人教版选修5课件 第三章 第四节 有机合成 33页

第四节 有机合成 一、有机合成的过程 简单的试剂 碳链 利用 __________ 作为基础原料，通过有机反应连上一个 _______ 或一段 _______ ，得到一个中间体；在此基础上利用中 间体上的 _________ ，加上 ________ ，进行第二步反应，合成具 有一定碳原子数目、一定结构的目标化合物。 官能团 辅助原料 官能团 二、正合成分析法 1 ．概念 从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体， 逐步推向目标合成有机物。 2 ．示意图 三、逆合成分析法 1 ．概念 逆合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方 法。 ①它是将 __________ 倒退一步 寻找上一步反应的中间体， 该 ______ 同辅助原料反应可以得到 ____________ 。 ②而这个 _______ 的合成与目标化合物的合成一样，是从更 上一步的 _______ 得来的。依次倒推，最后确定最适宜的 _______ 和最终的 ________ 。 合成路线 ③所确定的 ________ 的各步反应其反应条件必须比较温 和，并具有较高的产率，所使用的 ________ 和 ________ 应该是低 毒性、低污染、易得和廉价的。 2 ．示意图 目标化合物 中间体 目标化合物 中间体 中间体 基础原料 合成路线 基础原料 辅助原料 有机合成的常规方法 1 ．官能团的引入 (1) 引入羟基 (—OH) ：①烯烃与水加成；②醛 ( 酮 ) 与氢气加 成；③卤代烃碱性水解；④酯的水解等。 (2) 引入卤原子 (—X) ：①烃与 X 2 取代；②不饱和烃与 HX 或 X 2 加成；③醇与 HX 取代等。 (3) 引入双键：①某些醇或卤代烃的消去引入 ；②醇的 氧化引入 等。 2 ．官能团间的衍变 (1) 利用官能团的衍生关系进行衍变，如： (2) 通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如： (3) 通过某种手段，改变官能团的位置，如： 3 ．碳骨架的增减 (1) 增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给 出，常见方式为有机物与 CN － 的反应以及不饱和化合物间的加 成、聚合等。 (2) 变短：如烃的裂化裂解，某些烃 ( 如苯的同系物、烯烃 ) 的氧化、羧酸盐脱羧反应等。 4 ．有机物成环 (1) 二元醇脱水 (2) 羟基酸的酯化 (3) 二元羧酸脱水 (4) 氨基酸脱水 有机合成路线的选择 1 ．有机合成路线选择的原则 有机合成往往要经过多步反应才能完成，因此确定有机合 成的途径和路线时，就要进行合理选择。选择的基本要求是原 料价廉、原理正确、路线简捷、便于操作、条件适宜、易于分 离、产率高、成本低。 2 ．常用的合成路线 (1) 一元合成路线 (2) 二元合成路线 (3) 芳香化合物合成路线 有机合成题的解题步骤和方法 1 ．解题步骤 解答有机合成题时，首先要正确判断合成的有机物属于哪 一类有机物，带有何种官能团，然后结合所学过的知识或题给 信息，寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法，尽快找 出合成目标有机物的关键和突破点。 2 ．解题基本方法 (1) 顺推法 ( 正向合成法 ) → → 此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需 要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物，其思 维程序是：由已知推向结论，即原料 中间产物 产品。 (2) 逆推法 ( 逆向合成法 ) → → 此法采用逆向思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、 性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向 已知原料，其思维程序是：由结论推向起始或已知，即产品 中间产物 原料。 (3) 综合分析法 ( 综合比较法 ) 此法采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合 成途径进行比较，得出最佳合成路线。 正向合成法与逆合成分析法的应用 【 例 1 】 由乙烯合成草酸二乙酯 ，请写出各步 【 解析 】 ① 草酸二乙酯分子中含有两个酯基，按照 酯化反 应的规律我们将酯基断开，可以得到草酸 ( 乙二酸 ) 和两分子的 乙醇。说明目标化合物可由两分子的乙醇和草酸通过酯化反应 得到。 合成的化学方程式。 ② 根据我们学过的知识，羧酸可以由醇氧化得到，草酸的 前一步的中间体应该是乙二醇。 ③ 乙二醇的前一步中间体是 1 ,2- 氯乙烷， 1,2- 二氯乙烷则可 以通过乙烯的加成反应而得到。 ④ 乙醇可以通过乙烯与水的加成得到。 【 答案 】 ①H 2 C CH 2 ＋ H 2 OC H 3 CH 2 OH 1 ．环氧氯丙烷是制备树脂的主要原料，工业上有不同的合 成路线，如图 3 － 4 － 1 是其中的两条 ( 有些反应未注明条件 ) 。 完成下列填空： 图 3 － 4 － 1 (1) 写出反应类型：反应① _______ ，反应③ ________ 。 (2) 写出结构简式： X_____________ ， Y______________ 。 (3) 写出反应②的化学方程式： _______________________ _______________________________ 。 (4) 与环氧氯丙烷互为同分异构体，且属于醇类的物质 ( 不含 及 结构 ) 有 ___ 种。 CH 3 COOH ＋ 解析： 环氧氯丙烷的化学式为 C 3 H 5 ClO ，因此其同分异构 加成反应 答案： （ 1 ）取代反应 (2) (3)CH 3 COOCH 2 CH CH 2 ＋ H 2 O HOCH 2 CH CH 2 (4)3 体有 3 种： 官能团的引入及衍变 【 例 2 】 (2009 年广东 ) 叠氮化合物应用广泛，如 NaN 3 可用 于汽车安全气囊， PhCH 2 N 3 可用于合成化合物 Ⅴ 。 ( 如图 3 － 4 ) － 2 ，仅列出部分反应条件， Ph— 代表苯基 图 3 － 4 － 2 (1) 下列说法不正确的是 ____( 填字母 ) 。 A ．反应①、④属于取代反应 B ．化合物 Ⅰ 可生成酯，但不能发生氧化反应 C ．一定条件下化合物 Ⅱ 能生成化合物 Ⅰ D ．一定条件下化合物 Ⅱ 能与氢气反应，反应类型与反应 ②相同 (2) 化合物 Ⅱ 发生聚合反应的化学方程式为 ____________ ______________________  ( 不要求写出反应条件 ) 。 (3) 反应③的化学方程式为 ___________________________ ___________________( 要求写出反应条件 ) 。 (4) 化合物 Ⅲ 与 PhCH 2 N 3 发生环加成反应生成化合物 Ⅴ ，不 同条件下环加成反应还可生成化合物 Ⅴ 的同分异构体。该同分 异构体的分子式为 _________ ，结构式为 ___________ 。 (5) 科学家曾预言可合成 C(N 3 ) 4 ，其可分解成单质，用作炸 药。有人通过 NaN 3 与 NC － CCl 3 反应成功合成了该物质。下列 说法正确的是 ______( 填字母 ) 。 A ．该合成反应可能是取代反应 B ． C(N 3 ) 4 与甲烷具有类似 的空间结构 → C ． C(N 3 ) 4 不可能与化合物 Ⅲ 发生环加成反应 D ． C(N 3 ) 4 分解爆炸的化学反应方程式可能为： C(N 3 ) 4 C ＋ 6N 2 ↑ 【 解析 】 (1) 反应①： 是 —H 被 —Cl 可以看作是 —Cl 被 —N 3 所取代，为取代反应， A 正确；化合物 Ⅰ 含有羟基，为醇类物质，羟基相连的碳原子 上存在一个氢原 子，故可以发生氧化反应， B 错；化合物 Ⅱ 为烯烃，在一定条 件下与水发生加成反应，可能会生产化合物 Ⅰ ， C 正确；化合 物 Ⅱ 为烯烃，能与氢气发生加成反应，与反应 ② ( 反应 ②是烯烃 与溴加成 ) 的相同， D 正确。 → (3) 反应 ③ 是光照条件 下进行的，发生的是取代反应。 (4) 书写分子式应该没有问题，因为同分异构体的分子式 是 相同的，但要注意苯基原子个数不要计算错误；书写同分异构 体要从结构式出发，注意碳碳双键上苯基位置的变化。 (5) 合 成 C(N 3 ) 4 的 反 应 可 能 为 ： 4NaN 3 ＋ NC － CCl 3 C(N 3 ) 4 ＋ NaCN ＋ 3NaCl ，属于取代反应， A 正确；该 分子存在与 PhCH 2 N 3 相同的基团 —N 3 ，故该化合物可能发生环 加成反应， C 错；根据题意 C(N 3 ) 4 ，其可分解成单质，故 D 正 确。 PhCH 2 Cl ＋ HCl 【 答案 】 （ 1 ） B （ 2 ） （ 3 ） PhCH 3 ＋ Cl 2 （ 4 ） C 15 H 13 N 3 （ 5 ） ABD 分子式 C 16 H 14 O 2 部分性质 能使 Br 2 /CCl 4 褪色 能在稀 H 2 SO 4 中水解 2 ． (2010 年福 建理综 ) 从樟科植物枝叶提取的精油中含有下 列甲、乙、丙三种成分： 丙 (1) 甲中含氧官能团的名称为 ______ 。 (2) 由甲转化为乙需经下列过程 ( 已略去各步反应的无关产 物，下同 ) ： 其中反应 Ⅰ 的反应类型为 __________ ，反应 Ⅱ 的化学方程 式为 _________________________________________________ _____________________( 注明反应条件 ) 。 (3) 已知： 由乙制丙的一种合成路线如图 3 － 4 － 3 所示 (A ～ F 均为有 机物，图中 M r 表示相对分子质量 ) ： 图 3 － 4 － 3 ①下列物质不能与 C 反应的是 ___( 填序号 ) 。 A ．金属钠 B ． HBr C ． Na 2 CO 3 溶液 D ．乙酸 ②写出 F 的结构简式 _________________ 。 ③ D 有多种同分 异构体，任写其中一种能同时满足下列条 件的异构体结构简式 ____________________________ 。 a ．苯环上连接着三种不同官能团 b ．能发生银镜反应 c ．能与 Br 2 /CCl 4 发生加成反应 d ．遇 FeCl 3 溶液显示特征颜色 ④ 综 上 分 析 ， 丙 的 结 构 简 式 为 ________________________________ 。 解析： (1) 很明显 甲中含氧官能团的名称为羟基； (2) 反 应 Ⅰ 是 甲 在 一 定 条 件 下 发 生加成反应； (3)① 结 合 乙 → D 的 反 应 ， C 的 结 构 简 式 为 ，不能与碳酸钠反应。 ② F 通 过 E 缩聚反应生成 。 ③ D 的 同分异构 体能发 生 银镜反应，含有醛基，能与 Br 2 /CCl 4 发生加成反应，说明含有不饱和双键；遇 FeCl 3 溶液显 示特征颜色，属于酚。综合一下可以写出 D 的同分异构体的结 构简式为 ( 或其他合理答案 ) 。 ④ 丙是 C 和 D 通过酯化反应得到 的产物，有上面得出 C 和 D 的结构简式，可以得到丙的结构简式： 答案 ： （ 1 ）羟基 （ 2 ）加成反应 ② ③ ( 或其他合理 (3)①C 答案 ) ④