有機(jī)合成 教案

選修5《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》

第三章烴的含氧衍生物第四節(jié)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(guó)第一個(gè)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(wàn)個(gè)新化合物中約70%以上是有機(jī)化合物?，F(xiàn)代有機(jī)合成之父——伍德沃德1965年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)在上帝創(chuàng)造的自然界旁邊，有機(jī)化學(xué)家又創(chuàng)造了一個(gè)新的世界。

利用簡(jiǎn)單、易得的原料，通過(guò)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(guò)程碳鏈發(fā)生變化（包括碳鏈增長(zhǎng)、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(guò)程：有機(jī)合成過(guò)程示意圖4、有機(jī)合成的設(shè)計(jì)思路

關(guān)鍵：設(shè)計(jì)合成路線(xiàn)，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(shí)

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(jiàn)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.醇的氧化官能團(tuán)引入3.乙烯氧化、乙炔水化

-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(lèi)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(wú)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科里（E.J.Corey）:編制了第一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助有機(jī)合成路線(xiàn)的設(shè)計(jì)程序，于1990年獲諾貝爾獎(jiǎng)。

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(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（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)單的初始原料為止。逆合成分析法例如：乙二酸(草酸)二乙酯的合成C—OHC—OHOOH2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—OC2H5C—OC2H5OO石油裂解氣+CH3CH2OH1+H2O2+Cl234[O]5濃H2SO4水解試設(shè)計(jì)方案合成下面的物質(zhì)中間體一中間體二中間體一中間體二提示：占位思想官能團(tuán)保護(hù)雙鍵官能團(tuán)的保護(hù)原料石油

由氯苯合成2,6-二硝基苯胺。思考設(shè)計(jì)意圖由甲苯合成鄰氯甲苯3、如果你是一個(gè)有機(jī)化工廠(chǎng)總工程師，在設(shè)計(jì)一種有機(jī)物的合成路線(xiàn)時(shí)，你會(huì)關(guān)心哪些問(wèn)題？原料豐富、易得、合成的路線(xiàn)短，副反應(yīng)少，原料的利用率高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(bào)道了10條合成該物質(zhì)的路線(xiàn)，其中最有價(jià)值的是以2-甲基丙烯酸為原料，通過(guò)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(qǐng)計(jì)算一下該合成路線(xiàn)的總產(chǎn)率為多少？——多步反應(yīng)一次計(jì)算【學(xué)與問(wèn)】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(jì)算三、有機(jī)合成遵循的原則1、起始原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染——通常采用4個(gè)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(xiàn)——以保證較高的產(chǎn)率。3、滿(mǎn)足“綠色化學(xué)”的要求。4、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)。原料中間產(chǎn)物產(chǎn)品順順逆逆問(wèn)題：有機(jī)合成對(duì)我們的世界有什么影響？對(duì)自然的復(fù)制、補(bǔ)充對(duì)自然的修飾、創(chuàng)造用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)復(fù)寫(xiě)自然物質(zhì)葉

綠

素

分

子

的

結(jié)

構(gòu)

式維生素B12的化學(xué)結(jié)構(gòu)維生素B12最后一種被合成的維生素復(fù)制-補(bǔ)充自然用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)修飾自然物質(zhì)解熱鎮(zhèn)痛藥物——阿司匹林鄰羥基苯甲酸（從楊樹(shù)、柳樹(shù)皮中提取的天然物質(zhì)對(duì)胃的刺激性較大）1899年德國(guó)拜爾公司阿司匹林（Aspirin）是第一種重要的人工合成藥物。1982年研制出長(zhǎng)效緩釋阿司匹林阿司匹林的晶體各種新型的染料合成纖維涂料創(chuàng)造主要有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系圖還原水解

酯化酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

水解

烯

烷炔鞏固應(yīng)用1.已知下列兩個(gè)有機(jī)反應(yīng)RCl+NaCN→RCN+NaClRCN+2H2O+HCl→RCOOH+NH4Cl現(xiàn)以乙烯為惟一有機(jī)原料（無(wú)機(jī)試劑及催化劑可任選），經(jīng)過(guò)6步化學(xué)反應(yīng)，合成二丙酸乙二酯（CH3CH2COOCH2CH2OOCCH2CH3），設(shè)計(jì)正確的合成路線(xiàn)，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)方程式。2、已知：CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2以異戊二烯(CH2=C

CH=CH2)、丙烯為原料合成CH33.工業(yè)上用甲苯生產(chǎn)對(duì)-羥基苯甲酸乙酯（一種常用的化妝品防霉劑），其生產(chǎn)過(guò)程如下（反應(yīng)條件及某些反應(yīng)物、產(chǎn)物未全部注明）：請(qǐng)回答：①寫(xiě)出A、B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式②在合成路線(xiàn)中設(shè)計(jì)反應(yīng)③和⑥的目的是

COOC2H5H3COCH3ACl2催化劑①一定條件下CH3IC2H5OHBHOCOOC2H5（產(chǎn)品）HI②③④⑤⑥官能團(tuán)的保護(hù)OCH3COOHCH3OHCH3OCH3CH3Cl4.已知試寫(xiě)出下圖中A→F各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式解：,5、從丙烯合成"硝化甘油"(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反應(yīng),寫(xiě)出①、②、③、④各步反應(yīng)的化學(xué)方程式,并分別注明其反應(yīng)類(lèi)型:①

;②

;③

;④

。6、R—CNRCOOH，R—Cl+CN-R—C