有機化合物合成(直接上課可用)

1、第三章第三章第一節(jié)第一節(jié) 有機化合物的合成有機化合物的合成 要掌握這些知識將繼續(xù)學習有機物的合成要掌握這些知識將繼續(xù)學習有機物的合成 分組交流討論課前預習內容分組交流討論課前預習內容 1 有機合成的關鍵是有機合成的關鍵是- 2 碳鏈增長的方法有碳鏈增長的方法有- - 3 碳鏈縮短的方法有碳鏈縮短的方法有- 聯(lián)想聯(lián)想 . .質疑質疑 前面我們學習了許多有機物，你現(xiàn)在所看到所接觸到的與有前面我們學習了許多有機物，你現(xiàn)在所看到所接觸到的與有機物有關的物質有哪些？機物有關的物質有哪些？ 滌綸，錦綸衣服滌綸，錦綸衣服. . 塑料水瓶塑料水瓶. .水桶水桶. .橡膠鞋底橡膠鞋底 . .水筆，電扇開關水筆，

2、電扇開關.等等等等你知道制造這些成品的有機物是怎樣合成的嗎？你知道制造這些成品的有機物是怎樣合成的嗎？明確目標化合物的結構明確目標化合物的結構大量合成大量合成設計合成路線設計合成路線合成目標化合物合成目標化合物對樣品進行結構對樣品進行結構測定試驗其性質測定試驗其性質或功能或功能 有機合成（思路）步驟：有機合成（思路）步驟：有機合成的概念有機合成的概念利用利用簡單簡單、易得易得的原料，通的原料，通過有機反應，生成具有特定過有機反應，生成具有特定結構和功能結構和功能的有機化合物。的有機化合物。設設計計合合成成路路線線關鍵關鍵碳骨架的構建碳骨架的構建官能團的引入官能團的引入引引 入入 鹵原子鹵原子引

3、入引入 碳碳碳碳 雙鍵雙鍵引引 入入 羥羥 基基引引 入入 羰羰 基基引引 入入 羧羧 基基增增 長長 碳碳 鏈鏈縮縮 短短 碳碳 鏈鏈開環(huán)，成環(huán)開環(huán)，成環(huán)1 有機合成的關鍵有機合成的關鍵CHCH3 3CHCH2 2Br + NaCN CHBr + NaCN CH3 3CHCH2 2CN+NaBrCN+NaBrCHCH3 3CHCH2 2Br + NaBr + Na C C CCHCCH3 3CHCH3 3CHCH2 2-C-C CCHCCH3 3+NaBr+NaBrCHCH3 3CHO+HCNCHCHO+HCNCH3 3CH-CNCH-CNOHOH（-H加成）加成） CHCH3 3CHO+C

4、HCHO+CH3 3CHO CHO CHCH3 3CH(OH)CHCH(OH)CH2 2CHOCHO2、能使碳鏈增長的反應通常有：、能使碳鏈增長的反應通常有：鹵代烴的取代鹵代烴的取代羥醛縮合羥醛縮合醛醛.酮酮.炔烴與炔烴與HCN加成加成21 1、鹵代烴的取代反應；、鹵代烴的取代反應；（1 1）與）與NaCNNaCN；（；（2 2）與炔鈉；）與炔鈉；2 2、醛酮的加成反應；、醛酮的加成反應；（1 1）與）與HCNHCN（2 2）羥醛縮合；）羥醛縮合；3 3 炔烴與炔烴與HCNHCN加成加成 . . 能使碳鏈增長常用的方法：能使碳鏈增長常用的方法：3 3、碳鏈縮短的反應通常有：、碳鏈縮短的反應通常

5、有：CH3COONa+NaOH CH4+Na2CO3CH3CH2KMnO4COOHCHCH3 3CH=CCHCH=CCH3 3CHCH3 3KMnO4CHCH3 3COOHCOOH + CH + CH3 3CCHCCH3 3O OR-COONa+NaOH R-H+Na2CO3通式：通式：烯烴、炔烴的氧化反應（烯烴、炔烴的氧化反應（KMnO4）苯的同系物的氧化反應苯的同系物的氧化反應羧酸鹽的脫羧反應羧酸鹽的脫羧反應（甲烷的實驗室制法）（甲烷的實驗室制法）1、氧化反應（酸性、氧化反應（酸性KMnO4溶液）溶液）（1）烯烴、炔烴；（）烯烴、炔烴；（2）苯的同系物）苯的同系物2、脫羧反應、脫羧反應R-

6、COONa+NaOH R-H+Na2CO3通式：通式：能縮短碳鏈常用的方法能縮短碳鏈常用的方法（1）、在分子中引入）、在分子中引入鹵素原子鹵素原子的反應通常有的反應通常有CHCH4 4+Cl+Cl2 2（光）（光）CHCH3 3Cl+HClCl+HClCHCH3 3CHCH2 2OH+HBrCHOH+HBrCH3 3CHCH2 2Br+HBr+H2 2O OBr+Br+Br2 2 Fe+HBr+HBrCH3CH=CH2+Cl2 ClCH2CH=CH2+HCl 在有機合成中除了構建碳骨架，官能團的引入、轉化或在有機合成中除了構建碳骨架，官能團的引入、轉化或消除是有機合成中的重要環(huán)節(jié)。消除是有機合

7、成中的重要環(huán)節(jié)。烴與烴與X2取代取代醇與醇與HX的取代的取代含有含有-H烯烴，炔烴，醛烯烴，炔烴，醛 酮酮.羧酸與鹵素的取代羧酸與鹵素的取代CHCH2 2=CH=CH2 2+Br+Br2 2CHCH2 2Br-CHBr-CH2 2BrBr烯烴、炔烴與烯烴、炔烴與HX、X2的加成的加成1 1、取代反應、取代反應（1 1）烴與）烴與X X2 2的取代；（的取代；（2 2）醇與）醇與HXHX的取代的取代（3 3）含有）含有-H-H烯烴，炔烴，醛，酮，羧酸烯烴，炔烴，醛，酮，羧酸 與鹵素取代與鹵素取代 2 2、加成反應、加成反應 烯烴、炔烴與烯烴、炔烴與HXHX、X X2 2的加成的加成分子中引入鹵素

8、原子的常用方法分子中引入鹵素原子的常用方法（2）、在分子中引入）、在分子中引入羥基羥基的反的反應通常有應通常有CHCH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2O CHO CH3 3CHCH2 2OHOH一定條件一定條件CHCH3 3CHCH2 2Br+NaOH CHBr+NaOH CH3 3CHCH2 2OH+NaBrOH+NaBrH H2 2O O CH CH3 3CHO+HCHO+H2 2 CH CH3 3CHCH2 2OH OH 催化劑催化劑CHCH3 3COOH CHCOOH CH3 3CHCH2 2OH OH LiAlH4烯烴與水加成烯烴與水加成鹵代烴在堿性條件下水解鹵代烴在堿性條件下

9、水解醛、酮中羰基與醛、酮中羰基與H2加成加成羧酸被強還原劑還原羧酸被強還原劑還原1 1、水解、水解（1 1）鹵代烴）鹵代烴2 2、加成反應、加成反應（1 1）烯烴與水；（）烯烴與水；（2 2）醛、酮與）醛、酮與H H2 23 3、羧酸還原、羧酸還原 LiAlHLiAlH4 4做還原劑做還原劑分子中引入羥基的常用方法分子中引入羥基的常用方法（3）、在分子中引入羰基（醛基）的反應通常是：）、在分子中引入羰基（醛基）的反應通常是：2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2OCu（4）、在分子中引入羧基的反應通常有：）、在分子中引入羧基的反應通常有：CH3CH2KMnO4COOHCHCH3 3C

10、HO+2Cu(OH)CHO+2Cu(OH)2 2CHCH3 3COOH+CuCOOH+Cu2 2O+2HO+2H2 2O OCHCH3 3CH=CCHCH=CCH3 3CHCH3 3KMnO4CHCH3 3COOHCOOH+CH+CH3 3CCHCCH3 3O O醇的催化氧化醇的催化氧化醛的氧化醛的氧化烯烴及苯的同系物被氧化烯烴及苯的同系物被氧化分子中引入羰基（醛基）的主要途徑分子中引入羰基（醛基）的主要途徑 醇的催化氧化；醇的催化氧化； 分子中引入羧基的主要途徑：分子中引入羧基的主要途徑： 氧化反應氧化反應（1 1）醛的氧化（）醛的氧化（2 2）苯的同系物氧化）苯的同系物氧化（3 3）烯烴氧

11、化）烯烴氧化（5）在分子中引入碳碳雙鍵的反應通常有）在分子中引入碳碳雙鍵的反應通常有CHCH3 3CHCH2 2OH CHOH CH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2O O 濃濃H2SO4170170(1)(1)CHCH3 3CHCH2 2Br+NaOH CHBr+NaOH CH2 2=CH=CH2 2+NaBr+H+NaBr+H2 2O O醇醇(2)(2)消去反應消去反應：（1 1）醇；（）醇；（2 2）鹵代烴；）鹵代烴；分子中引入碳碳雙鍵的方法分子中引入碳碳雙鍵的方法醇、鹵代烴的消去反應醇、鹵代烴的消去反應還原還原水水解解酯酯 化化氧化氧化氧化氧化水解水解加成加成消去消去加成加成消去消

12、去加成加成取代取代加成加成學生練習學生練習CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5濃濃硫硫酸酸170HX Cu 濃濃 硫硫 ，乙酸，乙酸 酸酸KMnO4 (H+)+H2O催催 O2 化化 劑劑HX堿堿,醇醇 堿，堿， H2OOH-或或H+ H+, 乙酸，濃硫酸乙酸，濃硫酸, LiAlH4銀銀 或或 新新氨氨 制制溶溶 Cu (OH) 2液液 ，O2 H2 Ni 以乙烯為原料實現(xiàn)官能團間轉化以乙烯為原料實現(xiàn)官能團間轉化課后作業(yè)課后作業(yè)l1）起始原料要廉價、易得、低毒、低污）起始原料要廉價、易得、低毒、低污染染通常采用通常采用4個個C以下的單官能團

13、化合以下的單官能團化合物和單取代苯。物和單取代苯。l2）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以保證較高的產(chǎn)率。證較高的產(chǎn)率。l3）滿足）滿足“綠色化學綠色化學”的要求。的要求。l4）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)l5）尊重客觀事實，按一定順序反應。）尊重客觀事實，按一定順序反應。有機合成遵循的原則有機合成遵循的原則正向合成分析法正向合成分析法 從從已知原料已知原料入手，經(jīng)過（入手，經(jīng)過（中間體中間體）碳鏈的連）碳鏈的連接和官能團的安裝來完成。接和官能團的安裝來完成。基礎原料基礎原料中間體中間體中間體中間體目標化合物目標化合物首先要比

14、較原料分子和目標化合物分子在結構首先要比較原料分子和目標化合物分子在結構上的異同，包括官能團和碳骨架兩方面的異同，上的異同，包括官能團和碳骨架兩方面的異同，然后設計由原料分子轉向目標化合物分子的合然后設計由原料分子轉向目標化合物分子的合成線路成線路由乙烯制備乙酸乙酯乙酸乙酯的設計思路乙烯乙烯乙醇乙醇乙醛乙醛乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯26中間體中間體目標化合物目標化合物原料原料安裝羥基官能團安裝羥基官能團安裝羧基官能團安裝羧基官能團CH2=CH2CH3CH2OHCH3COOHCH3COOC2H5CH3CHO逆向合成分析法逆向合成分析法思路思路 ；目標化合物是由什么物質（反應中間體）反；目標化合物是

15、由什么物質（反應中間體）反應得到的？該物質又是由哪種物質（反應中間體）反應得到的？該物質又是由哪種物質（反應中間體）反應得到的？按照這種思路逆推回去就能找到起始原料應得到的？按照這種思路逆推回去就能找到起始原料是什么。是什么。逆向合成法逆向合成法就是對目標化合物進行切割，分解找出是就是對目標化合物進行切割，分解找出是由什么物質反應得來的，如果有多種方法應當優(yōu)選，由什么物質反應得來的，如果有多種方法應當優(yōu)選，選取那種原料易得，操作簡單，安全環(huán)保符合綠色化選取那種原料易得，操作簡單，安全環(huán)保符合綠色化學的合成方法。學的合成方法?；A原料基礎原料中間體中間體中間體中間體目標化合物目標化合物逆向合成分

16、析法示意圖逆向合成分析法示意圖2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+例例：草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成-切割逆推法切割逆推法H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO例：如何由例：如何由CH2=CH2制備乙二酸乙二酯制備乙二酸乙二酯 O=CO=CCH2CH2OOCH2=CH2CH2BrCH2BrCH2OHCH2OHCHOCHOCOOHCOOHBr2NaOH，H2OOO濃濃H2SO4O=CO=CCH2CH2OO練習：用練習：用2-2-丁烯、乙烯為原料合成丁烯、乙烯為原料合成認目標認目標巧切斷巧切斷再切斷再切斷得原料得原料得路線得路線NaOHNaO

17、HC C2 2H H5 5OHOHOOOO1 1、逆合成分析逆合成分析：COHCOHOO+ +CHCHOOCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrCH2CH2NaOHNaOH水水2 2、合成路線合成路線：CH2CH2BrBr2 2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO O2 2CuCuCHCHOOO O2 2COHCOHOO濃濃H2SO4OHOHBrBrBrBrBrBr2 2BrBrBrBr2 2BrBrNaOHNaOH水水OHOHOOOOOOOO練習練習 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(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡

18、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：AD ，AE 。(3) 反應類型：AD ，AE 。 分析：分析： A在濃硫酸存在下既能與乙醇又能與乙酸反應可知A含COOH和OH，由A在催化劑作用下被氧化的產(chǎn)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：CCC，OH只能在中間碳上。綜上：A的結構簡式為：CH3CHCOOHOH 分析：分析：A的結構簡式為：CH3CHCOOHOH則B的結構簡式為： CH3CHCOOC2H5OH則C的結構簡式為：CH3CHOCCH3COOHO分析：分析：A的結構簡式為

19、：CH3CHCOOHOH則AD的化學方程式為：CH3CHCOOHOH濃硫酸濃硫酸H2O+CH2=CHCOOH反應類型： 消去反應 分析：分析：A的結構簡式為：CH3CHCOOHOH 對比A和E的分子式，我們發(fā)現(xiàn)E的C原子個數(shù)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)： 2AE=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： 分析：分析：將A的結構簡式改寫為：則A生成E可表示為：OCH3CHCOHOHOCH3CHCOHOHHOCCHCH3OOHH2OH2O即：CHCCH3OOCCHCH3OOCCCCOO 分析：分析：則AE的化學方程式為：2C

20、H3CHCOOHOH濃硫酸濃硫酸2H2O +CHCCH3OOCCHCH3OO反應類型：酯化反應 或 取代【學以致用【學以致用解決問題解決問題 】習題習題1、以、以2-2-丁烯為原料合成：丁烯為原料合成：1) 2-1) 2-氯丁烷氯丁烷H3CCHCHCH3+HClH3CHCH2CCH3Cl2) 2-2) 2-丁醇丁醇H3CCHCHCH3+H2OH3CHCH2CCH3OH3) 2,3-3) 2,3-二氯丁烷二氯丁烷H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClCl4) 2,3-4) 2,3-丁二醇丁二醇H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClClH3CHCHCCH3ClCl+2H

21、2OH3CHCHCCH3OHNaOH加熱OH+2HCl官能團的消除官能團的消除通過加成消除通過加成消除不飽和鍵不飽和鍵通過消去或氧化或酯化或取代等消除通過消去或氧化或酯化或取代等消除羥基羥基通過加成或氧化消除通過加成或氧化消除醛基醛基通過消去反應或水解反應可消除通過消去反應或水解反應可消除鹵原子鹵原子明確目標化合物的結構明確目標化合物的結構大量合成大量合成設計合成路線設計合成路線合成目標化合物合成目標化合物對樣品進行結構測定對樣品進行結構測定 試驗其性質或功能試驗其性質或功能有機合成步驟：有機合成步驟：醇、醛、羧酸、酯的相互轉化醇、醛、羧酸、酯的相互轉化一、知識與技能一、知識與技能1、會用所學反應對碳鏈