选修五有机合成PPT课件

1、 科技创造生活，合成造福人类！科技创造生活，合成造福人类！人类合成自然界中不存在的有机物，满足需要人类合成自然界中不存在的有机物，满足需要第1页/共39页世界上每年合成的近百万种新化合物世界上每年合成的近百万种新化合物中约中约70%70%以上是有机化合物。以上是有机化合物。第2页/共39页 “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。 第3页/共39页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。第

2、4页/共39页一、有机合成的过程一、有机合成的过程 利用利用简单、易得的原料简单、易得的原料，通过有机反应，通过有机反应，生成具有生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、有机合成的概念、有机合成的概念2 2、有机合成的任务、有机合成的任务 （1 1）目标化合物分子）目标化合物分子碳链骨架的构建；碳链骨架的构建； （2 2）官能团的转化和引入。官能团的转化和引入。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） 第5页/共39页基础基础原料原料中间体中间体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

3、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第6页/共39页各类有机物的性质各类有机物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CHCH3 3CHCH3 3烯烃烯烃碳碳双键碳碳双键CHCH2 2=CH=CH2 2炔烃炔烃碳碳三键碳碳三键CHCHCHCH苯及同苯及同系物系物 苯苯 甲苯甲苯 卤代烃卤代烃-X-XCHCH3 3CHCH2 2 X X C Cn nH H2n+22n+2C Cn nH H2n2nC Cn nH H2n-22n-2C Cn nH H2n-62n-6C Cn nH

4、 H2n+12n+1X X(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(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(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(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(1)(1)取代反应（水解反应）取代反应（水解反应）(2)(2)消去反应消去反应知识回顾：知识回顾：第7页/共39页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CHCH3 3CHCH2 2OHOH酚酚C C6 6H

5、 H5 5-OH-OH醛醛CHCH3 3CHOCHO羧酸羧酸CHCH3 3COOHCOOH酯酯CHCH3 3COOCCOOC2 2H H5 5(1)(1)取代反应取代反应 (2) (2)消去反应消去反应(3)(3)氧化反应氧化反应 (4)(4)酯化反应酯化反应-OH-OH-OH-OH-CHO-CHO-COOH-COOH-COO-COO-R-OHR-OHC Cn nH H2n+22n+2O OC Cn nH H2n-62n-6O OR-CHOR-CHOC Cn nH H2n2nO OR-COOHR-COOHC Cn nH H2n2nO O2 2RCOORRCOORC Cn nH H2n2nO O

6、2 2(1)(1)有弱酸性有弱酸性 (2)(2)取代反应取代反应(3)(3)显色反应显色反应(1)(1)氧化反应氧化反应 (2)(2)还原反应还原反应(1)(1)有酸性有酸性 (2)(2)酯化反应酯化反应(1)(1)水解反应水解反应第8页/共39页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, ,苯的硝化，醇的分子间脱水，苯的硝化，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。酯化反应，酯的水解反应等。 有机物有机物加氧加氧或或去氢去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的反应，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。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

7、 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 、可与可与H H2 2、HXHX、X X2 2、H H2 2O O等加成等加成 。知识回顾：知识回顾： 有机物有机物加氢加氢或或去氧去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、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）还原反应第9页/共39页 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有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子小分子( (如如HXHX、H H2 2O),O),而形成不饱和化合物的反应。如卤而形成不饱和化合物的反应。如

8、卤代烃、乙醇。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酯化反应。醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。 酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应的醇酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应的醇和羧酸和羧酸( (或羧酸盐或羧酸盐) )的反应。的反应。卤代烃在卤代烃在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应。如乙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。烯加聚生成聚乙烯。7 7）水解反应）水解反应8 8）加聚反应）加聚反应第10页/共39页 我们学过哪些官能团？如何实现官能团的转我们学过哪些

9、官能团？如何实现官能团的转化或引入新的官能团？化或引入新的官能团？思考与交流思考与交流（一）常见引入官能团的方法（一）常见引入官能团的方法1 1、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（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 加成加成醇醇CHCH2 2=CH=CH2 2+ NaBr+ H+ NaBr+ H2 2O O CHCH3 3CHCH2 2BrBr + +NaOHNaOH CHCH3 3CHCH2 2 OHOH浓硫酸170 CHCH2 2=CHCH2 2+ + H H2 2O OCHCHC

10、H + HCH + H2 2 CHCH2 2=CH=CH2 2催化剂催化剂第11页/共39页2 2、怎样在有机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）加成加成反应：反应： 烯烃、炔烃等与烯烃、炔烃等与X2或或HX加成加成（2 2）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：醇与醇与HXHX取代取代 烷烃和烷烃和X X2 2苯和液溴苯和液溴酚和溴水酚和溴水 C C2 2H H5 5OH+HBrOH+HBr C C2 2H H5 5Br Br + H+ H2 2O O CHCH+2Br CHCH+2Br2 2CHCHBrBr2 2CHCHBrBr2 2CHC

11、H2 2=CH=CH2 2+HBr+HBrCHCH3 3CHCH2 2BrBr C C6 6H H6 6+Br+Br2 2 C C6 6H H5 5BrBr+HBr+HBrFeCHCH4 4+Cl+Cl2 2光 CH CH3 3ClCl+HCl+HCl第12页/共39页3 3、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）酯的水解稀稀H H2 2SOSO4 4CHCH3 3COOH+CCOOH+C2 2H H5 5OHOHCHCH3 3COOCCOOC2 2H

12、H5 5 + H + H2 2O O C C2 2H H5 5Br +NaOH Br +NaOH C C2 2H H5 5OH OH + NaBr+ NaBr水水 CHCH2 2=CHCH2 2 +H+H2 2O O CHCH3 3CHCH2 2OHOH催化剂催化剂加热加压加热加压CHCH3 3CHOCHO +H+H2 2 CHCH3 3CHCH2 2OHOH催化剂催化剂(CH(CH3 3) )2 2C=O+HC=O+H2 2(CH(CH3 3) )2 2CHCHOHOH催化剂催化剂第13页/共39页1 1、通过加成反应消除不饱和键、通过加成反应消除不饱和键（二）官能团的消除方法（二）官能团的

13、消除方法【思考思考】怎样消去不饱和键？消去醛基？消去怎样消去不饱和键？消去醛基？消去羟基？羟基？CHCH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2 CHCH3 3CHCH3 3NiNi CH CH3 3CH=O+HCH=O+H2 2CHCH3 3CHCH2 2OHOH催化剂催化剂2.2.通过加成（加通过加成（加H H）或氧化（加）或氧化（加O O）消除醛基）消除醛基CHCH3 3CHO+HCHO+H2 2CHCH3 3CHCH2 2OHOH催化剂催化剂2CH2CH3 3CHO + OCHO + O2 22CH2CH3 3COOHCOOH催化剂催化剂第14页/共39页3.3.通过消去或氧化或酯化等消

14、去羟基通过消去或氧化或酯化等消去羟基CHCH3 3CHCH2 2OHOHCHCH2 2=CH=CH2 2 +H+H2 2O O 浓硫酸浓硫酸 2CH 2CH3 3CHCH2 2OH+OOH+O2 22CH2CH3 3CHO+2HCHO+2H2 2O OCuCu CHCH3 3OH + HCOOH OH + HCOOH HCOOCHHCOOCH3 3+H+H2 2O O浓硫酸浓硫酸1. 1. 不同官能团间的转换不同官能团间的转换（三）官能团的衍变（三）官能团的衍变 RCHRCH2 2CHCH2 2-X R-CH=CH-X R-CH=CH2 2 RCH RCH2 2CHCH2 2OH OH RCH

15、 RCH2 2CHO RCHCHO RCH2 2COOH RCHCOOH RCH2 2COOCHCOOCH3 3第15页/共39页2. 2. 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 CHCH3 3CHCH2 2OH HOCHOH HOCH2 2CHCH2 2OHOHCHCH2 2=CH=CH2 2ClCHClCH2 2CHCH2 2ClCl CHCH2 2=CHCH=CHCH2 2CHCH3 3 CH CH3 3CH=CHCHCH=CHCH3 3CHCH3 3CHCHClClCHCH2 2CHCH3 3CHCH3 3CH=CHCH=CH2 2 CH CH3 3CHCH2 2CHC

16、H2 2OHOHCHCH3 3CH(CH(OHOH)CH)CH3 33.3.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第16页/共39页 1. 1. 形成环酯形成环酯第17页/共39页2. 2. 形成环醚形成环醚二元醇脱水二元醇脱水第18页/共39页3.3.形成环烃形成环烃4.4.形成环酸酐形成环酸酐第19页/共39页第二课时第二课时第20页/共39页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复习巩固复习巩固

17、第21页/共39页常见的有机合成路线常见的有机合成路线第22页/共39页(3)(3)芳香化合物合成路线：芳香化合物合成路线：第23页/共39页【思考思考】看到下列反应条件时，你会想到是什么物质发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？生反应？产物是什么？（1 1）BrBr2 2/CCl/CCl4 4 、 Cl Cl2 2/ /光照光照 、 ClCl2 2/Fe /Fe 、 溴水溴水 （2 2）浓硫酸，）浓硫酸，（3 3）NaOH/HNaOH/H2 2O O有机物间转化关系有机物间转化关系 反应条件归纳反应条件归纳（4 4）H H+ +/H/H2 2O O（5 5）Ag(NH

18、Ag(NH3 3) )2 2 + +、OHOH- -、（6 6）O O2 2、CuCu、（7 7）H H2 2、NiNi、（8 8）NaHCONaHCO3 3（9 9）A A氧化氧化B B氧化氧化C C（1010）NaOHNaOH、醇、醇、（醇脱水或酯化反应）（醇脱水或酯化反应）（卤代烃或酯的水解）（卤代烃或酯的水解）（酯化反应或酯的水解）（酯化反应或酯的水解）（醛的银镜反应）（醛的银镜反应）（醇的催化氧化）（醇的催化氧化）（不饱和键与氢气的加成）（不饱和键与氢气的加成）（羧基与之反应产生（羧基与之反应产生COCO2 2）（醇氧化得醛，醛氧化得酸）（醇氧化得醛，醛氧化得酸）（卤代烃的消去反应）

19、（卤代烃的消去反应）第24页/共39页有机合成的设计思路有机合成的设计思路 三、有机合成的方法三、有机合成的方法第25页/共39页三、有机合成的方法三、有机合成的方法1 1、正向合成分析法、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，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第26页/共39页探讨学习探讨学习1 如何以如何以乙烯乙烯为基础原料，无机原料可以任为基础

20、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第27页/共39页卡托普利的合成卡托普利的合成NCOOHHSCH2CHCOCH3 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1010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2-2-甲基丙烯酸甲基丙烯酸为原料，通为原料，通过过四步反应四步反应得到目标化得到目

21、标化合物。各步反应的产率合物。各步反应的产率如下：如下：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？【学与问学与问】第28页/共39页多步反应一次计算多步反应一次计算【学与问学与问】A AB BC C93.0%93.0%81.7%81.7%85.6%85.6%90.0%90.0%总产率总产率= 1= 193.0%93.0%81.7%81.7%90.0%90.0%85.6%85.6% = 58.54% = 58.54%总产率计算总产率计算第29页/共39页科里（科里（E.J.CoreyE.J.Corey）: :编编制了第一个制了第一个计算机计算机辅助有机合成路线辅助有

22、机合成路线的设计程序，于的设计程序，于19901990年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。 第30页/共39页三、有机合成的方法三、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。第31页/共39页C OHC OHOOH2C O

23、HH2C 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第32页/共39页探讨学习探讨学习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 NaOHNa

24、OH溶液溶液 4、CH2OH CH2OH OO COOH COOHCOOH COOH5、+ 2C2H5OH COOC2H5 COOC2H5 浓浓H2SO4 + 2H2O 第33页/共39页官能团的保官能团的保护护【例例】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 2BrBrHOCHHOCH2 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-COO