有機合成62304

1、第四節(jié)第四節(jié) 有機合成有機合成第三章第三章 烴的含氧衍生物烴的含氧衍生物海南省洋浦中學(xué)：海南省洋浦中學(xué)： 韓文斌韓文斌 2007. 10.28 有機合成歷史n遠古遠古：自然資源的利用與簡單加工（釀酒、制藥等）：自然資源的利用與簡單加工（釀酒、制藥等）n近代近代：19世紀(jì)世紀(jì)20年代起，化學(xué)家不斷合成并創(chuàng)造出功能年代起，化學(xué)家不斷合成并創(chuàng)造出功能各異、各異、性能卓越的各種有機物性能卓越的各種有機物。（自然界存在與不存在的）。（自然界存在與不存在的）n現(xiàn)代現(xiàn)代：據(jù)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計：人類發(fā)現(xiàn)或合成的有機化合物超：據(jù)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計：人類發(fā)現(xiàn)或合成的有機化合物超過三千萬種。二十世紀(jì)中期，過三千萬種。二十世紀(jì)中

2、期，三大合成材料三大合成材料的的工業(yè)化工業(yè)化生產(chǎn)。生產(chǎn)。石油化工的精細加工，為人類的生產(chǎn)生活提供了豐富的石油化工的精細加工，為人類的生產(chǎn)生活提供了豐富的性性能優(yōu)良的化工產(chǎn)品能優(yōu)良的化工產(chǎn)品。逆合成分析法逆合成分析法使得計算機應(yīng)用于有機使得計算機應(yīng)用于有機合成的設(shè)計成為現(xiàn)實。合成的設(shè)計成為現(xiàn)實。一、有機合成的過程一、有機合成的過程 利用利用簡單簡單、易得易得的原料，通過有機反應(yīng)，的原料，通過有機反應(yīng)，生成具有特定生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物。的有機化合物。1 1、有機合成的、有機合成的概念概念2 2、有機合成的、有機合成的任務(wù)任務(wù) 有機合成的任務(wù)包括目標(biāo)化合物有機合成的任務(wù)包括目

3、標(biāo)化合物分子骨架分子骨架的構(gòu)建的構(gòu)建和和官能團的轉(zhuǎn)化官能團的轉(zhuǎn)化。有機合成過程示意圖有機合成過程示意圖基礎(chǔ)原料基礎(chǔ)原料輔助原料輔助原料副產(chǎn)物副產(chǎn)物副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體中間體中間體輔助原料輔助原料輔助原料輔助原料目標(biāo)化合物目標(biāo)化合物3 3、有機合成的、有機合成的過程過程4、有機合成的設(shè)計思路有機合成的設(shè)計思路 5、關(guān)鍵：關(guān)鍵：設(shè)計合成路線，即碳骨架的構(gòu)建、官能團的引入設(shè)計合成路線，即碳骨架的構(gòu)建、官能團的引入和轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化 。6、有機物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系：、有機物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系：兩碳有機物為例：兩碳有機物為例：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCH CHCH2

4、=CHCl CH-CH nHClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa7 7、碳骨架的構(gòu)建和官能團的引入碳骨架的構(gòu)建和官能團的引入 。1).1).碳骨架構(gòu)建碳骨架構(gòu)建: :包括碳鏈增長和縮短包括碳鏈增長和縮短 、成環(huán)和開環(huán)等。、成環(huán)和開環(huán)等。構(gòu)建方法會以信息形式給出。構(gòu)建方法會以信息形式給出。2).2).官能團的引入和轉(zhuǎn)化官能團的引入和轉(zhuǎn)化: :(1)(1)官能團的引入：官能團的引入：思考與交流思考與交流1 1、引入碳碳雙鍵的三種方法：、引入碳碳雙鍵的三種方法：鹵代烴的消去；醇的消去；炔烴的不完全加成。鹵代烴的消去；醇的消去；炔烴的不完全加成。2

5、 2、引入鹵原子的三種方法：、引入鹵原子的三種方法：醇（或酚）的取代；烯烴（或炔烴）的加成；醇（或酚）的取代；烯烴（或炔烴）的加成；烷烴（或苯及苯的同系物）的取代。烷烴（或苯及苯的同系物）的取代。(2)(2)官能團的轉(zhuǎn)化：官能團的轉(zhuǎn)化：包括官能團種類變化、數(shù)目變化、位置變化等。包括官能團種類變化、數(shù)目變化、位置變化等。3 3、引入羥基的四種方法：、引入羥基的四種方法： 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； 酯的水解；酯的水解； 醛或酮的還原；醛或酮的還原；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.

6、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二、有機合成的方法二、有機合成的方法1 1、有機合成的常規(guī)方法、有機合成的常規(guī)方法（1）官能團的引入）官能團的引入引入雙鍵引入雙鍵（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濃硫酸濃硫酸170 CH2=CH2 +H2O醇醇CH2=CH2+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH2 2）鹵代烴的消去引入）鹵代烴

7、的消去引入C=C3 3）炔烴加成引入）炔烴加成引入C=C4 4）醇的氧化引入）醇的氧化引入C=O引入鹵原子引入鹵原子（X）1 1）烴與）烴與X2取代取代CH4 +Cl2 CH3Cl+ HCl光照光照2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O催化劑催化劑CHCH + HBr CH2=CHBr 催化劑催化劑3 3）醇與）醇與HX取代取代CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br2 2）不飽和烴與）不飽和烴與HX或或X2加成加成引入羥基引入羥基（OH）1 1）烯烴與水的加成）烯烴與水的加成CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH催化劑催化劑加熱加壓加熱加壓2 2）醛（酮）與氫氣加成）醛（

8、酮）與氫氣加成CH3CHO +H2 CH3CH2OH催化劑催化劑C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O3 3）鹵代烴的水解（堿性）鹵代烴的水解（堿性）C2H5Br +NaOH C2H5OH + NaBr水水4 4）酯的水解）酯的水解稀稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O（2）官能團的消除）官能團的消除通過加成消除通過加成消除不飽和鍵不飽和鍵通過消去或氧化或酯化或取代等消除通過消去或氧化或酯化或取代等消除羥基羥基通過加成或氧化消除通過加成或氧化消除醛基醛基通過消去反應(yīng)或水解反應(yīng)可消除通過消去反應(yīng)或水解反應(yīng)可消除鹵原子鹵原子（3）官能團的衍變）官能團

9、的衍變2 2、正向合成分析法、正向合成分析法 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，找出合成所需要的直接可間接的找出合成所需要的直接可間接的中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物，逐步，逐步推向推向目標(biāo)合成有機物目標(biāo)合成有機物。基礎(chǔ)原料基礎(chǔ)原料中間體中間體中間體中間體目標(biāo)化合物目標(biāo)化合物正向合成分析法示意圖正向合成分析法示意圖3 3、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)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。化合物。基礎(chǔ)原料基礎(chǔ)原料中間體中間體中間體中間體

10、目標(biāo)化合物目標(biāo)化合物逆向合成分析法示意圖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)條件所確定的合成路線的各步反應(yīng)，其反應(yīng)條件必須比較必須比較溫和溫和，并具有，并具有較高的產(chǎn)率較高的產(chǎn)率，所使用物基，所使用物基礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是礎(chǔ)原料和輔助原料應(yīng)該是低毒性低毒性、低污染低污染、易得易得和和廉價廉價的。的。2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO練習(xí)：用練習(xí)：用2-2-丁烯、乙烯為原料設(shè)計丁烯、乙烯為原料設(shè)計 的合成路線的合成路線OOOONaOHNaOHC C2

11、2H H5 5OHOHOOOO1 1、逆合成分析：、逆合成分析：COHCOHOO+ +CHCHOOCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrCH2CH2NaOHNaOH水水2 2、合成路線：、合成路線：CH2CH2BrBr2 2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO O2 2CuCuCHCHOOO O2 2COHCOHOO濃濃H2SO4OHOHBrBrBrBrBrBr2 2BrBrBrBr2 2BrBrNaOHNaOH水水再切斷再切斷認目標(biāo)認目標(biāo)巧切斷巧切斷得原料得原料得路線得路線OHOHOOOO課堂練習(xí)：寫出下列合成的各步反應(yīng)方程式1.由由CH3CH2Cl合成合成CH2OHCH2OH。2. 由由CH3CHClCH2CH3 合成合成 1，4-丁二醇。丁二醇。n本節(jié)小結(jié)：有機合成的目的就是利用有機反應(yīng)有機合成的目的就是利用有機反應(yīng)規(guī)律，以合適的基礎(chǔ)原料和輔助原料，通過合規(guī)律，以合適的基礎(chǔ)原料和輔助原料，通過合理的途徑合成目標(biāo)化合物。理的途徑合成目標(biāo)化合物。n其中其中，最有用的合成思路最有用的合成思路逆推法逆推法，為合成為合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機化合物更有其獨到的作用。請結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機化合物更有其獨