化学选修5《有机合成》课件

第二章分子结构与性质第四节有机合成新课标人教版高中化学选修5第三章烃的含氧衍生物重庆市巫溪县中学校2015级化学备课组《有机化学基础》知识与技能1、认识烃类物质、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯之间的相互转化以及性质、反应类型、反应条件；2、能列举引入C=C、卤素原子、羟基、醛基和羧基的化学反应，并完成相应的化学方程式；3、构建知识网络，并能应用其设计一些简单物质的合成路线。过程与方法1、了解合成路线设计的一般思路；知道合成关键为构建碳骨架和引入官能团；2、通过一些简单物质的合成，初步认识逆向合成的思维方法，理解确定合成路线的基本原则；3、通过有机物逆向合成法的推理，培养自身逻辑思维能力以及信息的迁移能力。学习目标情感态度与价值观1、培养自身理论联系实际的能力，能结合生产实际选择适当的合成路线；2、通过对新闻资料的分析，关注某些有机物对环境和健康可能产生的影响，关注有机物的安全生产和使用问题。3、通过逆向合成分析法的研究，培养逻辑思维的能力。用化学方法人工合成物质•创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等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。“水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。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。用化学方法人工合成物质•复写自然物质用化学方法人工合成物质•修饰•自然•物质解热镇痛药物——阿司匹林叶绿素分子的结构式维生素B12的化学结构阅读课本P64第三自然段，回答：1、什么是有机合成？2、有机合成的任务有哪些？3、用示意图表示出有机合成过程。自学与交流利用简单、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⑴、原料：要廉价、易得、低毒、低污染⑵、步骤：最少，产率最高⑶、路线：要符合“环保绿色”—提高原子利用率⑷、操作：简单、条件温和、能耗低、易于实现⑸、按一定顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应3、有机合成的任务：（1）目标化合物分子碳链骨架的构建；（2）官能团的转化。•碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）4、有机合成的过程有机合成的过程是利用简单的试剂作为基础原料，通过有机反应连上一个官能团或一段碳链，得到一个中间体；在此基础上利用中间体上的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成第二个中间体……经过多步反应，按照目标化合物的要求，合成具有一定碳原子数目，一定结构的目标化合物。其合成过程示意图如下：有机合成过程示意图基础原料辅助原料1副产物副产物中间体中间体辅助原料3辅助原料2目标化合物5、有机合成的设计思路关键：设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化。必备的基本知识官能团的引入官能团的消除官能团的衍变有机成环反应规律1、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？（1）卤代烃的消去：NaOH醇溶液，加热（扎：氢去氢少）二、有机合成的常规方法（一）常见引入官能团的方法（2）醇的消去：浓H2SO4，加热（扎：氢去氢少）（3）炔烃与氢气1：1加成：催化剂，加热2、怎样在有机化合物中引入羟基？（1）卤代烃水解：NaOH水溶液，加热（2）烯烃与水加成：催化剂，加热（马：氢加氢多）（3）醛/酮加氢:催化剂，加热（4）酯的水解：酸或碱溶液，水浴加热三种方法四种方法3、怎样在有机化合物中引入卤素原子？①甲烷和氯气②苯和溴③酚和溴水烯烃、炔烃等与X2加成：常温进行烯烃、炔烃等与HX加成：催化剂，加热3.不饱和烃与HX、X2的加成2.醇与氢卤酸（HX）的取代：加热1.烷烃或苯及其同系物与X2的取代4、怎样在有机化合物中引入醛基？（1）某些醇氧化：催化剂，加热（2）糖类水解：酸或酶（3）炔烃水化：催化剂，加热5、怎样在有机化合物中引入羧基？（1）醛氧化：催化剂，加热（2）苯的同系物被强氧化剂氧化：常温进行（3）羧酸盐酸化：常温进行（4）酯的酸性水解：稀H2SO4，水浴加热官能团的性质类别官能团通式代表物主要化学性质烷烃CnH2n+2CH3CH3(1)取代反应(2)催化裂化(3)燃烧反应烯烃碳碳双键CnH2nCH2=CH2(1)加成反应(2)氧化反应(3)加聚反应炔烃碳碳三键CnH2n-2CH≡CH(1)加成反应(2)氧化反应(3)加聚反应苯及同系物CnH2n-6苯甲苯(1)取代反应(2)加成反应(3)氧化反应卤代烃—XCnH2n+1XCH3CH2X(1)取代反应（水解反应）(2)消去反应必备的基本知识官能团的性质类别官能团通式代表物主要化学性质醇—OHR—OHCnH2n+2OCH3CH2OH(1)与钠反应(2)取代反应(3)消去反应(4)分子间脱水(5)氧化反应(6)酯化反应酚—OHCnH2n-6OC6H5—OH(1)有弱酸性(2)取代反应(3)显色反应(4)缩聚反应醛—CHOR—CHOCnH2nOCH3CHO(1)氧化反应(2)还原反应羧酸—COOHR—COOHCnH2nO2CH3COOH(1)具有酸性(2)酯化反应酯—COO—RCOOR`CnH2nO2CH3COOC2H5水解反应必备的基本知识有机化学反应类型：有机反应主要包括八大基本类型：①取代反应、②加成反应、③消去反应、④氧化反应、⑤还原反应、⑥加聚反应、⑦缩聚反应、⑧显色反应。取代反应：有机物分子里某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。有机物无机物/有机物反应名称烷,芳烃,酚X2卤代反应苯及其同系物HNO3硝化反应*苯的同系物H2SO4磺化反应*醇醇脱水反应*醇HX取代反应酸醇酯化反应酯酸溶液或碱溶液水解反应卤代烃碱溶液水解反应二糖多糖H2O水解反应蛋白质H2O水解反应包括：烯烃及含C=C的有机物、炔烃及含C≡C的有机物与H2、X2、HX、H2O加成；苯环、醛基、不饱和油脂与H2加成加成反应：有机物分子中双键（或三键）两端的碳原子与其它原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。2．加成反应有两个特点：①反应发生在不饱和的键上，不饱和键中不稳定的共价键断裂，然后不饱和原子与其它原子或原子团以共价键结合。②加成反应后生成物只有一种（不同于取代反应）。说明：1．羧基和酯基中的碳氧双键不能发生加成2．醛、酮的羰基只能与H2发生加成反应3．共轭二烯烃有两种不同的加成形式。消去反应：有机物在适当的条件下，从一个分子中脱去一个小分子（如水、HX等），生成不饱和（双键或三键）化合物的反应。原理：“相邻消去，无进有出”包括：醇消去H2O生成烯烃、卤代烃消去HX生成烯烃说明：消去反应的实质：—OH或—X与所在碳相邻的碳原子上的-H结合生成H2O或HX而消去不能发生消去反应的情况：—OH或—X所在的碳无相邻碳原子，或相邻碳原子上无氢原子有不对称消去的情况，由信息定产物消去反应的条件：醇类是浓硫酸+加热；卤代烃是NaOH醇溶液+加热氧化反应：有机物得氧或去氢的反应包括：燃烧反应、被空气（氧气）氧化、（醇是去氢氧化）被酸性KMnO4溶液氧化，醛基的银镜反应和被新制Cu(OH)2悬浊液氧化烯烃被臭氧氧化（O3，Zn/HCl，双键断裂，原双键碳变为C=O）•说明：–有机物一般都可以发生氧化反应，此过程发生了碳碳键或碳氧键的断裂–醇氧化的规律：伯醇氧化生成醛；仲醇氧化生成酮；叔醇不能被氧化–多官能团物质被氧化的顺序看信息还原反应：有机物得氢或去氧的反应包括：烯、炔、苯环、醛、油脂等和氢气加成，硝基被还原为氨基（如硝基苯被Fe+HCl还原为苯胺）•说明：“氧化”和“还原”反应是针对有机物而言的，有机物被氧化则定义为氧化反应，有机物被还原则定义为还原反应加聚反应由不饱和的单体加成聚合成高分子化合物的反应。反应是通过单体的自聚或共聚完成的。类型–乙烯型加聚聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）–1，3-丁二烯型加聚（破两头，移中间）天然橡胶（聚异戊二烯）氯丁橡胶（聚一氯丁二烯）–含有双键的不同单体间的共聚乙丙树脂（乙烯和丙烯共聚），丁苯橡胶（丁二烯和苯乙烯共聚）•说明–单体通常是含有C=C或C≡C的化合物–链节与单体的相对分子质量相等–产物中仅有高聚物，无其它小分子，但生成的高聚物因n值不同，是混合物加聚产物中单体的确定加聚产物可用下列方法确定其单体：单变双，双变单，超过四价不相连。即将链节中主链上的所有“C－C”单键改写成“C＝C”双键，而将原有的“C＝C”双键改写成“C－C”单键（两端的方括号、表示化学键的短线及“n”先去掉），然后从左到右或从右到左逐个碳原子进行观察，如有超过四价的两个相邻碳原子，则将它们之间表示双键的“＝”去掉，使这两个碳原子不相连，这种聚合物的各种单体自然就露出“庐山真面目”了。缩聚反应：有机物单体间通过失去水分子或其它小分子形成高分子化合物的反应叫缩聚反应。该类反应的单体一般具有两个或两个以上的官能团。类型–酚醛缩聚（高聚物链节中含酚羟基）苯酚和甲醛缩聚成酚醛树脂（电木）–氨基酸缩聚（高聚物链节中含酰胺键）氨基酸缩合成多肽或蛋白质–醇酸缩聚（高聚物链节中含酯基）乙二醇和乙二酸（或对苯二甲酸）的缩聚说明缩聚反应生成高分子和小分子，如H2O若高分子化合物的链节并非完全以碳原连接，如有酚羟基、-COO-、-CO-NH-等则该高分子是缩聚反应的产物–判断缩聚反应的单体（水解法）：–先判断缩聚类型，再解–解聚方法：先断开羰基与氧原子（或氮原子）之间的键，然后给羰基加上羟基，给氧或氮接上氢原子，链节两端的羰基、氧或氮也按此法接上羟基或氧原子。羰氧断，羰氮断；羰基连羟基，氧氮都连氢，端点羰、氮、氧，也照上法连。显色反应•包括–苯酚遇FeCl3溶液显紫色–淀粉遇碘单质显蓝色–含苯环的蛋白质遇浓硝酸凝结显黄色–多羟基物质（甘油、葡萄糖）与新制Cu(OH)2悬浊液生成绛蓝色物质有机反应类型——知识归纳•反应条件不同，反应不同–温度不同，产物和反应类型不同：如乙醇在浓硫酸140℃和170℃的反应–溶剂不同，产物和反应类型不同：如溴乙烷在NaOH的水溶液和醇溶液下的反应–催化剂不同，反应不同：如甲苯在铁催化和光照条件下和氯气的取代反应•书写有机化学反应的注意事项–写有机物的结构简式及反应条件–不漏写除了有机物外的其它无机小分子如酯化反应、硝化反应、醇催化氧化、缩聚反应生成的H2O；卤代反应生成的HX等–配平：如醇、醛的催化氧化、银镜反应–专用名词不能出错如，苯写“笨”、“酯”和“脂”混用、“硝化”写“消化”，“水浴”写成“水狱”，“褪色”写成“腿色”反应条件常见反应催化剂,加热,加压乙烯水化、油脂氢化催化剂加热烯、炔、苯环、醛加氢，烯、炔和HX加成，醇的消去和氧化，乙醛和氧气反应，酯化反应水浴加热制硝基苯、银镜反应、蔗糖水解、乙酸乙酯水解只用催化剂苯的溴代只需加热卤代烃消去、乙醛和Cu(OH)2反应不需外加条件制乙炔，烯与炔加溴，烯、炔及苯的同系物被KMnO4氧化，苯酚的溴代，卤代烃的水解反应条件反应类型NaOH水溶液、加热卤代烃或酯类的水解反应NaOH醇溶液、加热卤代烃的消去反应稀H2SO4、加热酯和糖类的水解反应浓H2SO4、加热酯化反应或苯环上的硝化反应浓H2SO4、170℃醇的消去反应浓H2SO4、140℃*醇生成醚的取代反应溴水不饱和有机物的加成反应浓溴水苯酚的取代反应反应条件反应类型液Br2、Fe粉苯环上的取代反应X2、光照烷烃或芳香烃烷基上的卤代O2、Cu、加热醇的催化氧化反应O2或Ag(NH3)2OH或新制Cu(OH)2醛的氧化反应酸性KMnO4溶液不饱和有机物或苯的同系物侧链上的氧化反应H2、催化剂不饱和有机物的加成反应五、有机成环反应规律1.形成环酯1、通过有机物加成反应可消除不饱和键（二）官能团的消除方法2、通过消去或取代可消除卤原子3、通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基4、通过消去或氧化或酯化等消去羟基官能团的保护【例1】以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为：BrCH2-CH=CH-CH2BrHOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOOC-CH