有機(jī)合成 (3) 課件

第四節(jié)有機(jī)合成一、有機(jī)合成的過程

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)合成的概念2.有機(jī)合成的任務(wù)目標(biāo)化合物分子骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化。碳鏈增長和縮短、成環(huán)和開環(huán)等3【復(fù)習(xí)】有機(jī)物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH2-CH

]nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa4【復(fù)習(xí)】有機(jī)物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH2-CH

]nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa5還原水解酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

烯

烷炔【小結(jié)】官能團(tuán)的衍變

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代3.官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化<1>官能團(tuán)的引入引入的C=C三法：鹵原子消去、－OH消去、CC部分加氫還原羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

烯

烷炔取代H2加成H2不完全加成

水解取代<1>官能團(tuán)的引入引入鹵原子三法：烷基鹵代、C=C或CC加鹵、－OH鹵代還原羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

烯

烷炔取代H2加成H2不完全加成

水解取代<1>官能團(tuán)的引入引入醇-OH四法：C=C加水、醛基加氫、鹵原子水解、酯基水解鹵代烴氧化

烯

烷炔還原水解酯羧酸醛醇氧化

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代引入的-ＣHＯ的方法有：醇的氧化和C=C的氧化<1>官能團(tuán)的引入鹵代烴氧化

烯

烷炔還原水解酯羧酸醛醇氧化

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代10引入-COOH

的方法有：醛的氧化和酯的水解<1>官能團(tuán)的引入鹵代烴氧化

烯

烷炔還原水解酯羧酸醛醇氧化

酯化取代H2加成H2不完全加成

水解取代113.官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化<1>官能團(tuán)的引入引入的C=C三法：鹵代烴消去、－OH消去、CC部分加氫引入鹵原子三法：烷基鹵代、C=C或CC加鹵、－OH鹵代引入的-OH四法：C=C加水、醛基加氫、鹵原子水解、酯基水解引入的-ＣHＯ的方法有：醇的氧化和C=C的氧化引入-COOH

的方法有：醛的氧化和酯的水解<1>官能團(tuán)的引入131)2-氯丁烷2)2-丁醇3)2,3-二氯丁烷4)2,3-丁二醇催化劑CH3CH=CHCH3+HClCH3CHCH2CH3Cl催化劑CH3CH=CHCH3+H2OCH3CHCH2CH3OHCH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl

水CH3CHCHCH3+2NaClOHOH練一練課本P67習(xí)題15)1,3-丁二烯CH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl

醇CH2=CHCH=CH2+2NaCla.官能團(tuán)種類變化：CH3CH2-Br水解CH3CH2-OH氧化CH3-CHOb.官能團(tuán)數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去CH2=CH2加Br2CH2Br－CH2Brc.官能團(tuán)位置變化：CH3CH2CH2-Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br<2>官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化：CH3-COOH氧化酯化CH3-COOCH3有機(jī)合成過程示意圖基礎(chǔ)原料輔助原料1副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體輔助原料3輔助原料2目標(biāo)化合物一、有機(jī)合成的方法17有機(jī)合成過程示意圖基礎(chǔ)原料輔助原料1副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體輔助原料3輔助原料2目標(biāo)化合物一、有機(jī)合成的過程181.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——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(shí)現(xiàn)5）尊重客觀事實(shí)，按一定順序反應(yīng)。2.正向合成分析法

基礎(chǔ)原料中間體中間體目標(biāo)化合物正向合成分析法示意圖3.逆向合成分析法基礎(chǔ)原料中間體中間體目標(biāo)化合物逆向合成分析法示意圖20【學(xué)以致用——解決問題

】問題一

閱讀課本，以乙二酸二乙酯為例，說明逆推法在有機(jī)合成中的應(yīng)用。分析：C—O—C2H5C—O—C2H5OOHO—HO—HHCH2—OHCH2—OHCH2—BrCH2—Br+H2O認(rèn)目標(biāo)巧切斷再切斷得原料得路線2C2H5OHC—OC2H5C—OC2H5OOC—OHC—OHOO+草酸二乙酯的合成H2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—HC—HOO【學(xué)以致用——解決問題

】問題二寫出由乙烯制備乙酸乙酯的設(shè)計(jì)思路，并寫出有關(guān)的化學(xué)方程式：乙烯乙醛乙醇乙酸乙酸乙酯26再見！練習(xí)：用2-丁烯、乙烯為原料設(shè)計(jì)的合成路線認(rèn)目標(biāo)巧切斷再切斷……得原料得路線NaOHC2H5OH1.逆合成分析：+NaOH水2.合成路線：Br2O2CuO2濃H2SO4Br2Br2NaOH水【預(yù)備知識回顧】1.烷烴、烯烴、炔烴的制法及其主要化學(xué)性質(zhì)C=C和X2加成：往相鄰碳上引入2個(gè)鹵素原子；

C=C和HX加成：引入1個(gè)鹵素原子；C=C和水加成：引入一個(gè)羥基(—OH)；C=C和HCN加成：增長碳鏈。4【預(yù)備知識回顧】2.苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì)

寫出苯與液溴、濃硝酸和濃硫酸混合液、濃硫酸、氫氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。

思考：如何往苯環(huán)上引入—

X原子、—NO2、—SO3H？如何將苯環(huán)轉(zhuǎn)化為環(huán)己基？

72.苯及其同系物的化學(xué)性質(zhì)

寫出甲苯與濃硝酸和濃硫酸混合液反應(yīng)的化學(xué)方程式。甲苯可以被酸性KMnO4溶液氧化為苯甲酸此為往苯環(huán)上引入—COOH的方法8【預(yù)備知識回顧】3.鹵代烴的制取及其主要化學(xué)性質(zhì)

引入一個(gè)鹵素(—X)原子往相鄰碳上引入2個(gè)鹵素原子9【預(yù)備知識回顧】3.鹵代烴的制取及其主要化學(xué)性質(zhì)

思考：

1.如何引入C=C？

2.如何引入羥基(—OH)？化學(xué)性質(zhì)：

請寫出溴乙烷分別和NaOH水溶液、NaOH醇溶液混合加熱的化學(xué)方程式，并指出其反應(yīng)類型。10【預(yù)備知識回顧】3.鹵代烴的制取及其主要化學(xué)性質(zhì)

一鹵代烴的消去反應(yīng)引入C=C、一鹵代烴的水解引入—OH

11【預(yù)備知識回顧】4.醇、醛、羧酸、酯的相互轉(zhuǎn)化及其化學(xué)性質(zhì)

請以乙醇為例寫出上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式：思考:如何引入醇羥基、醛基、羧基、酯基

12【預(yù)備知識回顧】4.醇、醛、羧酸、酯的相互轉(zhuǎn)化及其化學(xué)性質(zhì)

乙醇的其它化學(xué)性質(zhì)(寫出化學(xué)方程式)：和金屬鈉的反應(yīng)(置換反應(yīng))

：分子間脫水生成二乙醚(取代反應(yīng))：和HX的反應(yīng)(取代反應(yīng))

：2Na+2C2H5OH→2C2H5ONa+H2↑

2C2H5OH——→C2H5OC2H5+H2O

濃硫酸140℃HBr+C2H5OH→C2H5Br+H2O引入鹵素原子的方法之一13【預(yù)備知識回顧】4.醇、醛、羧酸、酯的相互轉(zhuǎn)化及其化學(xué)性質(zhì)

乙醛的其它化學(xué)性質(zhì)(寫出化學(xué)方程式)：和銀氨溶液的反應(yīng)：和新制Cu(OH)2懸濁液的反應(yīng)：CH3CHO+2Cu(OH)2

——→CH3COOH+Cu2O+2H2OCH3CHO+2Ag(NH3)2OH——→CH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O此兩反應(yīng)為將醛基氧化為羧基的方法之一145.酚的主要化學(xué)性質(zhì)(寫出化學(xué)方程式)：

苯酚與NaOH溶液的反應(yīng)(酸堿中和)：

苯酚鈉溶液中通入CO2氣體：

15C6H5OH+NaOH→C6H5ONa+H2OC6H5ONa+CO2+H2O→C6H5OH+NaHCO3【預(yù)備知識回顧】

(較強(qiáng)酸制取較弱酸)5.酚的主要化學(xué)性質(zhì)(寫出化學(xué)方程式)：

苯酚與FeCl3溶液反應(yīng)，顯特征的紫色

酚羥基可與羧酸反應(yīng)生成酯，如：CH3COOC6H5

16苯酚與溴水的反應(yīng)(取代反應(yīng))：

【預(yù)備知識回顧】【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？17【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：(1)鹵代烴消去

(2)醇消去

(3)C≡C不完全加成等18【歸納總結(jié)及知識升華

】思考：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

19【歸納總結(jié)及知識升華

】思考：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

20【歸納總結(jié)及知識升華

】思考：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

21【歸納總結(jié)及知識升華

】思考：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22【歸納總結(jié)及知識升華

】思考：5.如何增加或減少碳鏈？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

23【歸納總結(jié)及知識升華

】思考：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

24【學(xué)以致用——解決問題

】問題一

閱讀課本，以乙二酸二乙酯為例，說明逆推法在有機(jī)合成中的應(yīng)用。分析：C—O—C2H5C—O—C2H5OOHO—HO—HHCH2—OHCH2—OHCH2—BrCH2—Br請課后在學(xué)案中完成上述化學(xué)方程式+H2O25【學(xué)以致用——解決問題

】問題二寫出由乙烯制備乙酸乙酯的設(shè)計(jì)思路，并寫出有關(guān)的化學(xué)方程式

：乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯請課后在學(xué)案中完成相應(yīng)的化學(xué)方程式26問題三

化合物A最早發(fā)現(xiàn)于酸牛奶中，它是人體內(nèi)糖代謝的中間體，A的鈣鹽是人們喜愛的補(bǔ)鈣劑之一。A在某催化劑的存在下進(jìn)行氧化，其產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。在濃硫酸存在下，A可發(fā)生如下圖所示的反應(yīng)：

試寫出：(1)化合物A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式：

、

、

。(2)化學(xué)方程式：A→D

，A→E

。(3)反應(yīng)類型：A→D

，A→E

。27問題三分析：

題中說“A的鈣鹽”，可知A含—COOH；結(jié)合A的分子式，由A→C知，A還含有—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(yīng)可知：A的—OH不在碳鏈的末端；3個(gè)碳的碳鏈只有一種：C—C—C，—OH只能在中間碳上。綜上：A的結(jié)構(gòu)簡式為：CH3—CH—COOHOH28問題三分析：A的結(jié)構(gòu)簡式為：CH3—CH—COOHOH則B的結(jié)構(gòu)簡式為：CH3—CH—COOC2H5OH則C的結(jié)構(gòu)簡式為：CH3—CH—O—C—CH3COOHO29問題三分析：A的結(jié)構(gòu)簡式為：CH3—CH—COOHOH則A→D的化學(xué)方程式為：CH3—CH—COOHOH濃硫酸H2O+CH2=CHCOOH反應(yīng)類型：消去反應(yīng)30問題三分析：A的結(jié)構(gòu)簡式為：CH3—CH—COOHOH

對比A和E的分子式，我們發(fā)現(xiàn)E的C原子個(gè)數(shù)是A的2倍，推斷可能是2分子的A反應(yīng)生成E，再對比H和O原子發(fā)現(xiàn)：2A—E=2H2O，結(jié)合A的結(jié)構(gòu)簡式，很明顯是它們的羧基和醇羥基相互反應(yīng)生成酯基。所以：31問題三分析：將A的結(jié)構(gòu)簡式改寫為：則A生成E可表示為：OCH3—CH—C—OHOHOCH3—CH—C—OHOHHO—C—CH—CH3OOHH2OH2O即：CH—CCH3OOC—CHCH3OOCCCCOO32問題三分析：則A→E的化學(xué)方程式為：2CH3—CH—COOHOH濃硫酸2H2O+CH—CCH3OOC—CHCH3OO反應(yīng)類型：酯化反應(yīng)33【學(xué)以致用——解決問題

】習(xí)題1、以2-丁烯為原料合成：1)2-氯丁烷2)2-丁醇3)2,3-二氯丁烷4)2,3-丁二醇5)1,3-丁二烯2、1)2)3)4)5)6)7)8)再見！二、有機(jī)合成的方法1.有機(jī)合成的常規(guī)方法（1）官能團(tuán)的引入①引入雙鍵（C=C或C=O）1）某些醇的消去引入C=CCH3CH2OH濃硫酸170℃

CH2==CH2↑+H2O醇△CH2=CH2↑+NaBr+H2OCH3CH2Br

+NaOH2）鹵代烴的消去引入C=C3）炔烴加成引入C=C4