資源簡介

(共25張PPT)
有機合成（第一課時）
——有機合成的主要任務(wù)
任務(wù)一：認識有機合成
問題1：什么是有機合成？
自然資源
↓
↓（加工和轉(zhuǎn)化）
↓
功能各異、性能卓越的有機物
問題2：有機合成的意義是什么？
通過有機合成不僅可以制備天然有機物，還可以對天然有機物進行局部的結(jié)構(gòu)改造和修飾，使其性能更加完美，以滿足人類的特殊需求。
CH2=CH2
CH3CH2OH
CH2-Br
CH2-Br
CH2-CN
CH2-CN
CH2-COOH
CH2-COOH
CH2
CH2
COOCH2CH3
COOCH2CH3
H2O
、催化劑
Br2
NaCN
H+、H2O
催化劑
丁二酸二乙酯（ ）在生活中應(yīng)用廣泛，常用作食物加香劑、增塑劑和特種潤滑劑，以乙烯為原料可合成丁二酸二乙酸。
CH2COOCH2CH3
CH2COOCH2CH3
原料
目標產(chǎn)物
中間體1
中間體2
中間體3
中間體4
官能團轉(zhuǎn)化
官能團轉(zhuǎn)化
碳骨架構(gòu)建
官能團轉(zhuǎn)化
官能團轉(zhuǎn)化
有機合成的關(guān)鍵是：碳骨架構(gòu)建和引入官能團
任務(wù)二：構(gòu)建碳骨架
問題1：根據(jù)你已經(jīng)學過的有機化學知識分析有哪些反應(yīng)可以構(gòu)建碳骨架？（碳鏈增長、縮短、成環(huán)）
碳鏈增長
酯化反應(yīng)
加聚反應(yīng)
分子間脫水
鹵代烴與氰化鈉反應(yīng)
……
碳鏈縮短
酯類水解反應(yīng)
裂解反應(yīng)
……
碳鏈成環(huán)
多元醇、羥基酸、氨基酸脫水成環(huán)
……
問題2：閱讀課本83頁，分析各反應(yīng)機理總結(jié)歸納碳骨架的構(gòu)建方法？（碳鏈增長、縮短、成環(huán)）
任務(wù)二：構(gòu)建碳骨架
1、碳鏈增長
CH≡CH
CH2=CHCN
催化劑
HCN
CH2=CHCOOH
H2O，H+
加成反應(yīng)
水解反應(yīng)
C=O
R
(R1)H
催化劑
HCN
C
R
(R1)H
OH
CN
C
R
(R1)H
OH
CH2NH2
催化劑
H2
加成反應(yīng)
還原反應(yīng)
①不飽和有機物與HCN發(fā)生加成反應(yīng)
1、碳鏈增長
②羥醛縮合反應(yīng)
α
α
β
CH3-C-H+CH3CHO
O
催化劑
CH3-C-CH2CHO
OH
H
催化劑
CH3-CH=CHCHO+H2O
碳鏈增長
酯化反應(yīng)
加聚反應(yīng)
分子間脫水
鹵代烴與氰化鈉反應(yīng)
nCH2=CH2
一定條件下
—CH2=CH2—
[ ]
n
CH3COOH+HOCH2CH3
CH3COOCH2CH3+H2O
濃硫酸
C2H5OH+HOC2H5
C2H5OC2H5+H2O
濃硫酸
140℃
C2H5Cl+NaCN
C2H5CN+NaCl
不飽和有機物與HCN發(fā)生加成反應(yīng)
羥醛縮合反應(yīng)
1、碳鏈增長
2、碳鏈縮短
C=CH-R
R’
R’’
C=O
R’
R’’
H+
KMnO4
+R-COOH
RC≡CH
H+
KMnO4
R-COOH+CO2
烯烴雙鍵碳上有兩個H產(chǎn)物是CO2；雙鍵碳上有一個H產(chǎn)物是羧酸；雙鍵碳上沒有H產(chǎn)物是酮。
炔烴三鍵碳上有一個H產(chǎn)物是CO2；三鍵碳上沒有H產(chǎn)物是羧酸。
-CH
R
R’
H+
KMnO4
-COOH
與酸性KMnO4發(fā)生氧化反應(yīng)
2、碳鏈縮短
碳鏈縮短
酯類水解反應(yīng)
裂解反應(yīng)
C4H10
CH4+C3H6
高溫高壓
CH3COOH+HOC2H5
CH3COOC2H5+H2O
濃硫酸
與酸性KMnO4發(fā)生氧化反應(yīng)
3、碳鏈成環(huán)
COOH
+
COOH
第爾斯-阿爾德反應(yīng)
3、碳鏈成環(huán)
碳鏈成環(huán)
多元醇、羥基酸、氨基酸脫水成環(huán)
COOH
COOH
HOCH2
HOCH2
+
濃硫酸
+2H2O
O=C
O=C
O
O
CH2
CH2
HOCH2CH2OH
濃硫酸
O
+H2O
第爾斯-阿爾德反應(yīng)
任務(wù)三：引入官能團
問題1：結(jié)合如下有機物之間的轉(zhuǎn)化，根據(jù)你已經(jīng)學過的有機化學反應(yīng)，思考常見引入官能團的方法？（碳碳雙鍵、碳鹵鍵、羥基、醛基、羧基、酯基）
1、引入碳碳雙鍵
引入碳碳雙鍵
(1)醇的消去
CH3CH2Br+NaOH CH2=CH2↑+NaBr+H2O
醇
(2)鹵代烴的消去
CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O
濃硫酸
170℃
(3)炔烴的不完全加成
CH CH+HCl CH2=CHCl
催化劑
2、引入碳鹵鍵
引入碳鹵鍵
(1)烷烴、苯及同系物的鹵代
(2)不飽和烴與HX、X2加成
(3)醇與HX的鹵代
CH3CH3+Cl2 CH2=CH2↑+H2O
光
FeBr3
+Br2
-Br
+HBr↑
光
-CH2Cl
+HCl
+Cl2
-CH3
CH2=CH2+HBr CH3CH2Br
CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br +H2O
3、引入羥基
引入羥基
CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr
H2O
(1)烯烴與水的加成反應(yīng)
(2)鹵代烴的水解反應(yīng)
(3)醛或酮的還原反應(yīng)
CH2=CH2+H2O CH3CH2OH
催化劑
CH3CHO+H2 CH3CH2OH
催化劑
CH3-C-CH3+H2
O
催化劑
CH3-CH-CH3
OH
4、引入醛基
引入醛基
(1)醇（伯醇）的氧化反應(yīng)
(2)炔烴的加成反應(yīng)
2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O
Cu/Ag
CH CH+H2O CH3CHO
催化劑
5、引入羧基
引入羧基
(1)醛的氧化
(2)酯的水解
(3)烯烴的氧化
(4)苯的同系物氧化
2CH3CHO+O2 2CH3COOH
催化劑
CH3COOCH2CH3+H2O CH3COOH+C2H5OH
H+
R-CH=CH2 RCOOH+CO2↑
KMnO4
H+
-CH-R
R’
KMnO4
H+
-COOH
思考1：對羥基苯甲酸乙酯是一種常見的防腐劑，也常用于制藥、皮革等行業(yè)，請以甲苯為原料，設(shè)計合成路線合成對羥基苯甲酸乙酯。
思路：
原料
目標產(chǎn)物
CH3
COOC2H5
OH
已知：-CH3為鄰、對位取代定位基；而-COOH為間位取代定位基
CH3
OH
COOH
OH
CH3
Cl
CH3
FeCl3
Cl2
CH3
Cl
一定條件
CH3
OH
酸性KMnO4
COOH
OH
濃硫酸
C2H5OH
COOC2H5
OH
合成路線:
問題2：上述合成路線是否存在缺陷？應(yīng)該如何改進？
任務(wù)四：官能團的保護
CH3
FeCl3
Cl2
CH3
Cl
一定條件
CH3
OH
酸性KMnO4
COOH
OH
濃硫酸
C2H5OH
COOC2H5
OH
合成路線:
問題2：上述合成路線是否存在缺陷？應(yīng)該如何改進？
CH3
FeCl3
Cl2
CH3
Cl
一定條件
CH3
OH
酸性KMnO4
濃硫酸
C2H5OH
COOC2H5
OH
改進路線:
CH3I
CH3
OCH3
HI
COOH
OCH3
COOH
OH
任務(wù)四：官能團的保護
1、羥基（酚羥基）的保護
R-OH
CH3I
R-OCH3
合成反應(yīng)
R’-OCH3
HI
R’-OH
合成反應(yīng)
NaOH
OH
ONa
ONa
H+
OH
2、碳碳雙鍵的保護
R-CH=CH2
R-CH2CH2Cl
HCl
NaOH/乙醇
合成反應(yīng)
3、氨基的保護
R’-CH2CH2Cl
R’-CH=CH2
R-NH2
HCl
R-NH3Cl
合成反應(yīng)
R’-NH3Cl
NaOH
R’-NH2
R-NH2
CH3-C-Cl
O
R-NH-C-CH3
O
合成反應(yīng)
R’-NH-C-CH3
O
H2O
R’-NH2
任務(wù)五：學以致用
思路：
原料
目標產(chǎn)物
CH3
CH2Cl
Cl
CH2OH
ONa
CHO
ONa
CH3
Cl
CH3CHO
鞏固練習：以甲苯和乙醛為原料合成高分子物質(zhì) ，請設(shè)計合理的合成路線。
OH
—CH-CH—
CHO
[ ]
n
OH
—CH-CH—
CHO
[ ]
n
OH
CH=CH
CHO
CHCH2CHO
ONa
OH
CH=CHCHO
ONa
CH3
Cl2
FeCl3
CH3
Cl
Cl2
光照
CH2Cl
Cl
NaOH水溶液

CH2OH
ONa
CHO
ONa
CH3CHO
催化劑
CHCH2CHO
ONa
OH
CH=CHCHO
OH
濃H2SO4

OH
—CH-CH—
CHO
[ ]
n
官能團引入
官能團引入
官能團引入
官能團保護
碳鏈增長
官能團引入
合成路線:
官能團恢復(fù)
O2、Cu

催化劑

同學們，再見

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