第四节__有机合成

1、第四节第四节 有机合成有机合成 制作人：于湛英制作人：于湛英 用化学方法人工合成物质用化学方法人工合成物质v创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等宇航服中应用了一百三十宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数多种新型材料。其中多数是是有机合成材料有机合成材料。 “ “水立方水立方”是我国第一个采用是我国第一个采用ETFE(ETFE(乙烯乙烯四氟乙四氟乙烯共聚物烯共聚物) )膜材料作为立面维护体系的建筑。膜材料作为立面维护体系的建筑。 我们世界上每年合成的近百万个新化合物我们世界上每年合成的近百万个新化合物中约中约70%70%以上是有机化合物。以上是

2、有机化合物。学习目标：学习目标：1. 1. 熟悉各类有机物的性质和相互熟悉各类有机物的性质和相互转化关系；转化关系；2. 2. 认识并掌握逆向合成法的思维认识并掌握逆向合成法的思维方法。方法。3 3、构建知识网并能应用其设计、构建知识网并能应用其设计一些简单物质的合成路线一些简单物质的合成路线。学习重点：逆向合成法学习重点：逆向合成法官能团的性质官能团的性质类别类别官能团官能团通式通式代表物代表物主要化学性质主要化学性质烷烃烷烃CnH2n+2CH3CH3(1)(1)取代反应取代反应(2)(2)催化裂化催化裂化(3)(3)燃烧反应燃烧反应烯烃烯烃碳碳碳碳双键双键CnH2nCH2=CH2(1)(1

3、)加成反应加成反应(2)(2)氧化反应氧化反应(3)(3)加聚反应加聚反应炔烃炔烃碳碳碳碳三键三键CnH2n-2CHCH(1)(1)加成反应加成反应(2)(2)氧化反应氧化反应(3)(3)加聚反应加聚反应苯及苯及同系同系物物CnH2n-6 苯苯 甲苯甲苯 (1)(1)取代反应取代反应(2)(2)加成反应加成反应(3)(3)氧化反应氧化反应卤代卤代烃烃X XCnH2n+1 XCH3CH2 X (1)取代反应（水解反应）取代反应（水解反应） (2)消去反应消去反应 官能团的性质官能团的性质类别类别官能团官能团通式通式代表物代表物主要化学性质主要化学性质醇醇OHROHCnH2n+2OCH3CH2OH

4、(1)与钠反应与钠反应 (2)取代反应取代反应(3)消去反应消去反应 (4)分子间脱分子间脱水水(5)氧化反应氧化反应 (6)酯化反酯化反应应酚酚OHCnH2n-6OC6H5OH(1)有弱酸性有弱酸性 (2)取代反应取代反应(3)显色反应显色反应 (4)缩聚反应缩聚反应醛醛CHORCHOCnH2nOCH3CHO(1)氧化反应氧化反应(2)还原反应还原反应羧酸羧酸COOHRCOOHCnH2nO2CH3COOH(1)具有酸性具有酸性(2)酯化反应酯化反应酯酯COORCOORCnH2nO2CH3COOC2H5水解反应水解反应 有机反应的基本类型有机反应的基本类型甲烷、苯、醇的卤代甲烷、苯、醇的卤代,

5、 ,苯的硝化，醇的分苯的硝化，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。化、醇的催化氧化。 1 1）取代反应）取代反应2 2）加成反应）加成反应 3 3）氧化反应）氧化反应烯烃、炔烃、苯、醛等分子中含有烯烃、炔烃、苯、醛等分子中含有C CC C、C CC C、C O C O 可与可与H H2 2、HXHX、X X2 2、H H2 2O O等加成等加成 。必备知识回顾必备知识回顾：有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、醛等与氢气的

6、加成反应。烃、苯、醛等与氢气的加成反应。 4 4）还原反应）还原反应 5 5）消去反应）消去反应有机化合物在一定条件下，从一个分子中有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子脱去一个小分子( (如如HXHX、H H2 2O),O),而形成不饱而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、乙醇。和化合物的反应。如卤代烃、乙醇。 6 6）酯化反应）酯化反应醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。酯化反应。 酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应的醇和羧酸的醇和羧酸( (或羧酸盐或羧酸盐) )的反应。的反应。卤代烃在卤代烃

7、在NaOHNaOH的水溶液中水解。的水溶液中水解。由小分子加成聚合生成高分子化合物的反由小分子加成聚合生成高分子化合物的反应。如乙烯加聚生成聚乙烯。应。如乙烯加聚生成聚乙烯。7 7）水解反应）水解反应8 8）加聚反应）加聚反应还原还原水水解解酯酯化化酯酯羧酸羧酸醛醛醇醇卤代烃卤代烃氧化氧化氧化氧化水解水解主要有机物之间转化主要有机物之间转化取代取代烷烃烷烃取取代代烯烃烯烃炔烃炔烃水水化化消消去去水水化化消消去去加成加成加成加成加加成成必备知识回顾：必备知识回顾：【思考思考】看到下列反应条件时，你会想到是什么看到下列反应条件时，你会想到是什么物质发生反应？产物是什么？物质发生反应？产物是什么？（

8、1）Br2/CCl4 Cl2/光照光照 Cl2/Fe Br2 /Fe（2）浓硫酸，）浓硫酸，（3）NaOH/H2O有机物间转化关系 反应条件归纳（4）H+/H2O（5）Ag(NH3)2+、OH-、（6）O2、Cu、（7）H2、Ni、（8）NaHCO3（9）A氧化氧化B氧化氧化C（10）NaOH、醇、醇、二、有机合成的过程二、有机合成的过程 利用利用简单简单、易得易得的原料，通过有机反应，的原料，通过有机反应，生成具有特定生成具有特定结构和功能结构和功能的有机化合物。的有机化合物。1 1、有机合成的、有机合成的概念概念2 2、有机合成的、有机合成的任务任务 （1）目标化合物分子）目标化合物分子碳

9、链骨架碳链骨架的构建的构建 （2）官能团官能团的转化或引入。的转化或引入。自学与交流自学与交流(1).(1).官能团种类变化：官能团种类变化：CH3CH2-Br水解水解CH3CH2-OH氧化氧化CH3-CHO(2).(2).官能团数目变化：官能团数目变化：CH3CH2-Br消去消去CH2=CH2加加BrBr2 2CH2BrCH2Br(3).(3).官能团位置变化：官能团位置变化：CH3CH2CH2-Br消去消去CH3CH=CH2加加HBrHBrCH3CH-CH3Br3.3.官能团的转化：官能团的转化：包括官能团种类变化、数目变化、位置变包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。化等。氧化氧化C

10、H3-COOH酯化酯化CH3-COOCH34.4.官能团的引入方法官能团的引入方法引入引入C=C双键双键1 1）某些醇的消去引入）某些醇的消去引入C=CCH3CH2 OH浓硫酸浓硫酸170 CH2=CH2+H2O醇醇CH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH2 2）卤代烃的消去引入）卤代烃的消去引入C=C3 3）炔烃加成引入）炔烃加成引入C=CCHCH + HBr CH2=CHBr 催化剂催化剂引入卤原子引入卤原子（X）1 1）烃与）烃与X2取代取代CH4 +Cl2 CH3Cl+ HCl光照光照2 2）不饱和烃与）不饱和烃与HX或或X2加成加成CH2=CH2+Br2 C

11、H2BrCH2Br3 3）醇与）醇与HX取代取代C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O+BrBr2HBr+催化剂催化剂引入羟基引入羟基（OH）1 1）烯烃与水的加成）烯烃与水的加成CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH催化剂催化剂加热加压加热加压2 2）醛（酮）与氢气加成）醛（酮）与氢气加成CH3CHO +H2 CH3CH2OH催化剂催化剂3 3）卤代烃的水解（碱性）卤代烃的水解（碱性）C2H5Br +NaOH C2H5OH + NaBr水水4 4）酯的水解）酯的水解稀稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O(4).引入引入-CHO或羰基的方法有

12、或羰基的方法有：(5).引入引入-COOH的方法有：的方法有：（1）某些醇氧化）某些醇氧化（2）糖类水解）糖类水解（3）炔烃水化）炔烃水化（1）醛氧化）醛氧化（2）苯的同系物被强氧化剂氧化）苯的同系物被强氧化剂氧化（3）羧酸盐酸化）羧酸盐酸化（4）酯的酸性水解）酯的酸性水解 增长、缩短、成环增长、缩短、成环一、碳链的增长一、碳链的增长1、加聚反应、加聚反应2、缩、缩(合）聚反应合）聚反应酯化反应类型（如：酯化反应类型（如：HO-CH2-COOH自身、自身、乙二醇与乙二酸）乙二醇与乙二酸）氨基酸缩合类型（如：甘氨酸缩合）氨基酸缩合类型（如：甘氨酸缩合）其他类型的缩合其他类型的缩合 甲醛与苯酚（酚

13、醛树脂）甲醛与苯酚（酚醛树脂）3、其他类型、其他类型二、减少碳链的反应二、减少碳链的反应1、脱羧反应：脱羧反应：CH3COONa + NaOHNa2CO3 + CH4用类似方法制备苯、用类似方法制备苯、CH3CH3、R-H2、氧化反应：氧化反应： （燃烧、烯、炔的部分氧化、（燃烧、烯、炔的部分氧化、丁烷直接氧化乙酸、苯的同系物氧化成苯丁烷直接氧化乙酸、苯的同系物氧化成苯甲酸等）甲酸等）RCH=CH2+RCHOHCHOKMnO4 H+RCOOHKMnO4H+3、水解反应：、水解反应：（酯、蛋白质、多糖等）（酯、蛋白质、多糖等）4、裂化反应：、裂化反应：C4H10CH4 + C3H6v1、通过加成

14、反应消除不饱和键、通过加成反应消除不饱和键5 5、官能团的消除方法、官能团的消除方法【思考思考】怎样消去不饱和键？消去醛基？怎样消去不饱和键？消去醛基？消去羟基？消去羟基？CH2=CH2+H2 CH3CH3NiCH3CH=O+H2CH3CH2OH催化剂催化剂v2、通过加成（加、通过加成（加H）或氧化（加）或氧化（加O）消除醛基）消除醛基v3、通过消去或氧化或酯化等消去羟基、通过消去或氧化或酯化等消去羟基H3CHC=O+H2CH3CH2OH催化剂催化剂2CH3CHO+O22CH3COOH催化剂催化剂CH3OH+HCOOH HCOOCH3+H2O浓硫酸浓硫酸CH3CH2OHCH2=CH2+H2O

15、浓硫酸浓硫酸2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2OCu CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3CH3CHClCH2CH3CH3CH=CH2CH3CH2CH2OHCH3CH(OH)CH33. 通过某种途径使官能团的位置改变通过某种途径使官能团的位置改变1. 不同官能团间的转换（利用衍生关系）不同官能团间的转换（利用衍生关系）6 6、官能团的衍变、官能团的衍变 RCH2CH2-X R-CH=CH2 RCH2CH2OH RCH2CHO RCH2COOH RCH2COOCH32. 通过某种化学途径增加官能团通过某种化学途径增加官能团 CH3CH2OH HOCH2CH2OHCH2=

16、CH2ClCH2CH2Cl基础原料基础原料辅助原料辅助原料副产物副产物副产物副产物中间体中间体中间体中间体辅助原料辅助原料辅助原料辅助原料目标化合物目标化合物三、有机合成的方法三、有机合成的方法1 1、正向合成分析法（又称顺推法）、正向合成分析法（又称顺推法） 此法采用正向思维方法，从此法采用正向思维方法，从已知原料已知原料入手，找入手，找出可出可直接直接合成的合成的所需要的所需要的中间产物中间产物，并同样找出它并同样找出它的下一步产物，的下一步产物，依次类推，逐步推向依次类推，逐步推向合成合成目标目标有机有机物物。如何以乙烯为基础原料，无机原如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物

17、质：料可以任选，合成下列物质：v （1）CH3CH2OHv （2）CH3COOHv （3）CH3COOCH2CH3基础基础原料原料中间体中间体目标化目标化合物合物中间体中间体2 2、逆向合成分析法、逆向合成分析法 基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物逆向合成分析法示意图逆向合成分析法示意图又称逆推法，其特点是从产物出发，由又称逆推法，其特点是从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料后向前推，先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它的前一步原（中间体），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。为止。C O

18、HC OHOOH2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO(石油裂解气石油裂解气)CH3CH2OH+H2O+Cl2O浓浓H2SO4水解水解如何合成乙二酸如何合成乙二酸( (草酸草酸) )二乙酯？二乙酯？12345探讨学习探讨学习1 1写出有关方程式写出有关方程式1、CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH 高温、高压高温、高压催化剂催化剂2、CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl CH2Cl 3、CH2Cl CH2Cl + H2O CH2OH CH2OH NaOHNaOH溶液溶液 4、CH2OH CH2OH OO COOH COOHCOOH

19、COOH5、+ 2C2H5OH COOC2H5 COOC2H5 浓浓H2SO4 + 2H2O 以以CHCH3 3CHCH2 2OHOH为原料合成为原料合成 其它无机原料自选，写出其它无机原料自选，写出合成路线合成路线。COCCH2=CH2OO=O探讨学习探讨学习2 2以乙醇为原料，合成乙二酸乙二酯以乙醇为原料，合成乙二酸乙二酯CH2=CH2CH2BrCH2BrCH2OH CH2OHCH3CH2OHCH2OH CH2OHCOOH COOH 123456以乙醇为主要原料如何制备乙二醇？以乙醇为主要原料如何制备乙二醇？探讨学习探讨学习3课堂演练课堂演练由甲苯为原料来制取苯甲酸苯甲酯，写出由甲苯为原料来制取苯甲酸苯甲酯，写出所发生的化学反应方程式，注明条件。所发生的化学反应方程式，注明条件。产率计算产率计算多步反应一次计算多步反应一次计算H2C= CCOOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%COOHHSCH2CHCONCH3总产率总产率= 93.0%81.7%90.0%85.6% =58.54%四、有机合成遵循的原则四、有机合成遵循的原则1）尽量选择步骤最少的合成路线）尽量选择步骤最少的