第四节有机合成

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。

“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。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。用化学方法人工合成物质复写自然物质用化学方法人工合成物质修饰自然物质解热镇痛药物——阿司匹林阅读课本P64第三自然段，回答：1、什么是有机合成？2、有机合成的任务有哪些？3、用示意图表示出有机合成过程。自学与交流利用简单、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）

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。

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

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-C=C-或-C=O的引入2CH3CH2OH+O2

2H3CHC=O+2H2OCu△CH3CH2OHCH2=CH2+H2O

浓硫酸170℃CH3CH2BrCH2=CH2+HBr

NaOH醇△1.醇与卤代烃的消去反应2.醇的氧化官能团引入3.乙烯氧化、乙炔水化

-OH的引入H2SO4ΔCH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2OCH3CH2OHCH2=CH2+H2O

催化剂加热(CH3)2C=O+H2(CH3)2CHOH催化剂Δ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ΔNaOHCH3CH2OHCH3CH2Cl+H2O△3、怎样在有机化合物中引入卤素原子？（1）烃或烃的衍生物与X2取代反应：（2）醇与HX取代

（3）加成反应：①甲烷和氯气②苯和溴③酚和溴水烯烃、炔烃等与X2或HX加成思考与交流

-X的引入CH2=CH2+HBrCH3CH2Br△CH≡CH+2Br2CHBr2CHBr2C2H5OH+HBr

C2H5Br+H2O△C6H6+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（3）羧酸盐酸化（4）酯的酸性水解思考与交流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-2CH≡CH(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+1XCH3CH2X(1)取代反应（水解反应）(2)消去反应

必备的基本知识官能团的性质类别官能团通式代表物主要化学性质醇—OHR—OHCnH2n+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-6OC6H5—OH(1)有弱酸性(2)取代反应(3)显色反应(4)缩聚反应醛—CHOR—CHOCnH2nOCH3CHO(1)氧化反应(2)还原反应羧酸—COOHR—COOHCnH2nO2CH3COOH(1)具有酸性(2)酯化反应酯—COO—RCOOR`CnH2nO2CH3COOC2H5水解反应

必备的基本知识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CC、CCCO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。①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。②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烯。7）水解反应8）加聚反应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

CH3CH3Ni△CH3CH=O+H2CH3CH2OH催化剂Δ2、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Δ2CH3CHO+O22CH3COOH催化剂ΔCH3OH+HCOOH

HCOOCH3+H2O浓硫酸△CH3CH2OHCH2=CH2+H2O

浓硫酸△2CH3CH2OH+O2

2CH3CHO+2H2OCu△官能团的保护【例1】以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为：BrCH2-CH=CH-CH2BrHOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOOC-CHCl-CH2-COOHHOOC-CH=CH-COOHCH3OOC-CH=CH-COOCH3ABCDE问：A、B两步能否颠倒？设计B、D两步的目的是什么？【思考与交流】问：设计（1)、(2)两步的目的是什么？【例2】工业上以甲苯为原料生产对羟基苯甲酸乙酯（一种常用的化妆品防霉剂），其生产流程如下：CH3-C6H5ACH3-C6H4-OH

CH3-C6H4-OCH3

BCCH3CH2OOC-C6H4-OHCl2CH3CH2OHCH3IHI(1)(2)1.不同官能团间的转换（利用衍生关系）（三）官能团的衍变

RCH2CH2-XR-CH=CH2RCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOHRCH2COOCH32.通过某种化学途径增加官能团

CH3CH2OHHOCH2CH2OHCH2=CH2ClCH2CH2Cl

CH2=CHCH2CH3CH3CH=CHCH3CH3CHClCH2CH3CH3CH=CH2CH3CH2CH2OHCH3CH(OH)CH33.通过某种途径使官能团的位置改变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：【思考】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？（1）Br2/CCl4Cl2/光照Cl2/FeBr2

（2）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B氧化C（10）NaOH、醇、△（四）碳骨架的增减五、有机成环反应规律

1.形成环酯2.氨基酸形成环状肽3.形成环醚4.形成环酸酐5.形成环烃五、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探讨学习1如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物质：CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3酯化乙酸乙酯乙酸乙醛乙醇氧化氧化乙烯水化二、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。科里（E.J.Corey）:编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔奖。

C—OHC—OHOOH2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—OC2H5C—OC2H5OO(石油裂解气)CH3CH2OH+H2O+Cl2[O]浓H2SO4水解探讨学习2如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？12345△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+H2OCH3CH2OH高温、高压催化剂2、CH2=CH2+Cl2CH2ClCH2Cl3、CH2ClCH2Cl+H2OCH2OHCH2OHNaOH溶液△4、CH2OHCH2OH[O]

COOHCOOHCOOHCOOH5、+2C2H5OHCOOC2H5

COOC2H5

浓H2SO4

△+2H2O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？探讨学习3无色油状液体，有芳香气味，可混溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯等多数有机溶剂，有强烈刺激性。高浓度严重损害粘膜、上呼吸道、眼和皮肤。接触后可引起烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。用途：用作溶剂、染料中间体，及油漆、药物的合成乙二酸乙二酯：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

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……得原料得路线采用逆合成分析：NaOHC2H5OH逆合成分析：+NaOH水合成路线：Br2O2CuO2浓H2SO4Br2Br2NaOH水以乙烯和乙苯为原料(其它无机物自选),

合成下列有机物。探讨学习6合成1分析?光照取代NaOH醇加热消去加聚催化剂整个过程的反应合成2分析??光照取代NaOH醇加热消去加成水解NaOH水加热氧化氧化水解加成酯化光照取代NaOH醇加热消去加成酯化水解NaOH水加热整个过程的反应例1：已知试写出下图中A→F各物质的结构简式例2：已知写出下图中A、B、C、D四种物质的结构简式C3H5O2BrC3H6O3C3H10O3C6H8O4例3：选择适宜的合成路线

例4：已知：

以丙烯、异戊二烯为原料合成

例5：由异丁烯、甲醇等合成有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）思考1：以煤、黄铁矿、空气、水为原料制TNT思考2.以焦炭、食盐、水、石灰石为原料制聚氯乙烯，写出合成路线。例1.已知F的碳原子在同一直线上；H为环状化合物，分子式C4H6O2，请回答以下问题。⑴A中可能含有哪些官能团？＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⑵1molA和2molH2反应生成1molG，请写出化学方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⑶A的一种同分异构体与A含相同官能团，请写出它的结构简式＿＿＿＿＿＿＿＿。⑷推断B、E、F的结构简式。醛基羧基碳碳双键HOOCCH=CHCHOCH2=C(CHO)COOH如何确定官能团？如何确定A的结构简式？题中给出的已知条件中已含着以下四类信息：⑴反应（条件、性质）信息A能与银氨溶液反应，表明A分子内含有醛基，A能与NaHCO3反应断定A分子中有羧基。⑵结构信息从F分子碳原子在一直线上，可知A分子也不含支链。⑶数据信息从H分子中碳原子数可推出A是含4个碳原子的物质。⑷隐含信息问题⑵中提示“1molA与2molH2反应生成1molG”，可知A分子内除了含1个醛基外还可能含1个碳碳双键。例2.分析以下信息，完成问题。此条件说明什么?此条件说明什么?此信息说明什么?ABC的分子式中隐含着什么信息?此反应可能的发生方式有哪些?由此反应可得出什么结论?⑴CH3COOOH称为过氧乙酸，它的用途有＿＿。⑵写出B＋E→CH3COOOH＋H2O的化学方程式＿＿，该反应的类型是＿＿＿＿。⑶F可能的结构有＿＿＿＿。⑷A的结构简式为＿＿＿＿。⑸1摩