化學(xué)有機(jī)合成人教選修

化學(xué)有機(jī)合成人教選修第1頁/共21頁一、有機(jī)合成的過程1、定義：有機(jī)合成是利用簡(jiǎn)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：可以制備天然有機(jī)物,以彌補(bǔ)自然資源的不足；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；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。第2頁/共21頁3、有機(jī)合成的任務(wù)：

目標(biāo)化合物分子骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)原料輔助原料中間體副產(chǎn)物輔助原料中間體副產(chǎn)物輔助原料目標(biāo)化合物4、有機(jī)合成的過程第3頁/共21頁二、有機(jī)合成的知識(shí)準(zhǔn)備1、有機(jī)反應(yīng)的基本類型

1）取代反應(yīng):甲烷、苯、醇的鹵代,苯的硝化、磺化，醇與活潑金屬反應(yīng)，醇的分子間脫水，酯化反應(yīng)，酯的水解反應(yīng)等。

2）加成反應(yīng):烯烴、苯、醛、油脂等分子中含有CC或CO可與H2、HX、X2、H2O等加成。

3）氧化反應(yīng)：有機(jī)物加氧或去氫的反應(yīng)，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。第4頁/共21頁

5）消去反應(yīng)：有機(jī)化合物在一定條件下，從一個(gè)分子中脫去一個(gè)小分子(如H2O),而形成不飽和化合物的反應(yīng)。如乙醇的分子內(nèi)脫水。

6）酯化反應(yīng)：醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反應(yīng)叫做酯化反應(yīng)。

7）水解反應(yīng)：如：①酯的水解反應(yīng)②糖類物質(zhì)的水解反應(yīng)③蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)。

8）聚合反應(yīng)：由小分子生成高分子化合物的反應(yīng)。又分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。如乙烯加聚生成聚乙烯，氨基酸縮聚生成蛋白質(zhì)等。

4）還原反應(yīng)：有機(jī)物加氫或去氧的反應(yīng)，如：烯烴、苯、醛、油脂等與氫氣的加成反應(yīng)。第5頁/共21頁2、各類烴與烴的衍生物的特征反應(yīng)有機(jī)物類別特征反應(yīng)烷烴取代反應(yīng)、熱裂解烯烴、炔烴加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)、加聚反應(yīng)苯和苯的同系物取代反應(yīng)、加成反應(yīng)、苯的同系物的氧化反應(yīng)醇脫水反應(yīng)、消去反應(yīng)、取代反應(yīng)、酯化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、置換反應(yīng)酚取代反應(yīng)、氧化反應(yīng)、縮聚反應(yīng)、顯色反應(yīng)、弱酸的酸通性醛氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、加成反應(yīng)、縮聚反應(yīng)羧酸酯化反應(yīng)、弱酸的酸通性酯水解反應(yīng)第6頁/共21頁主要有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系圖還原水解

酯化酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

水解

取代

加成

加成

取代

加成

消去

消去

加成

烯烷炔第7頁/共21頁CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH2-CH

]nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa實(shí)例第8頁/共21頁怎樣實(shí)現(xiàn)分子骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化？討論：P65思考與交流第9頁/共21頁1、分子骨架的構(gòu)建（碳鏈的增減）1）增加碳鏈：①酯化反應(yīng)②醇分子間脫水（取代反應(yīng)）生成醚③聚合反應(yīng)④C=C或C≡C和HCN加成等2）減少碳鏈：①水解反應(yīng)：酯水解，糖類、蛋白質(zhì)水解②裂化和裂解反應(yīng)；3）成環(huán)與開環(huán)：①酯化與酯的水解②根據(jù)信息分析第10頁/共21頁2、官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化1）引入碳碳雙鍵的方法：2）引入鹵原子的方法：3）引入羥基的方法：三鍵加成、鹵代烴消去、醇類消去烷烴取代、烯烴或炔烴加成、醇類羥基鹵代苯的溴代、酚與濃溴水（取代）鹵代烴的水解（取代）、烯烴水化（加成）、醛酮加氫還原（加成）、酯的水解第11頁/共21頁4）引入的-CHO的方法有：醇的氧化和C=C的氧化5）引入-COOH的方法有：醛的氧化和酯的水解6）引入-COO-

的方法有：擴(kuò)展補(bǔ)充醇與酸的酯化反應(yīng)第12頁/共21頁三、有機(jī)合成的方法1、正合成分析法（順推法）

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)原料中間體中間體目標(biāo)化合物第13頁/共21頁2、逆向合成分析法（逆推法）將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，該中間體同輔助原料反應(yīng)可以得到目標(biāo)化合物,中間體又是從更上一步的中間體得來的,依次倒推,最后確定最適宜的基礎(chǔ)原料和最終的合成路線?；A(chǔ)原料中間體中間體目標(biāo)化合物第14頁/共21頁例如：乙二酸二乙酯的合成C—OC2H5C—OC2H5OOC—OHC—OHOOH2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2石油裂解氣+CH3CH2OH1+H2O2+Cl23+H2ONaOH4[O]5濃H2SO4第15頁/共21頁3、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(jiǎn)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)。原料中間產(chǎn)物產(chǎn)品順順逆逆第16頁/共21頁產(chǎn)率計(jì)算——多步反應(yīng)一次計(jì)算H2C=C—COOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%COOHHSCH2CHCO—NCH3總產(chǎn)率=93.0%×81.7%×90.0%×85.6%=58.54%第17頁/共21頁補(bǔ)充練習(xí)：試寫出下圖中A→F各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式解：,R-C=OR'+HCNR'R-C-CNOHRCNH+RCOOH已知第18頁/共21頁