合成的步骤：设设计计合合成成路路线线关键关键目标分子的碳骨架的构建目标分子的碳骨架的构建 官能团的引入与转化官能团的引入与转化二、设计合成路线碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）1、碳骨架的构建（1）碳链增长）碳链增长卤代烃的取代a.CH3CH2BrNaCN ，CH3CH2CN ；b.2 CH3CCH2Na ，CH3CH2BrCH3CCNa 。CH3CH2CNNaBrCH3CH2COOH2CH3CCNaH2CH3CH2CCCH3NaBr醛酮的羟醛缩合(其中至少一种有H)醛、酮与RMgX加成：1、碳骨架的构建（1）碳链增长）碳链增长碳链缩短的反应有哪些碳链缩短的反应有哪些?（1）烷烃的热裂化：）烷烃的热裂化：C8H18 C4H10 +C4H8 （2）脱羧反应：）脱羧反应：CH3COONa+NaOH CH4+Na2CO3（3）烯、炔、苯的同系物被酸性）烯、炔、苯的同系物被酸性KMnO4 氧化等氧化等 CH3CH=CH2 CH3COOH+CO2KMnO4(H+)（4 4）水解反应：水解反应：主要包括蛋白质的水解和多糖的水解。主要包括蛋白质的水解和多糖的水解。例1下列反应中：酯化反应乙醛与HCN加成乙醇与浓硫酸共热到140 1-溴丙烷与NaCN作用持续加热乙酸与过量碱石灰的混合物裂化石油制取汽油环氧乙烷开环聚合乙烯的聚合反应(1)可使碳链增长的反应是_。(2)可使碳链减短的反应是_。特别提醒像由CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3不属于碳链增长，酯化反应引入“”，也不属于碳链增长。3.有机成环反应方法(1)有机成环反应规律：有机成环方式：一种是通过加成反应、聚合反应来实现的；另一种是至少含有两个相同或不同官能团的有机物分子，如多元醇、多元酸、羟基酸、氨基酸等通过分子内或分子间脱去小分子水或氨而成环。成环反应生成的5、6元环比较稳定。变式训练1下列物质中，不能使有机物成环的是()A.HOCH2CH2CH2COOHB.ClCH2CH2CH2CH2ClD.H2NCH2CH2CH2COOHC酯化反应金属Na缩合反应引入卤素原子引入卤素原子引入碳碳双键引入碳碳双键引入羟基引入羟基引入羰基引入羰基引入羧基引入羧基2、官能团的引入与转化2、官能团的引入和转化1）引入碳碳双键）引入碳碳双键1.卤代烃的消去反应：卤代烃的消去反应：CH3CH2Br+NaOH CH2=CH2+NaBr+H2O 醇醇2.醇的消去反应：醇的消去反应：CH3CH(OH)CH3 CH3CH=CH2+H2O 浓硫酸浓硫酸3.3.炔烃的不完全加成：炔烃的不完全加成：HCCHHCl CH2=CHCl三种方法 2）引入卤原子1.烷烃，苯与卤素反应烷烃，苯与卤素反应：CH4+Cl2 CH3Cl+HClhv2.烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等与卤素反应：烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸等与卤素反应：C6H6+Br2 C6H5Br+HBrFeCH3CH=CH2+Cl2 CH2ClCH=CH2+HCl500600CH3COOH+Cl2 CH2ClCOOH+HCl催化剂催化剂3.烯烯/炔加成卤素炔加成卤素/卤化氢：卤化氢：CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2BrCCl44.醇与卤化氢反应：醇与卤化氢反应：CH3CH2OH+HCl CH3CH2Cl+H2O四种方法3）引入羟基2.烯烃与水反应：烯烃与水反应：CH2=CH2+H2O CH3CH2OH3.醛、酮加成：醛、酮加成：CH3CHO+H2 CH3CH2OHNi5.酯的水解：酯的水解：CH3COOCH3+NaOH CH3COONa+CH3OH4.羧酸还原：羧酸还原：CH3COOH CH3CH2OHLiAlH41.卤代烃水解：卤代烃水解：CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBrH2O五种方法4）引入羰基1.醇的催化氧化：醇的催化氧化：2C2H5OH+O2 2CH3CHO+2H2OCu2.烯烃的氧化：烯烃的氧化：2CH2=CH2+O2 2CH3CHO催化剂催化剂两种方法5）引入羧基CH3CHO+2Cu(OH)2 CH3COOH+Cu2O+2H2O4.腈的水解腈的水解：C2H5CN C2H5COOHH+,H2O3.烃的氧化：烃的氧化：2.醛的氧化反应：醛的氧化反应：C6H5CH3 C6H5COOHKMnO4(H+)1.酯的水解：酯的水解：CH3COOCH3+H2O CH3COOH+CH3OH酸或碱酸或碱四种方法CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5浓浓硫硫酸酸170H Cu 浓浓 硫硫 酸酸KMnO4 (H+)H2O催催 O2 化化 剂剂HX碱碱,醇醇 OH-H2OOH-H+,浓硫酸浓硫酸,LiAlH4银银 新新氨氨 制制溶溶 Cu(OH)2液液H+，O2 H2 Ni 官能团间转化官能团间转化还原水解酯化酯羧酸醛醇卤代烃氧化氧化水解主要有机物之间转化取代烷烃取代烯烃炔烃水化消去水化消去加成加成加成必备知识回顾：1.转变成 需经过下列哪种合成途径()A.消去加成消去B.加成消去脱水C.加成消去加成 D.取代消去加成2.已知乙烯与氯水反应时，可以与次氯酸发生加成反应：CH2=CH2HOCl ClCH2CH2OH。请利用上述信息，以乙烯为主要原料合成化合物HOCH2COOH。A迁移应用迁移应用补充2.芳香化合物合成路线：