有機合成 (3) 課件

第四節(jié)有機合成一、有機合成的過程

利用簡單、易得的原料，通過有機反應，生成具有特定結構和功能的有機化合物。1.有機合成的概念2.有機合成的任務目標化合物分子骨架的構建和官能團的轉化。碳鏈增長和縮短、成環(huán)和開環(huán)等3【復習】有機物的相互轉化關系：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH2-CH

]nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa4【復習】有機物的相互轉化關系：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH2-CH

]nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa5還原水解酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

烯

烷炔【小結】官能團的衍變

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代3.官能團的引入和轉化<1>官能團的引入引入的C=C三法：鹵原子消去、－OH消去、CC部分加氫還原羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

烯

烷炔取代H2加成H2不完全加成

水解取代<1>官能團的引入引入鹵原子三法：烷基鹵代、C=C或CC加鹵、－OH鹵代還原羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

烯

烷炔取代H2加成H2不完全加成

水解取代<1>官能團的引入引入醇-OH四法：C=C加水、醛基加氫、鹵原子水解、酯基水解鹵代烴氧化

烯

烷炔還原水解酯羧酸醛醇氧化

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代引入的-ＣHＯ的方法有：醇的氧化和C=C的氧化<1>官能團的引入鹵代烴氧化

烯

烷炔還原水解酯羧酸醛醇氧化

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代10引入-COOH

的方法有：醛的氧化和酯的水解<1>官能團的引入鹵代烴氧化

烯

烷炔還原水解酯羧酸醛醇氧化

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代113.官能團的引入和轉化<1>官能團的引入引入的C=C三法：鹵代烴消去、－OH消去、CC部分加氫引入鹵原子三法：烷基鹵代、C=C或CC加鹵、－OH鹵代引入的-OH四法：C=C加水、醛基加氫、鹵原子水解、酯基水解引入的-ＣHＯ的方法有：醇的氧化和C=C的氧化引入-COOH

的方法有：醛的氧化和酯的水解<1>官能團的引入131)2-氯丁烷2)2-丁醇3)2,3-二氯丁烷4)2,3-丁二醇催化劑CH3CH=CHCH3+HClCH3CHCH2CH3Cl催化劑CH3CH=CHCH3+H2OCH3CHCH2CH3OHCH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl

水CH3CHCHCH3+2NaClOHOH練一練課本P67習題15)1,3-丁二烯CH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl

醇CH2=CHCH=CH2+2NaCla.官能團種類變化：CH3CH2-Br水解CH3CH2-OH氧化CH3-CHOb.官能團數目變化：CH3CH2-Br消去CH2=CH2加Br2CH2Br－CH2Brc.官能團位置變化：CH3CH2CH2-Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br<2>官能團的轉化：CH3-COOH氧化酯化CH3-COOCH3有機合成過程示意圖基礎原料輔助原料1副產物副產物中間體中間體輔助原料3輔助原料2目標化合物一、有機合成的方法17有機合成過程示意圖基礎原料輔助原料1副產物副產物中間體中間體輔助原料3輔助原料2目標化合物一、有機合成的過程181.有機合成遵循的原則1）起始原料要廉價、易得、低毒、低污染——通常采用4個C以下的單官能團化合物和單取代苯。2）盡量選擇步驟最少的合成路線——以保證較高的產率。3）滿足“綠色化學”的要求。4）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)5）尊重客觀事實，按一定順序反應。2.正向合成分析法

基礎原料中間體中間體目標化合物正向合成分析法示意圖3.逆向合成分析法基礎原料中間體中間體目標化合物逆向合成分析法示意圖20【學以致用——解決問題

】問題一

閱讀課本，以乙二酸二乙酯為例，說明逆推法在有機合成中的應用。分析：C—O—C2H5C—O—C2H5OOHO—HO—HHCH2—OHCH2—OHCH2—BrCH2—Br+H2O認目標巧切斷再切斷得原料得路線2C2H5OHC—OC2H5C—OC2H5OOC—OHC—OHOO+草酸二乙酯的合成H2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—HC—HOO【學以致用——解決問題

】問題二寫出由乙烯制備乙酸乙酯的設計思路，并寫出有關的化學方程式：乙烯乙醛乙醇乙酸乙酸乙酯26再見！練習：用2-丁烯、乙烯為原料設計的合成路線認目標巧切斷再切斷……得原料得路線NaOHC2H5OH1.逆合成分析：+NaOH水2.合成路線：Br2O2CuO2濃H2SO4Br2Br2NaOH水【預備知識回顧】1.烷烴、烯烴、炔烴的制法及其主要化學性質C=C和X2加成：往相鄰碳上引入2個鹵素原子；

C=C和HX加成：引入1個鹵素原子；C=C和水加成：引入一個羥基(—OH)；C=C和HCN加成：增長碳鏈。4【預備知識回顧】2.苯及其同系物的化學性質

寫出苯與液溴、濃硝酸和濃硫酸混合液、濃硫酸、氫氣反應的化學方程式。

思考：如何往苯環(huán)上引入—

X原子、—NO2、—SO3H？如何將苯環(huán)轉化為環(huán)己基？

72.苯及其同系物的化學性質

寫出甲苯與濃硝酸和濃硫酸混合液反應的化學方程式。甲苯可以被酸性KMnO4溶液氧化為苯甲酸此為往苯環(huán)上引入—COOH的方法8【預備知識回顧】3.鹵代烴的制取及其主要化學性質

引入一個鹵素(—X)原子往相鄰碳上引入2個鹵素原子9【預備知識回顧】3.鹵代烴的制取及其主要化學性質

思考：

1.如何引入C=C？

2.如何引入羥基(—OH)？化學性質：

請寫出溴乙烷分別和NaOH水溶液、NaOH醇溶液混合加熱的化學方程式，并指出其反應類型。10【預備知識回顧】3.鹵代烴的制取及其主要化學性質

一鹵代烴的消去反應引入C=C、一鹵代烴的水解引入—OH

11【預備知識回顧】4.醇、醛、羧酸、酯的相互轉化及其化學性質

請以乙醇為例寫出上述轉化的化學方程式：思考:如何引入醇羥基、醛基、羧基、酯基

12【預備知識回顧】4.醇、醛、羧酸、酯的相互轉化及其化學性質

乙醇的其它化學性質(寫出化學方程式)：和金屬鈉的反應(置換反應)

：分子間脫水生成二乙醚(取代反應)：和HX的反應(取代反應)

：2Na+2C2H5OH→2C2H5ONa+H2↑

2C2H5OH——→C2H5OC2H5+H2O

濃硫酸140℃HBr+C2H5OH→C2H5Br+H2O引入鹵素原子的方法之一13【預備知識回顧】4.醇、醛、羧酸、酯的相互轉化及其化學性質

乙醛的其它化學性質(寫出化學方程式)：和銀氨溶液的反應：和新制Cu(OH)2懸濁液的反應：CH3CHO+2Cu(OH)2

——→CH3COOH+Cu2O+2H2OCH3CHO+2Ag(NH3)2OH——→CH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O此兩反應為將醛基氧化為羧基的方法之一145.酚的主要化學性質(寫出化學方程式)：

苯酚與NaOH溶液的反應(酸堿中和)：

苯酚鈉溶液中通入CO2氣體：

15C6H5OH+NaOH→C6H5ONa+H2OC6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3【預備知識回顧】

(較強酸制取較弱酸)5.酚的主要化學性質(寫出化學方程式)：

苯酚與FeCl3溶液反應，顯特征的紫色

酚羥基可與羧酸反應生成酯，如：CH3COOC6H5

16苯酚與溴水的反應(取代反應)：

【預備知識回顧】【歸納總結及知識升華

】思考：1.至少列出三種引入C=C的方法：2.至少列出三種引入鹵素原子的方法：3.至少列出四種引入羥基(—OH)的方法：4.在碳鏈上引入醛基和羧基的方法有：5.如何增加或減少碳鏈？17【歸納總結及知識升華

】思考：1.至少列出三種引入C=C的方法：(1)鹵代烴消去

(2)醇消去

(3)C≡C不完全加成等18【歸納總結及知識升華

】思考：2.至少列出三種引入鹵素原子的方法：(1)

醇(或酚)和HX取代

(2)

烯烴(或炔烴)和HX、X2加成

(3)

烷烴(苯及其同系物)和X2的取代等

19【歸納總結及知識升華

】思考：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

20【歸納總結及知識升華

】思考：4.在碳鏈上引入醛基和羧基的方法有：醛基：

(1)R—CH2OH氧化

(2)乙炔和水加成

(3)RCH=CHR‘適度氧化

(4)RCHX2水解等

21【歸納總結及知識升華

】思考：4.在碳鏈上引入醛基和羧基的方法有：羧基：

(1)R—CHO氧化

(2)酯水解

(3)RCH=CHR'適度氧化

(4)RCX3水解等22【歸納總結及知識升華

】思考：5.如何增加或減少碳鏈？增加：

①酯化反應②醇分子間脫水(取代反應)生成醚③加聚反應④縮聚反應⑤C=C或C≡C和HCN加成等

23【歸納總結及知識升華

】思考：5.如何增加或減少碳鏈？減少：①水解反應：酯水解，糖類、蛋白質(多肽)水解②裂化和裂解反應；③脫羧反應；④烯烴或炔烴催化氧化(C=C或C≡C斷開)等

24【學以致用——解決問題

】問題一

閱讀課本，以乙二酸二乙酯為例，說明逆推法在有機合成中的應用。分析：C—O—C2H5C—O—C2H5OOHO—HO—HHCH2—OHCH2—OHCH2—BrCH2—Br請課后在學案中完成上述化學方程式+H2O25【學以致用——解決問題

】問題二寫出由乙烯制備乙酸乙酯的設計思路，并寫出有關的化學方程式

：乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯請課后在學案中完成相應的化學方程式26問題三

化合物A最早發(fā)現(xiàn)于酸牛奶中，它是人體內糖代謝的中間體，A的鈣鹽是人們喜愛的補鈣劑之一。A在某催化劑的存在下進行氧化，其產物不能發(fā)生銀鏡反應。在濃硫酸存在下，A可發(fā)生如下圖所示的反應：

試寫出：(1)化合物A、B、C的結構簡式：

、

、

。(2)化學方程式：A→D

，A→E

。(3)反應類型：A→D

，A→E

。27問題三分析：

題中說“A的鈣鹽”，可知A含—COOH；結合A的分子式，由A→C知，A還含有—OH，由A在催化劑作用下被氧化的產物不能發(fā)生銀鏡反應可知：A的—OH不在碳鏈的末端；3個碳的碳鏈只有一種：C—C—C，—OH只能在中間碳上。綜上：A的結構簡式為：CH3—CH—COOHOH28問題三分析：A的結構簡式為：CH3—CH—COOHOH則B的結構簡式為：CH3—CH—COOC2H5OH則C的結構簡式為：CH3—CH—O—C—CH3COOHO29問題三分析：A的結構簡式為：CH3—CH—COOHOH則A→D的化學方程式為：CH3—CH—COOHOH濃硫酸H2O+CH2=CHCOOH反應類型：消去反應30問題三分析：A的結構簡式為：CH3—CH—COOHOH

對比A和E的分子式，我們發(fā)現(xiàn)E的C原子個數是A的2倍，推斷可能是2分子的A反應生成E，再對比H和O原子發(fā)現(xiàn)：2A—E=2H2O，結合A的結構簡式，很明顯是它們的羧基和醇羥基相互反應生成酯基。所以：31問題三分析：將A的結構簡式改寫為：則A生成E可表示為：OCH3—CH—C—OHOHOCH3—CH—C—OHOHHO—C—CH—CH3OOHH2OH2O即：CH—CCH3OOC—CHCH3OOCCCCOO32問題三分析：則A→E的化學方程式為：2CH3—CH—COOHOH濃硫酸2H2O+CH—CCH3OOC—CHCH3OO反應類型：酯化反應33【學以致用——解決問題

】習題1、以2-丁烯為原料合成：1)2-氯丁烷2)2-丁醇3)2,3-二氯丁烷4)2,3-丁二醇5)1,3-丁二烯2、1)2)3)4)5)6)7)8)再見！二、有機合成的方法1.有機合成的常規(guī)方法（1）官能團的引入①引入雙鍵（C=C或C=O）1）某些醇的消去引入C=CCH3CH2OH濃硫酸170℃

CH2==CH2↑+H2O醇△CH2=CH2↑+NaBr+H2OCH3CH2Br

+NaOH2）鹵代烴的消去引入C=C3）炔烴加成引入C=C4