【高中化學(xué)】有機(jī)合成-碳骨架的構(gòu)建 高二化學(xué)同步課件（人教版2019選擇性必修3）

第五節(jié)有機(jī)合成第1課時(shí)碳骨架的構(gòu)建學(xué)習(xí)目標(biāo)1、認(rèn)識(shí)有機(jī)合成的關(guān)鍵是碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化，

掌握官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化的一些技巧。2、從不同角度對(duì)有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行分析和推斷，

能根據(jù)有機(jī)化合物的官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化等分析有機(jī)合成的合理性。情景引入遠(yuǎn)古時(shí)代19世紀(jì)20年代物質(zhì)豐富的今天人類依靠自然資源，加工轉(zhuǎn)化自然資源，從生物體中獲得有機(jī)化合物德國化學(xué)家維勒合成尿素,開創(chuàng)人工合成有機(jī)物新時(shí)代世界上每年合成的近百萬個(gè)新化合物中約70%以上是有機(jī)化合物。CO(NH2)2隨著新的有機(jī)反應(yīng)、新試劑的不斷發(fā)現(xiàn)和有機(jī)合成理論的發(fā)展，有機(jī)合成的技術(shù)和效率不斷提高。尼龍、滌綸炸藥醫(yī)藥→用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)創(chuàng)造新物質(zhì)“水立方”是我國第一個(gè)采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作為立面維護(hù)體系的建筑。宇航服中應(yīng)用了一百三十多種新型材料。其中多數(shù)是有機(jī)合成材料。人工合成的新型抗禽流感、甲型H1N1病毒的藥物--達(dá)菲→科技創(chuàng)造生活，合成造福人類！

有機(jī)合成的發(fā)展，使人們不僅能通過人工手段合成多種天然有機(jī)物，還可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)合成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的新物質(zhì)，有力地推動(dòng)了材料科學(xué)和生命科學(xué)的發(fā)展。什么是有機(jī)合成？一、有機(jī)合成的主要任務(wù)1.有機(jī)合成的概念：一般4個(gè)C以內(nèi)的單官能團(tuán)有機(jī)物或單取代苯為原料【思考】有機(jī)合成是如何實(shí)現(xiàn)合成目標(biāo)的？利用簡單、易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)來構(gòu)建碳骨架和引入官能團(tuán)，由此合成出具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標(biāo)分子。如甲烷、乙烯、丙烯、乙炔，苯、甲苯等中間體1中間體2中間體4官能團(tuán)轉(zhuǎn)化官能團(tuán)轉(zhuǎn)化官能團(tuán)轉(zhuǎn)化CH2H+，H2ONaCNBr2催化劑H2O

，催化劑CH2=CH2CH2-BrCH2-BrCH2-CNCH2COOHCOOHCH3CH2OHCOOCH2CH3CH2CH2COOCH2CH3CH2-CN中間體3原料目標(biāo)產(chǎn)物2.有機(jī)合成的任務(wù)一、有機(jī)合成的主要任務(wù)為什么要將碳碳雙鍵轉(zhuǎn)化為溴原子呢？目的:利用鹵代烴的取代反應(yīng)增長碳鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)化合物分子骨架的構(gòu)建。碳骨架的構(gòu)建一、有機(jī)合成的主要任務(wù)1.有機(jī)合成的概念：一般4個(gè)C以內(nèi)的單官能團(tuán)有機(jī)物或單取代苯為原料利用簡單、易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)來構(gòu)建碳骨架和引入官能團(tuán)，由此合成出具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的目標(biāo)分子。2.有機(jī)合成的主要任務(wù)①構(gòu)建碳骨架:包括碳鏈的增長和縮短、成環(huán)、開環(huán)等過程②引入官能團(tuán):包括官能團(tuán)的引入、轉(zhuǎn)化、消除及保護(hù)等原料分子中的碳原子目標(biāo)分子中的碳原子少于引入含碳原子的官能團(tuán)（1）與HCN發(fā)生加成反應(yīng)（2）羥醛縮合反應(yīng)（5）聚合反應(yīng)等（3）酯化反應(yīng)（4）分子間脫水反應(yīng)1.碳鏈增長：（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

(1)烯烴(炔烴)或醛、酮與HCN的加成反應(yīng)——引入氰基，延長碳鏈1.碳鏈增長：根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，完成下列反應(yīng)CH2=CH2+HCNCH≡CH

+HCN+HCN催化劑催化劑催化劑+HCN催化劑CH3CH2CN丙烯腈CH2＝CHCN丙腈H2O，H＋催化劑CH2＝CHCOOH丙烯酸H2O，H＋催化劑CH3CH2COOHHRCO=CNRCHOH-羥基腈CH2NH2RCHOH-氨基醇一般與HCN加成之后，引入氰基，再經(jīng)水解生成羧酸或催化加氫還原成胺還原反應(yīng)加成反應(yīng)水解反應(yīng)（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

(2)羥醛縮合反應(yīng)1.碳鏈增長：P83資料卡片β-羥基醛α,β-不飽和醛加成反應(yīng)消去反應(yīng)（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

nHO-CH2CH2-COOH

H[O-CH2CH2-C]nOH+(n-1)H2O一定條件(5)聚合反應(yīng)(3)酯化反應(yīng)(4)醇分子間脫水成醚nCH2＝CH2[CH2—CH2]n一定條件下1818

OOCH3—C—OH+H—O—C2H5

CH3—C—O—C2H5+H2O濃H2SO4C2H5?OH+HO?C2H5C2H5?O?C2H5+H2O濃H2SO4140

℃

1.碳鏈增長：①加聚反應(yīng)

②縮聚反應(yīng)O‖（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

(6)由鹵代烴增長碳鏈：2R—X+2NaR—R+2NaX②鹵代烴與NaCN的反應(yīng)CH3CH2Cl+NaCN→CH3CH2CN+NaClH2O,H＋CH3CH2COOH知識(shí)拓展1.碳鏈增長：①鹵代烴與活潑金屬反應(yīng)③鹵代烴與炔鈉的反應(yīng)2CH3C≡CH+2Na

2CH3C≡CNa+H2↑液氨CH3C≡CNa+CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3+NaCl{了解，一般題目會(huì)給信息}（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

(7)由格氏試劑與鹵代烴、醛、酮反應(yīng)增長碳鏈R’—Cl+RMgClR’—R+MgCl2RMgXRX+Mg無水乙醚+RMgCl

—OMgClRH2O—OHR1.碳鏈增長：{一般題目會(huì)給信息}格氏試劑制備：RMgX→與鹵代烴反應(yīng)→與醛、酮反應(yīng)（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

知識(shí)拓展1.乙烯是化工生產(chǎn)中重要的基礎(chǔ)原料，請(qǐng)以乙烯為基本原料合成正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式【課堂練習(xí)】CH2＝CH2H2O催化劑/△CH3CH2OHCu/O2△CH3CHOCH3—CH—CH2CHOOH-H2O△CH3—CH＝CHCHO＋H2Ni/△CH3—CH2—CH2—CH2—OH原料分子中的碳原子目標(biāo)分子中的碳原子多于縮短碳鏈（1）烷烴的分解反應(yīng)（3）與高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)（2）酯的水解反應(yīng)2.碳鏈的縮短（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

(1)烷烴的裂化、裂解反應(yīng)C4H10CH4+C3H6△

2.碳鏈的縮短C8H18

C4H10+C4H8

C4H10

C2H6+C2H4△

（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

(2)酯的水解反應(yīng)CH3COOC2H5＋H2OCH3COOH＋C2H5OH稀硫酸△稀硫酸△CH2OCOC17H35CHOCOC17H35CH2OCOC17H35C17H35COOH＋

CH2OHCHOHCH2OH3＋3H2O2.碳鏈的縮短（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

2.碳鏈的縮短(3)烯烴、炔烴及芳香烴的側(cè)鏈被KMnO4(H+)溶液氧化。CH3CH=CH2KMnO4(H+)CH3C≡CHKMnO4(H+)①烯烴雙鍵碳上有兩個(gè)H產(chǎn)物是CO2；雙鍵碳上有一個(gè)H產(chǎn)物是羧酸；

雙鍵碳上沒有H

產(chǎn)物是酮。CH3COOH+CO2CH3COOH+CO2CH3COOH+②炔烴叁鍵碳上有一個(gè)H產(chǎn)物是CO2；叁鍵碳上沒有H產(chǎn)物是羧酸。（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

2.碳鏈的縮短苯的同系物的氧化：產(chǎn)物是苯甲酸與苯環(huán)相連的碳原子上至少連有一個(gè)氫原子才能被酸性高錳酸鉀氧化。(3)烯烴、炔烴及芳香烴的側(cè)鏈被KMnO4(H+)溶液氧化。2.下列反應(yīng)能使碳鏈縮短的是(

)①烯烴被酸性KMnO4溶液氧化②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化③重油裂化為汽油④CH3COOCH3與NaOH溶液共熱⑤炔烴與溴水反應(yīng)A．①②③④⑤B．②③④⑤C．①②④⑤D．①②③④D【課堂練習(xí)】P83資料卡片（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

3.碳鏈的成環(huán)(1)共軛二烯烴加成123465123465實(shí)質(zhì)：加成反應(yīng)CH3+△CH3H+△HCOOCH3+△【課堂練習(xí)3】①②③完成下列物質(zhì)發(fā)生第爾斯-阿爾德反應(yīng)的方程式或練后反思第爾斯-阿爾德反應(yīng)的要點(diǎn)：共軛二烯烴的四個(gè)碳原子和另一個(gè)雙鍵或三鍵碳形成六元環(huán)狀化合物，其他原子或基團(tuán)仍連在原來的碳原子上。(2)合成環(huán)酯（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

3.碳鏈的成環(huán)HOCH2CH2OH＋H2O(3)合成環(huán)醚（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

3.碳鏈的成環(huán)△催化劑分子內(nèi)脫水分子間脫水（一）構(gòu)建碳骨架（增長、縮短、成環(huán)、開環(huán)）

4.碳鏈的開環(huán)(1).如環(huán)酯的水解反應(yīng):(2).某些環(huán)狀烯烴、炔烴的氧化反應(yīng):②Zn/H2O①O3OHCCH2CH2CH2CH2CHOKMnO4(H+)HOOCCH2CH2CH2CH2COOH高錳酸鉀溶液氧化性更強(qiáng)，可以得到酮或羧酸。O3氧化性相比更弱一些，往往得到醛或酮碳鏈的增長碳鏈的縮短碳鏈的成環(huán)（1）與HCN發(fā)生加成反應(yīng)（2）羥醛縮合反應(yīng)（5）加聚反應(yīng)（3）酯化反應(yīng)（4）分子間脫水反應(yīng)（1）烷烴的分解反應(yīng)（3）與高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)（2）酯的水解反應(yīng)（1）共軛二烯烴加成（2）合成環(huán)酯（3）合成環(huán)醚課堂小結(jié)——構(gòu)建碳骨架碳鏈的開環(huán)(1).如環(huán)酯的水解反應(yīng)(2).某些環(huán)狀烯烴的氧化反應(yīng)小結(jié)1.化合物丙是合成一種醫(yī)藥的中間體，可以通過如圖反應(yīng)制得。下列說法正確的是CA．乙的分子式為C5H10O2B．甲的一氯代物有4種(不考慮立體異構(gòu))C．乙可以發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)D．丙不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)2．在有機(jī)合成中，有時(shí)需要通過減短碳鏈的方式來實(shí)現(xiàn)由原料到目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，某同學(xué)設(shè)計(jì)的下列反應(yīng)中，可成功實(shí)現(xiàn)碳鏈減短的A．乙烯的聚合反應(yīng)

B．烯烴與酸性KMnO4溶液的反應(yīng)C．酯化反應(yīng)

D．鹵代烴與NaCN的取代反應(yīng)B鞏固練習(xí)3．下列反應(yīng)可使碳鏈增長的有

①加聚反應(yīng)②縮聚反應(yīng)③酯化反應(yīng)④鹵代烴的氰基取代反應(yīng)⑤乙酸與甲醇的反應(yīng)A．全部 B．①②③

C．①③④

D．①②③④A4．已知鹵代烴可以和鈉發(fā)生反應(yīng)。例如溴乙烷與鈉發(fā)生反應(yīng)為2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr應(yīng)用這一反應(yīng)，下列所給出的化合物中可以與鈉反應(yīng)合成環(huán)丁烷：的是

(

)A．CH3Br

B．CH3CH2CH2CH2BrC．CH2BrCH2Br