选修5第三章第四节《有机合成》新

第四节有机合成,第三章烃的含氧衍生物,有机材料的惊艳绽放,新型的ETFE（乙烯一四氟乙烯共聚物）,国家游泳中心（又称“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。这种材料耐腐蚀性、保温性俱佳，自清洁能力强。,有机合成,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、有机合成的概念,2、有机合成的任务,有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。,有机合成过程示意图,基础原料,辅助原料,副产物,副产物,中间体,中间体,辅助原料,辅助原料,目标化合物,3、有机合成的过程,4、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。,（1）引入C=C或CC,卤代烃的消去,醇的消去,5、官能团的引入（知识储备）,炔烃加成引入C=C,苯酚与浓溴水的反应,醇羟基与HX取代；,烃与X2取代,（2）引入X：,不饱和烃与HX或X2加成,卤代烃水解（碱性条件）；,（3）引入OH：,醛或酮加氢还原（加成）；,CC与H2O加成,酯的水解,醇的催化氧化；,CC与H2O加成,糖类水解,（4）引入CHO或酮：,1、醛基氧化,2、羧酸酯水解,3、苯的同系物氧化,4、羧酸盐酸化,（5）引入COOH：,酚酯由酚与羧酸酐酯化,醇酯由醇与羧酸酯化；,（6）引入COOR（酯基）：,含CC或CC的单体加聚；,a、二元羧酸与二元醇（或羟基酸）缩聚,缩聚,b、二元羧酸与二元胺（或氨基酸）缩聚,c、酚与醛缩聚(生成酚醛树脂）,（7）引入高分子：,（8）苯环上引入官能团：,正向合成分析法,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可间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物。,基础原料,中间体,中间体,目标化合物,正向合成分析法示意图,6、合成分析法,逆向合成分析法,是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。,基础原料,中间体,中间体,目标化合物,逆向合成分析法示意图,所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须比较温和，并具有较高的产率，所使用物基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。,1990年诺贝尔化学奖科里,用化学方法人工合成自然物质,维生素C,修饰自然物质,解热镇痛药物阿司匹林,用化学方法人工合成物质,2000多年前，希腊生理学家和医学家希波克拉底（Hippocrates）发现，杨树、柳树的皮叶中含有能镇痛和退热的物质。,邻羟基苯甲酸,俗称:水杨酸,追溯：阿司匹林,1898年，德国化学家Hoffmann霍夫曼改善了水杨酸的疗效,乙酰水杨酸（阿司匹林）,水杨酸,水杨酸,乙酸酐,乙酰水杨酸,1899年由德国拜尔公司开始生产，应用于临床，取名阿司匹林（Aspirin），是第一种重要的人工合成药物。,阿司匹林晶体,阿司匹林药品,彩色增强扫描电子显微照片,加压,工业上常用此法合成水杨酸。,考虑：基团的保护优选合成路线,例1、由异丁烯合成甲基丙烯酸方法,2C2H5OH,+,例2：以乙烯为原料合成草酸二乙酯的合成。（逆推）,练习：用2-丁烯、乙烯为原料设计的合成路线,NaOHC2H5OH,1、逆合成分析：,+,NaOH水,2、合成路线：,Br2,O2,Cu,O2,浓H2SO4,Br2,Br2,NaOH水,7、增加或减少碳链,酯化反应醇分子间脱水(取代反应)生成醚加聚反应缩聚反应C=C或CC与HCN加成等,增加碳链：,减少碳链：,水解反应：酯、糖类、蛋白质(多肽)水解裂化和裂解反应；脱羧反应；一般情况下，羧酸中的羧基较为稳定，不易发生脱羧反应，但在特殊条件下，羧酸能脱去羧基（失去二氧化碳）而生成烃。常用方法是将羧酸的钠盐与碱石灰（CaO+NaOH）或固体氢氧化钠强热。烯烃或炔烃氧化(C=C或CC断开)等如：在O3、Zn、H2O条件下氧化,HOCH2CH2OH,消去H2O,X2加成,水解,8、官能团数目的改变,如CH3CH2OHHOCH2CH2OH。,CH3CH2OH,CH2=CH2,XCH2CH2X,消去HCl,Cl2加成,消去HCl,Cl2加成,8、官能团数目的改变,9、官能团的位置改变,消去H2O,H2O加成,CH3CH=CH2,CH3CH2CH2OH,CH3CH2CH2OH,1、卤代烃：,二、烃的衍生物概述,1、水解反应,2、消去反应,通式：,R-X,代表物：,C2H5-Br,主要化学性质:,CnH2n+1-X,官能团：,-X,2、醇,1、与钠反应,6、与HX取代反应,R-OH,代表物：,C2H5-OH,主要化学性质,CnH2n+1-OH,官能团：,-OH,饱和一元醇通式：,一元醇通式：,或CnH2n+2O,3、消去反应,2、分子间脱水,5、氧化反应,4、酯化反应,3、酚,1、有弱酸性,通式：,代表物：,C6H5-OH,主要化学性质,CnH2n-6-O,官能团：,-OH,2、取代反应,6、缩聚反应,3、显色反应,4、氧化反应,5、加成反应,4、醛,1、加成反应,2、氧化反应,通式：,R-CHO,代表物：,CH3CHO,主要化学性质,CnH2nO,官能团：,-CHO,饱和一元醛通式：,又是还原反应,5、羧酸,1、酸的通性,2、酯化反应,通式：,R-COOH,代表物：,CH3COOH,主要化学性质,CnH2nO2,官能团：,-COOH,饱和一元羧酸通式：,6、酯,水解反应,通式：,R-COOR,代表物：,CH3COOCH2CH3,主要化学性质,CnH2nO2,官能团：,-COOR,烃基是饱和的：,主要有机物之间转化关系图,酯,羧酸,醛,醇,卤代烃,烯,烷,炔,还原,水解,酯化,氧化,氧化,水解,加成,加成,取代,消去,加成,消去,加成,取代,有机物的相互转化关系：,（以两碳有机物为例）,CH3-CH3,CH3-CH2-Cl,CH2=CH2,CH2Cl-CH2-Cl,CHCH,CH2=CHCl,CH3-CH2-OH,CH3-CHO,CH3-COOH,CH3COOC2H5,CH3COONa,（2）NaOH水溶液发生卤代烃、酯类的水解反应、羧酸、苯酚的中和。,三、有机推断题的突破口（专题）,1.应用反应中的特殊条件进行推断,（3）NaOH醇溶液，加热发生卤代烃的消去反应。,（1）H2、催化剂发生烯烃（或炔烃）的加成，芳香烃的加成，醛还原成醇的反应。,（1）H2、催化剂,（2）NaOH水溶液,（3）NaOH醇溶液，加热,（4）稀H2SO4，加热发生酯的水解，二糖、淀粉的水解。,（4）稀H2SO4，加热,（5）浓H2SO4，加热发生醇消去，酯化，醇分之间脱水成醚，苯环的硝化、磺化反应等。,（5）浓H2SO4，加热,（7）O2/Cu（或Ag）醇的氧化反应。,（6）溴水发生烯、炔的加成反应，酚的取代反应，醛的氧化反应。,溴的CCl4溶液发生烯、炔的加成反应。,（7）O2/Cu（或Ag）,溴的CCl4溶液,（8）新制Cu(OH)2悬浊液醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等醛基氧化成羧基、羧酸中和（9）与银氨溶液发生银镜反应醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等,（4）加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，有砖红色沉淀生成，或加入银氨溶液有银镜出现，说明该物质中含有CHO。（5）加入金属钠，有H2产生，表示物质可能有OH或COOH。（6）加入NaHCO3溶液有气体放出或能使紫色石蕊试液变红，表示物质中含有COOH。,（2）由消去反应的产物可确定“OH”或“X”的位置。（3）由加氢后的碳架结构可确定“”或“CC”的位置。,（4）由单一有机物发生酯化反应能生成环酯或高聚酯，可确定该有机物是含羟基的羧酸，并根据酯的结构，确定OH与COOH的相对位置。,3.应用特征产物推断碳架结构和官能团的位置,（1）若醇能被氧化成醛或羧酸，则醇分子中含“CH2OH”（伯醇）。若醇能被氧化成酮，则醇分子中含“CHOH”（仲醇）。,（1）ABC，此转化关系说明A为醇，B为醛，C为羧酸。（2）A（CnH2nO2）符合此转化关系的有机物A为酯，当酸作催化剂时，产物是醇和羧酸，当碱作催化剂时，产物是醇和羧酸盐。,O2,O2,4.应用一些特殊的转化关系推断有机物的类型,（3）有机三角：，由此转化关系可推知A