選修五3-4有機合成woppt課件

1、 第四節(jié)第四節(jié) 有機合成有機合成 科技發(fā)明生活，合成造福人類！科技發(fā)明生活，合成造福人類！人類合成自然界中不存在的有機物，滿足需求人類合成自然界中不存在的有機物，滿足需求世界上每年合成的近百萬種新化合物世界上每年合成的近百萬種新化合物中約中約70%70%以上是有機化合物。以上是有機化合物。 “水立方是我國第一個采用水立方是我國第一個采用ETFE(ETFE(乙烯乙烯四氟乙四氟乙烯共聚物烯共聚物) )膜資料作為立面維護體系的建筑。膜資料作為立面維護體系的建筑。 宇航服中運用了一百三十宇航服中運用了一百三十多種新型資料。其中多數(shù)多種新型資料。其中多數(shù)是有機合成資料。是有機合成資料。一、有機合成的過程

2、一、有機合成的過程 利用簡單、易得的原料，經(jīng)過有機反響，利用簡單、易得的原料，經(jīng)過有機反響，生成具有特定構(gòu)造和功能的有機化合物。生成具有特定構(gòu)造和功能的有機化合物。1 1、有機合成的概念、有機合成的概念2 2、有機合成的義務(wù)、有機合成的義務(wù) 1目的化合物分子碳鏈骨架的構(gòu)建； 2官能團的轉(zhuǎn)化和引入。碳鏈發(fā)生變化包括碳鏈增長、縮短、成環(huán)碳鏈發(fā)生變化包括碳鏈增長、縮短、成環(huán) 根底原根底原料料中間體中間體1目的目的化合物化合物中間體中間體2輔助原料輔助原料1輔助原料輔助原料2輔助原料輔助原料3副產(chǎn)物副產(chǎn)物1副產(chǎn)物副產(chǎn)物23 3、有機合成的過程：、有機合成的過程：有機合成過程表示圖有機合成過程表示圖各類

3、有機物的性質(zhì)各類有機物的性質(zhì)類別類別官能團官能團通式通式代表物代表物主要化學(xué)性質(zhì)主要化學(xué)性質(zhì)烷烴烷烴CHCH3 3CHCH3 3烯烴烯烴碳碳雙鍵碳碳雙鍵CHCH2 2=CH=CH2 2炔烴炔烴碳碳三鍵碳碳三鍵CHCHCHCH苯及同苯及同系物系物 苯苯 甲苯甲苯 鹵代烴鹵代烴-X-XCHCH3 3CHCH2 2 X X CnH2n+2CnH2n+2CnH2nCnH2nCnH2n-2CnH2n-2CnH2n-6CnH2n-6CnH2n+1XCnH2n+1X(1)(1)取代反響取代反響(2)(2)催化裂化催化裂化(3)(3)熄滅反響熄滅反響(1)(1)加成反響加成反響(2)(2)氧化反響氧化反響(3

4、)(3)加聚反響加聚反響(1)(1)加成反響加成反響(2)(2)氧化反響氧化反響(3)(3)加聚反響加聚反響(1)(1)取代反響取代反響(2)(2)加成反響加成反響(3)(3)氧化反響氧化反響(1)(1)取代反響水解反響取代反響水解反響(2)(2)消去反響消去反響知識回想：知識回想：類別類別官能團官能團通式通式代表物代表物主要化學(xué)性質(zhì)主要化學(xué)性質(zhì)醇醇CHCH3 3CHCH2 2OHOH酚酚C C6 6H H5 5-OH-OH醛醛CHCH3 3CHOCHO羧酸羧酸CHCH3 3COOHCOOH酯酯CHCH3 3COOCCOOC2 2H H5 5 取代反響取代反響 (2) (2)消去反響消去反響

5、(3)(3)氧化反響氧化反響 (4) (4)酯化反響酯化反響-OH-OH-OH-OH-CHO-CHO-COOH-COOH-COO-COO-R-OHR-OHCnH2n+2OCnH2n+2OCnH2n-6OCnH2n-6OR-CHOR-CHOCnH2nOCnH2nOR-COOHR-COOHCnH2nO2CnH2nO2RCOORRCOORCnH2nO2CnH2nO2(1)(1)有弱酸性有弱酸性 (2) (2)取代反響取代反響(3)(3)顯色反響顯色反響(1)(1)氧化反響氧化反響 (2) (2)復(fù)原反響復(fù)原反響(1)(1)有酸性有酸性 (2) (2)酯化反響酯化反響(1)(1)水解反響水解反響有機反

6、響的根本類型有機反響的根本類型 甲烷、苯、醇的鹵代甲烷、苯、醇的鹵代, ,苯的硝化，醇的分子間脫水，苯的硝化，醇的分子間脫水，酯化反響，酯的水解反響等。酯化反響，酯的水解反響等。 有機物加氧或去氫的反響，如：醛基的氧化、醇有機物加氧或去氫的反響，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。的催化氧化。 1 1取代反響取代反響2 2加成反響加成反響 3 3氧化反響氧化反響 烯烴、炔烴、苯、醛等分子中含有烯烴、炔烴、苯、醛等分子中含有 、可與可與H2H2、HXHX、X2X2、H2OH2O等加成等加成 。知識回想：知識回想： 有機物加氫或去氧的反響，如：烯烴、炔烴、苯、有機物加氫或去氧的反響，如：烯烴、炔烴、苯、

7、醛等與氫氣的加成反響。醛等與氫氣的加成反響。 4 4復(fù)原反響復(fù)原反響 5 5消去反響消去反響 有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個有機化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個小分子小分子( (如如HXHX、H2O),H2O),而構(gòu)成不飽和化合物的反響。如鹵而構(gòu)成不飽和化合物的反響。如鹵代烴、乙醇。代烴、乙醇。 6 6酯化反響酯化反響醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反響叫做酯化反響。醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反響叫做酯化反響。 酯的水解反響：酯與水發(fā)生作用生成相應(yīng)的醇酯的水解反響：酯與水發(fā)生作用生成相應(yīng)的醇和羧酸和羧酸( (或羧酸鹽或羧酸鹽) )的反響。的反響。鹵代烴在鹵代烴在NaOH

8、NaOH的水溶液中水解。的水溶液中水解。 由小分子加成聚合生成高分子化合物的反響。如乙由小分子加成聚合生成高分子化合物的反響。如乙烯加聚生成聚乙烯。烯加聚生成聚乙烯。7 7水解反響水解反響8 8加聚反響加聚反響 我們學(xué)過哪些官能團？如何實現(xiàn)官能團的轉(zhuǎn)化或我們學(xué)過哪些官能團？如何實現(xiàn)官能團的轉(zhuǎn)化或引入新的官能團？引入新的官能團？思索與交流思索與交流一常見引入官能團的方法一常見引入官能團的方法1 1、怎樣在有機化合物中引入碳碳雙鍵？、怎樣在有機化合物中引入碳碳雙鍵？1 1鹵代烴的消去鹵代烴的消去2 2醇的消去醇的消去3 3炔烴與氫氣炔烴與氫氣 1 1：1 1 加成加成醇醇CH2=CH2+ NaBr

9、+ H2OCH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH CH3CH2Br +NaOH CH3CH2 OH CH3CH2 OH濃硫酸濃硫酸170 CH2=CH2CH2=CH2 + H2O+ H2OCHCH + H2 CH2=CH2CHCH + H2 CH2=CH2催化劑催化劑2 2、怎樣在有機化合物中引入鹵素原子？、怎樣在有機化合物中引入鹵素原子？1 1加成反響：加成反響： 烯烴、炔烴等與烯烴、炔烴等與X2X2或或HXHX加成加成2 2烴或烴的衍生物與烴或烴的衍生物與X2X2取代反響：取代反響：醇與醇與HXHX取代取代 烷烴和烷烴和X2X2苯和液溴苯和液溴酚和溴水酚和溴水

10、C2H5OH+HBr C2H5Br + H2O C2H5OH+HBr C2H5Br + H2O CHCH+2Br2 CHCH+2Br2CHBr2CHBr2CHBr2CHBr2CH2=CH2+HBrCH2=CH2+HBrCH3CH2BrCH3CH2Br C6H6+Br2 C6H5Br+HBr C6H6+Br2 C6H5Br+HBrFeCH4+Cl2CH4+Cl2光光 CH3Cl+HCl CH3Cl+HCl3 3、怎樣在有機化合物中引入羥基？、怎樣在有機化合物中引入羥基？1 1鹵代烴水解鹵代烴水解2 2烯烴與水加成烯烴與水加成3 3醛醛/ /酮加氫酮加氫4 4酯的水解酯的水解稀稀H2SO4H2SO

11、4CH3COOH+C2H5OHCH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2OCH3COOC2H5 + H2O C2H5Br C2H5Br +NaOH +NaOH C2H5OH + NaBrC2H5OH + NaBr水水 CH2=CH2 +H2O CH2=CH2 +H2O CH3CH2OHCH3CH2OH催化劑催化劑加熱加壓加熱加壓CH3CHO +H2 CH3CHO +H2 CH3CH2OHCH3CH2OH催化劑催化劑(CH3)2C=O+H2(CH3)2C=O+H2(CH3)2CHOH(CH3)2CHOH催化劑催化劑1 1、經(jīng)過加成反響消除不飽和鍵、經(jīng)過加成反響消除不飽和鍵二官能團

12、的消除方法二官能團的消除方法【思索】怎樣消去不飽和鍵？消去醛基？消去【思索】怎樣消去不飽和鍵？消去醛基？消去羥基？羥基？CH2=CH2+H2 CH3CH3CH2=CH2+H2 CH3CH3NiNi CH3CH=O+H2 CH3CH=O+H2CH3CH2OHCH3CH2OH催化劑催化劑2.2.經(jīng)過加成加經(jīng)過加成加H H或氧化加或氧化加O O消除醛基消除醛基CH3CHO+H2CH3CHO+H2CH3CH2OHCH3CH2OH催化劑催化劑2CH3CHO + O22CH3CHO + O22CH3COOH2CH3COOH催化劑催化劑3.3.經(jīng)過消去或氧化或酯化等消去羥基經(jīng)過消去或氧化或酯化等消去羥基CH

13、3CH2OHCH3CH2OHCH2=CH2 CH2=CH2 +H2O +H2O 濃硫酸濃硫酸 2CH3CH2OH+O2 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O2CH3CHO+2H2OCu Cu CH3OH + HCOOH HCOOCH3+H2OCH3OH + HCOOH HCOOCH3+H2O濃硫酸濃硫酸1. 1. 不同官能團間的轉(zhuǎn)換不同官能團間的轉(zhuǎn)換三官能團的衍變?nèi)倌軋F的衍變 RCH2CH2-X R-CH=CH2 RCH2CH2OH RCH2CH2-X R-CH=CH2 RCH2CH2OH RCH2CHO RCH2COOH RCH2COOCH3 RCH2CHO RCH2COOH

14、RCH2COOCH32. 2. 經(jīng)過某種化學(xué)途徑添加官能團經(jīng)過某種化學(xué)途徑添加官能團 CH3CH2OH HOCH2CH2OH CH3CH2OH HOCH2CH2OHCH2=CH2CH2=CH2ClCH2CH2ClClCH2CH2Cl CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3CH3CHClCH2CH3CH3CHClCH2CH3CH3CH=CH2CH3CH=CH2 CH3CH2CH2OH CH3CH2CH2OHCH3CH(OH)CH3CH3CH(OH)CH33.3.經(jīng)過某種途徑使官能團的位置改動經(jīng)過某種途徑使官能團的位置改動1. 1. 構(gòu)成環(huán)酯構(gòu)成環(huán)酯2. 2. 構(gòu)成環(huán)醚構(gòu)成環(huán)醚二元醇脫水

15、二元醇脫水3.3.構(gòu)成環(huán)烴構(gòu)成環(huán)烴4.4.構(gòu)成環(huán)酸酐構(gòu)成環(huán)酸酐第二課時復(fù)原復(fù)原水水解解酯酯化化酯酯羧酸羧酸醛醛醇醇鹵代烴鹵代烴氧化氧化氧化氧化水解水解主要有機物之間轉(zhuǎn)化主要有機物之間轉(zhuǎn)化取代取代烷烴烷烴取取代代烯烴烯烴炔烴炔烴水水化化消消去去水水化化消消去去加成加成加成加成加加成成復(fù)習(xí)穩(wěn)復(fù)習(xí)穩(wěn)定定常見的有機合成道路常見的有機合成道路(3)(3)芳香化合物合成道路：芳香化合物合成道路：【思索】看到以下反響條件時，他會想到是什么物質(zhì)發(fā)【思索】看到以下反響條件時，他會想到是什么物質(zhì)發(fā)生反響？產(chǎn)物是什么？生反響？產(chǎn)物是什么？1 1Br2/CCl4 Br2/CCl4 、 Cl2/ Cl2/光照光照 、

16、Cl2/Fe Cl2/Fe 、 溴水溴水 2 2濃硫酸，濃硫酸，3 3NaOH/H2ONaOH/H2O有機物間轉(zhuǎn)化關(guān)系有機物間轉(zhuǎn)化關(guān)系 反響條件歸納反響條件歸納4 4H+/H2OH+/H2O5 5Ag(NH3)2+Ag(NH3)2+、OH-OH-、6 6O2O2、CuCu、7 7H2H2、NiNi、8 8NaHCO3NaHCO39 9A A氧化氧化B B氧化氧化C C1010NaOHNaOH、醇、醇、醇脫水或酯化反響醇脫水或酯化反響鹵代烴或酯的水解鹵代烴或酯的水解酯化反響或酯的水解酯化反響或酯的水解醛的銀鏡反響醛的銀鏡反響醇的催化氧化醇的催化氧化不飽和鍵與氫氣的加成不飽和鍵與氫氣的加成羧基與之

17、反響產(chǎn)生羧基與之反響產(chǎn)生CO2CO2醇氧化得醛，醛氧化得酸醇氧化得醛，醛氧化得酸鹵代烴的消去反響鹵代烴的消去反響有機合成的設(shè)計思緒有機合成的設(shè)計思緒 三、有機合成的方法三、有機合成的方法三、有機合成的方法三、有機合成的方法1 1、正向合成分析法、正向合成分析法 此法采用正向思想方法，從知原料入手，找出合此法采用正向思想方法，從知原料入手，找出合成所需求的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐漸推向目的合成所需求的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐漸推向目的合成有機物。成有機物。正向合成分析法表示圖正向合成分析法表示圖根底原根底原料料中間體中間體1目的目的化合物化合物中間體中間體2討論學(xué)習(xí)討論學(xué)習(xí)1 如何以乙烯為根底原

18、料，無機原料可以任如何以乙烯為根底原料，無機原料可以任選，合成以下物質(zhì)：選，合成以下物質(zhì)：CH3CH2OHCH3CH2OH、CH3COOHCH3COOH、CH3COOCH2CH3CH3COOCH2CH3酯酯化化乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酸乙醛乙醛乙醇乙醇氧化氧化氧化氧化乙烯乙烯水化水化卡托普利的合成卡托普利的合成NCOOHHSCH2CHCOCH3 卡托普利為血管緊張卡托普利為血管緊張素抑制劑，臨床上用于素抑制劑，臨床上用于治療高血壓和充血性心治療高血壓和充血性心力衰竭。文獻共報道了力衰竭。文獻共報道了1010條合成該物質(zhì)的道路，條合成該物質(zhì)的道路，其中最有價值的是以其中最有價值的是以2-2-甲基丙

19、烯酸為原料，經(jīng)甲基丙烯酸為原料，經(jīng)過四步反響得到目的化過四步反響得到目的化合物。各步反響的產(chǎn)率合物。各步反響的產(chǎn)率如下：如下：請計算一下該合成道路請計算一下該合成道路的總產(chǎn)率為多少？的總產(chǎn)率為多少？【學(xué)與問】【學(xué)與問】多步反響一次計算多步反響一次計算【學(xué)與問】【學(xué)與問】A AB BC C93.0%93.0%81.7%81.7%85.6%85.6%90.0%90.0%總產(chǎn)率總產(chǎn)率= 1= 193.0%93.0%81.7%81.7%90.0%90.0%85.6%85.6% = 58.54% = 58.54%總產(chǎn)率計算總產(chǎn)率計算科里E.J.Corey:編制了第一個計算機輔助有機合成道路的設(shè)計程序，于

20、1990年獲諾貝爾獎。 三、有機合成的方法三、有機合成的方法2 2、逆合成分析法、逆合成分析法逆合成分析法表示圖逆合成分析法表示圖根底原根底原料料中間體中間體1目的目的化合物化合物中間體中間體2 又稱逆推法，其特點是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，又稱逆推法，其特點是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，先找出產(chǎn)物的前一步原料中間體，并同樣找出它先找出產(chǎn)物的前一步原料中間體，并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡單的初始原料為的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡單的初始原料為止。止。C OHC OHOOH2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO(石油裂解氣石油裂解

21、氣)CH3CH2OH+H2O+Cl2O濃濃H2SO4水解水解討論學(xué)習(xí)討論學(xué)習(xí)2如何合成乙二酸如何合成乙二酸( (草酸草酸) )二乙酯？二乙酯？12345討論學(xué)習(xí)討論學(xué)習(xí)2如何合成乙二酸如何合成乙二酸( (草酸草酸) )二乙酯？寫出有關(guān)方程式。二乙酯？寫出有關(guān)方程式。1、CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH 高溫、高壓高溫、高壓催化劑催化劑2、CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl CH2Cl 3、CH2Cl CH2Cl + H2O CH2OH CH2OH NaOHNaOH溶液溶液 4、CH2OH CH2OH O O COOH COOHCOOH COOH5、+ 2C2H5OH COOC2

22、H5 COOC2H5 濃濃H2SO4 + 2H2O 官能團的維護官能團的維護【例】以【例】以BrCH2-CH=CH-CH2BrBrCH2-CH=CH-CH2Br為原料合成藥物為原料合成藥物CH3OOC-CH=CH-COOCH3CH3OOC-CH=CH-COOCH3的道路為：的道路為：BrCH2-CH=CH-CH2BrBrCH2-CH=CH-CH2BrHOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOOC-CHCl-CH2-COOHHOOC-CHCl-CH2-COOHHOOC-CH=CH-COOHHOOC-CH=CH-COOHCH3OOC-CH=CH-COOCH3CH