資源簡介

(共26張PPT)
第三章 烴的衍生物
第五節 有機合成
教學目標
1、教學目標
1) 熟悉烴及烴的衍生物之間的相互轉化、主要的有機反應類型及其特點，能依據相關信息正確書寫化學方程式。
2) 認識有機合成的關鍵是碳骨架的構建和官能團的轉化，了解設計有機合成路線的一般方法，能設計簡單的有機合成路線。
3) 能對給出的有機合成路線進行分析和評價，培養邏輯思維能力和信息遷移能力。
4) 通過設計有機合成路線，體會有機合成在創造新物質、提高人類生活質量及促進社會發展方面的重要貢獻。
2、教學重點和難點
1) 重點：碳骨架的構建和官能團的轉化。
2) 難點：逆合成分析，簡單有機合成路線的設計。
導入新課
“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。
導入新課
每年合成的近百萬個新化合物中約70%以上是有機化合物
有機合成：
有機合成的兩個主要任務：
使用相對簡單易得的原料，通過有機化學反應來構建碳骨架和引入官能團，由此合成出具有特定結構和性質的目標分子。
構建碳骨架和引入官能團
1、構建碳骨架：
碳鏈的增長和縮短；成環和開環
1) 碳鏈增長
(多以題示信息告知)
①炔烴、醛與HCN發生加成反應
CH≡CH
HCN
催化劑
CH2＝CHCN
丙烯腈
H2O、H＋
Δ
CH2＝CHCOOH
丙烯酸
一、有機合成的主要任務
1) 碳鏈增長
(多以題示信息告知)
①炔烴、醛與HCN發生加成反應
CH≡CH
HCN
催化劑
CH2＝CHCN
丙烯腈
H2O、H＋
Δ
CH2＝CHCOOH
丙烯酸
C＝O
R
H
HCN
催化劑
C
R
H
OH
CN
H2
催化劑
C
R
H
OH
CH2NH2
羥基腈
氨基醇
一、有機合成的主要任務
1) 碳鏈增長
(多以題示信息告知)
②鹵代烴與炔鈉的反應
液氨
2CH3C≡CH＋2Na 2CH3C≡CNa＋H2
CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl → CH3C≡CCH2CH3＋NaCl
③羥醛縮合反應
催化劑
O
R C H＋CH3CHO
OH
R C
CH2CHO
H
催化劑
Δ
R CH＝CHCHO
一、有機合成的主要任務
1、構建碳骨架：碳鏈的增長和縮短；成環和開環
2) 碳鏈縮短
①烯烴、炔烴及芳香烴的側鏈的氧化反應
KMnO4
H＋
CH3 CH＝C CH3
CH3
CH CH3
CH3
KMnO4
H＋
O＝C CH3
CH3
CH3 COOH ＋
COOH
一、有機合成的主要任務
3) 成環反應
①共軛二烯烴成環反應
＋
CH
CH
═
═
CH2
CH2
CH2
CH2
②形成環酯
COOH
COOH
濃硫酸
Δ
CH2OH
CH2OH
＋
COOCH2
COOCH2
＋ 2H2O
③形成環醚
HOCH2 CH2OH
一定條件
O
一、有機合成的主要任務
4) 開環反應
①環酯水解開環
②環烯烴氧化開環
CH2 CH2
CH2 C
O
O
＋ H2O
濃硫酸
Δ
CH2 CH2OH
CH2 C OH
O
[O]
CH2 C OH
CH2 C OH
O
O
一、有機合成的主要任務
一、有機合成的主要任務
2、引入官能團
1) 引入碳碳雙鍵
醇的消去反應
鹵代烴的消去反應
炔烴與H2、鹵化氫、鹵素不完全加成反應
濃硫酸
170℃
CH3CH2 OH CH2＝CH2↑＋H2O
醇
CH3CH2Br＋NaOH CH2＝CH2↑＋NaBr＋H2O
CH≡CH ＋ HBr CH2＝CHBr
催化劑

一、有機合成的主要任務
2) 引入碳鹵鍵
烯烴、炔烴與鹵素單質或鹵化氫的加成反應
烷烴、芳香烴的取代反應
醇與氫鹵酸(HX)的取代反應
CH2＝CH2 ＋ HBr CH3CH2Br
催化劑

CH3 ＋Cl2
FeCl3
光
CH2Cl
CH3
Cl
C2H5OH ＋ HBr C2H5Br ＋ H2O
加熱
一、有機合成的主要任務
3) 引入羥基
烯烴與水的加成反應
醛、酮的還原反應
鹵代烴、酯的水解反應
羧酸在一定條件下被還原
CH2＝CH2＋H2O CH3CH2OH
催化劑
加熱、加壓
CH3CHO＋H2 CH3CH2OH
催化劑
Δ
C2H5Br＋NaOH C2H5OH＋NaBr
水
Δ
濃硫酸
Δ
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
RCOOH RCH2OH
LiAlH4
一、有機合成的主要任務
4) 引入羰基
醇的催化氧化
某些烯烴被酸性高錳酸鉀溶液氧化
2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O
Cu
Δ
KMnO4
H＋
(CH3)2C＝C(CH3)2 2(CH3)2C＝O
一、有機合成的主要任務
5) 引入羧基
醛的氧化反應
某些烯烴、苯的同系物被酸性高錳酸鉀溶液氧化
2CH3CHO＋O2 2CH3COOH
催化劑
Δ
KMnO4
H＋
CH3CH＝CHCH3 2CH3COOH
酯的水解反應
CH CH3
CH3
KMnO4
H＋
COOH
濃硫酸
Δ
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
一、有機合成的主要任務
3、常見官能團之間的轉化
還原
水解
酯化
酯
羧酸
醛
醇
鹵代烴
氧化
氧化
水解
取代
烷烴
取代
烯烴
炔烴
水化
消去
水化
消去
加成
加成
氧化
加成
一、有機合成的主要任務
4、常見官能團的保護方法
1) 酚羥基的保護：
因酚羥基易被氧化，在氧化其他基團前可以先使酚羥基在一定條件下與CH3I作用轉化為 OCH3，待氧化其他基團后再在HI或三溴化硼的作用下變為酚羥基，從而達到保護酚羥基的目的。
2) 碳碳雙鍵的保護：
在氧化其他基團前可以利用其與鹵素單質、鹵化氫等的加成反應將其保護起來，待氧化其他基團后再利用消去反應將其轉變為碳碳雙鍵。
3) 醛基的保護：醛與醇反應生成縮醛
R CHO＋2R'OH
R CH
R'
R'
稀酸
R CHO
二、有機合成路線的設計與實施
基礎原料
輔助原料
中間體
副產物
輔助原料
中間體
副產物
1、有機合成過程示意圖
輔助原料
目標產物
二、有機合成路線的設計與實施
2、逆合成分析
中間體
中間體
基礎原料
目標化合物
1) 逆合成分析的基本思路
觀察目標化合物的結構
在目標化合物適當位置斷開相應的化學鍵
得到較小片段所對應的中間體經過反應轉化為目標化合物
繼續斷開中間體適當位置的化學鍵
得到更小片段所對應的中間體且可從上一步的中間體得到
基礎原料
二、有機合成路線的設計與實施
2、逆合成分析
2) 逆合成分析舉例——乙二酸二乙酯的合成
①基本思路：
C OC2H5
C OC2H5
O
O
中間體
中間體
基礎原料
目標化合物
COOH
COOH
C2H5OH
CH2＝CH2
CH2OH
CH2OH
CH2Cl
CH2Cl
CH2
CH2
③
二、有機合成路線的設計與實施
①基本思路：
C OC2H5
C OC2H5
O
O
COOH
COOH
C2H5OH
CH2＝CH2
CH2OH
CH2OH
CH2Cl
CH2Cl
CH2
CH2
②基本合成路線：
②
①
CH3CH2OH
CH2 CH2
OH
OH
CH2 CH2
Cl
Cl
④
COOH
COOH
CH2
CH2
⑤
COOC2H5
COOC2H5
二、有機合成路線的設計與實施
3、有機合成應遵循的基本原則
1) 合成步驟較少，副反應少，反應產率高。
2) 原料、溶劑和催化劑盡可能價廉易得、低毒。
3) 反應條件溫和，操作簡便，產物易于分離提純。
4) 污染排放少，要貫徹“綠色化學”理念，選擇最佳合成路線，以較低的經濟成本和環境代價得到目標產物。
二、有機合成路線的設計與實施
4、有機合成的反應裝置
恒壓滴液漏斗
溫度計
球形冷凝管
三頸燒瓶
二、有機合成路線的設計與實施
練、以甲苯為主要原料合成對氨基苯甲酸。
已知：
1、苯環上的甲基是鄰對位定位基團，苯環上的羧基是間位定位基團。
NO2
Fe、HCl
NH2
(苯胺，有強還原性，易被氧化)
2、
NH2
COOH
二、有機合成路線的設計與實施
分析：
NO2
CH3
CH3
思考：官能團引入順序有何要求？
要求：符合苯環上基團的定位規則
NH2
COOH
二、有機合成路線的設計與實施
濃H2SO4
濃HNO3
NO2
CH3
已知：1、苯環上的甲基是鄰對位定位基團，苯環上的羧基是間位定位基團。
2、苯胺，有強還原性，易被氧化
CH3
KMnO4
NO2
COOH
Fe、HCl
NH2
CH3
Fe、HCl
KMnO4
NH2
COOH
要求：保護氨基，防止被氧化
√

展開更多......

收起↑