第四节-有机合成.ppt

新课标人教版高中化学选修5第四节有机合成用化学方法人工合成物质•创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。“水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。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。名称官能团主要化学性质烷烃----------------烯烃炔烃芳香烃----------------卤代烃—X醇—OH酚—OH醛—CHO酮羧酸—COOH酯—COORCCCCCO燃烧氧化、取代、裂化氧化、加成、加聚氧化、加成、加聚氧化、取代、加成水解、消去取代、消去、氧化弱酸性、取代、显色、氧化加成、氧化、聚合加成酸性、酯化水解知识回顾：有机反应的基本类型甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。1）取代反应2）加成反应3）氧化反应知识回顾：有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、醛等与氢气的加成反应。4）还原反应烯烃、炔烃、苯、醛等分子中含有CC、CC可与H2、HX、X2、H2O等加成；CO可与H2加成。5）消去反应有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子(如HX、H2O),而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、乙醇。6）酯化反应醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。①酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应的醇和羧酸(或羧酸盐)的反应。②卤代烃在NaOH的水溶液中水解。由小分子加成聚合生成高分子化合物的反应。如乙烯加聚生成聚乙烯。7）水解反应8）加聚反应有机物的相互转化关系【复习】：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH2-CH]nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa阅读课本P64第三自然段，回答：1、什么是有机合成？2、有机合成的任务有哪些？3、用示意图表示出有机合成过程。自学与交流利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。1、有机合成：2、有机合成的任务：（1）目标化合物分子碳链骨架的构建；（2）官能团的转化。一、有机合成的过程•碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）基础原料中间体1目标化合物中间体2辅助原料1辅助原料2辅助原料3副产物1副产物23、有机合成的过程：有机合成过程示意图4、有机合成遵循的原则1、起始原料要廉价、易得、低毒、低污染——通常采用4个C以下的单官能团化合物和单取代苯。2、尽量选择步骤最少的合成路线——以保证较高的产率。3、满足“绿色化学”的要求。4、操作简单、条件温和、能耗低、易实现。5、尊重客观事实，按一定顺序反应。原料中间产物产品顺顺逆逆必备的基本知识官能团的引入官能团的消除官能团的衍变有机成环反应规律1、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？（1）卤代烃的消去二、有机合成的常规方法（一）常见引入官能团的方法（2）醇的消去（3）炔烃与氢气1：1加成2、怎样在有机化合物中引入羟基？（1）卤代烃水解（2）烯烃与水加成（3）醛/酮加氢（4）酯的水解三种方法四种方法3、怎样在有机化合物中引入卤素原子？（1）烃或烃的衍生物与X2取代反应：（2）醇与HX取代（3）加成反应：①甲烷和氯气②苯和溴③酚和溴水烯烃、炔烃等与X2或HX加成思考与交流4、怎样在有机化合物中引入醛基？（1）某些醇氧化（2）糖类水解（3）炔烃水化5、怎样在有机化合物中引入羧基？（1）醛氧化（2）苯的同系物被强氧化剂氧化（3）羧酸盐酸化（4）酯的酸性水解思考与交流•1、通过加成反应消除不饱和键（二）官能团的消除方法【思考】怎样消去不饱和键？消去醛基？消去羟基？CH2=CH2+H2CH3CH3Ni△CH3CH=O+H2CH3CH2OH催化剂Δ•2、通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基•3、通过消去或氧化或酯化等消去羟基H3CHC=O+H2CH3CH2OH催化剂Δ2CH3CHO+O22CH3COOH催化剂ΔCH3OH+HCOOHHCOOCH3+H2O浓硫酸△CH3CH2OHCH2=CH2+H2O浓硫酸△2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OCu△1.不同官能团间的转换（利用衍生关系）（三）官能团的衍变RCH2CH2-XR-CH=CH2RCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOHRCH2COOCH32.通过某种化学途径增加官能团CH3CH2OHHOCH2CH2OHCH2=CH2ClCH2CH2ClCH2=CHCH2CH3CH3CH=CHCH3CH3CHClCH2CH3CH3CH=CH2CH3CH2CH2OHCH3CH(OH)CH33.通过某种途径使官能团的位置改变还原水解酯羧酸醛醇卤代烃氧化氧化烯烷炔【小结】官能团的衍变酯化取代H2加成H2不完全加成水解取代【思考】看到下列反应条件时，你会想到是什么物质发生反应？产物是什么？（1）Br2/CCl4Cl2/光照Br2/Fe（2）浓硫酸，△（3）NaOH/H2O有机物间转化关系——反应条件归纳（4）NaOH、醇、△（5）[Ag(NH3)2]+、OH-、△（6）O2、Cu、△（7）H2、Ni、△（8）NaHCO3（9）A氧化B氧化C（10）H+/H2O增加碳链：①酯化反应②醇分子间脱水(取代反应)生成醚③聚合反应④C=C或C≡C和HCN加成等减少碳链：①水解反应：酯水解，糖类、蛋白质（四）碳骨架的增减（五）有机成环反应规律1.形成环酯2.形成环醚基础原料辅助原料副产物副产物中间体中间体辅助原料辅助原料目标化合物三、有机合成的方法1、正向合成分析法（又称顺推法）此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出可直接合成的所需要的中间产物，并同样找出它的下一步产物，依次类推，逐步推向合成目标有机物。探讨学习1如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物质：CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3酯化乙酸乙酯乙酸乙醛乙醇氧化氧化乙烯水化2、逆向合成分析法基础原料中间体中间体目标化合物逆向合成分析法示意图又称逆推法，其特点是从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。原料中间产物产品顺顺逆逆C—OHC—OHOOH2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—OC2H5C—OC2H5OO(石油裂解气)CH3CH2OH+H2O+Cl2[O]浓H2SO4水解探讨学习2如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？12345△探讨学习2如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？写出有关方程式。1、CH2=CH2+H2OCH3CH2OH高温、高压催化剂2、CH2=CH2+Cl2CH2ClCH2Cl3、CH2ClCH2Cl+H2OCH2OHCH2OHNaOH溶液△4、CH2OHCH2OH[O]COOHCOOHCOOHCOOH5、+2C2H5OHCOOC2H5COOC2H5浓H2SO4△+2H2O科里（E.J.Corey）:编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔奖。•【资料卡片】卡托普利的合成NCOOHHSCH2CHCOCH3卡托普利为血管紧张素抑制剂，临床上用于治疗高血压和充血性心力衰竭。文献共报道了10条合成该物质的路线，其中最有价值的是以2-甲基丙烯酸为原料，通过四步反应得到目标化合物。各步反应的产率如下：请计算一下该合成路线的总产率为多少？【学与问】——多步反应一次计算【学与问】ABC93.0%81.7%85.6%90.0%总产率=1×93.0%×81.7%×90.0%×85.6%=58.54%总产率计算常用的三条有机合成路线1、一元合成路线2、二元合成路线R-CH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯→→→↓←CH2=CH2CH2-CH2∣∣XX二元醇二元醛二元羧酸链酯环酯聚酯→→→←↓↖↙3、芳香族化合物的合成路线CH3∣CH2X∣CHO∣CH2OH∣COOH∣COONa∣芳香酯→→→↓↖↙有机合成的思路•分析碳链的变化•分析官能团的变化•分析题中的信息•分析方法：正向合成、逆向合成、综合比较探讨学习4用2-丁烯、乙烯为原料设计的合成路线OOOO认目标巧切断再切断……得原料得路线采用逆合成分析：NaOHC2H5OHOOOO逆合成分析：COHCOHOO+CHCHOOCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrCH2CH2NaOH水合成路线：CH2CH2Br2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO2CuCHCHOOO2COHCOHOO浓H2SO4OHOHBrBrBrBrBr2BrBrBr2BrBrNaOH水OHOHOOOO例2：已知R-C=OR'+HCNR'R-C-CNOHRCNH+RCOOH试写出下图中A→F各物质的结构简式HBrANaOHH2OB[O]CHCNDH2OH+E浓H2SO4FC14H20O4BrOHOCNOHOHCOOHCOOOCOHBrH2ONaOHC[O]BHCNDH+H2OEH2SO4浓F官能团的保护【例3】以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为：BrCH2-CH=CH-CH2BrHOCH2-CH=CH-CH2OHHOCH2-CHCl-CH2-CH2OHHOOC-CHCl-CH2-COOHHOOC-CH=CH-COOHCH3OOC-CH=CH-COOCH3ABCDE问：A、B两步能否颠倒？设计B、D两步的目的是什么？【思考与交流】练习：完成课后思考题的第2题1)+Cl2光照Cl+HCl2)Cl+NaOHC2H5OH加热+NaCl+H2O3)+Cl2ClCl4)ClClC2H5OH加热+2NaCl+2H2O+2NaOH5)+Br2BrBr练习：完成课后思考题的第2题6)BrBr+H2BrBr催化剂7)BrBr加热+2NaBr+2NaOHH2OHOOH8)+2CH3COOHHOOH浓硫酸加热H3CCOOOOCCH3+2H2O