农学选修5第三章烃的含氧衍生物-第四节有机合成课件

1、 选修5 有机化学基础 第三章 烃的含氧衍生物第四节 有机合成第1页，共51页。用化学方法人工合成物质创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等第2页，共51页。1949年以前，“价比黄金”，0.12克青霉素相当于1963年，降为0.9克黄金0.22元第3页，共51页。宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。第4页，共51页。 “水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。 第5页，共51页。 我们世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。第6页，共51页。用化学方法人工合成物质复写自然物质第7页，共51页。用化学方法

2、人工合成物质修饰自然物质解热镇痛药物阿司匹林第8页，共51页。叶绿素分子的结构式第9页，共51页。维生素B12的化学结构第10页，共51页。 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。1、有机合成：2、有机合成的任务：（1）目标化合物分子碳链骨架的构建；（2）官能团的转化。一、有机合成的过程碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环） 第11页，共51页。基础原料中间体1目标化合物中间体2辅助原料1辅助原料2辅助原料3副产物1副产物23、有机合成的过程：有机合成过程示意图第12页，共51页。4、有机合成的设计思路 关键：设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化

3、 。第13页，共51页。 必备的基本知识 官能团的引入 官能团的消除官能团的衍变有机成环反应规律 第14页，共51页。1、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？（1）卤代烃的消去二、有机合成的常规方法（一）常见引入官能团的方法（2）醇的消去（3）炔烃与氢气 1：1 加成2、怎样在有机化合物中引入羟基？（1）卤代烃水解（2）烯烃与水加成（3）醛/酮加氢（4）酯的水解三种方法四种方法第15页，共51页。-C=C-或-C=O的引入2CH3CH2OH+O2 2H3CHC=O+2H2OCu CH3CH2OHCH2=CH2+H2O 浓硫酸170CH3CH2BrCH2=CH2+HBr NaOH醇1.醇与卤代烃的消

4、去反应2.醇的氧化官能团引入3.乙烯氧化、乙炔水化CH2=CH2 + 1/2O2 CH3CHO (条件：PbCl2-CuCl2,H2O,125-130，0.4MPa)第16页，共51页。 -OH的引入 H2SO4CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2OCH3CH2OHCH2=CH2+H2O 催化剂加热(CH3)2C=O+H2(CH3)2CHOH催化剂官能团引入2.醛.酮加氢气3.卤代烃水解4.酯的水解1.烯烃加水CH3CH=O+H2CH3CH2OH催化剂NaOHCH3CH2OHCH3CH2Cl +H2O第17页，共51页。3、怎样在有机化合物中引入卤素原子？（1）烃或烃

5、的衍生物与X2取代反应：（2）醇与HX取代 （3）加成反应：甲烷和氯气苯和溴酚和溴水烯烃、炔烃等与X2或HX加成思考与交流第18页，共51页。 -X的引入CH2=CH2+HBrCH3CH2BrCHCH+2Br2CHBr2CHBr2C2H5OH+HBr C2H5Br + H2OC6H6+Br2 C6H5Br+HBrFe1.烃与X2的取代2.不饱和烃与HX、X2的加成3.醇与HX的取代 CH4+Cl2光CH3Cl+HCl官能团引入第19页，共51页。4、怎样在有机化合物中引入醛基？（1）某些醇氧化（2）糖类水解（3）炔烃水化5、怎样在有机化合物中引入羧基？（1）醛氧化（2）苯的同系物被强氧化剂氧化

6、（3）羧酸盐酸化（4）酯的酸性水解 思考与交流第20页，共51页。官能团的性质类别官能团通式代表物主要化学性质烷烃CnH2n+2CH3CH3(1)取代反应(2)催化裂化(3)燃烧反应烯烃碳碳双键CnH2nCH2=CH2(1)加成反应 (2)氧化反应(3)加聚反应炔烃碳碳三键CnH2n-2CHCH(1)加成反应 (2)氧化反应(3)加聚反应苯及同系物CnH2n-6 苯 甲苯 (1)取代反应 (2)加成反应 (3)氧化反应卤代烃XCnH2n+1 XCH3CH2 X (1)取代反应（水解反应） (2)消去反应 必备的基本知识第21页，共51页。官能团的性质类别官能团通式代表物主要化学性质醇OHROH

7、CnH2n+2OCH3CH2OH(1)与钠反应 (2)取代反应(3)消去反应 (4)分子间脱水(5)氧化反应 (6)酯化反应酚OHCnH2n-6OC6H5OH(1)有弱酸性 (2)取代反应(3)显色反应 (4)缩聚反应醛CHORCHOCnH2nOCH3CHO(1)氧化反应(2)还原反应羧酸COOHRCOOHCnH2nO2CH3COOH(1)具有酸性(2)酯化反应酯COORCOORCnH2nO2CH3COOC2H5水解反应 必备的基本知识第22页，共51页。有机反应的基本类型甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。 有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的催化

8、氧化。 1）取代反应2）加成反应 3）氧化反应烯烃、炔烃、苯、醛等分子中含有C C、C CC O 可与H2、HX、X2、H2O等加成 。必备知识回顾： 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。 4）还原反应第23页，共51页。 5）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子(如HX、H2O),而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、乙醇。 6）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和羧酸(或羧酸盐)的反应。卤代烃在NaOH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。如乙烯加聚生成聚乙

9、烯。7）水解反应8）加聚反应第24页，共51页。1、通过加成反应消除不饱和键（二）官能团的消除方法【思考】怎样消去不饱和键？消去醛基？消去羟基？CH2=CH2+H2 CH3CH3NiCH3CH=O+H2CH3CH2OH催化剂第25页，共51页。2、通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基3、通过消去或氧化或酯化等消去羟基H3CHC=O+H2CH3CH2OH催化剂2CH3CHO+O22CH3COOH催化剂CH3OH+HCOOH HCOOCH3+H2O浓硫酸CH3CH2OHCH2=CH2+H2O 浓硫酸2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2OCu 第26页，共51页。1. 不同官能团间的转

10、换（利用衍生关系）（三）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 CH3CH2OH HOCH2CH2OHCH2=CH2ClCH2CH2Cl第27页，共51页。 CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3CH3CHClCH2CH3CH3CH=CH2CH3CH2CH2OHCH3CH(OH)CH33. 通过某种途径使官能团的位置改变第28页，共51页。还原水解酯化酯羧酸醛醇卤代烃氧化氧化水解主要有机物之间转化取代烷烃取代烯烃炔烃水化消去水化消去加成加成加成必备知识回顾：第29页

11、，共51页。（四）碳骨架的增减第30页，共51页。五、有机成环反应规律 1. 形成环酯第31页，共51页。2.形成环酸酐3.形成环烃第32页，共51页。第33页，共51页。五、有机合成的方法1、正向合成分析法 此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物。正向合成分析法示意图基础原料中间体1目标化合物中间体2第34页，共51页。多步反应一次计算【学与问】ABC93.0%81.7%85.6%90.0%总产率= 193.0%81.7%90.0%85.6% = 58.54%总产率计算第35页，共51页。科里（E.J.Corey）:编制了第一个计算

12、机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔奖。 第36页，共51页。二、有机合成的方法2、逆合成分析法逆合成分析法示意图基础原料中间体1目标化合物中间体2 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（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为止。第37页，共51页。逆合成分析法：原料中间产物产品顺顺逆逆基础原料中间体目标化合物中间体第38页，共51页。第39页，共51页。第40页，共51页。C OHC OHOOH2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO(石油裂解气)CH3CH2OH+H2

13、O+Cl2O浓H2SO4水解探讨学习2如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？12345第41页，共51页。探讨学习2如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？写出有关方程式。1、CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH 高温、高压催化剂2、CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl CH2Cl 3、CH2Cl CH2Cl + H2O CH2OH CH2OH NaOH溶液 4、CH2OH CH2OH O COOH COOHCOOH COOH5、+ 2C2H5OH COOC2H5 COOC2H5 浓H2SO4 + 2H2O 第42页，共51页。以乙醇为原料，合成乙二酸乙二酯123456以乙醇为主要原料如何制备乙二醇？

14、探讨学习3第43页，共51页。以CH3CH2OH为原料合成 其它无机原料自选，写出合成路线。COCCH2=CH2OO=O探讨学习4第44页，共51页。三、有机合成遵循的原则1、起始原料要廉价、易得、低毒、低污染通常采用4个C以下的单官能团化合物和单取代苯。2、尽量选择步骤最少的合成路线以保证较高的产率。3、满足“绿色化学”的要求。4、操作简单、条件温和、能耗低、易实现。5、尊重客观事实，按一定顺序反应。原料中间产物产品顺顺逆逆第45页，共51页。有机合成的思路分析碳链的变化分析官能团的变化分析题中的信息分析方法：正向合成、逆向合成、综合比较第46页，共51页。 合成目标 审题 新旧知识 分析 突破 设计合成路线 确定方法 推断过程和方向 思维求异，解法求优 结构简式 准确表达 反应类型 化学方程式有机合成的思维结构第47页，共51页。探讨学习5 用2-丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线认目标巧切断再切断得