選修五 第三章 第四節(jié)有機(jī)合成

1、有機(jī)合成有機(jī)合成 第三章第三章 第四節(jié)第四節(jié)神州七號(hào)飛天航天服 宇航員的服裝能使太空的人處于加壓狀宇航員的服裝能使太空的人處于加壓狀態(tài)，供給宇航員生命所需的氧氣，控制溫態(tài)，供給宇航員生命所需的氧氣，控制溫度和濕度，防止輻射，還要經(jīng)得起微流星度和濕度，防止輻射，還要經(jīng)得起微流星的沖擊。的沖擊。 宇航服中已經(jīng)應(yīng)用了一百三十多種新型宇航服中已經(jīng)應(yīng)用了一百三十多種新型材料。其中多數(shù)是有機(jī)合成材料。材料。其中多數(shù)是有機(jī)合成材料。 密閉頭盔由透明聚碳酸酯組成，密閉服密閉頭盔由透明聚碳酸酯組成，密閉服由耐高溫的防火聚酰胺纖維織物等特殊材由耐高溫的防火聚酰胺纖維織物等特殊材料組成。宇航服面罩是由碳材料制成的金

2、料組成。宇航服面罩是由碳材料制成的金剛石膜。剛石膜。我們世界上每年合成的近百萬(wàn)個(gè)新化我們世界上每年合成的近百萬(wàn)個(gè)新化合物中約合物中約70%70%以上是有機(jī)化合物。以上是有機(jī)化合物。 化學(xué)是一門(mén)創(chuàng)造性的學(xué)科，利用化學(xué)是一門(mén)創(chuàng)造性的學(xué)科，利用一百多種化學(xué)元素，以空氣、水、一百多種化學(xué)元素，以空氣、水、煤、石油、礦物和生物等原料通過(guò)煤、石油、礦物和生物等原料通過(guò)化學(xué)過(guò)程制取社會(huì)需要的各種物質(zhì)?；瘜W(xué)過(guò)程制取社會(huì)需要的各種物質(zhì)。現(xiàn)在現(xiàn)在, ,化合物的種類(lèi)幾乎每幾年翻上化合物的種類(lèi)幾乎每幾年翻上一番，目前已達(dá)一番，目前已達(dá)37003700多萬(wàn)種。多萬(wàn)種。一、有機(jī)合成一、有機(jī)合成 利用利用簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單、易得易得

3、的原料，通過(guò)有機(jī)反應(yīng)，的原料，通過(guò)有機(jī)反應(yīng)，生成具有特定生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)化合物。的有機(jī)化合物。1 1、有機(jī)合成的、有機(jī)合成的概念概念2 2、有機(jī)合成的、有機(jī)合成的任務(wù)任務(wù) （1）目標(biāo)化合物分子）目標(biāo)化合物分子碳鏈骨架碳鏈骨架的構(gòu)建的構(gòu)建 （2）官能團(tuán)官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化或引入。的轉(zhuǎn)化或引入。3 3、有機(jī)合成的、有機(jī)合成的意義意義（1）可以制備天然有機(jī)物）可以制備天然有機(jī)物,以彌補(bǔ)自然資源的不足以彌補(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）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

4、有）可以合成具有特定性質(zhì)的、自然界并不存在的有機(jī)物機(jī)物,以滿足人類(lèi)的特殊需要以滿足人類(lèi)的特殊需要1）盡量選擇步驟最少的合成路線）盡量選擇步驟最少的合成路線以保證較以保證較高的產(chǎn)率。高的產(chǎn)率。2）起始原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染）起始原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染通常采用通常采用4個(gè)個(gè)C以下的單官能團(tuán)化合物和單以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。取代苯。3）滿足）滿足“綠色化學(xué)綠色化學(xué)”的要求。的要求。4）操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)）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)。）尊重客觀事實(shí)，按一定順序反應(yīng)。4 4、有機(jī)合成遵循的、有機(jī)合成遵循的原則原則（1）官能團(tuán)

5、的引入）官能團(tuán)的引入引入引入C=C雙鍵雙鍵1 1）某些醇的消去引入）某些醇的消去引入C=CCH3CH2 OH濃硫酸濃硫酸170 CH2=CH2 +H2O醇醇CH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH2 2）鹵代烴的消去引入）鹵代烴的消去引入C=C3 3）炔烴加成引入）炔烴加成引入C=CCHCH + HBr CH2=CHBr 催化劑催化劑二、有機(jī)合成的過(guò)程二、有機(jī)合成的過(guò)程引入鹵原子引入鹵原子（X）1 1）烴與）烴與X2取代取代CH4 +Cl2 CH3Cl+ HCl光照光照2 2）不飽和烴與）不飽和烴與HX或或X2加成加成CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br3 3

6、）醇與）醇與HX取代取代C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O+BrBr2HBr+催化劑催化劑引入羥基引入羥基（OH）1 1）烯烴與水的加成）烯烴與水的加成CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH催化劑催化劑加熱加壓加熱加壓2 2）醛（酮）與氫氣加成）醛（酮）與氫氣加成CH3CHO +H2 CH3CH2OH催化劑催化劑3 3）鹵代烴的水解（堿性）鹵代烴的水解（堿性）C2H5Br +NaOH C2H5OH + NaBr水水4 4）酯的水解）酯的水解稀稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O 醇的氧化醇的氧化引入羧基引入羧基-COOH1 1）醛的氧化）

7、醛的氧化引入醛基引入醛基-CHO或或羰基羰基2 2）酯的水解）酯的水解3 3）苯的同系物的氧化）苯的同系物的氧化（2）官能團(tuán)的消除）官能團(tuán)的消除通過(guò)加成消除通過(guò)加成消除:C=C、CC、C=O通過(guò)消去或氧化或酯化或取代等消除通過(guò)消去或氧化或酯化或取代等消除:OH通過(guò)加成或氧化消除通過(guò)加成或氧化消除：CHO通過(guò)消去反應(yīng)或水解反應(yīng)可消除通過(guò)消去反應(yīng)或水解反應(yīng)可消除: XCH2=CH2 +H2 CH3CH3催化劑催化劑加熱加壓加熱加壓CH3CH2 OH濃硫酸濃硫酸170 CH2=CH2 +H2O+ H2CH3 CHOCH3 CH2 OH催化劑催化劑醇醇CH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2

8、Br +NaOH官能團(tuán)種類(lèi)變化：官能團(tuán)種類(lèi)變化：CH3CH2-Br水解水解CH3CH2-OH氧化氧化CH3-CHO官能團(tuán)數(shù)目變化：官能團(tuán)數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去消去CH2=CH2加加BrBr2 2CH2BrCH2Br官能團(tuán)位置變化：官能團(tuán)位置變化：CH3CH2CH2-Br消去消去CH3CH=CH2加加HBrHBrCH3CH-CH3Br氧化氧化CH3-COOH酯化酯化CH3-COOCH3（3）官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化）官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)原料基礎(chǔ)原料輔助原料輔助原料副產(chǎn)物副產(chǎn)物副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體中間體中間體輔助原料輔助原料輔助原料輔助原料目標(biāo)化合物目標(biāo)化合物三、有機(jī)合成的方法三、有機(jī)合成的方法1

9、1、正向合成分析法（又稱(chēng)順推法）、正向合成分析法（又稱(chēng)順推法） 此法采用正向思維方法，從此法采用正向思維方法，從已知原料已知原料入手，找入手，找出可出可直接直接合成的合成的所需要的所需要的中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物，并同樣找出它并同樣找出它的下一步產(chǎn)物，的下一步產(chǎn)物，依次類(lèi)推，逐步推向依次類(lèi)推，逐步推向合成合成目標(biāo)目標(biāo)有機(jī)有機(jī)物物。如何以乙烯為基礎(chǔ)原料，無(wú)機(jī)原料可如何以乙烯為基礎(chǔ)原料，無(wú)機(jī)原料可以任選，合成下列物質(zhì)：以任選，合成下列物質(zhì)：（1）CH3CH2OH（2）CH3COOH（3）CH3COOCH2CH3基礎(chǔ)基礎(chǔ)原料原料中間體中間體目標(biāo)化目標(biāo)化合物合物中間體中間體2 2、逆向合成分析法、逆向合成分析

10、法 基礎(chǔ)原料基礎(chǔ)原料中間體中間體中間體中間體目標(biāo)化合物目標(biāo)化合物逆向合成分析法示意圖逆向合成分析法示意圖又稱(chēng)逆推法，其特點(diǎn)是從產(chǎn)物出發(fā)，由又稱(chēng)逆推法，其特點(diǎn)是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，先找出產(chǎn)物的前一步原料后向前推，先找出產(chǎn)物的前一步原料（中間體），并同樣找出它的前一步原（中間體），并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡(jiǎn)單的初始原料料，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡(jiǎn)單的初始原料為止。為止。2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO1.由甲苯為原料來(lái)制取苯甲酸苯甲酯，寫(xiě)出所發(fā)生由甲苯為原料

11、來(lái)制取苯甲酸苯甲酯，寫(xiě)出所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式，注明條件。的化學(xué)反應(yīng)方程式，注明條件。2.從丙醇合成丙三醇，寫(xiě)出各步所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)從丙醇合成丙三醇，寫(xiě)出各步所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式，注明條件。方程式，注明條件。3.以乙烯為原料，其它無(wú)機(jī)試劑自選，合成已二酸以乙烯為原料，其它無(wú)機(jī)試劑自選，合成已二酸已二酯。已二酯。產(chǎn)率計(jì)算產(chǎn)率計(jì)算多步反應(yīng)一次計(jì)算多步反應(yīng)一次計(jì)算 P.65：學(xué)與問(wèn)：學(xué)與問(wèn)H2C= CCOOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%COOHHSCH2CHCONCH3總產(chǎn)率總產(chǎn)率= 93.0%81.7%90.0%85.6% =58.54% 1 給定原料、指定目標(biāo)分子，設(shè)計(jì)

12、給定原料、指定目標(biāo)分子，設(shè)計(jì)合成路線。合成路線。 2 只給定目標(biāo)分子，選擇原料，設(shè)只給定目標(biāo)分子，選擇原料，設(shè)計(jì)合成路線。計(jì)合成路線。 3 給定原料、目標(biāo)分子和合成路線，給定原料、目標(biāo)分子和合成路線，完成中間體和補(bǔ)充反應(yīng)條件。完成中間體和補(bǔ)充反應(yīng)條件。“移動(dòng)移動(dòng)” 官能團(tuán)官能團(tuán)思考如何實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化：思考如何實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化： （1）CH3CH2CH2ClCH3CH(Cl)CH3 （2）CH3 CH2CH2OHCH3CH2(OH)CH3思考如何實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化：思考如何實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化： （1）CH3CH2ClCH2ClCH2Cl （2）CH3CH2OHCH2(OH)CH2OH一個(gè)官能團(tuán)一個(gè)官能團(tuán) “變變”

13、 兩兩個(gè)個(gè)鏈狀鏈狀“變變”環(huán)狀環(huán)狀由乙烯和其他無(wú)機(jī)原料合成環(huán)狀化合物由乙烯和其他無(wú)機(jī)原料合成環(huán)狀化合物E，請(qǐng)，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)填入合適的化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。在方框內(nèi)填入合適的化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。CH2=CH2Br2水解水解氧化氧化+B氧化氧化OH2CH2COCCOOABCDE反應(yīng)的目的是反應(yīng)的目的是_?；鶊F(tuán)的保護(hù)基團(tuán)的保護(hù) 從石油裂解中得到的從石油裂解中得到的1，3丁二烯可進(jìn)行以下丁二烯可進(jìn)行以下多步反應(yīng)，得到重要的合成橡膠和殺菌劑富馬多步反應(yīng)，得到重要的合成橡膠和殺菌劑富馬酸二甲酯。酸二甲酯。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1、寫(xiě)出圖中的、寫(xiě)出圖中的A、B、C的結(jié)構(gòu)式的結(jié)構(gòu)式2、圖中哪些步驟是保護(hù)官能團(tuán)的？為何要保護(hù)？、

14、圖中哪些步驟是保護(hù)官能團(tuán)的？為何要保護(hù)？案例案例1： 苯甲酸甲酯（苯甲酸甲酯（C6H5COOCH2C6H5）存在于）存在于多種植物香精中，可用做香料、食品添加劑，多種植物香精中，可用做香料、食品添加劑，還可用作塑料、涂料的增塑劑。對(duì)于這樣一還可用作塑料、涂料的增塑劑。對(duì)于這樣一種有機(jī)化合物，你準(zhǔn)備通過(guò)怎樣的合成路線種有機(jī)化合物，你準(zhǔn)備通過(guò)怎樣的合成路線來(lái)制備呢？來(lái)制備呢？(要求：原料來(lái)源豐富要求：原料來(lái)源豐富)提示：提示：石油化工的基礎(chǔ)原料主要有石油化工的基礎(chǔ)原料主要有4類(lèi)：炔烴類(lèi)：炔烴 (乙炔乙炔)、烯烴、烯烴 (乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯)、芳烴芳烴(苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯) 案例案例2：課本課本P：67：3案例案例3：已知：已知： 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì) 乙烯乙烯 CH3CH2COOH的合的合成路線。成路線。要求：合成路線流程圖表示示例要求：合成路線流程圖表示