【教学课件】第四节有机合成.ppt

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1、第四节第四节 有机合成有机合成第三章第三章 烃的含氧衍生物烃的含氧衍生物海南省洋浦中学：海南省洋浦中学：韩文斌韩文斌 2007.10.28 有机合成历史n远古古：自然：自然资源的利用与源的利用与简单加工（加工（酿酒、制酒、制药等）等）n近代近代：19世世纪20年代起，化学家不断合成并年代起，化学家不断合成并创造出功能各造出功能各异、异、性能卓越的各种有机物性能卓越的各种有机物。（自然界存在与不存在的）。（自然界存在与不存在的）n现代代：据：据权威机构威机构统计：人：人类发现或合成的有机化合物超或合成的有机化合物超过三千万种。二十世三千万种。二十世纪中期，中期，三大合成材料三大合成材料的的工工业

2、化化生生产。石油化工的精石油化工的精细加工，加工，为人人类的生的生产生活提供了丰富的生活提供了丰富的性性能能优良的化工良的化工产品品。逆合成分析法逆合成分析法使得使得计算机算机应用于有机用于有机合成的合成的设计成成为现实。一、有机合成的过程一、有机合成的过程 利用利用简单简单、易得易得的原料，通过有机反应，的原料，通过有机反应，生成具有特定生成具有特定结构和功能结构和功能的有机化合物。的有机化合物。1 1、有机合成的、有机合成的概念概念2 2、有机合成的、有机合成的任务任务 有机合成的任务包括目标化合物有机合成的任务包括目标化合物分子骨架分子骨架的构建的构建和和官能团的转化官能团的转化。有机合

3、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3 3、有机合成的、有机合成的过程过程4、有机合成的设计思路有机合成的设计思路 5、关键：关键：设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化和转化。6、有机物的相互转化关系：、有机物的相互转化关系：两碳有机物为例：两碳有机物为例：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCH CHCH2=CHCl CH-CH nHClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-

4、COOHCH3COOC2H5CH3COONa7 7、碳骨架的构建和官能团的引入碳骨架的构建和官能团的引入。1).1).碳骨架构建碳骨架构建:包括碳链增长和缩短包括碳链增长和缩短、成环和开环等。、成环和开环等。构建方法会以信息形式给出。构建方法会以信息形式给出。2).2).官能团的引入和转化官能团的引入和转化:(1)(1)官能团的引入：官能团的引入：思考与交流思考与交流1 1、引入碳碳双键的三种方法：、引入碳碳双键的三种方法：卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。2 2、引入卤原子的三种方法：、引入卤原子的三种方法：醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的

5、加成；醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成；烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。(2)(2)官能团的转化：官能团的转化：包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。3 3、引入羟基的四种方法：、引入羟基的四种方法：烯烃与水的加成；烯烃与水的加成；卤代烃的水解；卤代烃的水解；酯的水解；酯的水解；醛或酮的还原；醛或酮的还原；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 2CH

6、2BrCH2Brc.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二、有机合成的方法二、有机合成的方法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 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

7、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 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

8、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原子主要有机物之间转化关系图主要有机物之间转化关系图主要有机物之间转化关系图主要有机物之间转化关系图还原还原还原还原水水水水解解解解 酯酯酯酯 化化化化酯酯酯

9、酯羧酸羧酸羧酸羧酸醛醛醛醛醇醇醇醇卤代烃卤代烃卤代烃卤代烃氧化氧化氧化氧化氧化氧化氧化氧化 水解水解水解水解 烯烯烯烯 烷烷烷烷炔炔炔炔（3）官能团的衍变）官能团的衍变2 2、正向合成分析法、正向合成分析法 此法采用正向思维方法，从此法采用正向思维方法，从已知原料已知原料入手，入手，找出合成所需要的直接可间接的找出合成所需要的直接可间接的中间产物中间产物，逐步，逐步推向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3 3、逆向合成分析法、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是将目标化合物倒

10、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以得到目标中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。化合物。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逆向合成分析法示意图逆向合成分析法示意图 所确定的合成路线的各步反应，其反应条件所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须比较必须比较温和温和，并具有，并具有较高的产率较高的产率，所使用物基，所使用物基础原料和辅助原料应该是础原料和辅助原料应该是低毒性低毒性、低污染低污染、易得易得和和廉价廉价的。的。2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成H2COHH2COHH

11、2CClH2CClCH2CH2CHCHOO练习：用练习：用2-2-丁烯、乙烯为原料设计丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线的合成路线NaOHNaOHC C2 2H H5 5OHOH1 1、逆合成分析：、逆合成分析：+NaOHNaOH水水2 2、合成路线：、合成路线：BrBr2 2O O2 2CuCuO O2 2浓浓H2SO4BrBr2 2BrBr2 2NaOHNaOH水水再切断再切断认目标认目标巧切断巧切断得原料得原料得路线得路线课堂练习：写出下列合成的各步反应方程式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本节小

12、结：有机合成的目的就是利用有机反应有机合成的目的就是利用有机反应规律，以合适的基础原料和辅助原料，通过合规律，以合适的基础原料和辅助原料，通过合理的途径合成目标化合物。理的途径合成目标化合物。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，为合成为合成结构复杂的有机化合物更有其独到的作用。请结构复杂的有机化合物更有其独到的作用。请思考逆推法还有那些应用？思考逆推法还有那些应用？n作业：作业：P67 1.2.再见！再见！谢谢大家！谢谢大家！聚四氟乙烯人造血管和心脏补片炼化聚乙化聚乙烯装置装置海南岛西联农场的橡胶园海南岛西联农场的橡胶园合成橡胶产品科里（）:编制了第一个计算机计算机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔奖。n从海南炼化厂输出16500吨成品柴油，将由“镜泊湖”油轮运至广州