第3章 第1节 有机化合物的合成第一二课时

泗县三中李明宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航员生命所需的氧气，控制温度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星的冲击。宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜。我们世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。一座年产8万吨的合成橡胶厂相当于145万亩橡胶园的年产量。一座年产万吨的合成纤维厂相当于30万亩棉田或250万头绵羊的棉毛产量合成纤维合成橡胶以化学为核心的科学技术改变了人类直接简单利用自然资源的状况，制造了无数比天然性能更优异的产品，甚至设计和创造了自然界没有的产品，它已成为人们衣、食、住、行不可缺少的材料。著名化学家伍德沃德：在上帝创造的自然界旁边，化学家又创造了另外一个世界。一、有机合成1．有机化合物合成(1)有机合成是指以单质、无机化合物以及易得到的有机物(一般是四个碳以下的有机物、石油化工生产容易得到的烯烃、芳香烃等化合物)为原料，用化学方法制备较复杂的有机化合物。(2)有机化合物合成的准备知识①熟悉烃类物质(乙烯、乙炔、1,3－丁二烯、苯、甲苯等)、烃的衍生物(卤代烃、乙醇、苯酚、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氨基酸、乙二醇等)、淀粉、纤维素等有机物的重要化学性质。②熟悉取代、加成、消去、酯化、水解、氧化、加聚等重要有机反应类型。③熟悉烃和烃的衍生物的相互转化关系明确目标化合物的结构大量合成设计合成路线合成目标化合物对样品进行结构测定试验其性质或功能有机合成步骤：设计合成路线关键碳骨架的构建官能团的引入增长碳链缩短碳链引入卤原子引入碳碳双键引入羟基引入羰基引入羧基一、有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入1、能使碳链增长的反应有：（一）碳骨架的构建(1)(2)(3)(4)CH3CH2Br+NaCN→CH3CH2CN+NaBrCH3CH2Br+NaCCCH3→CH3CH2-CCCH3+NaBrCH3CHO+HCN→CH3CH-CNOH（ɑ-H加成）CH3CHO+CH3CHO→CH3CH(OH)CH2CHO①卤代烃的取代反应；②醛酮的加成反应；羟醛缩合；⑶⑷⑵⑴1、卤代烃的取代反应；（1）与NaCN；（2）与炔钠；2、醛酮的加成反应；（1）与HCN；（2）羟醛缩合；小结：能使碳链增长的方法：碳链增长的反应有哪些?烯烃、炔烃的加聚反应与HCN加成卤代烃与氰化钠（钠）的取代、醛酮与HCN加成、与格氏试剂的反应羟醛缩合、苯的烷基化、电解羧酸盐增长碳链等总结：1、碳骨架的构建可用于增长碳链的反应小结：1.羟醛缩合:2.格氏反应:5.炔烃/醛、酮加成HCN:6.卤代烃与NaCN反应:4.卤代烃与烃基钠反应:3.苯的烷基化:2CH3CHOCH3CH(OH)CH2CHOOH-2CH3CHOCH3CH=CHCHO+H2OOH-HCHO+CH3MgICH3CH2OH+Mg(OH)I无水乙醚H+/H2O+CH3Cl－CH3+HClAlCl3CH3I+NaCNCH3CN+NaICH3Br+CH3C≡CNaCH3C≡CCH3+NaBrCH≡CH+HCNCH2=CHCN2、能减短碳链的反应有：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3△CH3—CH2KMnO4—COOHCH3CH=CCH3CH3KMnO4CH3CHO+CH3CCH3O‖②苯的同系物的氧化反应③羧酸盐的脱羧反应(5)(6)(7)①烯烃、炔烃的氧化反应（KMnO4）R-COONa+NaOHR-H+Na2CO3△通式：⑸⑹⑺小结：能减短碳链的方法1、氧化反应（酸性KMnO4溶液）（1）烯烃、炔烃；（2）苯的同系物2、脱羧反应R-COONa+NaOHR-H+Na2CO3△通式：总结：碳链缩短的反应有哪些?烷烃的裂化烯、炔被酸性KMnO4氧化羧酸或羧酸盐脱去分子中的羧基放出二氧化碳的反应，得到比羧酸盐少一个碳原子的烷烃等。（1）烷烃的热裂化：C8H18C4H10+C4H8（2）脱羧反应：CH3COONa+NaOHCH4+Na2CO3（3）烯、炔被酸性KMnO4氧化等CH3CH=CH2CH3COOH+CO2KMnO4(H+)3、碳骨架成环的反应有:4、开环的反应:CH2-COOHCH2-OH浓H2SO4△CH2-C=OCH2-O+H2OCH2-COOHCH2-NH2浓H2SO4△CH2-C=OCH2-NH+H2O①酯化反应②氨基、羧基脱水缩合H+△C=OC=OCH2CH2OO+2H2OCH2OHCH2OHCOOHCOOH++H2OH+△CH2-NHCH2-C=OCH2CH2-NH2CH2-COOHCH2①环酯的水解；②环状肽键的水解；(9)(10)(11)(12)⑼⑽⑾⑿小结：碳骨架成环的方法1、酯化反应2、氨基、羧基脱水缩合3、双烯合成或烯烃氧化小结：碳骨架开环的方法1、环酯的水解2、环状肽键的水解3、环烯的氧化2、官能团的引入与转化引入卤素原子引入碳碳双键引入羟基引入羰基引入羧基1、在分子中引入卤素原子的反应有：(13)(14)(15)(16)CH4+Cl2（光）→CH3Cl+HClCH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2BrCH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2OBr+Br2Fe+HBr①烃与X2取代③醇与HX的取代②烯烃、炔烃与HX、X2的加成⒀⒁⒃⒂小结：分子中引入卤素原子的途径1、取代反应（1）烃与X2的取代；（2）醇与HX的取代2、加成反应烯烃、炔烃与HX、X2的加成1.烷烃，苯与卤素反应：CH4+Cl2CH3Cl+HClhv2.烯烃、炔烃、醛、酮、羧酸（α-H）等与卤素反应：C6H6+Br2C6H5Br+HBrFeCH3CH=CH2+Cl2CH2ClCH=CH2+HCl500℃－600℃CH3COOH+Cl2CH2ClCOOH+HCl催化剂3.烯/炔加成卤素/卤化氢：CH2=CH2+Br2CH2BrCH2BrCCl44.醇与卤化氢反应：CH3CH2OH+HClCH3CH2Cl+H2O总结：在碳链上引入卤原子的途径2、在分子中引入羟基的反应有：(17)(18)(19)(20)(21)(3)(4)(11)CH2=CH2+H2OCH3CH2OH一定条件②卤代烃在碱性条件下水解CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBrH2O①烯烃与水加成CH3CHO+H2CH3CH2OH催化剂△③醛、酮中羰基与H2或HCN加成CH3COOCH2CH3+H2O(酸性)→CH3COOH+CH3CH2OH④酯的水解CH3COOHCH3CH2OHLiAlH4⑤羧酸还原⒅⒇⒄⒆(21)小结：分子中引入羟基的途径1、水解（取代反应）（1）卤代烃；（2）酯；2、加成反应（1）烯烃与水；（2）醛、酮与H2、HCN3、羧酸还原LiAlH4做还原剂2.烯烃与水反应：CH2=CH2+H2OCH3CH2OH3.醛、酮加成：CH3CHO+H2CH3CH2OHNi5.酯的水解：CH3COOCH3+NaOHCH3COONa+CH3OH总结：在碳链上引入羟基的途径1.卤代烃水解：CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBrH2O4.羧酸还原：CH3COOHCH3CH2OHLiAlH46.酯交换：HCOOC2H5+CH3OHHCOOCH3+C2H5OH3、在分子中形成碳碳双键的反应有：CH3CH2OHCH2=CH2+H2O浓H2SO4170℃CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O醇△①醇、卤代烃的消去反应(24)(25)(26)CH≡CH+H2CH2=CH2催化剂△②炔与H2不完全加成(24)(25)(26)小结：分子中形成碳碳双键的途径1、消去反应：（1）醇；（2）卤代烃；2、炔烃的不完全的加成1.卤代烃的消去反应：CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2+NaBr+H2O醇CH3CHClCH2Cl+ZnCH3CH=CH2+ZnBr22.醇的消去反应：CH3CH(OH)CH3CH3CH=CH2+H2O浓硫酸总结：引入碳碳双键的反应4、在分子中引入羰基（醛基）的反应有：2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O△Cu(22)(5)CH3CH=CCH3CH3KMnO4CH3COOH+CH3CCH3O‖①醇的催化氧化②烯烃的氧化5、在分子中引入羧基的反应有：CH3—CH2KMnO4—COOHCH3CHO+2Cu(OH)2→CH3COOH+Cu2O+2H2O△②醛的氧化①烯烃及苯的同系物被氧化CH3COOCH2CH3+H2O(酸性)→CH3COOH+CH3CH2OH③酯的水解(5)(6)(11)(12)(20)(23)(1)(22)(5)(6)(23)(20)小结：分子中引入羰基（醛基）的途径1、醇的催化氧化；2、烯烃的氧化（KMnO4）小结：分子中引入羧基的途径：1、氧化反应（1）烯烃；（2）苯的同系物；（3）醛；2、酯的水解1.醇的催化氧化：2C2H5OH+O22CH3CHO+2H2OCu2.烯烃的氧化：2CH2=CH2+O22CH3CHO催化剂总结：可引入羰基的反应(CH3)2C=CHCH3(CH3)2C=O+CH3CHOO3Zn/H2O(CH3)2C=C(CH3)22(CH3)2C=OKMnO4(H+)2.醛的氧化反应：CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O4.腈的水解：C2H5CNC2H5COOHH+,H2O在碳链上引入羧基的途径1.羧酸衍生物的水解：CH3COOCH3+H2OCH3COOH+CH3OH酸或碱3.烃的氧化：CH3CH=CHCH32CH3COOHKMnO4(H+)C6H5CH(CH3)2C6H5COOHKMnO4(H+)gkxx精品课件CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5浓硫酸170℃H+CuΔ浓硫酸ΔKMnO4(H+)总结：常见官能团间转化示意图gkxx精品课件CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5H2O催O2化剂HX常见官能团间转化示意图gkxx精品课件CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5银新氨制溶Cu(OH)2液，O2H2NiΔ常见官能团间转化示意图gkxx精品课件CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5浓硫酸,ΔLiAlH4常见官能团间转化示意图gkxx精品课件CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5OH-H+,Δ常见官能团间转化示意图gkxx精品课件CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5碱,醇ΔOH-H2O常见官能团间转化示意图CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5浓硫酸170℃H+CuΔ浓硫酸ΔKMnO4(H+)H2O催O2化剂HX碱,醇ΔOH-H2OOH-H+,Δ浓硫酸,ΔLiAlH4银新氨制溶Cu(OH)2液，O2H2NiΔ常见官能团间转化示意图练一练：某同学将乙醛和丁酮(CH3CH2COCH3)溶于碱性溶液中，并微热，通过该过程不可能得到下列哪种有机化合物：A.CH3CH2C(CH3)=CHCHOB.CH3CH2COCH=CHCH3C.CH3CH(OH)(CH2)2COCH3D.CH3CH(OH)CH(CH3)COCH3C.CH3CH(OH)(CH2)2COCH3利用给定的有机化合物合成相关物质（无机原料任选）苯、氯甲烷苯甲酸苯甲酯乙醇乳酸*乙烯有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）明确目标化合物的结构大量合成设计合成路线合成目标化合物对样品进行结构测定试验其性质或功能有机合成步骤：如何由CH2=CH2制备乙二酸乙二酯?O=CO=CCH2CH2OOCH2=CH2CH2BrCH2BrCH2OHCH2OHCHOCHOCOOHCOOHBr2NaOH(aq)