第四節(jié)有機(jī)合成

第四節(jié)有機(jī)合成現(xiàn)在我們穿的五顏六色的衣服,戴的樹脂眼鏡、隱形眼鏡,使用的各種塑料制品,還有服用的大部分有機(jī)藥物,這些物質(zhì)都是來源于自然界而又不同于自然界物質(zhì)的合成品。有機(jī)合成為人類搭建了一個(gè)新的世界。這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)有機(jī)合成的相關(guān)知識(shí),認(rèn)識(shí)有機(jī)合成的科學(xué)方法。1.掌握有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的主要類型、原理及應(yīng)用，初步學(xué)會(huì)引入各種官能團(tuán)的方法。(重點(diǎn)）2.理解有機(jī)合成遵循的基本規(guī)律，初步學(xué)會(huì)使用逆向合成法合理地設(shè)計(jì)有機(jī)合成的路線。（難點(diǎn))3.了解有機(jī)合成對(duì)人類生產(chǎn)、生活的影響。一、什么是有機(jī)合成？1.定義：有機(jī)合成是利用簡單、易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)化合物。2.意義：(1)可以制備天然有機(jī)物,以彌補(bǔ)自然資源的不足;(2)可以對(duì)天然有機(jī)物進(jìn)行局部的結(jié)構(gòu)改造和修飾,使其性能更加完美;(3)可以合成具有特定性質(zhì)的、自然界并不存在的有機(jī)物,以滿足人類的特殊需要。二、有機(jī)合成的預(yù)備知識(shí)1.常見官能團(tuán)的性質(zhì)官能團(tuán)結(jié)構(gòu)性質(zhì)碳碳雙鍵碳碳三鍵苯環(huán)羥基醛基羧基酯基－C≡C－－OHCHO加成、氧化加成、氧化加成、取代消去、氧化、取代、酯化氧化、還原中和、酯化水解C＝CCOHOCORO2.常見官能團(tuán)的引入引入的官能團(tuán)常見的反應(yīng)—X—OH—CHO—COOH—COOR烴與X2取代,不飽和烴與HX或X2加成,醇與HX取代烯烴與水加成,醛/酮加氫,鹵代烴水解,酯的水解某些醇和鹵代烴的消去,炔烴加氫某些醇氧化,烯氧化,炔水化,糖類水解醛氧化,苯的同系物被強(qiáng)氧化劑氧化,羧酸鹽酸化,酯酸性水解酯化反應(yīng)C＝C基礎(chǔ)原料輔助原料副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體輔助原料輔助原料目標(biāo)化合物三、有機(jī)合成的過程這種按一定順序進(jìn)行的一系列反應(yīng)就構(gòu)成了合成路線。1.有機(jī)物正向合成過程示意圖有機(jī)合成的思路就是通過有機(jī)反應(yīng)構(gòu)建目標(biāo)化合物的分子骨架，并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團(tuán)。你能利用所學(xué)的有機(jī)反應(yīng)，列出下列官能團(tuán)的引入或轉(zhuǎn)化方法嗎？1.引入碳碳雙鍵的三種方法是____；_____；_______。2.引入鹵原子的三種方法是_____；_______；_______。3.引入羥基的四種方法是________；_______；_______；______。【思考與交流】【提示】1.三種引入碳碳雙鍵的方法：(1)鹵代烴消去(2)醇消去(3)碳碳三鍵不完全加成2.至少列出三種引入鹵素原子的方法：醇(或酚)和HX取代烯烴(或炔烴)和HX、X2加成(3)烷烴(苯及其同系物)和X2的取代3.至少列出四種引入羥基(—OH)的方法：(1)烯烴和水加成(2)鹵代烴和NaOH水溶液共熱(水解)(3)醛(或酮)還原(和H2加成)(4)酯水解(5)醛氧化(引入—COOH中的—OH)等1.引入的-CHO的方法有：醇的氧化和C=C的氧化。2.引入-COOH的方法有：醛的氧化和酯的水解。3.有機(jī)物成環(huán)的方法有：加成法、酯化法和消去法。其他官能團(tuán)引入的方法：2.有機(jī)物逆向合成（1）方法與步驟基礎(chǔ)原料目標(biāo)化合物中間體中間體（2）實(shí)例：用乙烯合成草酸二乙酯CH2＝CH2

CH3CH2OH（中間體）HOCH2CH2OH（中間體）CH3CH2BrBrCH2CH2Br（中間體）基礎(chǔ)原料（目標(biāo)化合物）OCOCH2CH3OCOCH2CH3OOHOCCOH常見的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化有哪些？

（1）官能團(tuán)種類變化：CH3-COOCH3CH3CH2-OH氧化CH3-CHO氧化CH3CH2-Br水解CH3-COOH酯化（2）官能團(tuán)數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去CH2Br－CH2BrCH2＝CH2加Br2【思考與交流】（3）官能團(tuán)位置變化CH3CH2CH2Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br（4）官能團(tuán)的保護(hù)有些易于氧化的官能團(tuán)在一定條件下要保護(hù)起來使之不能參與反應(yīng)（1）減少碳鏈（2）增加碳鏈一定條件CH2＝CH2+HCNCH3－CH2－C≡NR—Cl+Cl—R′+2NaR—R′+2NaCl常見碳鏈的變化有哪些？△R－COONa+NaOHR—H+Na2CO3RCHO+R′CHOR－CH＝CH—R′KMnO4(H+)CH3CHCH2CHCH3CHOH—CH2CHO+OHO一定條件【思考與交流】（3）形成碳環(huán)OC＝OOHCH3CHCH2CH2COOHCH3CHCH2CH2+H2O濃硫酸△2CH3CHCOOHOH

CH3CHC＝O

+2H2OOO＝C-CHCH3

O濃硫酸△（4）斷開碳環(huán)濃硫酸CH3CHCH2CH2COOHOHCH3—CHCH2CH2OC＝O+H2O△先用“順推法”縮小范圍和得到一個(gè)大致結(jié)構(gòu)，再用“逆推法”來確定細(xì)微結(jié)構(gòu)。這樣，比單一的“順推法”或“逆推法”快速而準(zhǔn)確。3.有機(jī)物順推、逆推法結(jié)合運(yùn)用例：根據(jù)下列合成流程圖推斷B、C、E的結(jié)構(gòu)簡式：【解析】分析乙苯和高聚物的結(jié)構(gòu)，可推知E的結(jié)構(gòu)簡式為：進(jìn)一步可推知C為D為B為四、有機(jī)合成遵循的原則（1）起始原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染——通常采用4個(gè)C以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。（2）盡量選擇步驟最少的合成路線——以保證較高的產(chǎn)率。（3）滿足“綠色化學(xué)”的要求。（4）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)。（5）尊重客觀事實(shí)，按一定順序反應(yīng)。原料中間體產(chǎn)品順順逆逆2.有機(jī)合成的方法——逆向合成分析法認(rèn)目標(biāo)巧切斷再轉(zhuǎn)換…得原料得路線1.有機(jī)合成的方法——正向合成分析法此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)合成有機(jī)物?；A(chǔ)原料中間體1中間體2目標(biāo)化合物1．由溴乙烷制取乙二醇，依次發(fā)生反應(yīng)的類型為()A．取代、加成、水解B．消去、加成、取代C．水解、消去、加成D．消去、水解、取代B2.芳香化合物A是一種基本化工原料，可發(fā)生如下反應(yīng)：產(chǎn)物D（鄰苯二甲酸二乙酯）是一種增塑劑。請(qǐng)用A、不超過兩個(gè)碳的有機(jī)物及合適的無機(jī)試劑為原料，經(jīng)兩步反應(yīng)合成D?！咎崾尽?.由A催化加氫生成M的過程中,可能有中間生成物和

(寫結(jié)構(gòu)簡式)生成。

【提示】4．工業(yè)上以A為主要原料來合成乙酸乙酯，其合成路線如下圖所示。其中A是石油裂解氣的主要成份，A的產(chǎn)量通常用來衡量一個(gè)國家的石油化工水平。又知2CH3CHO+O22CH3COOH。請(qǐng)回答下列問題：（1）寫出A的電子式

。（2）B、D分子內(nèi)含有的官能團(tuán)分別是

、

（填名稱）。（3）寫出下列反應(yīng)的反應(yīng)類型：①

，④

。（4）寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①_________________________________________；②

；④

。【答案】（1）（2）羥基羧基（3）①加成反應(yīng)④