选修5第三章第四节《有机合成》新

1、第四节第四节 有机合成有机合成第三章第三章 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物有机材料的惊艳绽放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（又称国家游泳中心（又称“水立方水立方”）是我国第一个采用）是我国第一个采用ETFEETFE（乙烯（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。蚀性、保温性俱佳，自清洁能力强。有机合成有机合成 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

2、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 有机合成的任务包括目标化合物有机合成的任务包括目标化合物分子骨架分子骨架的构建的构建和和官能团的转化官能团的转化。有机合成过程示意图有机合成过程示意图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3 3、有机合成的、有机合成的过程过程4 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，即设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入碳骨架的构建、官能团的引入和转化和转化 。（1）引入）引入C=C 或或 CC卤代

3、烃的消去卤代烃的消去醇的消去醇的消去5、官能团的引入、官能团的引入（知识储备）（知识储备）炔烃加成引入炔烃加成引入C=C醇醇CH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOHCH3CH2 OH浓硫酸浓硫酸170 CH2=CH2 +H2OCHCH + HBr CH2=CHBr 催化剂催化剂苯酚与浓溴水的反应苯酚与浓溴水的反应醇羟基与醇羟基与HX取代；取代； 烃与烃与X2取代取代（2）引入）引入X：不饱和烃与不饱和烃与HX或或X2加成加成CH4 +Cl2 CH3Cl+ HCl光照光照+BrBr2HBr+催化剂CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2BrC2H5OH + HBr C2

4、H5Br + H2O卤代烃水解（碱性条件）；卤代烃水解（碱性条件）；（3 3）引入）引入OHOH：醛或酮加氢还原（加成）；醛或酮加氢还原（加成）；CC与与H2O加成加成酯的水解酯的水解 CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH催化剂催化剂加热加压加热加压C2H5Br +NaOH C2H5OH + NaBr水水CH3CHO +H2 CH3CH2OH催化剂催化剂稀稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O醇的催化氧化；醇的催化氧化；CC与与H2O加成加成糖类水解糖类水解（4 4）引入）引入CHOCHO或酮：或酮：2 CH3CH2OH + O2Cu/Ag2CH3CHO

5、 +2H2OCHCH + H2O CH3CHO催化剂加热加压1、醛基氧化、醛基氧化2、羧酸酯水解、羧酸酯水解3、苯的同系物氧化、苯的同系物氧化4、羧酸盐酸化、羧酸盐酸化（5 5）引入）引入COOHCOOH：酚酯酚酯 由酚与羧酸酐由酚与羧酸酐 酯化酯化醇酯醇酯 由醇与羧酸由醇与羧酸 酯化；酯化；（6 6）引入）引入COORCOOR（酯基）（酯基）：含含CC或或CC的单体加聚的单体加聚；a、二元羧酸与二元醇（或羟基酸）缩聚、二元羧酸与二元醇（或羟基酸）缩聚缩聚缩聚b、二元羧酸与二元胺（或氨基酸）缩聚、二元羧酸与二元胺（或氨基酸）缩聚c、酚与醛缩聚、酚与醛缩聚(生成酚醛树脂）生成酚醛树脂）（7 7）

6、引入）引入高分子高分子：（8 8）苯环上引入官能团苯环上引入官能团：正向合成分析法正向合成分析法 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，入手，找出合成所需要的直接可间接的找出合成所需要的直接可间接的中间产物中间产物，逐步，逐步推向推向目标合成有机物目标合成有机物。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正向合成分析法示意图正向合成分析法示意图6 6、合成分析法、合成分析法逆向合成分析法逆向合成分析法 是将目标化合物倒退一步是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该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中间体同辅助原料反应可

7、以得到目标化合物。到目标化合物。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 所确定的合成路线的各步反应，其反应条件所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须比较必须比较温和温和，并具有，并具有较高的产率较高的产率，所使用物基，所使用物基础原料和辅助原料应该是础原料和辅助原料应该是低毒性低毒性、低污染低污染、易得易得和和廉价廉价的。的。1990年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖科里科里用化学方法人工合成用化学方法人工合成自然物质自然物质 维生素COOOHOHOHOH 修饰自然物质解热镇痛药物解热镇痛药物阿司匹林阿司匹林用化学方法人工合成用化学方

8、法人工合成物质物质 2000多年前，希腊生理学家和医学家多年前，希腊生理学家和医学家希波克拉底希波克拉底（Hippocrates）发现，）发现，杨树、杨树、柳树的皮叶柳树的皮叶中含有能镇痛和退热的物质。中含有能镇痛和退热的物质。邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸俗称俗称: :水杨酸水杨酸追溯：阿司匹林追溯：阿司匹林 1898年，德国化学家年，德国化学家Hoffmann霍夫曼霍夫曼改改善了水杨酸的疗效善了水杨酸的疗效 乙酰乙酰水杨酸水杨酸（阿司匹林）（阿司匹林）水杨酸水杨酸水杨酸水杨酸乙酸酐乙酸酐乙酰水杨酸乙酰水杨酸1899年由德国拜尔公司开始生产，应用年由德国拜尔公司开始生产，应用于临床，取名于临床，取

9、名阿司匹林（阿司匹林（Aspirin ），是第一，是第一种重要的人工合成药物。种重要的人工合成药物。阿司匹林晶体阿司匹林晶体阿司匹林药品阿司匹林药品彩色增强扫描电子显微照片ONaCO2加压加压OHCOONaOHCOOHH+工业上常用此法合成工业上常用此法合成水杨酸水杨酸。考虑：考虑： 基团的保护基团的保护 优选合成路线优选合成路线OH例例1、由由异丁烯异丁烯合成甲基丙烯酸方法合成甲基丙烯酸方法CH3-C=CH2CH3Br2CH3-C-CH2BrBrNaOHH2OCH3-C-CH2OHOHOOHCH3-C-COOHH2SO4浓CH2=C-COOHCH3CH3CH3CH3CH3-CH2-C-COO

10、CH3CH2CCH3CH32 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+例例2：以乙烯为原料合成草酸二乙酯的合成。（逆推）：以乙烯为原料合成草酸二乙酯的合成。（逆推）H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO练习：用练习：用2-2-丁烯、乙烯为原料设计的合成路线丁烯、乙烯为原料设计的合成路线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OOOONaOHNaOHC C2 2H H5 5OHOHOOOO1 1、逆合成分析、逆合成分析：COHCOHOO+ +CHCHOOCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrCH2CH2NaOH NaOH 水水2

11、2、合成路线：、合成路线：CH2CH2BrBr2 2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO O2 2CuCuCHCHOOO O2 2COHCOHOO浓浓H2SO4OHOHBrBrBrBrBrBr2 2BrBrBrBr2 2BrBrNaOHNaOH水水OHOHOOOO7、增加或减少碳链、增加或减少碳链 酯化反应酯化反应 醇分子间脱水醇分子间脱水(取代反应取代反应)生成醚生成醚 加聚反应加聚反应 缩聚反应缩聚反应 C=C或或CC与与HCN加成等加成等 增加碳链：增加碳链：减少碳链：减少碳链： 水解反应：酯、糖类、蛋白质水解反应：酯、糖类、蛋白质( (多肽多肽) )水解水解 裂化和裂解反应；裂化

12、和裂解反应； 脱羧反应；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。 烯烃或炔烃氧化烯烃或炔烃氧化(C=C(C=C或或CCCC断开断开) )等等 如：在如：在O O3 3、ZnZn、H H2 2O O条件下氧化条件下氧化R-COONa + NaOH RH + NaR-COONa + NaOH RH + Na2 2COCO3 3强热HOCH2CH2OH 消去消去H2OX2 加成加成 水解水解8、官能团数目的改变、官能团数目的改变如如 CH3CH

13、2OH HOCH2CH2OH。CH3CH2OHCH2 = CH2 XCH2CH2 X 消去消去HClCl2加成加成消去消去HClCl2加成加成8、官能团数目的改变、官能团数目的改变9、官能团的位置改变、官能团的位置改变 消去消去H2OH2O 加成加成 CH3 CH = CH2 OHCH3CHCH3CH3CH2CH2OHCH3CH2CH2OHCH3CHCH3 OH1、卤代烃：、卤代烃：二、烃的衍生物概述二、烃的衍生物概述1、水解反应、水解反应2、消去反应、消去反应通式：通式： R-X代表物：代表物：C2H5-Br主要化学性质主要化学性质:CnH2n+1-X官能团：官能团：-X2、醇、醇1、与钠反

14、应、与钠反应6、与、与HX取代反应取代反应R-OH代表物：代表物：C2H5-OH主要化学性质主要化学性质CnH2n+1-OH官能团：官能团：-OH饱和一元醇通式：饱和一元醇通式：一元醇通式：一元醇通式：或或CnH2n+2O3、消去反应、消去反应2、分子间脱水、分子间脱水5、氧化反应、氧化反应4、酯化反应、酯化反应3、酚、酚1、有弱酸性、有弱酸性通式：通式：代表物：代表物：C6H5-OH主要化学性质主要化学性质CnH2n-6-O官能团：官能团：-OH2、取代反应、取代反应6、缩聚反、缩聚反应应3、显色反应、显色反应4、氧化反应、氧化反应5、加成反应、加成反应4、醛、醛1、加成反应、加成反应2、氧

15、化反应、氧化反应通式：通式：R-CHO代表物：代表物：CH3CHO主要化学性质主要化学性质CnH2nO官能团：官能团：-CHO饱和一元醛通式：饱和一元醛通式：又是又是 还原反应还原反应5、羧酸、羧酸1、酸的通性、酸的通性2、酯化反应、酯化反应通式：通式：R-COOH代表物：代表物：CH3COOH主要化学性质主要化学性质CnH2nO2官能团：官能团：-COOH饱和一元羧酸通式：饱和一元羧酸通式：6、酯、酯水解反应水解反应通式：通式：R-COOR代表物：代表物：CH3COOCH2CH3主要化学性质主要化学性质CnH2nO2官能团：官能团：-COOR烃基是饱和的：烃基是饱和的：主要有机物之间转化关系

16、图主要有机物之间转化关系图有机物的相互转化关系：有机物的相互转化关系：（以两碳有机物为例）（以两碳有机物为例）CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCH CHCH2=CHClCH-CH nH ClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa（2）NaOH水溶液水溶液发生卤代烃、酯发生卤代烃、酯类的水解反应、羧酸、苯酚的中和。类的水解反应、羧酸、苯酚的中和。三、有机推断题的三、有机推断题的突破口突破口（专题）（专题）1. 应用反应中的应用反应中的特殊条件特殊条件进行推断进行推断（3）NaOH醇溶液，加热醇溶液，加热发生发

17、生 卤代烃的消去反应。卤代烃的消去反应。（1）H2、催化剂、催化剂发生烯烃（或炔烃）发生烯烃（或炔烃）的加成，芳香烃的加成，醛还原成醇的的加成，芳香烃的加成，醛还原成醇的反应。反应。（1）H2、催化剂、催化剂（2）NaOH水溶液水溶液（3）NaOH醇溶液，加热醇溶液，加热（4）稀稀H2SO4，加热，加热发生发生酯的水解酯的水解，二糖、淀粉的水解。二糖、淀粉的水解。（4）稀）稀H2SO4，加热，加热（5）浓浓H2SO4，加热，加热发生醇消去，发生醇消去，酯化，醇分之间脱水成醚，苯环的硝化、酯化，醇分之间脱水成醚，苯环的硝化、磺化反应等。磺化反应等。（5）浓浓H2SO4，加热，加热（7）O2/Cu

18、（或（或Ag） 醇的氧化反应。醇的氧化反应。（6）溴水溴水发生烯、炔的加成反应，发生烯、炔的加成反应，酚的酚的取代反应取代反应，醛的氧化反应。，醛的氧化反应。 溴的溴的CCl4溶液溶液发生烯、炔的加成反发生烯、炔的加成反应。应。（7）O2/Cu（或（或Ag） 溴的溴的CCl4溶液溶液（8）新制新制Cu(OH) 2悬浊液悬浊液醛类醛类、甲甲酸、甲酸盐、甲酸酯酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等、葡萄糖、麦芽糖等醛基醛基氧化成氧化成羧基羧基、羧酸中和、羧酸中和（9）与与银氨溶液银氨溶液发生银镜反应发生银镜反应醛类醛类、甲酸、甲酸盐、甲酸酯甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、葡萄糖、麦芽糖等麦芽糖等（1）

19、使）使溴水褪色溴水褪色，则表示物质中可能含有，则表示物质中可能含有“ ” 或或“ CC ”、醛基、苯酚。、醛基、苯酚。（2）使）使KMnO4酸性溶液褪色酸性溶液褪色，则该物质中可能含，则该物质中可能含有有“ ”，“ CC”，“CHO”，含，含-OH的醇、苯酚；苯的同系物。的醇、苯酚；苯的同系物。（3）遇）遇FeCl3溶液显紫色溶液显紫色或或加入溴水加入溴水产生白色沉产生白色沉 淀淀，表示物质中含有，表示物质中含有酚羟基酚羟基。2. 应用应用特征现象特征现象进行推断进行推断（4）加入）加入新制新制Cu(OH) 2悬浊液并加热，有砖悬浊液并加热，有砖红色沉淀生成，或加入红色沉淀生成，或加入银氨溶液

20、有银镜银氨溶液有银镜出现，出现，说明该物质中含有说明该物质中含有 CHO。（5）加入）加入金属钠，有金属钠，有H2产生，表示物质可能产生，表示物质可能有有 OH或或 COOH。（6）加入）加入NaHCO3溶液有气体放出或能溶液有气体放出或能使紫色使紫色石蕊试液变红石蕊试液变红，表示物质中含有，表示物质中含有 COOH。（2）由）由消去反应的产物消去反应的产物可确定可确定“OH”或或“X”的位的位置置。（3）由加氢后的碳架结构可确定）由加氢后的碳架结构可确定“ ” 或或“C C”的位置的位置。（4）由）由单一有机物单一有机物发生酯化反应能生成发生酯化反应能生成环酯环酯或或高高 聚酯聚酯，可确定该有机物是，可确定该有机物是含羟基的羧酸含羟基的羧酸，并根据酯，并根据酯 的的 结构，确定结构，确定 OH与与 COOH的的相对位置相对位置。3. 应用应用特征产物特征产物推断碳架结构和官能团的位推断碳架结构和官能团的位置置（1）若醇能若醇能被氧化成醛或羧酸被氧化成醛或羧酸，则醇分子中含，则醇分