《有机合成》课件.ppt

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1、第四节 有机合成一、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目标化合物目标化合物分子骨架的构建分子骨架的构建和和官能团的转化官能团的转化。碳链增长和缩短碳链增长和缩短 、成环和开环等、成环和开环等【复习】有机物的相互转化关系：【复习】有机物的相互转化关系：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCH CHCH2=CHCl CH2-CH nClCH3-CH

2、2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa【复习】有机物的相互转化关系：【复习】有机物的相互转化关系：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCH CHCH2=CHCl CH2-CH nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa【小结】官能团的衍变【小结】官能团的衍变取取代代水解水解3.3.官能团的引入和转化官能团的引入和转化官能团的引入官能团的引入引入的引入的C=CC=C三法：三法：卤原子消去、卤原子消去、OHOH消去、消去、 C C C C部分加氢部分加氢取取代代水解水解官能团的

3、引入官能团的引入引入引入三法三法：烷基卤代、烷基卤代、C=C C=C 或或C C加卤、加卤、OHOH卤代卤代取取代代水解水解官能团的引入官能团的引入引入醇引入醇-OH-OH四法：四法：C=CC=C加水加水、醛基、醛基加氢加氢、 卤原子卤原子水解水解、酯基、酯基水解水解取取代代水解水解引入的引入的的方法有：的方法有：醇醇的的氧化氧化和和C=CC=C的的氧化氧化官能团的引入官能团的引入取取代代水解水解引入引入-COOH-COOH 的方法有：的方法有：醛醛的的氧化氧化和和酯酯的的水解水解官能团的引入官能团的引入取取代代水解水解3.3.官能团的引入和转化官能团的引入和转化官能团的引入官能团的引入引入的

4、引入的C=CC=C三法：三法：卤代烃消去、卤代烃消去、 OH消去、消去、 C C C C部分加氢部分加氢引入引入卤原子卤原子三法：三法：烷基卤代、烷基卤代、C=CC=C或或C C加卤、加卤、OHOH卤代卤代引入的引入的-OH-OH四法：四法：C=CC=C加水加水、醛基、醛基加氢加氢、 卤原子卤原子水解水解、酯基、酯基水解水解引入的引入的- -H H的方法有：的方法有： 醇醇的的氧化氧化和和C=CC=C的的氧化氧化引入引入-COOH-COOH 的方法有：的方法有：醛醛的的氧化氧化和和酯酯的的水解水解官能团的引入官能团的引入1)2-1)2-氯丁烷氯丁烷2)2-2)2-丁醇丁醇3)2,3-3)2,3

5、-二氯丁烷二氯丁烷4)2,3-4)2,3-丁二醇丁二醇催化剂催化剂CHCH3 3CH=CHCHCH3 3+ +HClHClCHCH3 3CHCH2CHCH3 3ClCl催化剂催化剂CHCH3 3CH=CHCHCH3 3+ +H H2 2O OCHCH3 3CHCH2CHCH3 3OHOHCHCH3 3CH=CHCHCH3 3+ +ClCl2 2CHCH3 3CHCHCHCH3 3ClCl ClClCHCH3 3CH=CHCHCH3 3+ +ClCl2 2CHCH3 3CHCHCHCH3 3ClCl ClClCHCH3 3CHCHCHCH3 3+2NaOH+2NaOHClCl ClCl 水水CH

6、CH3 3CHCHCHCH3 3+2NaCl+2NaClOHOH OHOH课本课本P P6767习题习题1 15) 1,3-5) 1,3-丁二烯丁二烯CHCH3 3CH=CHCHCH3 3+ +ClCl2 2CHCH3 3CHCHCHCH3 3ClCl ClClCHCH3 3CHCHCHCH3 3+2NaOH+2NaOHClCl ClCl 醇醇CHCH2 2=CHCH=CHCH2 2+2NaCl+2NaCla.a.官能团官能团种类种类变化：变化：CHCH3 3CHCH2 2- -BrBr水解水解CHCH3 3CHCH2 2- -OHOH氧化氧化CHCH3 3- -CHOCHOb.b.官能团官能

7、团数目数目变化：变化：CHCH3 3CHCH2 2- -BrBr消去消去CHCH2 2= =CHCH2 2加加BrBr2 2CHCH2 2BrBrCHCH2 2BrBrc.c.官能团官能团位置位置变化：变化：CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2- -BrBr消去消去CHCH3 3CHCH= =CHCH2 2加加HBrHBrCHCH3 3CH-CHCH-CH3 3BrBr官能团的转化：官能团的转化：CHCH3 3- -COOHCOOH氧化氧化酯化酯化CHCH3 3-C-COOOOCHCH3 3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1副产物副产物副产物副产物中间

8、体中间体中间体中间体辅助原料辅助原料3辅助原料辅助原料2目标化合物目标化合物一、有机合成的方法一、有机合成的方法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1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3辅助原料辅助原料2目标化合物目标化合物一、有机合成的过程一、有机合成的过程1 1、有机合成遵循的原则、有机合成遵循的原则1 1）起始原料要）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染廉价、易得、低毒、低污染通常采通常采用用4 4个个C C以下以下的单官能团化合物和单取代苯。的单官能团化合物和单取代苯。2 2）尽量选择步骤）尽量选择步骤最少的合成路线最少的合成

9、路线以保证较高的产以保证较高的产率。率。3 3）满足）满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。4 4）操作）操作简单简单、条件、条件温和温和、能耗低能耗低、易实现易实现5 5）尊重）尊重客观事实客观事实，按一定顺序反应。，按一定顺序反应。2 2、正向合成分析法、正向合成分析法 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【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，以阅读课本，以乙二酸

10、二乙酯乙二酸二乙酯为例，说明逆推法在有为例，说明逆推法在有机合成中的应用。机合成中的应用。 分析：分析：C C O O C C2 2H H5 5C C O O C C2 2H H5 5OOHOHOH HH HCH2OHCH2OHCH2BrCH2Br+H+H2 2O O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2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO【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写出由乙烯乙烯制备制备乙酸乙酯乙酸乙酯的设计思路，并写出

11、有的设计思路，并写出有关的化学方程式关的化学方程式 ：乙烯乙烯乙醛乙醛乙醇乙醇乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯2626再见！再见！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认目标标巧切断巧切断 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 2CuCuCHC

12、HOOO O2 2COHCOHOO浓浓H2SO4OHOHBrBrBrBrBrBr2 2BrBrBrBr2 2BrBrNaOHNaOH水水OHOHOOOO【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】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

13、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

14、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

15、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 2C2H

16、5OH 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

17、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

18、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：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：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：2、至少列出三种引

19、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：

20、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

21、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

22、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

23、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

24、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

25、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-

26、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！二、有机合成的方法二、有机合成的

27、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

28、+ 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5、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