有机合成的思路ppt课件.ppt
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1、第四节第四节 有机合成有机合成授课人:董授课人:董 啸啸第四节 有机合成 世界上每年合成的近百万个新化合物世界上每年合成的近百万个新化合物中约中约70%70%以上是有机化合物。以上是有机化合物。 一座年产一座年产8万吨的万吨的合成橡胶厂相当于合成橡胶厂相当于145万亩橡胶园的年产量。万亩橡胶园的年产量。 一座年产万吨的一座年产万吨的合成纤维厂相当于合成纤维厂相当于30万亩棉田或万亩棉田或250万头绵万头绵羊的棉毛产量羊的棉毛产量 。 合成纤维合成纤维 合成橡胶合成橡胶一、有机合成的过程一、有机合成的过程 1、有机合成定义:、有机合成定义: 利用简单、易得的原料,通过有机化利用简单、易得的原料,
2、通过有机化学反应,合成具有特定结构和功能的有机学反应,合成具有特定结构和功能的有机化合物的过程叫做有机合成。化合物的过程叫做有机合成。 有机合成的基础:有机化学反应有机合成的基础:有机化学反应 2、有机合成的任务:、有机合成的任务: 目标化合物分子骨架构建;目标化合物分子骨架构建; 官能团的转化。官能团的转化。 关键关键:碳骨架的构建碳骨架的构建3、有机合成的原则和思路、有机合成的原则和思路1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染 ;2)步骤最少的合成路线;)步骤最少的合成路线;3)操作简单、条件温和、能耗低、易实现;)操作简单、条件温和、能耗低、易实现;4)
3、满足)满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。 有机合成的思路:有机合成的思路: 有机合成的思路是通过有机反应构建目有机合成的思路是通过有机反应构建目标分子的骨架,并引入或转化所需的官能团。标分子的骨架,并引入或转化所需的官能团。4、有机合成过程: 【分析】有机合成的过程如同建筑师建造【分析】有机合成的过程如同建筑师建造一座大厦,按照顺序从处理地基开始一层一层一座大厦,按照顺序从处理地基开始一层一层向上盖,直到封顶。然后,再进行内部粉刷和向上盖,直到封顶。然后,再进行内部粉刷和装饰,最后交给用户。装饰,最后交给用户。【归【归 纳纳】 有机合成的过程:有机合成的过程:利用基础原料和必要利用基础原
4、料和必要的辅料合成中间体,然后利用中间体和必要的的辅料合成中间体,然后利用中间体和必要的辅料合成第二个中间体,辅料合成第二个中间体,经过多步反应,经过多步反应得到符合要求的碳原子数目和官能团的目标化得到符合要求的碳原子数目和官能团的目标化合物。合物。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辅助原料辅助原料目标化合物目标化合物 有机合成过程示意图有机合成过程示意图 有机合成常用装置:有机合成常用装置:64页图页图3-22【思考与交流【思考与交流】 请用具体的化学方程式表明有机物发请用具体的化学方程式表明有
5、机物发生以下的变化:生以下的变化: 引入双键(三种);引入双键(三种); 引入卤素原子(三种);引入卤素原子(三种); 引入羟基(四种);引入羟基(四种); 引入羧基;引入羧基; 增加碳原子;增加碳原子; 成环的方法;成环的方法; 通过某种途径使一个官能团变为两通过某种途径使一个官能团变为两个:个:a. 卤素原子;卤素原子;b.羟基。羟基。5、有机合成的方法、有机合成的方法有机合成常用的反应:有机合成常用的反应: 引入双键的方法:引入双键的方法: 卤代烃的消去反应、醇的消去反卤代烃的消去反应、醇的消去反应、炔烃的加成反应。应、炔烃的加成反应。 引入卤素原子的方法:引入卤素原子的方法: 烷烃与卤
6、素单质的取代反应、苯烷烃与卤素单质的取代反应、苯的同系物与卤素单质的取代反应、醇的同系物与卤素单质的取代反应、醇与卤化氢取代反应、烯烃与卤素单质与卤化氢取代反应、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应、炔烃与卤素单或卤化氢的加成反应、炔烃与卤素单质或卤化氢的加成反应。质或卤化氢的加成反应。 引入羟基的方法:引入羟基的方法: 烯烃与水加成反应、醛与氢气加成反应、烯烃与水加成反应、醛与氢气加成反应、卤代烃水解反应、酯水解反应。卤代烃水解反应、酯水解反应。 增加碳原子:增加碳原子: 酯化反应、取代反应、加聚反应酯化反应、取代反应、加聚反应 成环的方法:成环的方法: 酯化反应、消去反应、加成反应酯化反应、消
7、去反应、加成反应 使一个卤素原子变为两个的方法:使一个卤素原子变为两个的方法: 先消去反应,再与卤素单质加成反应。先消去反应,再与卤素单质加成反应。 使一个羟基变为两个的方法:使一个羟基变为两个的方法: 先消去反应,再与卤素单质加成反应,先消去反应,再与卤素单质加成反应,然后再水解反应。然后再水解反应。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
8、 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 + 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
9、 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
10、原子(3)官能团的衍变)官能团的衍变【思考与交流】 烃和烃的衍生物中:烃和烃的衍生物中: 能发生取代反应有能发生取代反应有 ; 能发生加成反应有能发生加成反应有 ; 能发生消去反应有能发生消去反应有 ; 能发生聚合反应有能发生聚合反应有 。a.a.官能团种类变化:官能团种类变化:CH3CH2-Br水解水解CH3CH2-OH氧化氧化CH3-CHOb.b.官能团数目变化:官能团数目变化:CH3CH2-Br消去消去CH2=CH2加加BrBr2 2CH2BrCH2Brc.c.官能团位置变化:官能团位置变化:CH3CH2CH2-Br消去消去CH3CH=CH2加加HBrHBrCH3CH-CH3Br官能团的
11、转化:官能团的转化: 包括官能团种类变化、数目变化、位包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。置变化等。氧化氧化CH3-COOH酯化酯化CH3-COOCH3引入的引入的-H H的方法有:的方法有: 醇的氧化和醇的氧化和C=C的氧化的氧化引入引入-的方法有:的方法有: 醛的氧化和酯的醛的氧化和酯的水解水解有机物成环的方法有:有机物成环的方法有:加成法、酯化法和加成法、酯化法和“消去消去”法法 课本课本P P6767习题习题1 1:利用利用2-2-丁烯制取所需物质。丁烯制取所需物质。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
12、-丁二醇丁二醇催化剂催化剂CHCH3 3CH=CHCHCH3 3+HCl+HClCHCH3 3CHCH2CHCH3 3Cl催化剂催化剂CHCH3 3CH=CHCHCH3 3+H+H2 2O OCHCH3 3CHCH2CHCH3 3OHCHCH3 3CH=CHCHCH3 3+Cl+Cl2 2CHCH3 3CHCHCHCH3 3Cl ClCHCH3 3CH=CHCHCH3 3+Cl+Cl2 2CHCH3 3CHCHCHCH3 3Cl ClCHCH3 3CHCHCHCH3 3+2NaOH+2NaOHCl Cl 水水CHCH3 3CHCHCHCH3 3+2NaCl+2NaClOH OH5) 1,3-5
13、) 1,3-丁二烯丁二烯CHCH3 3CH=CHCHCH3 3+Cl+Cl2 2CHCH3 3CHCHCHCH3 3Cl ClCHCH3 3CHCHCHCH3 3+2NaOH+2NaOHCl Cl 醇醇CHCH2 2=CHCH=CHCH2 2+2NaCl+2NaCl1) 2-1) 2-氯丁烷氯丁烷习题参考答案习题参考答案2) 2-2) 2-丁丁醇醇3) 2,3-3) 2,3-二氯丁烷二氯丁烷一定条件一定条件一定条件一定条件5) 1,3-5) 1,3-丁二烯丁二烯4) 2,3-4) 2,3-丁二醇丁二醇1 1、正向合成分析法、正向合成分析法 正向思维方法,从正向思维方法,从已知原料已知原料入手,
14、入手,找出合成所需要的直接或间接的找出合成所需要的直接或间接的中间中间产物产物,逐步推向,逐步推向目标合成有机物目标合成有机物。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二、有机合成分析方法二、有机合成分析方法逆合成分析法:逆合成分析法: 【分析】正向合成分析法是从已知的原料入手,【分析】正向合成分析法是从已知的原料入手,找出合成所需要的真接或间接的中间体,逐步推向找出合成所需要的真接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机物,而逆向合成分析法是在设计复合成的目标有机物,而逆向合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法。杂化合物的
15、合成路线时常用的方法。 逆向合成分析法是将目标化合物倒退一步寻找逆向合成分析法是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体,该中间体同辅助原料反应可上一步反应的中间体,该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物,而这个中间体,又可以由上一以得到目标化合物,而这个中间体,又可以由上一步的中间体得到,依次类推,最后确定最适宜的基步的中间体得到,依次类推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。础原料和最终的合成路线。 由于根据反应原理可能有多种合成路线,所以由于根据反应原理可能有多种合成路线,所以应对多种路线优化,选择最佳方案。应对多种路线优化,选择最佳方案。2 2、逆向合成分析法、逆向合成分析法
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