蘇教版高中化學(xué)選擇性必修3專題5第三單元有機(jī)合成設(shè)計(jì)課件

第三單元有機(jī)合成設(shè)計(jì)專題5內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)合作探究釋疑解惑課堂小結(jié)課標(biāo)定位素養(yǎng)闡釋1.能說(shuō)出常見官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)和特征反應(yīng);能舉例說(shuō)明有機(jī)物中基團(tuán)之間的相互影響。2.能從官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)入手說(shuō)出有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。3.宏觀辨識(shí)與微觀探析:結(jié)合碳骨架的構(gòu)建及官能團(tuán)衍變過(guò)程中的反應(yīng)規(guī)律,能利用反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行有機(jī)物的推斷與合成。證據(jù)推理與模型認(rèn)知:能運(yùn)用正向、逆向合成分析法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的有機(jī)合成路線。自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)一、有機(jī)物基團(tuán)間的相互影響1.苯、甲苯在不同溫度下的硝化反應(yīng)。上述反應(yīng)說(shuō)明苯環(huán)受—CH3的影響,更容易發(fā)生取代反應(yīng)。

上述現(xiàn)象說(shuō)明—CH3受到苯環(huán)的影響,容易被氧化劑所氧化。

2.苯環(huán)與羥基之間的相互影響。(1)苯環(huán)對(duì)羥基的影響。上述事實(shí)說(shuō)明苯環(huán)使—OH中的氫原子更易電離。(2)羥基對(duì)苯環(huán)的影響。上述事實(shí)說(shuō)明—OH使苯環(huán)中其鄰、對(duì)位的氫原子更易被取代。

【自主思考1】

乙醇在銅作催化劑、加熱條件下與氧氣反應(yīng),而苯酚露置在空氣中易變成粉紅色,試從有機(jī)物基團(tuán)間的相互影響的角度解釋其中的原因。提示:說(shuō)明苯環(huán)與羥基相互影響,使得苯環(huán)和羥基更容易被氧化?！咀灾魉伎?】

在乙醇與乙酸混合溶液中分別加入稀硫酸和濃硫酸加熱,前者不能發(fā)生酯化反應(yīng),后者能發(fā)生酯化反應(yīng),從中你能得到什么啟示?提示:有機(jī)化學(xué)反應(yīng)不僅受有機(jī)物基團(tuán)間的相互影響,還受溫度、催化劑等外界條件的影響。二、重要有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化1.有機(jī)化合物的性質(zhì)主要取決于它所具有的官能團(tuán),有機(jī)化合物合成路線的設(shè)計(jì)往往圍繞官能團(tuán)展開。了解官能團(tuán)之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,能幫助我們進(jìn)一步掌握有機(jī)化合物間的內(nèi)在聯(lián)系:寫出各有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式,并注明反應(yīng)類型。

【自主思考3】

上述①~的轉(zhuǎn)化中哪些反應(yīng)可以在有機(jī)物中引入羥基官能團(tuán)?能夠引入羥基官能團(tuán)的反應(yīng)類型有哪些?2.實(shí)例:制備“撲熱息痛”(對(duì)乙酰氨基酚)經(jīng)歷的轉(zhuǎn)化過(guò)程:三、有機(jī)合成的一般過(guò)程1.有機(jī)合成是指利用簡(jiǎn)單、易得的原料,通過(guò)一系列有機(jī)化學(xué)反應(yīng),生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)物的過(guò)程。2.有機(jī)合成的任務(wù)包括目標(biāo)化合物分子骨架的建構(gòu)和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化。3.基本過(guò)程為利用簡(jiǎn)單的試劑作為基礎(chǔ)材料,通過(guò)有機(jī)反應(yīng)連上一個(gè)官能團(tuán)或一段碳鏈,得到一個(gè)中間產(chǎn)物;在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二步反應(yīng),合成出第二個(gè)中間產(chǎn)物,以此類推,經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)合成目標(biāo)化合物。有機(jī)合成的過(guò)程示意圖如下:4.有機(jī)合成的常用方法——逆合成分析法。(1)基本思路。可用示意圖表示為:(2)關(guān)鍵點(diǎn):在逆合成分析法中,最關(guān)鍵的一步是選擇合適的化學(xué)鍵,將其切斷,把目標(biāo)化合物分成小的片段,再通過(guò)合適的途徑和方式把小片段連接成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的目標(biāo)化合物。(3)對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的目標(biāo)化合物,選擇切斷化學(xué)鍵的位置時(shí)常用的一些規(guī)律:①對(duì)于結(jié)構(gòu)對(duì)稱的目標(biāo)化合物,通常在對(duì)稱處切斷化學(xué)鍵,把目標(biāo)分子分成對(duì)等的兩部分;②對(duì)于含有官能團(tuán)的目標(biāo)化合物,通常在官能團(tuán)處或官能團(tuán)附近切斷化學(xué)鍵;③對(duì)于含有支鏈的目標(biāo)化合物,也可在支鏈處切斷化學(xué)鍵?！咀灾魉伎?】

結(jié)合我們前邊學(xué)過(guò)的知識(shí),總結(jié)在有機(jī)物中引入鹵素原子的方法。提示:①烷烴、苯及其同系物的取代反應(yīng),②烯烴(炔烴)的加成反應(yīng),③醇(酚)的取代反應(yīng)?！拘Ч詼y(cè)】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)乙苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,而乙基環(huán)己烷不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。(

)(2)引入羥基的反應(yīng)都是取代反應(yīng)。(

)(3)烯烴中既可以引入鹵素原子也可以引入羧基或羰基。(

)(4)在酸性條件下,CH3CO18OC2H5的水解產(chǎn)物是CH3CO18OH和C2H5OH。(

)(5)消去反應(yīng)、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)或酯化反應(yīng)等可以消除羥基。(

)(6)有機(jī)合成路線要符合低價(jià)、綠色、環(huán)保等要求。(

)(7)可通過(guò)醇的氧化、苯環(huán)側(cè)鏈的氧化和酯的水解等引入羧基。(

)(8)加聚反應(yīng)可以使有機(jī)物碳鏈增長(zhǎng),取代反應(yīng)不能。(

)√×√××√√×答案:C解析:根據(jù)題給信息,合成乙苯應(yīng)該選擇的原料是苯和氯乙烷。乙烷與氯氣在光照下發(fā)生取代反應(yīng),生成一氯乙烷、二氯乙烷等多種取代產(chǎn)物,較難得到純凈的乙苯,A項(xiàng)錯(cuò)誤。乙烯與氯氣反應(yīng)生成1,2-二氯乙烷,與苯反應(yīng)不能得到乙苯,B項(xiàng)錯(cuò)誤。乙烯與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烷,它與苯反應(yīng)能生成乙苯和氯化氫,合成過(guò)程中,氯化氫可以循環(huán)使用,C項(xiàng)正確。乙烷與氯化氫不反應(yīng),得不到氯乙烷,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(1)屬于取代反應(yīng)的是

(填序號(hào),下同),屬于加成反應(yīng)的是

。

(2)寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A

,B

,

C

,D

。

合作探究釋疑解惑探究任務(wù)1有機(jī)合成過(guò)程中官能團(tuán)的引入、消除與轉(zhuǎn)化問(wèn)題引領(lǐng)在有機(jī)合成中,官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化可以通過(guò)取代、消去、加成、氧化、還原等反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。已知如下轉(zhuǎn)化關(guān)系:回答下列問(wèn)題:1.上述轉(zhuǎn)化中哪些屬于取代反應(yīng)?哪些屬于加成反應(yīng)?哪些屬于消去反應(yīng)?哪些屬于氧化反應(yīng)?哪些屬于還原反應(yīng)?提示:屬于取代反應(yīng)的為e、f,屬于加成反應(yīng)的為a、c、j,屬于消去反應(yīng)的為b、d,屬于氧化反應(yīng)的為g、i、k,屬于還原反應(yīng)的為j。2.轉(zhuǎn)化步驟b、e、g中一般可選用什么試劑?提示:轉(zhuǎn)化步驟b選用的試劑為NaOH(或KOH)的醇溶液,轉(zhuǎn)化步驟e選用的試劑為NaOH(或KOH)的水溶液,轉(zhuǎn)化步驟g選用的試劑為酸性高錳酸鉀溶液。歸納提升官能團(tuán)的引入。(1)碳碳雙鍵的引入方式。(2)引入鹵素原子。

(3)引入羥基。

(4)引入醛基。

(5)引入羧基。

典型例題A.與足量的NaOH溶液共熱后,再通入CO2B.將溶液加熱,通入足量的HClC.與稀硫酸共熱后,加入足量的Na2CO3溶液D.與稀硫酸共熱后,加入足量的NaOH溶液答案:A官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化與衍變

【變式訓(xùn)練1】

下列反應(yīng)中,能在有機(jī)物中引入羥基官能團(tuán)的是(

)。

答案:B解析:A項(xiàng)加成反應(yīng)引入了溴原子。B項(xiàng)取代反應(yīng)引入了羥基。C項(xiàng)加聚反應(yīng)沒有引入官能團(tuán)。D項(xiàng)消去反應(yīng)引入了碳碳雙鍵。探究任務(wù)2有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)問(wèn)題引領(lǐng)某課外活動(dòng)小組利用逆推法設(shè)計(jì)苯甲酸苯甲酯的合成路線。Ⅰ.合成路線的設(shè)計(jì):Ⅱ.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案:方案一:方案二:方案三:方案四:請(qǐng)你評(píng)價(jià)一下他們的實(shí)驗(yàn)方案是否合理,不合理說(shuō)明理由。提示:方案一路線中由甲苯制取苯甲酸和苯甲醇,較合理。方案二、四路線中制備苯甲酸步驟多、成本高。方案三的步驟雖然少,但使用了價(jià)格昂貴的還原劑LiAlH4,成本較高。歸納提升1.有機(jī)合成的分析方法。

有機(jī)合成的分析方法內(nèi)容正合成分析法采用正向思維方法,從已知原料入手,找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物,逐步推向待合成有機(jī)物,其思維程序是:基礎(chǔ)原料→中間產(chǎn)物→目標(biāo)化合物逆合成分析法采用逆向思維方法,從目標(biāo)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手,找出合成所需要的直接或間接的前體,逐步推向已知原料,其思維程序是:目標(biāo)化合物→前體→起始原料綜合比較法采用綜合思維的方法,將正向或逆向推導(dǎo)出的幾種合成途徑進(jìn)行比較,從而得到最佳合成路線2.合成路線的設(shè)計(jì)程序。

3.合成路線選擇的實(shí)例。

(3)芳香族化合物合成路線。

典型例題答案:設(shè)計(jì)合成方法如下

解析:對(duì)照起始反應(yīng)物與目標(biāo)產(chǎn)物

分析可知,需要在原料分子中引入—COOH,而碳骨架沒有變化,可逆推需要先制得醛,依次需要:醇、鹵代烴。在原料分子中引入鹵素原子可以利用加成反應(yīng)來(lái)完成。有機(jī)合成中常見官能團(tuán)的保護(hù)1.酚羥基的保護(hù):因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團(tuán)前可以先與NaOH反應(yīng),把—OH變?yōu)椤狾Na將其保護(hù)起來(lái),待氧化后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。2.碳碳雙鍵的保護(hù):碳碳雙鍵也容易被氧化,在氧化其他基團(tuán)前可以利用其與HCl等的加成反應(yīng)將其保護(hù)起來(lái),待氧化后再利用消去反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。3.氨基(—NH2)的保護(hù):如對(duì)氨基甲苯

對(duì)氨基苯甲酸的過(guò)程中應(yīng)先把—NH2轉(zhuǎn)化成—NH—CO—CH3,再把—CH3氧化為—COOH,最后水解將—NH—CO—CH3轉(zhuǎn)化為—NH2,防止—NH2也被氧化。【變式訓(xùn)練2】

以乙醇為原料,用下述6種類型的反應(yīng)來(lái)合成乙二酸乙二酯(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示)的正確順序是(

)。①氧化反應(yīng)②消去反應(yīng)③加成反應(yīng)④酯化反應(yīng)⑤水解反應(yīng)⑥加聚反應(yīng)