有機(jī)合成的思路課件

第四節(jié)有機(jī)合成授課人：董嘯第四節(jié)有機(jī)合成授課人：董嘯1第四節(jié)有機(jī)合成第四節(jié)有機(jī)合成2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。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)3一座年產(chǎn)8萬(wàn)噸的合成橡膠廠相當(dāng)于145萬(wàn)畝橡膠園的年產(chǎn)量。一座年產(chǎn)萬(wàn)噸的合成纖維廠相當(dāng)于30萬(wàn)畝棉田或250萬(wàn)頭綿羊的棉毛產(chǎn)量。合成纖維合成橡膠一座年產(chǎn)8萬(wàn)噸的合成橡膠廠相當(dāng)于145萬(wàn)畝橡4一、有機(jī)合成的過(guò)程1、有機(jī)合成定義：利用簡(jiǎn)單、易得的原料，通過(guò)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，合成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)化合物的過(guò)程叫做有機(jī)合成。

有機(jī)合成的基礎(chǔ)：有機(jī)化學(xué)反應(yīng)2、有機(jī)合成的任務(wù)：

①目標(biāo)化合物分子骨架構(gòu)建；②官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵：碳骨架的構(gòu)建一、有機(jī)合成的過(guò)程1、有機(jī)合成定義：53、有機(jī)合成的原則和思路1）起始原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污染；2）步驟最少的合成路線；3）操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)；4）滿足“綠色化學(xué)”的要求。

有機(jī)合成的思路：有機(jī)合成的思路是通過(guò)有機(jī)反應(yīng)構(gòu)建目標(biāo)分子的骨架，并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團(tuán)。3、有機(jī)合成的原則和思路1）起始原料要廉價(jià)、易得、低毒、低污64、有機(jī)合成過(guò)程：【分析】有機(jī)合成的過(guò)程如同建筑師建造一座大廈，按照順序從處理地基開(kāi)始一層一層向上蓋，直到封頂。然后，再進(jìn)行內(nèi)部粉刷和裝飾，最后交給用戶?！練w納】

有機(jī)合成的過(guò)程：利用基礎(chǔ)原料和必要的輔料合成中間體，然后利用中間體和必要的輔料合成第二個(gè)中間體，……，經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)得到符合要求的碳原子數(shù)目和官能團(tuán)的目標(biāo)化合物。4、有機(jī)合成過(guò)程：【分析】有機(jī)合成的過(guò)程7有機(jī)合成過(guò)程示意圖基礎(chǔ)原料輔助原料副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體輔助原料輔助原料目標(biāo)化合物有機(jī)合成過(guò)程示意圖基礎(chǔ)原料輔助原料副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體輔8①有機(jī)合成過(guò)程示意圖②有機(jī)合成常用裝置：64頁(yè)圖3-22①有機(jī)合成過(guò)程示意圖9【思考與交流】請(qǐng)用具體的化學(xué)方程式表明有機(jī)物發(fā)生以下的變化：①引入雙鍵（三種）；②引入鹵素原子（三種）；③引入羥基（四種）；④引入羧基；⑤增加碳原子；⑥成環(huán)的方法；⑦通過(guò)某種途徑使一個(gè)官能團(tuán)變?yōu)閮蓚€(gè)：a.鹵素原子；b.羥基。5、有機(jī)合成的方法【思考與交流】請(qǐng)用具體的化學(xué)方程式表明10有機(jī)合成常用的反應(yīng)：①引入雙鍵的方法：

鹵代烴的消去反應(yīng)、醇的消去反應(yīng)、炔烴的加成反應(yīng)。②引入鹵素原子的方法：

烷烴與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)、苯的同系物與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)、醇與鹵化氫取代反應(yīng)、烯烴與鹵素單質(zhì)或鹵化氫的加成反應(yīng)、炔烴與鹵素單質(zhì)或鹵化氫的加成反應(yīng)。有機(jī)合成常用的反應(yīng)：①引入雙鍵的方法：11③引入羥基的方法：

烯烴與水加成反應(yīng)、醛與氫氣加成反應(yīng)、鹵代烴水解反應(yīng)、酯水解反應(yīng)。④增加碳原子：

酯化反應(yīng)、取代反應(yīng)、加聚反應(yīng)⑤成環(huán)的方法：

酯化反應(yīng)、消去反應(yīng)、加成反應(yīng)⑥使一個(gè)鹵素原子變?yōu)閮蓚€(gè)的方法：

先消去反應(yīng)，再與鹵素單質(zhì)加成反應(yīng)。⑦使一個(gè)羥基變?yōu)閮蓚€(gè)的方法：

先消去反應(yīng)，再與鹵素單質(zhì)加成反應(yīng)，然后再水解反應(yīng)。③引入羥基的方法：121、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=C1、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133）炔烴加成引入C=C4）醇的氧化引入C=O②引入鹵原子（—X）1）烴與X2取代CH4+Cl2

CH3Cl+HCl光照2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O催化劑△CH≡CH+HBr

CH2=CHBr催化劑△3）炔烴加成引入C=C4）醇的氧化引入C=O②引入鹵原子（—143）醇與HX取代CH2==CH2+Br2CH2BrCH2Br2）不飽和烴與HX或X2加成③引入羥基（—OH）1）烯烴與水的加成CH2==CH2+H2O

CH3CH2OH催化劑加熱加壓2）醛（酮）與氫氣加成CH3CHO

+H2CH3CH2OH催化劑ΔC2H5OH+HBrC2H5Br+H2O△3）醇與HX取代CH2==CH2+Br2153）鹵代烴的水解（堿性）C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr水△4）酯的水解稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O△（2）官能團(tuán)的消除①通過(guò)加成消除不飽和鍵②通過(guò)消去或氧化或酯化或取代等消除羥基③通過(guò)加成或氧化消除醛基④通過(guò)消去反應(yīng)或水解反應(yīng)可消除鹵原子（3）官能團(tuán)的衍變3）鹵代烴的水解（堿性）C2H5Br+NaOH16【思考與交流】烴和烴的衍生物中：能發(fā)生取代反應(yīng)有

；能發(fā)生加成反應(yīng)有

；能發(fā)生消去反應(yīng)有

；能發(fā)生聚合反應(yīng)有

?！舅伎寂c交流】烴和烴的衍生物中：17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主要有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系圖還原水酯酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化18a.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：包括官能團(tuán)種類變化、數(shù)目變化、位置變化等。氧化CH3-COOH酯化CH3-COOCH3a.官能團(tuán)種類變化：CH3CH2-Br水解CH3CH2-OH19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有機(jī)物成環(huán)的方法有：加成法、酯化法和“消去”法練一練課本P67習(xí)題1：利用2-丁烯制取所需物質(zhì)。引入的-ＣHＯ的方法有：醇的氧化和C=C的氧化引入-ＣＯＯＨ201)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+2NaClOHOH1)2-氯丁烷2)2-丁醇3)2,3-二氯丁烷4)2,3-丁215)1,3-丁二烯CH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl

醇CH2=CHCH=CH2+2NaCl5)1,3-丁二烯CH3CH=CHCH3+Cl2CH3CH221)2-氯丁烷習(xí)題參考答案2)2-丁醇3)2,3-二氯丁烷一定條件一定條件1)2-氯丁烷習(xí)題參考答案2)2-丁醇3)2,3-二氯235)1,3-丁二烯4)2,3-丁二醇5)1,3-丁二烯4)2,3-丁二醇241、正向合成分析法正向思維方法，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?；A(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二、有機(jī)合成分析方法1、正向合成分析法正向思維方法，從已知原料入25逆合成分析法：【分析】正向合成分析法是從已知的原料入手，找出合成所需要的真接或間接的中間體，逐步推向合成的目標(biāo)有機(jī)物，而逆向合成分析法是在設(shè)計(jì)復(fù)雜化合物的合成路線時(shí)常用的方法。逆向合成分析法是將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，該中間體同輔助原料反應(yīng)可以得到目標(biāo)化合物，而這個(gè)中間體，又可以由上一步的中間體得到，依次類推，最后確定最適宜的基礎(chǔ)原料和最終的合成路線。由于根據(jù)反應(yīng)原理可能有多種合成路線，所以應(yīng)對(duì)多種路線優(yōu)化，選擇最佳方案。逆合成分析法：【分析】正向合成分析法是從已262、逆向合成分析法逆向合成分析法是將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，該中間體同輔助原料反應(yīng)可以得到目標(biāo)化合物?；A(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2、逆向合成分析法逆向合成分析法是將目標(biāo)化合27【資料卡片】閱讀65頁(yè)，了解美國(guó)化學(xué)家科里對(duì)有機(jī)合成的貢獻(xiàn)?！練w納】逆向合成分析法是將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，而這個(gè)中間體，又可以由再上一步的中間體得到，依次類推，最后確定最適宜的基礎(chǔ)原料和最終的合成路線。逆合成分析示意圖：【資料卡片】閱讀65頁(yè)，了解美國(guó)化學(xué)家科里對(duì)有28例如：乙二酸(草酸)二乙酯的合成基礎(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+CH3CH2OH1+H2O2+Cl234[O]5濃H2SO4水解例如：乙二酸(草酸)二乙酯的合成基礎(chǔ)原料中間體目標(biāo)化合物中間293、最佳方案要求：①原料廉價(jià)易得，低毒少污染；②條件溫和，產(chǎn)率高，副反應(yīng)較少。3、最佳方案要求：①原料廉價(jià)易得，低毒少污染30【學(xué)與問(wèn)】請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算66頁(yè)中血管緊張素?cái)M制劑的制取路線中的總產(chǎn)率?！緦W(xué)與問(wèn)】請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算66頁(yè)中血管緊張素?cái)M制劑31三、有機(jī)合成題的做法1、解題思路：（1）分析題目要求：

分析要合成的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合題給信息，選擇基礎(chǔ)原料。（2）尋找合成路線：

通過(guò)分析（正向、逆向思維）確定合成路線：合成路線由哪些基本反應(yīng)完成，目標(biāo)分子中官能團(tuán)引入方法。三、有機(jī)合成題的做法1、解題思路：32（3）寫出化學(xué)方程：

理順關(guān)系，確定合成路線后，從基礎(chǔ)原料開(kāi)始，逐步寫出化學(xué)反應(yīng)的方程式?！練w納總結(jié)】

解題思路：分析題目要求，尋找合成路線，寫出化學(xué)方程。（3）寫出化學(xué)方程：33

合成目標(biāo)

審題

新舊知識(shí)

分析

突破

設(shè)計(jì)合成路線

確定方法

推斷過(guò)程和方向

思維求異，解法求優(yōu)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)合成目34小貼士1、利用反應(yīng)條件判斷反應(yīng)類型光照：飽和碳原子上的氫原子取代反應(yīng)，通常是鏈烴或芳香烴側(cè)鏈上發(fā)生的取代反應(yīng)。Ni,H2：不飽和碳原子與氫氣的加成反應(yīng)。Fe3+催化劑：苯環(huán)上的取代反應(yīng)。NaOH溶液、加熱：鹵代烴水解或酯水解。小貼士1、利用反應(yīng)條件判斷反應(yīng)類型35NaOH醇溶液、加熱：鹵代烴消去反應(yīng)。Cu或Ag、O2：醇的氧化反應(yīng)。濃硫酸、加熱：酯化反應(yīng)、醇消去反應(yīng)、分子間脫水反應(yīng)等產(chǎn)生水的反應(yīng)。2、幾種特殊反應(yīng)的要求：①鹵素單質(zhì)與某些有機(jī)物，發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，要求鹵素單質(zhì)必須是純物質(zhì)，和碳碳雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)時(shí)，鹵素單質(zhì)可以是溶液。②鹵代烴或醇發(fā)生消去反應(yīng)時(shí)，官能團(tuán)所在碳原子的相鄰碳原子上必須有氫原子。NaOH醇溶液、加熱：鹵代烴消去反應(yīng)。36③加成反應(yīng)：加成反應(yīng)發(fā)生在不飽和碳原子上。④醇氧化反應(yīng)：醇氧化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是在羥基和碳原子上各去掉一個(gè)氫原子，所以羥基所在碳原子上必須有氫原子，-CH2OH氧化生成醛，-CHOH氧化生成酮，其它醇不能氧化。⑤醛的氧化反應(yīng)：醛和銀氨溶液或新制的氫氧化銅的氧化反應(yīng)必須在堿性環(huán)境下反應(yīng)。③加成反應(yīng)：加成反應(yīng)發(fā)生在不飽和碳原子上。372、典型例題：【探究活動(dòng)】1、以合成（草酸二乙酯）為例，說(shuō)明逆推法在有機(jī)合成中的應(yīng)用。請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)合成草酸二乙酯的方法，并寫出各步反應(yīng)的化學(xué)方程式。⑴分析草酸二乙酯，官能團(tuán)有

；⑵反推，酯是由酸和醇合成的，則反應(yīng)物為

和

；⑶反推，酸是由醇氧化成醛，醛再氧化酸來(lái)的，則可推出醇為

；⑷反推，此醇A與乙醇的不同之處在于

。此醇羥基的引入可用B

；⑸反推，乙醇的引入可用

，或

；⑹由乙烯可用

制得B。2、典型例題：【探究活動(dòng)】382C2H5OHC—OC2H5C—OC2H5OOC—OHC—OHOO+草酸二乙酯的合成H2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—HC—HOO2C2H5OHC—OC2H5C—OC2H5OOC—OHC392、請(qǐng)寫出以乙烯和2-丁烯為原料制取乙二酸丁二酯的合成路線，及各步的化學(xué)方程式。2、請(qǐng)寫出以乙烯和2-丁烯為原料制取乙二酸丁二40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水練習(xí)：用2-丁烯、乙烯為原料設(shè)計(jì)413.已知試寫出下圖中A→F各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式解：,3.已知試寫出下圖中A→F各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式解：,424、已知：CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2以異戊二烯(CH2=C

CH=CH2)、丙烯為原料合成CH34、已知：CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2以異戊43（1）二烯烴與Cl2的加成（2）鹵代烴在NaOH水溶液中的取代反應(yīng)（3）烯烴與HCl的加成反應(yīng)（4）醇在濃硫酸存在下的消去反應(yīng)合成路線:適量Cl2NaOH水HCl濃H2SO4△（1）二烯烴與Cl2的加成合成路線:適量Cl2NaO44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)，合成二丙酸乙二醇酯（CH3CH2COOCH2CH2OOCCH2CH3），設(shè)計(jì)正確的合成路線，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。鞏固應(yīng)用1.已知下列兩個(gè)有機(jī)反應(yīng)452、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)類型:①

;②

;③

;④

。2、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)463、R—CNRCOOH，R—Cl+CN-R—CN+Cl-（R為烴基）。是重要的化工原料，它在一定條件下可發(fā)生以下變化：H2O(H+)（1）寫出A、B、D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A

，B

，D

。（2）寫出下列化學(xué)方程式：③

；④

。（3）若E為環(huán)狀化合物，則其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式

。3、R—CNRCOOH，R—C47【學(xué)以致用——解決問(wèn)題

】問(wèn)題一閱讀課本，以乙二酸二乙酯為例，說(shuō)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+H2O25【學(xué)以致用——解決問(wèn)題】問(wèn)題一閱讀課本，以乙二48【學(xué)以致用——解決問(wèn)題

】問(wèn)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26【學(xué)以致用——解決問(wèn)題】問(wèn)題二寫出由乙烯制備乙酸乙酯的設(shè)計(jì)49問(wèn)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(ài)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(jiǎn)式：

、

、

。(2)化學(xué)方程式：A→D

，A→E

。(3)反應(yīng)類型：A→D

，A→E

。27問(wèn)題三化合物A最