有機化合物之間的轉化及官能團的演變

1、第四節(jié) 有機合成 有機合成是合成化學的一個分支，主要是經(jīng)由各式各樣的有機反應來建構有機分子。和無機分子相比，有機分子通常在結構上復雜許多，包括官能基、立體化學、多環(huán)構造等結構性細節(jié)?，F(xiàn)今有機合成已經(jīng)發(fā)展成為有機化學一個十分重要的分支，也是制藥、生醫(yī)、材料等產(chǎn)業(yè)重要的基礎。 感受有機合成的魅力感受有機合成的魅力新型的ETFE（乙烯一四氟乙烯共聚物） 1965年諾貝爾化學獎 Robert B. Woodward(United States ) 有機合成使人類在舊的自然界旁又建立起一個新的自然界，大大地改變了社會上物質及商品的面貌，使人類的生活發(fā)生了巨大的革命。 美 伍德沃德1 1、什么是有機合成？

2、、什么是有機合成？有機合成是利用簡單、易得的原料，通過有機有機合成是利用簡單、易得的原料，通過有機 反應，生成具有特定結構和功能的有機化合物。反應，生成具有特定結構和功能的有機化合物。有機合成的任務包括目標化合物分子骨架構建有機合成的任務包括目標化合物分子骨架構建 和官能團的轉化。和官能團的轉化。2 2、有機合成的任務有哪些？、有機合成的任務有哪些？想一想：結合生產(chǎn)實際，同學們，你認為在選擇原料和合成途徑時，你應該注意一些什么問題？ 反應條件必須比較溫和反應條件必須比較溫和 產(chǎn)率較高產(chǎn)率較高 原料低毒性、低污染、廉價原料低毒性、低污染、廉價 有機合成遵循的原則有機合成遵循的原則1）起始原料要廉

3、價、易得、低毒、低污染）起始原料要廉價、易得、低毒、低污染通通常采用常采用4個個C以下的單官能團化合物和單取代以下的單官能團化合物和單取代苯。苯。2）盡量選擇步驟最少的合成路線）盡量選擇步驟最少的合成路線以保證較高以保證較高的產(chǎn)率。的產(chǎn)率。3）滿足）滿足“綠色化學綠色化學”的要求。的要求。4）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)5）尊重客觀事實，按一定順序反應。）尊重客觀事實，按一定順序反應。原料原料中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物產(chǎn)品產(chǎn)品順順順順逆逆逆逆（官能團的衍變）（官能團的衍變）C2H21、引入碳碳雙鍵的三種方法舉例：、引入碳碳雙鍵的三種方法舉例：CH3CH2OH C

4、H2=CH2 + H2O濃硫酸濃硫酸170CH3CH2Cl + NaOH CH2=CH2 + NaCl醇醇CH=CH + H2 CH2=CH2 催化劑催化劑鹵代烴的消去鹵代烴的消去醇的消去醇的消去炔烴的不完全加成炔烴的不完全加成官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（一）官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（一）基團的引入基團的引入2、引入鹵原子的三種方法舉例：、引入鹵原子的三種方法舉例：CH2=CH2 +HCl CH3CH2Cl 催化劑催化劑CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl光照光照CH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + H2O+ Br2 FeBr+ HBr醇醇(酚酚)的取代反應的取代反應

5、烯烯(炔炔)的加成的加成烴的取代烴的取代官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（一）官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（一）基團的引入基團的引入3、引入羥基的四種方法舉例：、引入羥基的四種方法舉例：CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH催化劑催化劑CH3CH2Cl + NaOH CH3CH2OH + NaClH2OCH3CHO + H2 CH3CH2OH催化劑催化劑CH3COOCH2CH3 + H2O CH3COOH + CH3CH2OH稀硫酸稀硫酸烯烴與水的加成烯烴與水的加成鹵代烴的水解鹵代烴的水解醛酮的還原醛酮的還原酯的水解酯的水解官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（一）官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（一）基

6、團的引入基團的引入a.a.官能團種類變化：官能團種類變化：CH3CH2-Br水解水解CH3CH2-OH氧化氧化CH3-CHOb.b.官能團數(shù)目變化：官能團數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去消去CH2=CH2加加BrBr2 2CH2BrCH2Brc.c.官能團位置變化：官能團位置變化：CH3CH2CH2-Br消去消去CH3CH=CH2加加HBrHBrCH3CH-CH3Br官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（二）官能團衍變中表現(xiàn)出的特點歸納（二）基團的變化基團的變化CH3-COOH氧化氧化有機合成的一般思路有機合成的一般思路 此法采用正向思維方法，從此法采用正向思維方法，從已知原料已知原料入手，入手，找出

7、合成所需要的直接或間接的找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物，逐步，逐步推向推向目標合成有機物目標合成有機物。基礎原料基礎原料中間體中間體中間體中間體目標化合物目標化合物正向合成分析法示意圖正向合成分析法示意圖1 1、正向合成分析法、正向合成分析法ONaCO2加壓加壓OHCOONaOHCOOHH+工業(yè)上常用此法合成工業(yè)上常用此法合成水楊酸水楊酸。 基團的保護 優(yōu)選合成路線OHCH2CCH2CH3ClCH2CCH3CH3CH2CCH2CH3OHClCl2 2(300)(300)CH2CCH2CH3OHBrBrCH2CCHCH3BrBrOCH2CBrBrCOOHCH3NaOHNaOH，H

8、H2 2O OBrBr2 2ZnZn，乙醇，乙醇由由異丁烯異丁烯合成甲基丙烯酸方法合成甲基丙烯酸方法2 2、逆向合成分析法、逆向合成分析法 是將目標化合物倒退一步尋找上一步反應的中間體，該中間體同輔助原料反應可以得到目標化合物?；A原料基礎原料中間體中間體中間體中間體目標化合物目標化合物逆向合成分析法示意圖逆向合成分析法示意圖CH3(CH2)3C-O-CH2(CH2)3CH3O逆合成分析法逆合成分析法CH3CH2CH2CH2COOH HO-CH2CH2CH2CH2CH3 +CH3CH2CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CH=CH2目標化目標化合物合物中間體中間體中間體中間體基礎原基礎原

9、料料CH3CH2CH2CH2CHOHO-H 在日常生活中，飲料、糖果中常常添加一些有在日常生活中，飲料、糖果中常常添加一些有水果香味的酯類香料，例如具有蘋果香味的戊酸水果香味的酯類香料，例如具有蘋果香味的戊酸戊酯，你能利用戊酯，你能利用1-戊烯為原料合成戊酸戊酯這種戊烯為原料合成戊酸戊酯這種香料嗎？香料嗎？戊酸戊酯戊酸戊酯CH3(CH2)3C-O-CH2(CH2)3CH3O1-戊烯戊烯CH2=CH-CH2CH2CH3 試一試：2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO試用逆合成分析法研究合成草酸二乙酯的路線【學

10、以致用學以致用解決問題解決問題 】以以2-2-丁烯為原料合成：丁烯為原料合成：1) 2-1) 2-氯丁烷氯丁烷2) 2-2) 2-丁醇丁醇3) 2,3-3) 2,3-二氯丁烷二氯丁烷4) 2,3-4) 2,3-丁二醇丁二醇問題一問題一【學以致用學以致用解決問題解決問題 】問題二問題二寫出由寫出由乙烯乙烯制備制備乙酸乙酯乙酸乙酯的設計思路，并的設計思路，并寫出有關的化學方程式寫出有關的化學方程式 ：乙烯乙烯乙醇乙醇乙醛乙醛乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯第一課時結束第一課時結束問題三問題三 化合物A最早發(fā)現(xiàn)于酸牛奶中，它是人體內糖代謝的中間體，A的鈣鹽是人們喜愛的補鈣劑之一。A在某催化劑的存在下進行氧化

11、，其產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應。在濃硫酸存在下，A可發(fā)生如下圖所示的反應： 試寫出：(1) 化合物A、B、C的結構簡式： 、 、 。(2) 化學方程式：AD ，AE 。(3) 反應類型：AD ，AE 。27問題三問題三 分析：分析： 題中說“A的鈣鹽”，可知A含COOH；結合A的分子式，由AC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)生銀鏡反應可知：A的OH不在碳鏈的末端；3個碳的碳鏈只有一種：CCC，OH只能在中間碳上。綜上：A的結構簡式為： CH3CHCOOHOH28問題三問題三 分析：分析：A的結構簡式為：CH3CHCOOHOH則B的結構簡式為： CH3CHCOOC2H5OH則C的

12、結構簡式為：CH3CHOCCH3COOHO29CH3CHCOOHOH濃硫酸濃硫酸H2O+CH2=CHCOOH問題三問題三 分析：分析：A的結構簡式為：CH3CHCOOHOH則AD的化學方程式為：反應類型： 消去反應30問題三問題三 分析：分析：A的結構簡式為：CH3CHCOOHOH 對比對比A和和E的分子式，我們發(fā)現(xiàn)的分子式，我們發(fā)現(xiàn)E的的C原子原子個數(shù)是個數(shù)是A的的2倍，推斷可能是倍，推斷可能是2分子的分子的A反應生反應生成成E，再對比，再對比H和和O原子發(fā)現(xiàn)：原子發(fā)現(xiàn)： 2AE=2H2O，結合結合A的結構簡式，很明顯是它們的羧基和醇的結構簡式，很明顯是它們的羧基和醇羥基相互反應生成酯基。所以：羥基相互反應生成酯基。所以：31問題三問題三 分析：分析：將A的結構簡式改寫為：則A生成E可表示為：OCH3CHCOHOHOCH3CHCOHOHHOCCHCH3OOHH2OH2O即：CHCCH3OOCCHCH3OOCCCCOO32問題三問題三 分析：分析：則AE的化學方程式為：2C