高二化學(xué)有機(jī)合成

有機(jī)合成用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)創(chuàng)造新物質(zhì)，如尼龍、滌綸、炸藥、醫(yī)藥等等宇航服中應(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。

“水立方”是我國第一個采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作為立面維護(hù)體系的建筑。

我們世界上每年合成的近百萬個新化合物中約70%以上是有機(jī)化合物。用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)復(fù)寫自然物質(zhì)用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)修飾自然物質(zhì)解熱鎮(zhèn)痛藥物——阿司匹林閱讀課本P64第三自然段，回答：1、什么是有機(jī)合成？2、有機(jī)合成的任務(wù)有哪些？3、用示意圖表示出有機(jī)合成過程。自學(xué)與交流

利用簡單、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。1、有機(jī)合成：2、有機(jī)合成的任務(wù)：（1）目標(biāo)化合物分子碳鏈骨架的構(gòu)建；（2）官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化。一、有機(jī)合成的過程碳鏈發(fā)生變化（包括碳鏈增長、縮短、成環(huán)）

基礎(chǔ)原料中間體1目標(biāo)

化合物中間體2輔助原料1輔助原料2輔助原料3副產(chǎn)物1副產(chǎn)物23、有機(jī)合成的過程：有機(jī)合成過程示意圖4、有機(jī)合成的設(shè)計思路

關(guān)鍵：設(shè)計合成路線，即碳骨架的構(gòu)建、官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化。

必備的基本知識

官能團(tuán)的引入

官能團(tuán)的消除官能團(tuán)的衍變有機(jī)成環(huán)反應(yīng)規(guī)律

1、怎樣在有機(jī)化合物中引入碳碳雙鍵？（1）鹵代烴的消去二、有機(jī)合成的常規(guī)方法（一）常見引入官能團(tuán)的方法（2）醇的消去（3）炔烴與氫氣1：1加成2、怎樣在有機(jī)化合物中引入羥基？（1）鹵代烴水解（2）烯烴與水加成（3）醛/酮加氫（4）酯的水解三種方法四種方法-C=C-或-C=O的引入2CH3CH2OH+O2

2H3CHC=O+2H2OCu△CH3CH2OHCH2=CH2+H2O

濃硫酸170℃CH3CH2BrCH2=CH2+HBr

NaOH醇△1.醇與鹵代烴的消去反應(yīng)2.醇的氧化3.乙烯氧化、乙炔水化二、有機(jī)合成的常規(guī)方法（一）常見引入官能團(tuán)的方法

-OH的引入H2SO4ΔCH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2OCH3CH2OHCH2=CH2+H2O

催化劑加熱(CH3)2C=O+H2(CH3)2CHOH催化劑Δ官能團(tuán)引入2.醛.酮加氫氣3.鹵代烴水解4.酯的水解1.烯烴加水CH3CH=O+H2CH3CH2OH催化劑ΔNaOHCH3CH2OHCH3CH2Cl+H2O△3、怎樣在有機(jī)化合物中引入鹵素原子？（1）烴或烴的衍生物與X2取代反應(yīng)：（2）醇與HX取代

（3）加成反應(yīng)：①甲烷和氯氣②苯和溴③酚和溴水烯烴、炔烴等與X2或HX加成思考與交流

-X的引入CH2=CH2+HBrCH3CH2Br△CH≡CH+2Br2CHBr2CHBr2C2H5OH+HBr

C2H5Br+H2O△C6H6+Br2

C6H5Br+HBrFe1.烴與X2的取代2.不飽和烴與HX、X2的加成3.醇與HX的取代

CH4+Cl2光CH3Cl+HCl官能團(tuán)引入4、怎樣在有機(jī)化合物中引入醛基？（1）某些醇氧化（2）糖類水解（3）炔烴水化5、怎樣在有機(jī)化合物中引入羧基？（1）醛氧化（2）苯的同系物被強(qiáng)氧化劑氧化（3）羧酸鹽酸化（4）酯的酸性水解思考與交流官能團(tuán)的性質(zhì)類別官能團(tuán)通式代表物主要化學(xué)性質(zhì)烷烴CnH2n+2CH3CH3(1)取代反應(yīng)(2)催化裂化(3)燃燒反應(yīng)烯烴碳碳雙鍵CnH2nCH2=CH2(1)加成反應(yīng)(2)氧化反應(yīng)(3)加聚反應(yīng)炔烴碳碳三鍵CnH2n-2CH≡CH(1)加成反應(yīng)(2)氧化反應(yīng)(3)加聚反應(yīng)苯及同系物CnH2n-6

苯甲苯

(1)取代反應(yīng)(2)加成反應(yīng)

(3)氧化反應(yīng)鹵代烴—XCnH2n+1XCH3CH2X(1)取代反應(yīng)（水解反應(yīng)）

(2)消去反應(yīng)

必備的基本知識官能團(tuán)的性質(zhì)類別官能團(tuán)通式代表物主要化學(xué)性質(zhì)醇—OHR—OHCnH2n+2OCH3CH2OH(1)與鈉反應(yīng)(2)取代反應(yīng)(3)消去反應(yīng)(4)分子間脫水(5)氧化反應(yīng)(6)酯化反應(yīng)酚—OHCnH2n-6OC6H5—OH(1)有弱酸性(2)取代反應(yīng)(3)顯色反應(yīng)(4)縮聚反應(yīng)醛—CHOR—CHOCnH2nOCH3CHO(1)氧化反應(yīng)(2)還原反應(yīng)羧酸—COOHR—COOHCnH2nO2CH3COOH(1)具有酸性(2)酯化反應(yīng)酯—COO—RCOOR`CnH2nO2CH3COOC2H5水解反應(yīng)

必備的基本知識有機(jī)反應(yīng)的基本類型甲烷、苯、醇的鹵代,苯的硝化，醇的分子間脫水，酯化反應(yīng)，酯的水解反應(yīng)等。

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。1）取代反應(yīng)2）加成反應(yīng)3）氧化反應(yīng)烯烴、炔烴、苯、醛等分子中含有CC、CCCO可與H2、HX、X2、H2O等加成。必備知識回顧：

有機(jī)物加氫或去氧的反應(yīng)，如：烯烴、炔烴、苯、醛等與氫氣的加成反應(yīng)。4）還原反應(yīng)5）消去反應(yīng)有機(jī)化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個小分子(如HX、H2O),而形成不飽和化合物的反應(yīng)。如鹵代烴、乙醇。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)。①酯的水解反應(yīng)：酯與水發(fā)生作用生成相應(yīng)的醇和羧酸(或羧酸鹽)的反應(yīng)。②鹵代烴在NaOH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應(yīng)。如乙烯加聚生成聚乙烯。7）水解反應(yīng)8）加聚反應(yīng)1、通過加成反應(yīng)消除不飽和鍵（二）官能團(tuán)的消除方法【思考】怎樣消去不飽和鍵？消去醛基？消去羥基？CH2=CH2+H2

CH3CH3Ni△CH3CH=O+H2CH3CH2OH催化劑Δ2、通過加成（加H）或氧化（加O）消除醛基3、通過消去或氧化或酯化等消去羥基H3CHC=O+H2CH3CH2OH催化劑Δ2CH3CHO+O22CH3COOH催化劑ΔCH3OH+HCOOH

HCOOCH3+H2O濃硫酸△CH3CH2OHCH2=CH2+H2O

濃硫酸△2CH3CH2OH+O2

2CH3CHO+2H2OCu△還原水解酯化酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化水解主要有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化取代烷烴取代烯烴炔烴水化消去水化消去加成加成加成必備知識回顧：【思考】看到下列反應(yīng)條件時，你會想到是什么物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)？產(chǎn)物是什么？（1）Br2/CCl4Cl2/光照Cl2/FeBr2

（2）濃硫酸，△（3）NaOH/H2O有機(jī)物間轉(zhuǎn)化關(guān)系——

反應(yīng)條件歸納（4）H+/H2O（5）[Ag(NH3)2]+、OH-、△（6）O2、Cu、△（7）H2、Ni、△（8）NaHCO3（9）A氧化B氧化C（10）NaOH、醇、△【歸納總結(jié)及知識升華

】思考：1、至少列出三種引入C=C的方法：2、至少列出三種引入鹵素原子的方法：3、至少列出四種引入羥基(—OH)的方法：4、在碳鏈上引入醛基和羧基的方法有：5、如何增加或減少碳鏈？1、至少列出三種引入C=C的方法：(1)鹵代烴消去(2)醇消去(3)C≡C不完全加成等【歸納總結(jié)及知識升華

】2、至少列出三種引入鹵素原子的方法：(1)

醇(或酚)和HX取代(2)

烯烴(或炔烴)和HX、X2加成(3)

烷烴(苯及其同系物)和X2的取代等

【歸納總結(jié)及知識升華

】3、至少列出四種引入羥基(—OH)的方法：(1)

烯烴和水加成(2)

鹵代烴和NaOH水溶液共熱(水解)(3)醛(或酮)還原(和H2加成)(4)酯水解(5)醛氧化(引入—COOH中的—OH)等

【歸納總結(jié)及知識升華

】4、在碳鏈上引入醛基和羧基的方法有：醛基：

(1)R—CH2OH氧化

(2)乙炔和水加成

(3)RCH=CHR‘適度氧化

(4)RCHX2水解等

【歸納總結(jié)及知識升華

】4、在碳鏈上引入醛基和羧基的方法有：羧基：

(1)R—CHO氧化

(2)酯水解

(3)RCH=CHR'適度氧化

(4)RCX3水解等【歸納總結(jié)及知識升華

】5、如何增加或減少碳鏈？減少：①水解反應(yīng)：酯水解，糖類、蛋白質(zhì)(多肽)水解②裂化和裂解反應(yīng)；③脫羧反應(yīng)；④烯烴或炔烴催化氧化(C=C或C≡C斷開)等

【歸納總結(jié)及知識升華

】增加：①酯化反應(yīng)②醇分子間脫水(取代反應(yīng))生成醚③加聚反應(yīng)④縮聚反應(yīng)⑤C=C或C≡C和HCN加成等

（四）碳骨架的增減五、有機(jī)合成的方法1、正向合成分析法

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。正向合成分析法示意圖基礎(chǔ)原料中間體1目標(biāo)

化合物中間體2探討學(xué)習(xí)1

如何以乙烯為基礎(chǔ)原料，無機(jī)原料可以任選，合成下列物質(zhì)：CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3酯化乙酸乙酯乙酸乙醛乙醇氧化氧化乙烯水化卡托普利的合成探討學(xué)習(xí)5

卡托普利為血管緊張素抑制劑，臨床上用于治療高血壓和充血性心力衰竭。文獻(xiàn)共報道了10條合成該物質(zhì)的路線，其中最有價值的是以2-甲基丙烯酸為原料，通過四步反應(yīng)得到目標(biāo)化合物。各步反應(yīng)的產(chǎn)率如下：請計算一下該合成路線的總產(chǎn)率為多少？——多步反應(yīng)一次計算【學(xué)與問】ABC93.0%81.7%85.6%90.0%總產(chǎn)率=1×93.0%×81.7%×90.0%×85.6%=58.54%總產(chǎn)率計算科里（E.J.Corey）:編制了第一個計算機(jī)輔助有機(jī)合成路線的設(shè)計程序，于1990年獲諾貝爾獎。

二、有機(jī)合成的方法2、逆合成分析法逆合成分析法示意圖基礎(chǔ)原料中間體1目標(biāo)

化合物中間體2

又稱逆推法，其特點是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，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)簡單的初始原料為止。逆合成分析法：原料中間產(chǎn)物產(chǎn)品順順逆逆基礎(chǔ)原料中間體目標(biāo)化合物中間體C—OHC—OHOOH2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—OC2H5C—OC2H5OO(石油裂解氣)CH3CH2OH+H2O+Cl2[O]濃H2SO4水解如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？12345△探討學(xué)習(xí)2如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？寫出有關(guān)方程式。1、CH2=CH2+H2OCH3CH2OH高溫、高壓催化劑2、CH2=CH2+Cl2CH2ClCH2Cl3、CH2ClCH2Cl+H2OCH2OHCH2OHNaOH溶液△4、CH2OHCH2OH[O]

COOHCOOHCOOHCOOH5、+2C2H5OHCOOC2H5

COOC2H5

濃H2SO4

△+2H2O

以乙烯和乙苯為原料(其它無機(jī)物自選),

合成下列有機(jī)物。預(yù)習(xí)自測合成1分析?光照取代NaOH醇加熱消去加聚催化劑整個過程的反應(yīng)合成2分析??光照取代NaOH醇加熱消去加成水解NaOH水加熱氧化氧化水解加成酯化光照取代NaOH醇加熱消去加成酯化水解NaOH水加熱整個過程的反應(yīng)三、有機(jī)合成遵循的原則1、起始原料要廉價、易得、低毒、低污染——通常采用4個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、操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)。5、尊重客觀事實，按一定順序反應(yīng)。原料中間產(chǎn)物產(chǎn)品順順逆逆有機(jī)合成的思路分析碳鏈的變化分析官能團(tuán)的變化分析題中的信息分析方法：正向合成、逆向合成、綜合比較

合成目標(biāo)

審題

新舊知識

分析

突破設(shè)計合成路線

確定方法推斷過程和方向思維求異，解法求優(yōu)

結(jié)構(gòu)簡式

準(zhǔn)確表達(dá)

反應(yīng)類型

化學(xué)方程式有機(jī)合成的思維結(jié)構(gòu)探討學(xué)習(xí)5

用2-丁烯、乙烯為原料設(shè)計的合成路線認(rèn)目標(biāo)巧切斷再切斷……得原料得路線采用逆合成分析：NaOHC2H5OH逆合成分析：+NaOH水合成路線：Br2O2CuO2濃H2SO4Br2