第四節(jié) 有機(jī)合成(經(jīng)典)課件

知識(shí)準(zhǔn)備：熟悉由常見官能團(tuán)或特殊結(jié)構(gòu)決定的主要化學(xué)性質(zhì)：加成、氧化加成、氧化取代、加成取代、消去、氧化氧化、還原H酯化、酸性第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)2008年9月27日16時(shí)35分，翟志剛穿著我國(guó)自主研制的“飛天號(hào)”艙外航天服出艙活動(dòng)，開始了中國(guó)人的第一次太空漫步。第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)3000萬(wàn)元人民幣

太空環(huán)境非常惡劣，如高真空、極度的溫度變化、宇宙輻射、隕星、微隕石等。如果沒有航天服的保護(hù)，進(jìn)入太空的宇航員可能一分鐘也活不成。航天服中已經(jīng)應(yīng)用了一百多種新型材料中大多數(shù)是有機(jī)合成材料。如密閉頭盔由透明聚碳酸酯組成，艙外航天服面料采用氨綸尼龍聚合物為主要材料制成。第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)“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。第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成第三章烴的含氧衍生物第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)一、有機(jī)合成的過程

利用簡(jiǎn)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)合成的意義第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)復(fù)寫自然界存在的物質(zhì)用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)改造、修飾某些物質(zhì)解熱鎮(zhèn)痛藥物——阿司匹林難溶于水。COONa阿司匹林的鈉鹽，易溶于水，療效更好。修飾第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)創(chuàng)作新的物質(zhì)用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)尼龍、滌綸炸藥醫(yī)藥第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)一、有機(jī)合成的過程3.有機(jī)合成的過程【合作探究】

探討：根據(jù)有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，如何由CH3CH2Br合成CH3COOCH2CH3？總結(jié)有機(jī)合成的過程。CH3CH2BrCH3CH2OHCH3CHOCH3CH2OHCH3COOH第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)有機(jī)合成過程示意圖基礎(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)合成的過程第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)4.有機(jī)合成的任務(wù)觀察上述探討中基礎(chǔ)原料和目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)發(fā)生了哪些變化？思考有機(jī)合成的任務(wù)是什么？【合作探究】CH3CH2Br合成CH3COOCH2CH3（1）目標(biāo)化合物分子碳骨架的構(gòu)建

（2）官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化和引入5、有機(jī)合成的關(guān)鍵通過構(gòu)建有機(jī)物分子碳的骨架，并引入或轉(zhuǎn)化所需要的官能團(tuán)，設(shè)計(jì)出合理的合成路線。第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)二、有機(jī)合成中碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化、引入1、碳骨架的構(gòu)建:包括碳鏈增長(zhǎng)（如烯烴、炔烴的加聚）縮短（如烷烴的裂化、裂解）成環(huán)（如含羧基和羥基的有機(jī)物發(fā)生酯化反應(yīng)）開環(huán)（如環(huán)酯發(fā)生水解反應(yīng)）等。題目中一般會(huì)以信息形式給出構(gòu)建方法。2CH3—CH—COOHOH濃硫酸

2H2O+CH—CCH3OOC—CHCH3OO第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)(1)官能團(tuán)種類變化：CH3CH2-Br水解CH3CH2-OH氧化CH3-CHO(2)官能團(tuán)數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去CH2=CH2加Br2CH2Br－CH2Br(3)官能團(tuán)位置變化：CH3CH2CH2-Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br2、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-COOCH3第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)3、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=C第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)3）炔烴加成引入C=C4）醇的氧化引入C=O②引入鹵原子（—X）1）烷烴(或苯及其同系物)與X2取代CH4+Cl2

CH3Cl+HCl光照2CH3CH2OH+O2

2CH3CHO+2H2O催化劑△CH≡CH+HBr

CH2=CHBr催化劑△第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)3）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△第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)3）鹵代烴的水解（堿性）C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr水△4）酯的水解稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O△引入羧基(-COOH):發(fā)生氧化反應(yīng)，如④O+O22CH3—C—

HO2CH3—C—OH△催化劑—CH3KMnO4/H+

第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)1、正向合成分析法（即順推法）此法采用正向思維方法，從已知原料入手，推出合成所需要的中間產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)化合物?；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三、有機(jī)合成方法練習(xí)：如何用乙烯為原料合成乙酸乙酯？寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。例析：以乙醇為主要原料（無(wú)機(jī)試劑任選）制備乙二醇，寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)

以

為基礎(chǔ)原料，無(wú)機(jī)原料可以任選，合成【練習(xí)】濃硫酸/△NaOH溶液△Cl2光照CH3C-O-CH2=OC-O-CH2=OCH3CH2ClCH2OHCHOCOOH催化劑△催化劑△第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)2、逆向合成分析法（即逆推法）

用逆向思維，將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體（即反應(yīng)物），并同樣再找出它的上一步反應(yīng)物，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)原料為止?；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

所確定的合成路線的各步反應(yīng)，其反應(yīng)條件必須比較溫和，并具有較高的產(chǎn)率，所使用的基礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是低毒性、低污染、易得和廉價(jià)的，滿足“綠色化學(xué)”的要求。第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)逆向合成分析法：例析：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水解第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)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水第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)

順推法、逆推法綜合運(yùn)用先用“順推法”縮小范圍和得到一個(gè)大致結(jié)構(gòu)，再用“逆推法”來(lái)確定細(xì)微結(jié)構(gòu)。這樣，比單一的“順推法”或“逆推法”快速而準(zhǔn)確。綜合運(yùn)用順推法、逆推法導(dǎo)出最佳的合成路線第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)H2C=C—COOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%COOHHSCH2CHCO—NCH3總產(chǎn)率=93.0%×81.7%×90.0%×85.6%

=58.54%2-甲基丙烯酸卡托普利（治療高血壓等）啟發(fā)：總產(chǎn)率=各步反應(yīng)產(chǎn)率之積。在制備有機(jī)物的反應(yīng)中，選擇的合成路線的步驟應(yīng)盡量少，副反應(yīng)盡量少?！緦W(xué)與問】（教材P66）說(shuō)明：文獻(xiàn)報(bào)道了10條合成該物質(zhì)的路線。思考：有機(jī)合成還要遵循怎樣的原則？第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)有機(jī)合成遵循的原則1）盡量選擇步驟最少的合成路線——以保證較高的產(chǎn)率。2）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。3）滿足“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、規(guī)律反應(yīng)，不能隨便臆造不存在的反應(yīng)事實(shí)。原料中間體目標(biāo)化合物順順逆逆第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)明確目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成路線合成目標(biāo)化合物對(duì)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定試驗(yàn)其性質(zhì)或功能大量合成關(guān)鍵小結(jié)：有機(jī)合成思路

通過構(gòu)建碳的骨架，轉(zhuǎn)化、引入所需官能團(tuán)來(lái)設(shè)計(jì)合成路線第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)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

烷炔乙烯輻射一大片醇醛酸酯一條線第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)請(qǐng)欣賞“萌萌的”有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)鞏固練習(xí)

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(jiǎn)式：

、

、

。(2)化學(xué)方程式：A→D

，A→E

。(3)反應(yīng)類型：A→D

，A→E

。第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)分析：

題中說(shuō)“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(jiǎn)式為：CH3—CH—COOHOH2-羥基丙酸（乳酸）第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)分析：A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH3—CH—COOHOH則B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH3—CH—COOC2H5OH則C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH3—CH—O—C—CH3COOHO第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)分析：A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)第四節(jié)有機(jī)合成(經(jīng)典)分析：A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH3—CH—COOHOH

對(duì)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(duì)比H和O原子發(fā)現(xiàn)：2A—E=2H2O，結(jié)合A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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：第四節(jié)有機(jī)合成(