有机化学基础·鲁科·全优课堂

1、有机化学基础鲁科全优课堂第一节第一节有机化合物的合成有机化合物的合成有机合成的关键有机合成的关键3CH2CNNaBr CH3CH2COOH 2CH3CCNaH2 CH3CH2CCCH3NaBr 2CH3COOH 羧酸及其盐的脱羧反应羧酸及其盐的脱羧反应如：无水如：无水CH3COONa晶体与氢氧化钠晶体与氢氧化钠(通常用碱石灰通常用碱石灰氢氢氧 化 钠 与 氧 化 钙 的 混 合 物氧 化 钠 与 氧 化 钙 的 混 合 物 ) 共 热 的 化 学 方 程 式 为 ：共 热 的 化 学 方 程 式 为 ：_。HOOC(CH2)3OHH2N(CH2)3COOH 消去反应消去反应 CH2=CH2Na

2、BrH2O 消去反应消去反应 CH2=CH2H2O 不完全加成反应不完全加成反应 CH2=CHCl 卤代卤代(取代取代)反应反应 CH3ClHCl 加成反应加成反应 CH3CH2Br CHBr2CHBr2 取代反应取代反应 CH3CH2BrH2O CH3CH2OH CH3CH2OHHCl 2RCOOH RCOOHRCOOH RCOOHROH RCOOH 2H2NCH2COOH 1有机合成路线的设计有机合成路线的设计(1)正推法正推法从确定的某种从确定的某种_开始，逐步经过开始，逐步经过_和和_来完成。首先要比较原料分子和目标分子在来完成。首先要比较原料分子和目标分子在_上的异同，包括上的异同，

3、包括_和和_两个方面的异两个方面的异同，然后，设计由同，然后，设计由_转向转向_的合成路的合成路线。线。有机合成路线的设计有机合成路线的设计原料分子原料分子碳链的连接碳链的连接官能团的安装官能团的安装结构结构官能团官能团碳骨架碳骨架原料分子原料分子目标化合物分子目标化合物分子(2)逆推法逆推法采取从采取从_逆推逆推_，设计合理的合成路线的方法。，设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的_，直至选出合适的，直至选出合适的_。(3)优选合成路线依据优选合成路线依据合成路线是否符合合成路线是否符合_；合成操作是否合成操

4、作是否_；绿色合成。绿色合成。绿色合成主要考虑：有机合成中的绿色合成主要考虑：有机合成中的_，原料的，原料的_，试剂与催化剂的，试剂与催化剂的_。产物产物原料原料中间有机化合物中间有机化合物起始原料起始原料化学原理化学原理安全可靠安全可靠原子经济性原子经济性绿色化绿色化无公害性无公害性【慎思慎思1】 讨论碳链变化，官能团的引入与转化时应注意讨论碳链变化，官能团的引入与转化时应注意哪些问题？哪些问题？答案答案(1)选择增长碳链反应时，一方面要注意碳链变化选择增长碳链反应时，一方面要注意碳链变化的位置或结构，另一方面要注意分析需要变化位置的官能团，的位置或结构，另一方面要注意分析需要变化位置的官能

5、团，才能想到和利用相应的反应或方法。才能想到和利用相应的反应或方法。(2)成环物质的分子特点是：在同一个分子中存在能够相成环物质的分子特点是：在同一个分子中存在能够相互反应的两个官能团，一般是通过官能团间脱水而形成环状互反应的两个官能团，一般是通过官能团间脱水而形成环状物。物。开环可以看成是成环的逆反应，一般是通过水解反应完开环可以看成是成环的逆反应，一般是通过水解反应完成。成。【慎思慎思2】 有机物官能团间的转化关系如何？有机物官能团间的转化关系如何？答案答案某些官能团的转化关系：某些官能团的转化关系：【慎思慎思3】 官能团如何通过有机化学反应而进行消除呢？官能团如何通过有机化学反应而进行消

6、除呢？【慎思慎思4】 有机合成的定义。有机合成的定义。答案答案 有机合成是指利用简单、易得的原料，通过有有机合成是指利用简单、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。机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。【慎思慎思5】 有机合成的目标和任务是什么？有机合成的目标和任务是什么？答案答案包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。其合成过程示意图如图所示。其合成过程示意图如图所示。【慎思慎思6】 有机合成遵循的原则是什么？有机合成遵循的原则是什么？答案答案(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。通起始原料要廉价、易得、低毒

7、性、低污染。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤，应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少，最后产应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少，最后产率越高。率越高。(3)合成路线要符合合成路线要符合“绿色、环保绿色、环保”的要求。高效的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使之的有机合成应最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使之结合到目标化合物中，达到零排放。结合到目标化合物中，达到零排放。(4)有机合成反应要操

8、有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。作简单、条件温和、能耗低、易于实现。(5)要按一定的反要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。综合应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息，掌握正运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息，掌握正确的思维方法。确的思维方法。有机合成的关键有机合成的关键(2)官能团的消去官能团的消去通过加成消除不饱和键。通过加成消除不饱和键。通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(OH)。通过加成反应或氧化反应消除醛基通过加成反应或氧

9、化反应消除醛基(CHO)。通过消去反应或水解反应消除卤素原子。通过消去反应或水解反应消除卤素原子。(4)有机成环反应有机成环反应有机成环一种是通过加成反应、聚合反应来实现的；另有机成环一种是通过加成反应、聚合反应来实现的；另一种是通过至少含有两个相同或不同官能团的有机物脱去小分一种是通过至少含有两个相同或不同官能团的有机物脱去小分子实现的。如多元醇、羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱子实现的。如多元醇、羟基酸、氨基酸通过分子内或分子间脱去小分子水或氨等而成环。去小分子水或氨等而成环。成环反应生成五元环或六元环比较稳定。成环反应生成五元环或六元环比较稳定。(5)碳骨架的增减碳骨架的增减增长：有机

10、合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式为不饱和化合物间的聚合、有机物与出，常见的方式为不饱和化合物间的聚合、有机物与HCN反反应等。应等。变短：如烃的裂化、裂解；某些烃变短：如烃的裂化、裂解；某些烃(如苯的同系物、烯如苯的同系物、烯烃烃)的氧化等。的氧化等。【例例1】已知乙烯与氯水反应时，可以与次氯酸发生加成已知乙烯与氯水反应时，可以与次氯酸发生加成反应：反应：CH2=CH2HOClClCH2CH2OH请利用上述信请利用上述信息，以乙烯为主要原料合成化合物息，以乙烯为主要原料合成化合物HOCH2COOH。解析解析要引入两个官能团要引

11、入两个官能团OH和和COOH，虽然羧基可以，虽然羧基可以用用CH2OH经多步氧化得到，但显然不可能一次引入两个经多步氧化得到，但显然不可能一次引入两个OH再氧化一个而保留另一个。也不可能直接运用题给信息，制得再氧化一个而保留另一个。也不可能直接运用题给信息，制得ClCH2CH2OH后，直接将后，直接将Cl转化为转化为COOH，如果用卤代，如果用卤代烃与烃与NaCN反应，会使碳链增长。于是可以考虑先把反应，会使碳链增长。于是可以考虑先把ClCH2CH2OH中的中的CH2OH连续氧化为连续氧化为COOH，再使，再使Cl水解变水解变为为OH。可以在有机化合物分子中引入可以在有机化合物分子中引入COO

12、H的反应有：的反应有：(1)羧酸衍生物羧酸衍生物(酯、酰卤、酸酐、酰胺酯、酰卤、酸酐、酰胺)的水解反应的水解反应(2)腈腈(RCN)酸性条件下水解酸性条件下水解(3)醛的氧化醛的氧化(4)某些烯烃、炔烃的氧化某些烯烃、炔烃的氧化(5)烷烃的氧化等：如烷烃的氧化等：如2CH3CH2CH2CH35O2催化剂催化剂4CH3COOH2H2O【体验体验1】乙烯是有机化工生产中最重要的基础原料。请乙烯是有机化工生产中最重要的基础原料。请以乙烯和天然气为有机原料，任意选择无机材料，合成以乙烯和天然气为有机原料，任意选择无机材料，合成1,3丙丙二醇二醇(1,3丙二醇的结构简式为丙二醇的结构简式为HOCH2CH

13、2CH2OH)，写出有关反应的化学方程，写出有关反应的化学方程式。式。解析解析目标产物分子中有一个三碳原子链，而原料乙烯分目标产物分子中有一个三碳原子链，而原料乙烯分子中只有子中只有2个碳原子，要增加一个碳原子，方法有很多：乙醛个碳原子，要增加一个碳原子，方法有很多：乙醛与与HCN加成、氯乙烷与加成、氯乙烷与NaCN反应、乙醛与甲醛发生羟醛缩合反应、乙醛与甲醛发生羟醛缩合等。由于前二者涉及到后续反应中氰基转化的问题，比较麻等。由于前二者涉及到后续反应中氰基转化的问题，比较麻烦，而目标产物多元醇跟羟醛缩合产物比较接近，可以尝试羟烦，而目标产物多元醇跟羟醛缩合产物比较接近，可以尝试羟醛缩合途径。醛

14、缩合途径。1逆合成分析法逆合成分析法所谓逆推法就是采取从产物逆推出原料，设计合理的合成所谓逆推法就是采取从产物逆推出原料，设计合理的合成路线的方法。路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的中在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。只要每步逆推是合间有机化合物，直至选出合适的起始原料。只要每步逆推是合理的，就可以得出科学的合成路线。当得到几条不同的合成路理的，就可以得出科学的合成路线。当得到几条不同的合成路线时，就需要通过优选来确定最佳合成路线。线时，就需要通过优选来确定最佳合成路线。有机合成路线的设计有机合成路线的设计在优选合

15、成路线时，必须考虑合成路线是否符合化学原在优选合成路线时，必须考虑合成路线是否符合化学原理，以及合成操作是否完全可靠等问题。为了实现社会的可持理，以及合成操作是否完全可靠等问题。为了实现社会的可持续发展，绿色合成的思想已成为人们进行优选的重要指导思续发展，绿色合成的思想已成为人们进行优选的重要指导思想。想。2逆合成分析法的一般程序逆合成分析法的一般程序有机合成题的解题思路有机合成题的解题思路(1)首先要正确判断需合成的有机物的类别，它含有哪种首先要正确判断需合成的有机物的类别，它含有哪种官能团，与哪些知识和信息有关；官能团，与哪些知识和信息有关；(2)其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律，

16、尽可其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片断，或寻找官能团的引入、能合理地把目标化合物分成若干片断，或寻找官能团的引入、转换、保护方法，或设法将各片段拼接衍变，尽快找出合成目转换、保护方法，或设法将各片段拼接衍变，尽快找出合成目标化合物的关键；标化合物的关键；(3)最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较，选择出最佳的合成方案。以综合比较，选择出最佳的合成方案。其解题思路可简要列如下表：其解题思路可简要列如下表：解析解析本题产品与原料间的关系一时难以看清，若采用顺本题产品与原料间的关系一时难以看

17、清，若采用顺向思维合成困难较大，故应采用逆向思维。如上图所示，首先向思维合成困难较大，故应采用逆向思维。如上图所示，首先对产物的分子在虚线处做两次切割，经第对产物的分子在虚线处做两次切割，经第次切割的残基是两次切割的残基是两个苯乙烯分子的碳架，经第个苯乙烯分子的碳架，经第次切割原残基又变成苯和乙炔分次切割原残基又变成苯和乙炔分子的碳架，而它们恰好是题给原料。现在的问题是如何利用题子的碳架，而它们恰好是题给原料。现在的问题是如何利用题给信息将各部分连接在一起，显然先接给信息将各部分连接在一起，显然先接，再接，再接。分析清楚后制定以下合成路线：分析清楚后制定以下合成路线：【思路分析思路分析】实验探

18、究十五实验探究十五有机合成题的解题思路有机合成题的解题思路【知识再现知识再现】1试题特点试题特点此类题在命题形式上多以框图的形式给出烃及烃的衍生物此类题在命题形式上多以框图的形式给出烃及烃的衍生物的相互转化关系，考查有机化合物结构简式、化学方程式的书的相互转化关系，考查有机化合物结构简式、化学方程式的书写、反应类型的判断、各物质结构特点和所含官能团的分析、写、反应类型的判断、各物质结构特点和所含官能团的分析、同分异构体的判断和书写等；或者是给出一些新知识和信息，同分异构体的判断和书写等；或者是给出一些新知识和信息，即信息给予题，让学生学习再迁移应用，考查考生的自学与应即信息给予题，让学生学习再

19、迁移应用，考查考生的自学与应变能力。变能力。2解题的基本规律和基本知识解题的基本规律和基本知识一是掌握有机合成路线：有机合成往往要经过多步反应才一是掌握有机合成路线：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。二是寻找有机操作、条件适宜、易于分离，产率高，成本低。二是寻找有机合成的题眼：反应条件确定反应类型以及从反应类型判断官能合成的题眼：反应条件确定反应类型以及从反应类型判断官能团种类。团种类。【探究举例探究举例】多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物。多沙唑嗪多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物。多沙唑嗪的合成路线如下：的合成路线如下：【探究过程探究过程】(1)写出写出D中两种含氧官能团的名称：中两种含氧官能团的名称：_和和_。(2)写出满足下列条件的写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式的一种同分异构体的结构简式_。苯的衍生物，且苯环上