第四節(jié)有機(jī)合成課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 有機(jī)合成有機(jī)合成一、有機(jī)合成的過程一、有機(jī)合成的過程 利用利用簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單、易得易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)，生的原料，通過有機(jī)反應(yīng)，生成具有特定成具有特定結(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) 有機(jī)合成的任務(wù)包括目標(biāo)化合物有機(jī)合成的任務(wù)包括目標(biāo)化合物分子骨架的分子骨架的構(gòu)建構(gòu)建和和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化。有機(jī)合成的意義？有機(jī)合成的意義？有機(jī)合成遵循的原則 起始原料起始原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染。要廉價(jià)、易得、低毒、低污染。 盡量選擇盡量選擇步驟最少步驟最少的合成路線，使得反應(yīng)過程的合成路線，使得

2、反應(yīng)過程中副反應(yīng)少、產(chǎn)率高。中副反應(yīng)少、產(chǎn)率高。 符合符合“綠色化學(xué)綠色化學(xué)”的要求的要求，操作簡(jiǎn)單、條件溫和，操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)、原料利用率高、污染少，盡、能耗低、易實(shí)現(xiàn)、原料利用率高、污染少，盡量實(shí)現(xiàn)零排放。量實(shí)現(xiàn)零排放。 按照一定的反應(yīng)順序和規(guī)律按照一定的反應(yīng)順序和規(guī)律引入官能團(tuán)，不能引入官能團(tuán)，不能臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)。臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)。 在引入官能團(tuán)的過程中，要注意先后順序，在引入官能團(tuán)的過程中，要注意先后順序，以以及對(duì)先引入的官能團(tuán)的保護(hù)。及對(duì)先引入的官能團(tuán)的保護(hù)。有機(jī)合成過程示意圖有機(jī)合成過程示意圖基礎(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

3、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3 3、有機(jī)合成的、有機(jī)合成的過程過程原料：乙烯原料：乙烯 目標(biāo)產(chǎn)物：乙酸乙酯目標(biāo)產(chǎn)物：乙酸乙酯引入：引入：C=C1 1）某些醇的消去）某些醇的消去CH3CH2 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）鹵代烴的消去3 3）炔烴不完全加成）炔烴不完全加成CHCH + HBr CH2=CHBr催化劑催化劑4 4、官能團(tuán)引入的方法、官能團(tuán)引入的方法引入鹵原子（引入鹵原子（X）1 1）烷烴與）烷烴與X2取代取代CH4 +Cl2 CH3C

4、l+ HCl光照光照4 4）醇與）醇與HX取代取代CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br2 2）不飽和烴與）不飽和烴與HX或或X2加成加成C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O3 3）苯與）苯與X2取代（包括苯環(huán)和取代基上的取代）取代（包括苯環(huán)和取代基上的取代）5 5）苯酚與）苯酚與Br2取代取代+ Br2Br+ HBrFeBr3C2H 5 OH + HBrC2 H5Br + H2O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

5、+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 + H2O5 5、常見的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化、常見的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化 1 1、官能團(tuán)種類變化：、官能團(tuán)種類變化：CH3-COOCH3CH3CH2-OH氧化氧化CH3-CHO氧化氧化CH3CH2-Br水解水解CH3-COOH酯化酯化2 2、官能團(tuán)數(shù)目變化：、官能團(tuán)數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去消去CH2BrCH2BrCH2=CH2加加BrBr2 23 3、官能團(tuán)位置變化：、官能團(tuán)位置

6、變化：CH3CH-CH3BrCH3CH2CH2-Br消去消去CH3CH=CH2加加HBrHBr4 4、官能團(tuán)的保護(hù)、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)起來有些易于氧化的官能團(tuán)在一定條件下要保護(hù)起來不能參與反應(yīng)不能參與反應(yīng)1、縮短碳鏈、縮短碳鏈 2、增長(zhǎng)碳鏈、增長(zhǎng)碳鏈CH2 CH2 + HCN一定條件一定條件CH3 CH2 C NR Cl + Cl R + 2NaR R + 2NaClCH3CHOH CH2CHO+CH3CHCH2CHOHO一定條件一定條件3、形成碳環(huán)、形成碳環(huán)6、碳鏈的變化、碳鏈的變化R CH CH RKMnO4(H+)R COOH + HOOC R 1.形成

7、環(huán)酯形成環(huán)酯2.氨基酸形成環(huán)狀肽氨基酸形成環(huán)狀肽 3.形成環(huán)醚形成環(huán)醚4.形成環(huán)酸酐形成環(huán)酸酐5.形成環(huán)烴形成環(huán)烴 4、斷開碳環(huán)、斷開碳環(huán)CH2 CHCH2 CHKMnO4(H+)HOOCCH2CH2COOH稀稀H2SO4CH3CHCH2CH2COOHOH CH2CH2 CH2O CH3 C O+H2OClCH2CH2CH2CH2Cl+2Na2ClH2CCH2Cl +4Na2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO有機(jī)合成的起始原料通常采用有機(jī)合成的起始原料通常采用四個(gè)碳原子四個(gè)

8、碳原子以下以下的的單官能團(tuán)化合物單官能團(tuán)化合物和單取代苯，如乙和單取代苯，如乙烯、丙烯、烯、丙烯、二、逆向合成分析法二、逆向合成分析法 是將目標(biāo)化合物倒退一步是將目標(biāo)化合物倒退一步,尋找上一步反尋找上一步反應(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。得到目標(biāo)化合物。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 所確定的合成路線的各步反應(yīng)，其反應(yīng)條所確定的合成路線的各步反應(yīng)，其反應(yīng)條件必須比較件必須比較溫和溫和，并具有，并具有較高的產(chǎn)率較高的產(chǎn)率，所使用，所使用物基礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是物基礎(chǔ)

9、原料和輔助原料應(yīng)該是低毒性低毒性、低污染低污染、易得易得和和廉價(jià)廉價(jià)的的通常采用通常采用4個(gè)個(gè)C以下的單官以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。能團(tuán)化合物和單取代苯。三、產(chǎn)率計(jì)算三、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H2C= CCOOHCH3ABCCOOHHSCH2CHCONCH393.0%90.0%85.6%81.7%總產(chǎn)率總產(chǎn)率= 93.0%81.7%90.0%85.6% =58.54%例例2：已知：已知：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì) 乙烯乙烯 CH3CH2COOH的合成的合成路線。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示例a b c d反 應(yīng) 物反 應(yīng) 條 件反 應(yīng) 條 件反 應(yīng) 物

10、RX RCN RCOOHNaCNH2O增長(zhǎng)碳鏈增長(zhǎng)碳鏈鏈狀鏈狀“變變”環(huán)狀環(huán)狀例例3：由乙烯和其他無機(jī)原料合成環(huán)狀化合物由乙烯和其他無機(jī)原料合成環(huán)狀化合物E，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)填入合適的化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)，請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)填入合適的化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。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_。例例4：基團(tuán)的保護(hù)：基團(tuán)的保護(hù)保護(hù)碳碳雙鍵，防止氧化保護(hù)碳碳雙鍵，防止氧化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)行以下多丁二烯可進(jìn)行以下多步反應(yīng)，得到重要的合成橡膠和殺菌劑富馬酸步反應(yīng)，得到重要的合成橡膠和殺菌劑富馬酸二甲酯。二甲酯。問題：

11、問題：1、寫出圖中的、寫出圖中的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)？、圖中哪些步驟是保護(hù)官能團(tuán)的？為何要保護(hù)？請(qǐng)用請(qǐng)用:合成反應(yīng)流程圖表示出由合成反應(yīng)流程圖表示出由 和其他無機(jī)和其他無機(jī)物合成物合成最合理的方案（不超過最合理的方案（不超過4步），請(qǐng)?jiān)诖痤}紙的方步），請(qǐng)?jiān)诖痤}紙的方框中表示。反應(yīng)物反應(yīng)條件反應(yīng)物反應(yīng)條框中表示。反應(yīng)物反應(yīng)條件反應(yīng)物反應(yīng)條件件例：例： CH2Cl反應(yīng)物反應(yīng)物反應(yīng)條件反應(yīng)條件反應(yīng)物反應(yīng)物反應(yīng)條件反應(yīng)條件CH2Cl試用試用2丁烯和乙烯合成丁烯和乙烯合成OOOO物理性質(zhì)總結(jié)：物理性質(zhì)總結(jié)：分子中存在氫鍵的物質(zhì)：分子中存在氫鍵的物質(zhì)：醇、酚

12、、羧酸：熔沸點(diǎn)較高，小分子在水中醇、酚、羧酸：熔沸點(diǎn)較高，小分子在水中的溶解度較大。的溶解度較大。沒有氫鍵的物質(zhì)：沒有氫鍵的物質(zhì)：醛、酮、酯：熔沸點(diǎn)較低，小分子醛可溶于醛、酮、酯：熔沸點(diǎn)較低，小分子醛可溶于水；酮、酯一般不溶于水。水；酮、酯一般不溶于水。反應(yīng)反應(yīng)斷鍵位置斷鍵位置與金屬鈉反應(yīng)與金屬鈉反應(yīng)Cu或或Ag催化氧化催化氧化濃硫酸加熱到濃硫酸加熱到170濃硫酸加熱到濃硫酸加熱到140濃硫酸條件下與乙酸加熱濃硫酸條件下與乙酸加熱與與HX加熱反應(yīng)加熱反應(yīng)、 、反應(yīng)反應(yīng)斷鍵位置斷鍵位置與金屬鈉反應(yīng)與金屬鈉反應(yīng)與氫氧化鈉反應(yīng)與氫氧化鈉反應(yīng)與碳酸鈉反應(yīng)與碳酸鈉反應(yīng)與溴水反應(yīng)與溴水反應(yīng)被氧氣氧化成粉紅

13、色被氧氣氧化成粉紅色OH：弱酸性：弱酸性較強(qiáng)的還原性較強(qiáng)的還原性反應(yīng)反應(yīng)斷鍵位置斷鍵位置與銀氨溶液反應(yīng)與銀氨溶液反應(yīng)與新制氫氧化銅反應(yīng)與新制氫氧化銅反應(yīng)與氧氣在催化劑作用下反應(yīng)與氧氣在催化劑作用下反應(yīng)與氫氣反應(yīng)與氫氣反應(yīng)：氧化性：氧化性：還原性：還原性CH3CHO反應(yīng)反應(yīng)斷鍵位置斷鍵位置與氫氣反應(yīng)與氫氣反應(yīng) ：氧化性氧化性CH3CCH3O反應(yīng)反應(yīng)斷鍵位置斷鍵位置與活潑金屬反應(yīng)與活潑金屬反應(yīng)與堿中和與堿中和與弱酸鹽反應(yīng)：與弱酸鹽反應(yīng)：Na2CO3與堿性氧化物反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與指示劑顯色與指示劑顯色與醇在濃硫酸加熱條件下與醇在濃硫酸加熱條件下：弱酸性：弱酸性CH3COHO反應(yīng)反應(yīng)斷鍵位置斷鍵位置在酸性、堿性、中性溶液中水解在酸性、堿性、中性溶液中水解CH3COC2H5O注意：注意：C=O雙鍵在醛、酮中可以與氫氣加成，雙鍵在醛、酮中可以與氫氣加成，但在羧基、酯基中由于受到氧原子的影響一般但在羧基、酯基中由于受到氧原子的影