第四節(jié)-有機(jī)合成

石器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鋼鐵時(shí)代高分子時(shí)代合成塑料、合成纖維、合成橡膠、高分子膜合成塑料聚四氟乙烯“塑料王”

合成纖維

合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性，絕緣性、耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通及日常生活中。合成橡膠的用途防水透氣材料玻璃鋼材料防臭鞋墊隱形眼鏡功能性材料石器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鋼鐵時(shí)代高分子時(shí)代合成塑料、合成纖維、合成橡膠、高分子膜有機(jī)合成

世界上每年合成的近百萬個(gè)新化合物中約70%以上是有機(jī)化合物。用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)復(fù)寫自然物質(zhì)用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)修飾自然物質(zhì)晶體阿司匹林:第一種重要的人工合成藥物用化學(xué)方法人工合成物質(zhì)創(chuàng)造新物質(zhì)，如尼龍、滌綸、炸藥、醫(yī)藥等等合成材料顯神威神七飛天青霉素的發(fā)現(xiàn)者——英國(guó)細(xì)菌學(xué)家弗萊明人類治療細(xì)菌性感染的第一武器——青霉素最偉大的三項(xiàng)發(fā)明——青霉素、原子彈、雷達(dá)人類治療細(xì)菌性感染的第一武器——青霉素最偉大的三項(xiàng)發(fā)明——青霉素、原子彈、雷達(dá)青霉素的提取者——澳大利亞病理學(xué)家弗洛里英國(guó)化學(xué)家錢恩1945年的諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)1949年以前，“價(jià)比黃金”，0.12g青霉素相當(dāng)于1963年，降為0.9g黃金0.22元白求恩青霉素的結(jié)構(gòu)通式

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。有機(jī)合成的概念原料通常來源于石油和煤的加工產(chǎn)品等

用CH3CH2OH合成乙二醇（CH2OHCH2OH）試設(shè)計(jì)合成路線并說明理由。CH3CH2OH濃H2SO4CH2CH2堿的水溶液溴水中間體有機(jī)合成的設(shè)計(jì)思路CH2CH2BrBrCH2CH2OHOH中間體1.在這個(gè)有機(jī)合成過程中，發(fā)生了哪些類型的反應(yīng)？2.從原料到目標(biāo)產(chǎn)物，在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了哪些變化？3.有機(jī)合成的關(guān)鍵是什么？消去反應(yīng)加成反應(yīng)取代反應(yīng)一個(gè)羥基引入碳碳雙鍵引入兩個(gè)溴原子引入兩個(gè)羥基目標(biāo)產(chǎn)物基礎(chǔ)原料交流與學(xué)習(xí)有機(jī)合成的關(guān)鍵——官能團(tuán)的引入①官能團(tuán)的引入引入碳碳雙鍵(C=C)的途徑a.鹵代烴消去反應(yīng)碳碳叁鍵(CC)C.醇的消去反應(yīng)b.叁鍵的加成鹵代烴消去反應(yīng)a.鹵代烴水解b.烯烴與水加成c.醛酮與H2加成d.酯的水解等。引入羥基(OH)的途徑a.烯烴或炔烴與X2或HX加成反應(yīng)；b.醇與HX發(fā)生取代反應(yīng)；c.苯環(huán)上的取代反應(yīng)；d,.苯的同系物側(cè)鏈的取代等。引入鹵原子(X)的途徑引入醛基(CHO)的途徑a.醇的催化氧化等。b.乙烯直接氧化法引入羧基(COOH)的途徑a.醛的氧化b.酯水解等交流與學(xué)習(xí)②碳骨架的構(gòu)建增長(zhǎng)碳鏈途徑：縮短碳鏈途徑：有機(jī)合成的關(guān)鍵——碳骨架的構(gòu)建加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng)等。石油的裂解和裂化等。

烷

酯各類有機(jī)物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系芳香烴鹵代烴烯醇醛羧酸

取代

取代

加成

取代

消去

水解

加成

水解

氧化

氧化

水解

水解

氧化

水解

取代

加成

氧化1.運(yùn)用所學(xué)“官能團(tuán)引入”的知識(shí)，利用煤及石油化工中易得的廉價(jià)原料，設(shè)計(jì)制備乙二醇的方案，并寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。2.上述反應(yīng)中出現(xiàn)了幾種有機(jī)物？它們?cè)谡麄€(gè)合成過程中分別起什么作用？思考與交流CH2＝CH2CH2BrCH2BrCH2OHCH2OH基礎(chǔ)原料輔助原料中間體1副產(chǎn)物輔助原料中間體2副產(chǎn)物輔助原料目標(biāo)化合物NaBrBr2的四氯化碳溶液NaOH，水基礎(chǔ)原料輔助原料中間體1副產(chǎn)物輔助原料中間體2副產(chǎn)物輔助原料目標(biāo)化合物阿司匹林晶體阿司匹林泡騰片2000多年前，希臘生理學(xué)家和醫(yī)學(xué)家

希波克拉底（Hippocrates）發(fā)現(xiàn)，楊樹、柳樹的皮葉中含有能鎮(zhèn)痛和退熱的物質(zhì)。鄰羥基苯甲酸俗稱:水楊酸酸性KMnO4基團(tuán)的保護(hù)優(yōu)選合成路線人工合成有機(jī)物加熱、加壓CO2H+NaOH1853年，德國(guó)化學(xué)家柯爾柏合成了水楊酸。水楊酸乙酸酐乙酰水楊酸

1899年由德國(guó)拜爾公司開始生產(chǎn)，應(yīng)用于臨床，取名阿司匹林（Aspirin），是第一種重要的人工合成藥物?！?889年，德國(guó)化學(xué)家Hoffmann改善了水楊酸的療效修飾自然物質(zhì)基礎(chǔ)原料乙酰水楊酸水楊酸基礎(chǔ)原料輔助原料中間體1副產(chǎn)物輔助原料中間體2副產(chǎn)物輔助原料目標(biāo)化合物等基礎(chǔ)原料目標(biāo)化合物逆合成分析法中間體

科里出生于美國(guó),1945年進(jìn)入美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí)，1951年獲得博士學(xué)位，現(xiàn)任哈佛大學(xué)教授。

科里于1967年提出了“逆合成分析原理”,將有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)技巧藝術(shù)地變成了有嚴(yán)格思維邏輯的科學(xué),并利用電子計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線,開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)輔助有機(jī)合成的新紀(jì)元。他所提出的有機(jī)合成理論及方法,促進(jìn)了有機(jī)合成化學(xué)的飛速發(fā)展,因而獲得了1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?！澳婧铣煞治龇ā迸c科里思考與交流

根據(jù)對(duì)乙二醇合成路線的分析，歸納有機(jī)逆合成分析的步驟。CH2＝CH2CH2BrCH2BrCH2OHCH2OH基礎(chǔ)原料中間體目標(biāo)化合物認(rèn)目標(biāo)巧切斷再切斷……得原料得路線

將上述逆合成分析過程逆向進(jìn)行，寫出合成路線。認(rèn)出目標(biāo)物質(zhì)官能團(tuán)用已知的可靠的反應(yīng)切斷重復(fù)上述步驟易于取得的起始原料乙二酸二乙酯(草酸二乙酯)C-OCH2CH3C-OCH2CH3OO

重要的化工原料。主要用于醫(yī)藥工業(yè)中，是硫唑嘌呤、周效磺胺、羧苯脂青霉素、乙哌氧芐青霉素、乳酸氯喹、噻苯咪唑、磺胺甲基異惡唑等藥物的中間體，可作為塑料、染料等產(chǎn)品的中間體，并可作纖維素和香料的溶媒。試用逆合成分析法研究合成草酸二乙酯的路線基礎(chǔ)原料中間體1目標(biāo)化合物中間體2C-OCH2CH3C-OCH2CH3OO思考與交流C-OCH2CH3C-OCH2CH3OOC-OHC-OHOO+2HO-CH2CH3CHOCHOCH2-OHCH2-OHCH2-ClCH2-ClCH2CH2原材料☆逆合成分析：石油裂解氣NaOH水☆合成路線：Br2O2CuO2C2H5OHH2O濃H2SO4C-OCH2CH3C-OCH2CH3OO

在選擇合成路線時(shí)從生產(chǎn)實(shí)際和社會(huì)效益方面考慮應(yīng)注意哪些問題？

思考與交流有機(jī)合成遵循的原則1）起始原料要廉價(jià)、易得；2）步驟最少的合成路線，且產(chǎn)率較高；3）操作簡(jiǎn)單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)；4）滿足“綠色化學(xué)”的要求。原料的綠色化;試劑與催化劑的無公害性（低毒、低污染）;有機(jī)合成中的原子經(jīng)濟(jì)性。

有機(jī)合成的設(shè)計(jì)思路

明確目標(biāo)化合物的結(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)、性質(zhì)、功能的測(cè)試大量合成設(shè)計(jì)合成路線分析基本原料和目標(biāo)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化合成路線碳骨架特征、官能團(tuán)種類與數(shù)目碳骨架構(gòu)建、官能團(tuán)引入經(jīng)濟(jì)、綠色、合成思想正推法逆推法

簡(jiǎn)單易得的原料科學(xué)的合成路線

復(fù)雜的合成材料性能

人類社會(huì)1508年達(dá)芬奇提出把鏡片直接戴進(jìn)眼睛里的想法，時(shí)至今日隱形眼鏡已成為最普及的鏡片種類。－CH2－C－［］nCH3COOCH2CH2OH聚甲基丙烯酸羥乙酯請(qǐng)你用(CH3)2CClCOOH和乙醇，合成挑戰(zhàn)訓(xùn)練1挑戰(zhàn)訓(xùn)練2聚乳酸

用CH3CH=CH2制（聚乳酸），試設(shè)計(jì)合成路線并用化學(xué)方程式表示出來。CCHOOnCH3身邊的合成材料：有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酯思考與探究１？請(qǐng)你設(shè)計(jì)由甲基丙烯合成甲基丙烯酸的合理路線中間體甲基丙烯酸的一條合成路線結(jié)合這一合成路線，請(qǐng)你談一談：1.合成過程中發(fā)生了哪些官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化？2.官能團(tuán)的衍變與官能團(tuán)位置有何關(guān)系？試題重現(xiàn)已知與(CH3)3C－OH結(jié)構(gòu)相似的醇不能被氧化。下列是以A為起始反應(yīng)物合成大分子PMAA的路線。ABCDEFPMAABr2①NaOH/水△②O2/催化劑△O2/催化劑△濃硫酸△③一定條件AF甲基丙烯酸的工業(yè)合成路線HCN催化劑催化劑路線一：路線二：催化劑拓展視野催化劑芳香內(nèi)酯廣泛存在于植物中，是一類重要的香料。A是一種芳香內(nèi)酯，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合成路線：？思考與探究2信息：R－CH=CH2R－CH2－CH2－Br

HBr過氧化物A芳香內(nèi)酯A的一條合成路線AHBr過氧化物IIIIII光，一定條件思考與探究3：

結(jié)核病藥物PAS－Na的合成PAS－Na（對(duì)氨基水楊酸鈉）結(jié)構(gòu)對(duì)比，尋求思路氧化水解還原苯胺，不穩(wěn)定，易氧化氧化取代還原？分離PAS－Na（對(duì)氨基水楊酸鈉）的一種合成路線對(duì)氨基水楊酸鈉為什么先氧化，后水解和還原？結(jié)構(gòu)對(duì)比，尋求思路氧化水解還原苯胺，不穩(wěn)定，易氧化？極限運(yùn)動(dòng)6－羰基庚酸是合成某些高分子材料和藥物的重要中間體。某實(shí)驗(yàn)室以溴代甲基環(huán)己烷為原料合成6－羰基庚酸。請(qǐng)用合成反應(yīng)流程圖表示出最合理的合成方案(注明反應(yīng)條件)。CH2BrCH2CHCH2H2CH2CCH2CH2BrCH3C(CH2)4COOHO溴代甲基環(huán)己烷6-羰基庚酸也可表示為：……提示：CHOR3CR1CR1R3HCR1OR2①O