化学选修5第三章第四节有机合成(精品课件)

1、 选修选修5 5 有机化学基础有机化学基础 第三章第三章 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物用化学方法人工合成物质用化学方法人工合成物质 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%

2、以上是有机化合物。以上是有机化合物。叶叶绿绿素素分分子子的的结结构构式式维维生生素素B B1212的的化化学学结结构构阅读课本阅读课本P P6464第三自然段，回答：第三自然段，回答：1 1、什么是有机合成？、什么是有机合成？2 2、有机合成的任务有哪些？、有机合成的任务有哪些？3 3、用示意图表示出有机合成过程。、用示意图表示出有机合成过程。自学与交流自学与交流 利用利用简单、易得的原料简单、易得的原料，通过有机反应，生，通过有机反应，生成具有成具有特定结构和功能特定结构和功能的有机化合物。的有机化合物。1 1、有机合成：、有机合成：2 2、有机合成的任务：、有机合成的任务：（1 1）目标化

3、合物分子）目标化合物分子碳链骨架碳链骨架的构建；的构建；（2 2）官能团官能团的转化。的转化。一、有机合成的过程一、有机合成的过程碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环） 基础原基础原料料中间体中间体1目标目标化合物化合物中间体中间体2辅助原料辅助原料1辅助原料辅助原料2辅助原料辅助原料3副产物副产物1副产物副产物23 3、有机合成的过程：、有机合成的过程：有机合成过程示意图有机合成过程示意图4、有机合成的设计思路、有机合成的设计思路 关键：关键：设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化 。1 1、

4、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？（1 1）卤代烃的消去）卤代烃的消去二、有机合成的常规方法二、有机合成的常规方法（一）常见引入官能团的方法（一）常见引入官能团的方法（2 2）醇的消去）醇的消去（3 3）炔烃与氢气）炔烃与氢气 1 1：1 1 加成加成2 2、怎样在有机化合物中引入羟基？、怎样在有机化合物中引入羟基？（1 1）卤代烃水解）卤代烃水解（2 2）烯烃与水加成）烯烃与水加成（3 3）醛）醛/ /酮加氢酮加氢（4 4）酯的水解）酯的水解三种方法三种方法四种方法四种方法1、-C=C-引入引入CH CH+H2 H2C=CH2NiCH3CH2OHCH2=CH2

5、+H2O 浓硫酸浓硫酸170CH3CH2BrCH2=CH2+HBr NaOH醇醇（1）醇与卤代烃的消去反应）醇与卤代烃的消去反应（2）乙炔加成）乙炔加成 2、 -OH的引入的引入 H2SO4CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2OCH3CH2OHCH2=CH2+H2O 催化剂催化剂加热加热(CH3)2C=O+H2(CH3)2CHOH催化剂催化剂（2 2）醛）醛. .酮加氢气酮加氢气（3）卤代烃水解）卤代烃水解（4）酯的水解）酯的水解（1）烯烃加水）烯烃加水CH3CH=O+H2CH3CH2OH催化剂催化剂NaOHCH3CH2OHCH3CH2Cl +H2O3 3、怎样在有机

6、化合物中引入卤素原子？、怎样在有机化合物中引入卤素原子？（1 1）烃或烃的衍生物与）烃或烃的衍生物与X2取代取代反应：反应：（2 2）醇与）醇与HX取代取代 （3 3）加成加成反应：反应：甲烷和氯气甲烷和氯气苯和溴苯和溴酚和溴水酚和溴水烯烃、炔烃等与烯烃、炔烃等与X2或或HX加成加成思考与交流思考与交流 -X的引入的引入CH2=CH2+HBrCH3CH2BrCHCH+2Br2CHBr2CHBr2C2H5OH+HBr C2H5Br + H2OC6H6+Br2 C6H5Br+HBrFe1.烃与烃与X2的取代的取代2.不饱和烃与不饱和烃与HX、X2的加成的加成3.醇与醇与HX的取代的取代 CH4+C

7、l2光光CH3Cl+HCl4 4、怎样在有机化合物中引入醛基？、怎样在有机化合物中引入醛基？（1 1）某些醇氧化）某些醇氧化（2 2）糖类水解）糖类水解（3 3）炔烃水化）炔烃水化5 5、怎样在有机化合物中引入羧基？、怎样在有机化合物中引入羧基？（1 1）醛氧化）醛氧化（2 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 3）羧酸盐酸化）羧酸盐酸化（4 4）酯的酸性水解）酯的酸性水解 思考与交流思考与交流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）（三）官能团的衍变（三）官能团的衍变 RCH2CH2-X R-CH=CH2 RCH2CH2OH RCH2C

8、HO 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=CH2ClCH2CH2Cl 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

9、识回顾：必备知识回顾：探讨学习探讨学习1 如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物质：选，合成下列物质：CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3酯酯化化乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酸乙醛乙醛乙醇乙醇氧化氧化氧化氧化乙烯乙烯水化水化官能团官能团的的保护保护【例例1 1】以以BrCHBrCH2 2-CH=CH-CH-CH=CH-CH2 2BrBr为原料合成药物为原料合成药物CHCH3 3OOC-CH=CH-COOCHOOC-CH=CH-COOCH3 3的路线为：的路线为：BrCHBrCH2 2-CH=CH-CH-CH=CH-CH2 2BrB

10、rHOCHHOCH2 2-CH=CH-CH-CH=CH-CH2 2OHOHHOCHHOCH2 2-CHCl-CH-CHCl-CH2 2-CH-CH2 2OHOHHOOC-CHCl-CHHOOC-CHCl-CH2 2-COOH-COOHHOOC-CH=CH-COOHHOOC-CH=CH-COOHCHCH3 3OOC-CH=CH-COOCHOOC-CH=CH-COOCH3 3ABCDE问：问：A A、B B两步能否两步能否颠倒颠倒？设计设计B B、D D两步的两步的目的目的是什么？是什么？【思考与交流思考与交流】五、有机合成的方法五、有机合成的方法1 1、正向合成分析法、正向合成分析法 此法采用正

11、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，找出入手，找出合成所需要的直接或间接的合成所需要的直接或间接的中间产物中间产物，逐步推向，逐步推向目标目标合成有机物。合成有机物。正向合成分析法示意图正向合成分析法示意图基础原基础原料料中间体中间体1目标目标化合物化合物中间体中间体2卡托普利的合成NCOOHHSCH2CHCOCH3探讨学习探讨学习5 卡托普利为血管紧张卡托普利为血管紧张素抑制剂，临床上用于素抑制剂，临床上用于治疗高血压和充血性心治疗高血压和充血性心力衰竭。文献共报道了力衰竭。文献共报道了10条合成该物质的路线，条合成该物质的路线，其中最有价值的是以其中最有价值的是以2

12、-甲甲基丙烯酸为原料，通过基丙烯酸为原料，通过四步反应得到目标化合四步反应得到目标化合物。各步反应的产率如物。各步反应的产率如下：下：请计算一下该合成路线请计算一下该合成路线的总产率为多少？的总产率为多少？多步反应一次计算多步反应一次计算【学与问学与问】ABC93.0%81.7%85.6%90.0%总产率总产率= 193.0%81.7%90.0%85.6% = 58.54%总产率计算总产率计算科里（E.J.Corey）:编制了第一个计算计算机机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔奖。 二、有机合成的方法二、有机合成的方法2 2、逆合成分析法、逆合成分析法逆合成分析法示意图逆合成分析

13、法示意图基础原基础原料料中间体中间体1目标目标化合物化合物中间体中间体2 又称逆推法，其特点是从又称逆推法，其特点是从产物产物出发，出发，由后向前推由后向前推，先找出先找出产物的前一步原料产物的前一步原料（中间体），并同样找出它（中间体），并同样找出它的的前一步原料前一步原料，如此继续直至到达，如此继续直至到达简单的初始原料简单的初始原料为为止。止。逆合成分析法：原料原料中间产物中间产物产品产品顺顺顺顺逆逆逆逆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C OHC OHOOH2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO(石油裂解气石

14、油裂解气)CH3CH2OH+H2O+Cl2O浓浓H2SO4水解水解探讨学习探讨学习2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2如何合成乙二酸如何合成乙二酸( (草酸草酸) )二乙酯？写出有关方程式。二乙酯？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 COOH5、+ 2C2H5OH COO

15、C2H5 COOC2H5 浓浓H2SO4 + 2H2O 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 无色油状液体，有芳香气味，无色油状液体，有芳香气味，可混溶于乙醇、乙醚、乙酸乙可混溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯等多数有机溶剂，有强烈刺酯等多数有机溶剂，有强烈刺激性。高浓度严重损害粘膜、激性。高浓度严重损害粘膜、上呼吸道、眼和皮肤。接触后上呼吸道、眼和皮肤。接触后可引起烧灼感、

16、咳嗽、喘息、可引起烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。吐。 用途：用作溶剂、染料中间体，用途：用作溶剂、染料中间体，及油漆、药物的合成及油漆、药物的合成 乙二酸乙二酯：乙二酸乙二酯：三、有机合成遵循的原则三、有机合成遵循的原则1 1、起始原料要、起始原料要廉价、易得、低毒、低污染廉价、易得、低毒、低污染通常通常采用采用4 4个个C C以下的单官能团化合物和单取代苯。以下的单官能团化合物和单取代苯。2 2、尽量选择、尽量选择步骤最少步骤最少的合成路线的合成路线以保证较高的以保证较高的产率。产率。3 3、满足、满足“绿色化学绿色化学”的要求的要求。4 4、操

17、作、操作简单简单、条件条件温和温和、能耗能耗低低、易易实现实现。5 5、尊重客观事实尊重客观事实，按一定顺序反应。按一定顺序反应。原料原料中间产物中间产物产品产品顺顺顺顺逆逆逆逆有机合成的思路有机合成的思路 分析碳链的变化分析碳链的变化 分析官能团的变化分析官能团的变化 分析题中的信息分析题中的信息 分析方法：正向合成、逆向合成、分析方法：正向合成、逆向合成、综合比较综合比较练习练习 用用2-2-丁烯、乙烯为原料设计丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线的合成路线OOOO认目标认目标巧切断巧切断再切断再切断得原料得原料得路线得路线采用逆合成分析：采用逆合成分析：NaOHNaOHC C2 2H H5

18、5OHOHOOOO逆合成分析：逆合成分析：COHCOHOO+ +CHCHOOCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrCH2CH2NaOHNaOH水水合成路线：合成路线：CH2CH2BrBr2 2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO O2 2CuCuCHCHOOO O2 2COHCOHOO浓浓H2SO4OHOHBrBrBrBrBrBr2 2BrBrBrBr2 2BrBrNaOHNaOH水水OHOHOOOO 以乙烯和乙苯为原料以乙烯和乙苯为原料(其它无机物自选其它无机物自选),), 合合成下列有机物。成下列有机物。探讨学习探讨学习6合成合成1? ?光照光照取代取代NaOH醇醇 加热加热消去消

19、去加聚加聚催化剂催化剂合成合成2? ? ?光照光照取代取代NaOH醇醇 加热加热消去消去加成加成水解水解NaOH水水 加热加热氧化氧化氧化氧化水解水解加成加成酯化酯化光照光照取代取代NaOH醇醇 加热加热消去消去加成加成酯化酯化水解水解NaOH水水 加热加热以乙烯和甲醛为原料合成下面医用胶以乙烯和甲醛为原料合成下面医用胶探讨学习探讨学习7答案:某医用胶的合成路线例例2 2. . 以以焦炭焦炭、食盐食盐、水水、石灰石石灰石为原为原料制料制聚氯乙烯聚氯乙烯，写出合成，写出合成路线路线。例例3 3：以以煤煤、黄铁矿黄铁矿、空气空气、水水为原料制为原料制TNTTNT例例4 4：已知：已知 R-C=OR

20、+HCNRR-C-CNOHRCNH+RCOOH试写出下图中试写出下图中AFAF各物质的结构简式各物质的结构简式HBrA NaOHH2OBOCHCNDH2OH+E浓H2SO4FC14H20O4BrOHOCNOHOHCOOHCOOO COHBrH2O NaOHCOBHCNDH+H2OEH2SO4浓F例例5 5：已知：已知RCH2COOH红 磷Br2RCH-COOHBr写出下图中写出下图中A A、B B、C C、D D四种物质的结构简式四种物质的结构简式 C3H5O2Br C3H6O3 C3H10O3C6H8O4例例6 6：选择适宜的合成路线：选择适宜的合成路线 CH3C=CH2CH2=C-COOH

21、CH3C=CH2Br2CH3C-CH2BrBrOH-CH3C-CH2OHOHOCH3C-COOHOHH2SO4浓CH2=C-COOH例例7 7：已知：已知：CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2ClCH2CH=CH2 500Cl2CH3CH=CH2 以丙烯、异戊二烯为原料合成以丙烯、异戊二烯为原料合成 COOHCH3COOHCH3CH3CH=CH2Cl2500 CH2CH=CH2ClCH2=C-CH=CH2CH3CH3CH2ClCH2OHCH3NaOHH2OH2CH3CH2OHO例例8 8：由异丁烯、甲醇等合成有机玻璃：由异丁烯、甲醇等合成有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）（聚甲基丙烯酸甲酯）

22、CH3-C=CH2CH3Br2CH3-C-CH2BrBrNaOHH2OCH3-C-CH2OHOHOOHCH3-C-COOHH2SO4浓CH2=C-COOHCH3CH3CH3CH3CH3-CH2-C-COOCH3浓H2SO4CH3OHCH3CH2=C-COOCH3n各类有机物的相互转化烃烃RH卤代烃卤代烃RX醇类醇类ROH醛类醛类RCHO羧酸羧酸RCOOH酯类酯类RCOOR卤代卤代消去取代水解氧化加氢酯化水解氧化CH3CH3CH2=CH2CH=CHCH2=CHClCH3CH2OHCH2BrCH2BrCH2OHCH2OHCHOCHOCOOHCOOH CH2CH nClCH3CHOCH3COOHCH

23、3COOC2H5CH3CH2BrO=CO=CCH2CH2OO有机合成遵循的原则 1、原料：、原料： 要廉价、易得、低毒、低污染。要廉价、易得、低毒、低污染。 2、步骤：、步骤： 最少，产率最高最少，产率最高 3、路线：、路线： 要符合要符合“环保、绿色环保、绿色”提高原子利用率提高原子利用率 4、操作：、操作： 简单、条件温和、能耗低、易于实现简单、条件温和、能耗低、易于实现 5、按一定顺序和规律引入官能团，不能臆造不存、按一定顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。在的反应。 结束结束 20102010年年1111月月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

24、代, ,苯的硝化，醇的分子间脱水，酯苯的硝化，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。化反应，酯的水解反应等。 有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。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 CC 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、炔烃、苯、有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、醛等与氢气的加成反应。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，从一个分子中脱去一个小分有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子子( (如如HXHX、H H2 2O),O),而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃