有機合成 教案

選修5《有機化學基礎(chǔ)》

第三章烴的含氧衍生物第四節(jié)有機合成用化學方法人工合成物質(zhì)創(chuàng)造新物質(zhì)，如尼龍、滌綸、炸藥、醫(yī)藥等等宇航服中應(yīng)用了一百三十多種新型材料。其中多數(shù)是有機合成材料。

“水立方”是我國第一個采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作為立面維護體系的建筑。

我們世界上每年合成的近百萬個新化合物中約70%以上是有機化合物?，F(xiàn)代有機合成之父——伍德沃德1965年諾貝爾化學獎在上帝創(chuàng)造的自然界旁邊，有機化學家又創(chuàng)造了一個新的世界。

利用簡單、易得的原料，通過有機反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物。1、有機合成：2、有機合成的任務(wù)：（1）目標化合物分子碳鏈骨架的構(gòu)建；（2）官能團的轉(zhuǎn)化。一、有機合成的過程碳鏈發(fā)生變化（包括碳鏈增長、縮短、成環(huán)）

基礎(chǔ)原料中間體1目標

化合物中間體2輔助原料1輔助原料2輔助原料3副產(chǎn)物1副產(chǎn)物23、有機合成的過程：有機合成過程示意圖4、有機合成的設(shè)計思路

關(guān)鍵：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。

必備的基本知識

官能團的引入

官能團的消除官能團的衍變有機成環(huán)反應(yīng)規(guī)律

1、怎樣在有機化合物中引入碳碳雙鍵？（1）鹵代烴的消去二、有機合成的常規(guī)方法（一）常見引入官能團的方法（2）醇的消去（3）炔烴與氫氣1：1加成2、怎樣在有機化合物中引入羥基？（1）鹵代烴水解（2）烯烴與水加成（3）醛/酮加氫（4）酯的水解三種方法四種方法-C=C-或-C=O的引入2CH3CH2OH+O2

2H3CHC=O+2H2OCu△CH3CH2OHCH2=CH2+H2O

濃硫酸170℃CH3CH2BrCH2=CH2+HBr

NaOH醇△1.醇與鹵代烴的消去反應(yīng)2.醇的氧化官能團引入3.乙烯氧化、乙炔水化

-OH的引入H2SO4ΔCH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2OCH3CH2OHCH2=CH2+H2O

催化劑加熱(CH3)2C=O+H2(CH3)2CHOH催化劑Δ官能團引入2.醛.酮加氫氣3.鹵代烴水解4.酯的水解1.烯烴加水CH3CH=O+H2CH3CH2OH催化劑ΔNaOHCH3CH2OHCH3CH2Cl+H2O△3、怎樣在有機化合物中引入鹵素原子？（1）烴或烴的衍生物與X2取代反應(yīng)：（2）醇與HX取代

（3）加成反應(yīng)：①甲烷和氯氣②苯和溴③酚和溴水烯烴、炔烴等與X2或HX加成思考與交流

-X的引入CH2=CH2+HBrCH3CH2Br△CH≡CH+2Br2CHBr2CHBr2C2H5OH+HBr

C2H5Br+H2O△C6H6+Br2

C6H5Br+HBrFe1.烴與X2的取代2.不飽和烴與HX、X2的加成3.醇與HX的取代

CH4+Cl2光CH3Cl+HCl官能團引入4、怎樣在有機化合物中引入醛基？（1）某些醇氧化（2）糖類水解（3）炔烴水化5、怎樣在有機化合物中引入羧基？（1）醛氧化（2）苯的同系物被強氧化劑氧化（3）羧酸鹽酸化（4）酯的酸性水解思考與交流五、有機合成的方法1、正向合成分析法

此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標合成有機物。正向合成分析法示意圖基礎(chǔ)原料中間體1目標

化合物中間體2探討學習1

如何以乙烯為基礎(chǔ)原料，無機原料可以任選，合成下列物質(zhì)：CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3酯化乙酸乙酯乙酸乙醛乙醇氧化氧化乙烯水化科里（E.J.Corey）:編制了第一個計算機輔助有機合成路線的設(shè)計程序，于1990年獲諾貝爾獎。

二、有機合成的方法2、逆合成分析法逆合成分析法示意圖基礎(chǔ)原料中間體1目標

化合物中間體2

又稱逆推法，其特點是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，先找出產(chǎn)物的前一步原料（中間體），并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達簡單的初始原料為止。逆合成分析法例如：乙二酸(草酸)二乙酯的合成C—OHC—OHOOH2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—OC2H5C—OC2H5OO石油裂解氣+CH3CH2OH1+H2O2+Cl234[O]5濃H2SO4水解試設(shè)計方案合成下面的物質(zhì)中間體一中間體二中間體一中間體二提示：占位思想官能團保護雙鍵官能團的保護原料石油

由氯苯合成2,6-二硝基苯胺。思考設(shè)計意圖由甲苯合成鄰氯甲苯3、如果你是一個有機化工廠總工程師，在設(shè)計一種有機物的合成路線時，你會關(guān)心哪些問題？原料豐富、易得、合成的路線短，副反應(yīng)少，原料的利用率高卡托普利的合成探討學習5

卡托普利為血管緊張素抑制劑，臨床上用于治療高血壓和充血性心力衰竭。文獻共報道了10條合成該物質(zhì)的路線，其中最有價值的是以2-甲基丙烯酸為原料，通過四步反應(yīng)得到目標化合物。各步反應(yīng)的產(chǎn)率如下：請計算一下該合成路線的總產(chǎn)率為多少？——多步反應(yīng)一次計算【學與問】ABC93.0%81.7%85.6%90.0%總產(chǎn)率=1×93.0%×81.7%×90.0%×85.6%=58.54%總產(chǎn)率計算三、有機合成遵循的原則1、起始原料要廉價、易得、低毒、低污染——通常采用4個C以下的單官能團化合物和單取代苯。2、盡量選擇步驟最少的合成路線——以保證較高的產(chǎn)率。3、滿足“綠色化學”的要求。4、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(yīng)。原料中間產(chǎn)物產(chǎn)品順順逆逆問題：有機合成對我們的世界有什么影響？對自然的復(fù)制、補充對自然的修飾、創(chuàng)造用化學方法人工合成物質(zhì)復(fù)寫自然物質(zhì)葉

綠

素

分

子

的

結(jié)

構(gòu)

式維生素B12的化學結(jié)構(gòu)維生素B12最后一種被合成的維生素復(fù)制-補充自然用化學方法人工合成物質(zhì)修飾自然物質(zhì)解熱鎮(zhèn)痛藥物——阿司匹林鄰羥基苯甲酸（從楊樹、柳樹皮中提取的天然物質(zhì)對胃的刺激性較大）1899年德國拜爾公司阿司匹林（Aspirin）是第一種重要的人工合成藥物。1982年研制出長效緩釋阿司匹林阿司匹林的晶體各種新型的染料合成纖維涂料創(chuàng)造主要有機物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系圖還原水解

酯化酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化

水解

烯

烷炔鞏固應(yīng)用1.已知下列兩個有機反應(yīng)RCl+NaCN→RCN+NaClRCN+2H2O+HCl→RCOOH+NH4Cl現(xiàn)以乙烯為惟一有機原料（無機試劑及催化劑可任選），經(jīng)過6步化學反應(yīng)，合成二丙酸乙二酯（CH3CH2COOCH2CH2OOCCH2CH3），設(shè)計正確的合成路線，寫出相應(yīng)的化學方程式。2、已知：CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2以異戊二烯(CH2=C

CH=CH2)、丙烯為原料合成CH33.工業(yè)上用甲苯生產(chǎn)對-羥基苯甲酸乙酯（一種常用的化妝品防霉劑），其生產(chǎn)過程如下（反應(yīng)條件及某些反應(yīng)物、產(chǎn)物未全部注明）：請回答：①寫出A、B的結(jié)構(gòu)簡式②在合成路線中設(shè)計反應(yīng)③和⑥的目的是

COOC2H5H3COCH3ACl2催化劑①一定條件下CH3IC2H5OHBHOCOOC2H5（產(chǎn)品）HI②③④⑤⑥官能團的保護OCH3COOHCH3OHCH3OCH3CH3Cl4.已知試寫出下圖中A→F各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式解：,5、從丙烯合成"硝化甘油"(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反應(yīng),寫出①、②、③、④各步反應(yīng)的化學方程式,并分別注明其反應(yīng)類型:①

;②

;③

;④

。6、R—CNRCOOH，R—Cl+CN-R—C