有机合成 (2).ppt

第四节第四节 有机合成有机合成第三章第三章 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物一、有机合成的过程一、有机合成的过程 利用利用简单简单、易得易得的原料，通过有机反应，的原料，通过有机反应，生成具有特定生成具有特定结构和功能结构和功能的有机化合物。的有机化合物。1 1、有机合成的、有机合成的概念概念2 2、有机合成的、有机合成的任务任务 有机合成的任务包括目标化合物有机合成的任务包括目标化合物分子骨架分子骨架的构建的构建和和官能团的转化官能团的转化。有机合成过程示意图有机合成过程示意图基础原料基础原料辅助原料辅助原料副产物副产物副产物副产物中间体中间体中间体中间体辅助原料辅助原料辅助原料辅助原料目标化合物目标化合物3 3、有机合成的、有机合成的过程过程4、有机合成的设计思路有机合成的设计思路 5、关键：、关键：设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化和转化 。6、有机物的相互转化关系：、有机物的相互转化关系：两碳有机物为例：两碳有机物为例：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCH CHCH2=CHCl CH-CH nH ClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa7 7、碳骨架的构建和官能团的引入、碳骨架的构建和官能团的引入 。(1).(1).碳骨架构建碳骨架构建: :包括碳链增长和缩短包括碳链增长和缩短 、成环和开环等。、成环和开环等。构建方法会以信息形式给出。构建方法会以信息形式给出。(2.(2.官能团的引入和转化官能团的引入和转化: :(1)(1)官能团的引入：官能团的引入：思考与交流思考与交流1 1、引入碳碳双键的三种方法：、引入碳碳双键的三种方法：卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。2 2、引入卤原子的三种方法：、引入卤原子的三种方法：醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成；醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成；烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。(2)(2)官能团的转化：官能团的转化：包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。3 3、引入羟基的四种方法：、引入羟基的四种方法：烯烃与水的加成；卤代烃的水解；酯的水解；醛的还烯烃与水的加成；卤代烃的水解；酯的水解；醛的还原。原。a.a.官能团种类变化：官能团种类变化：CH3CH2-Br水解水解CH3CH2-OH氧化氧化CH3-CHOb.b.官能团数目变化：官能团数目变化：CH3CH2-Br消去消去CH2=CH2加加BrBr2 2CH2BrCH2Brc.c.官能团位置变化：官能团位置变化：CH3CH2CH2-Br消去消去CH3CH=CH2加加HBrHBrCH3CH-CH3Br二、有机合成的方法二、有机合成的方法1 1、有机合成的常规方法、有机合成的常规方法（1）官能团的引入）官能团的引入引入双键引入双键（C=C或或C=O）1 1）某些醇的消去引入）某些醇的消去引入C=CCH3CH2 OH浓硫酸浓硫酸170 CH2=CH2 +H2O醇醇CH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH2 2）卤代烃的消去引入）卤代烃的消去引入C=C3 3）炔烃加成引入）炔烃加成引入C=C4 4）醇的氧化引入）醇的氧化引入C=O引入卤原子引入卤原子（X）1 1）烃与）烃与X2取代取代CH4 +Cl2 CH3Cl+ HCl光照光照2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O催化剂催化剂CHCH + HBr CH2=CHBr 催化剂催化剂3 3）醇与）醇与HX取代取代CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br2 2）不饱和烃与）不饱和烃与HX或或X2加成加成引入羟基引入羟基（OH）1 1）烯烃与水的加成）烯烃与水的加成CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH催化剂催化剂加热加压加热加压2 2）醛（酮）与氢气加成）醛（酮）与氢气加成CH3CHO +H2 CH3CH2OH催化剂催化剂C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O3 3）卤代烃的水解（碱性）卤代烃的水解（碱性）C2H5Br +NaOH C2H5OH + NaBr水水4 4）酯的水解）酯的水解稀稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O（2）官能团的消除）官能团的消除通过加成消除通过加成消除不饱和键不饱和键通过消去或氧化或酯化或取代等消除通过消去或氧化或酯化或取代等消除羟基羟基通过加成或氧化消除通过加成或氧化消除醛基醛基通过消去反应或水解反应可消除通过消去反应或水解反应可消除卤原子卤原子（3）官能团的衍变）官能团的衍变2 2、正向合成分析法、正向合成分析法 此法采用正向思维方法，从此法采用正向思维方法，从已知原料已知原料入手，入手，找出合成所需要的直接可间接的找出合成所需要的直接可间接的中间产物中间产物，逐步，逐步推向推向目标合成有机物目标合成有机物。基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物正向合成分析法示意图正向合成分析法示意图3 3、逆向合成分析法、逆向合成分析法 是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。化合物。基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物逆向合成分析法示意图逆向合成分析法示意图 所确定的合成路线的各步反应，其反应条件所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须比较必须比较温和温和，并具有，并具有较高的产率较高的产率，所使用物基，所使用物基础原料和辅助原料应该是础原料和辅助原料应该是低毒性低毒性、低污染低污染、易得易得和和廉价廉价的。的。2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO练习：用练习：用2-2-丁烯、乙烯为原料设计丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线的合成路线认目标认目标巧切断巧切断再切断再切断得原料得原料 得路线得路线OOOONaOHNaOHC C2 2H H5 5O OH HOOOO1 1、逆合成分析：、逆合成分析：COHCOHOO+ +CHCHOOCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrCH2CH2NaOHNaOH水水2 2、合成路线：、合成路线：CH2CH2BrBr2 2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO O2 2CuCuCHCHOOO O2 2COHCOHOO浓浓H2SO4OHOHBrBrBrBrBrBr2 2BrBrBrBr2 2BrBrNaOHNaOH水水OHOHOOOO第四节第四节 有机合成有机合成(第二课时第二课时) 【预备知识回顾【预备知识回顾】1、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质 产物还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4等。烷烃及烷烃基烷烃基的主要化学性质，注意反应条件为光照光照 减少减少C原原子的方法子的方法2【预备知识回顾【预备知识回顾】1、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质AB为X2、HX、H2、HOH、HCN等 3【预备知识回顾【预备知识回顾】1、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质C=C和和X2加成：加成：往相邻碳相邻碳上引入引入2个卤素原子个卤素原子； C=C和和HX加成：引入加成：引入1个卤素原子个卤素原子； C=C和水加成：引入一个羟基和水加成：引入一个羟基(OH)； C=C和和HCN加成：增长碳链加成：增长碳链。 4【预备知识回顾【预备知识回顾】1、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质化学性质： 和HX、X2、H2、H2O、HCN等加成 5【预备知识回顾【预备知识回顾】1、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质、烷烃、烯烃、炔烃的制法及其主要化学性质炔烃不完全加成：炔烃不完全加成：引入引入C=C。如：乙炔和。如：乙炔和HCl反应生成反应生成CH2=CHCl，既引入了，既引入了C=C也引入了也引入了X原子原子；CHCH和水加成产物为乙醛：和水加成产物为乙醛：引入引入醛基醛基(或酮基或酮基) 。 6【预备知识回顾【预备知识回顾】2、苯及其同系物的化学性质、苯及其同系物的化学性质 写出苯与写出苯与液溴、浓硝酸和浓硫酸混合液溴、浓硝酸和浓硫酸混合液、浓硫酸、氢气液、浓硫酸、氢气反应的化学方程式。反应的化学方程式。 思考：思考： 如何往苯环上引入如何往苯环上引入 X原子、原子、NO2、SO3H？如何将？如何将苯环苯环转化为转化为环己基环己基？ 72、苯及其同系物的化学性质、苯及其同系物的化学性质 写出甲苯与浓硝酸和浓硫酸混合液浓硝酸和浓硫酸混合液反应的化学方程式。甲苯可以被酸性KMnO4溶液氧化为苯甲酸 此为往苯环上引入COOH的方法 8【预备知识回顾【预备知识回顾】3、卤代烃的制取及其主要化学性质、卤代烃的制取及其主要化学性质 引入一个卤引入一个卤素素(X)原子原子往相邻碳上引往相邻碳上引入入2个卤素原子个卤素原子9【预备知识回顾【预备知识回顾】3、卤代烃的制取及其主要化学性质、卤代烃的制取及其主要化学性质 思考：思考： 1、如何引入、如何引入C=C？ 2、如何引入、如何引入羟基羟基(OH)？化学性质： 请写出溴乙烷溴乙烷分别和NaOH水水溶液、NaOH醇醇溶液混合加热加热的化学方程式，并指出其反应类型。 10【预备知识回顾【预备知识回顾】3、卤代烃的制取及其主要化学性质、卤代烃的制取及其主要化学性质 一卤代烃的一卤代烃的消去反应引入消去反应引入C=C、一卤代烃的一卤代烃的水解引入水解引入OH 11【预备知识回顾【预备知识回顾】4、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质 请以乙醇为例写出上述转化的化学方程式：请以乙醇为例写出上述转化的化学方程式：思考思考:如何引入醇羟基、醛基、羧基、酯基醇羟基、醛基、羧基、酯基 12【预备知识回顾【预备知识回顾】4、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质 乙醇的其它化学性质乙醇的其它化学性质(写出化学方程式写出化学方程式)：和金属钠的反应和金属钠的反应(置换反应置换反应) ：分子间脱水生成二乙醚分子间脱水生成二乙醚(取代反应取代反应)：和和HX的反应的反应(取代反应取代反应) ：2Na + 2C2H5OH 2C2H5ONa + H2 2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2O 浓硫酸140HBr + C2H5OH C2H5Br + H2O引入卤素原子的方法之一13【预备知识回顾【预备知识回顾】4、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质 乙醛的其它化学性质乙醛的其它化学性质(写出化学方程式写出化学方程式)：和银氨溶液的反应：和银氨溶液的反应：和新制和新制Cu(OH)2悬浊液的反应：悬浊液的反应：CH3CHO + 2Cu(OH)2 CH3COOH + Cu2O + 2H2OCH3CHO + 2Ag(NH3)2OH CH3COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O此两反应为将醛基氧化为羧基的方法之一145、酚的主要化学性质、酚的主要化学性质(写出化学方程式写出化学方程式)： 苯酚与苯酚与NaOH溶液的反应溶液的反应(酸碱中和酸碱中和)： 苯酚钠溶液中通入苯酚钠溶液中通入CO2气体：气体： 15C6H5OH+NaOH C6H5ONa+H2OC6H5ONa+CO2+H2O C6H5OH+NaHCO3【预备知识回顾【预备知识回顾】 (较强酸较强酸 制取制取 较弱酸较弱酸)5、酚的主要化学性质、酚的主要化学性质(写出化学方程式写出化学方程式)： 苯酚与苯酚与FeCl3溶液反应，显特征的紫色溶液反应，显特征的紫色 酚羟基可与羧酸反应生成酯，如：CH3COOC6H5 16苯酚与溴水的反应苯酚与溴水的反应(取代反应取代反应)： 【预备知识回顾【预备知识回顾】【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：1、至少列出三种引入引入C=C的方法：(1) 卤代烃消去卤代烃消去 (2) 醇消去醇消去 (3) CC不完全加成等不完全加成等18【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：1、至少列出三种引入引入C=C的方法：2、至少列出三种引入卤素原子引入卤素原子的方法： 3、至少列出四种引入羟基引入羟基(OH)的方法：4、在碳链上引入醛基和羧基醛基和羧基的方法有：5、如何增加或减少碳链？ 17【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：2、至少列出三种引入卤素原子引入卤素原子的方法：(1) 醇醇(或酚或酚)和和HX取代取代 (2) 烯烃烯烃(或炔烃或炔烃)和和HX、X2加成加成 (3) 烷烃烷烃(苯及其同系物苯及其同系物)和和X2的取代等的取代等 19【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：3、至少列出四种引入羟基引入羟基(OH)的方法：(1) 烯烃和水加成烯烃和水加成 (2) 卤代烃和卤代烃和NaOH水溶液共热水溶液共热(水解水解) (3) 醛醛(或酮或酮)还原还原(和和H2加成加成) (4) 酯水解酯水解 (5) 醛氧化醛氧化(引入引入COOH中的中的OH)等等 20【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：4、在碳链上引入醛基和羧基醛基和羧基的方法有： 醛基：醛基： (1) RCH2OH氧化氧化 (2) 乙炔和水加成乙炔和水加成 (3) RCH=CHR 适度氧化适度氧化 (4) RCHX2水解等水解等 21【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：4、在碳链上引入醛基和羧基醛基和羧基的方法有： 羧基：羧基： (1) RCHO氧化氧化 (2) 酯水解酯水解 (3) RCH=CHR 适度氧化适度氧化 (4) RCX3水解等水解等 22【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：5、如何增加或减少碳链？、如何增加或减少碳链？增加：增加： 酯化反应酯化反应 醇分子间脱水醇分子间脱水(取代反应取代反应)生成醚生成醚 加聚反应加聚反应 缩聚反应缩聚反应 C=C或或CC和和HCN加成等加成等 23【归纳总结及知识升华【归纳总结及知识升华 】思考：思考：5、如何增加或减少碳链？、如何增加或减少碳链？减少：减少： 水解反应：酯水解，糖类、 蛋白质(多肽)水解 裂化和裂解反应； 脱羧反应； 烯烃或炔烃催化氧化(C=C或CC断开)等 24【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】问题一问题一 阅读课本，以乙二酸二乙酯乙二酸二乙酯为例，说明逆推法在有机合成中的应用。 分析：分析：C O C2H5C O C2H5OOHOHOHHCH2OHCH2OHCH2BrCH2Br请课后在学案中完成上述化学方程式请课后在学案中完成上述化学方程式+H2O25【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】问题二问题二写出由乙烯制备乙酸乙酯乙酸乙酯的设计思路，并写出有关的化学方程式 ：乙烯乙烯乙醇乙醇乙醛乙醛乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯请课后在学案中完成相应的化学方程式26问题三问题三 化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示的反应： 试写出：(1) 化合物A、B、C的结构简式： 、 、 。(2) 化学方程式：AD ，AE 。(3) 反应类型：AD ，AE 。27问题三问题三 分析：分析： 题中说“A的钙盐”，可知A含COOH；结合A的分子式，由AC知，A还含有OH，由A在催化剂作用下被氧化的产物不能发生银镜反应可知：A的OH不在碳链的末端；3个碳的碳链只有一种：CCC，OH只能在中间碳上。综上：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH28问题三问题三 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH则B的结构简式为： CH3CHCOOC2H5OH则C的结构简式为：CH3CHOCCH3COOHO29问题三问题三 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH则AD的化学方程式为：CH3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸H2O+CH2=CHCOOH反应类型： 消去反应30问题三问题三 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH 对比A和E的分子式，我们发现E的C原子个数是A的2倍，推断可能是2分子的A反应生成E，再对比H和O原子发现： 2AE=2H2O，结合A的结构简式，很明显是它们的羧基和醇羟基相互反应生成酯基。所以：31问题三问题三 分析：分析：将A的结构简式改写为：则A生成E可表示为：OCH3CHCOHOHOCH3CHCOHOHHOCCHCH3OOHH2OH2O即：CHCCH3OOCCHCH3OOCCCCOO32问题三问题三 分析：分析：则AE的化学方程式为：2CH3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸2H2O +CHCCH3OOCCHCH3OO反应类型：酯化反应33【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】习题习题1、以、以2-2-丁烯为原料合成：丁烯为原料合成：1) 2-1) 2-氯丁烷氯丁烷H3CCHCHCH3+HClH3CHCH2CCH3Cl2) 2-2) 2-丁醇丁醇H3CCHCHCH3+H2OH3CHCH2CCH3OH3) 2,3-3) 2,3-二氯丁烷二氯丁烷H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClCl4) 2,3-4) 2,3-丁二醇丁二醇H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClClH3CHCHCCH3ClCl+2H2OH3CHCHCCH3OHNaOH加热OH+2HCl5) 1,3-5) 1,3-丁二烯丁二烯H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClClH3CHCHCCH3ClCl+2NaOHC2H5OH加热H2CCHCHCH2+2NaCl +2H2O2 2、1)1)+Cl2光照Cl+ HCl2)2)Cl+NaOHC2H5OH加热+NaCl+H2O3)3)+Cl2ClCl4)4)ClClC2H5OH加热+2NaCl+2H2O+ 2NaOH5)5)+Br2BrBr6)6)BrBr+H2BrBr催化剂7)7)BrBr加热+2NaBr+ 2NaOHH2OHOOH8)8)+2CH3COOHHOOH浓硫酸加热H3CCOOOOCCH3+2H2O再见！再见！