資源簡介

(共55張PPT)
早期的海洛因口服液
1897年，發明了阿司匹林，11天后發明了海洛因。
費利克斯·霍夫曼教授，德國著名化學家。
被世人譽為“同時帶來天使和魔鬼”的上帝之手。
知識回顧
烴及衍生物
轉化關系
一元合成路線
(官能團衍變)
知識回顧
鹵代烴 → 一元醇 → 一元醛 → 一元羧酸 → 酯
CH3CH2Br
CH3COOCH2CH3
→
CH3CH2OH
→
CH3CHO
→
CH3COOH
CH3CH2OCH2CH3
R—CH═CH2 →
RCH2Cl→RCH2OH→RCHO→RCOOH→RCOOCH2R
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
二元合成路線
HOOCCOOCH2CH2OH
鏈酯
環酯
聚酯
HOCH2CH2OCH2CH2OH
CH3CH2Br
CH3CH2OH
或
知識回顧
芳香化合物合成路線
知識回顧
芳香酯
酸性KMnO4
2021年10月16日，航天員翟志剛、王亞平、葉光富在酒泉衛星發射中心搭乘神舟十三號載人飛船進入天和核心艙，成為入住中國空間站的第二批航天員。180余天的太空飛行中，3名航天員圓滿完成了各項任務。1個小時前，航天員乘組安全返回地面。
宇航員的服裝能使太空的人處于加壓狀態，供給宇航沒問生命所需的氧氣，控制溫度和濕度，防止輻射，還要經得起微流星的沖擊。
宇航服中已經應用了一百三十多種新型材料，其中多數是有機合成材料。
密閉頭盔由透明聚碳酸酯組成，密閉服由耐高溫的防火聚酰胺纖維織物等特殊材料組成。宇航服面罩是由碳材料制成的金剛石膜。
一座年產萬噸的合成纖維廠相當于30萬畝棉田或250萬頭綿羊的棉毛產量。
合成纖維
一座年產8萬噸的合成橡膠廠相當于145萬畝橡膠園的年產量。
合成橡膠
有機合成的貢獻
有機合成路線
的設計與實施
有機合成路線的設計與實施
學習
目標
正向
合成
逆向
合成
合成
原則
從原料出發來分析路線
原料通過有機反應形成一段碳鏈或連上一個官能團，合成第一個中間體，利用中間體的官能團，加上輔助原料，進行第二步反應，合成第二個中間體……
從目標分子出發進行分析
設計復雜有機物合成路線時常用的方法，
將目標分子的適當位置斷開相應的化學鍵，得到較小片段的中間體，再繼續斷開中間體適當位置的化學鍵，得到中間體……
符合“綠色化學”理念
合成步驟較小，副反應少，反應產率高；原料、溶劑和催化劑價廉易得、低毒；反應條件溫和，操作簡便，產物易于分離提純；污染排放少
發酵法：
問題解決
由糧食制備食醋
合成法：
舊工藝：乙烯為原料，請你設計合理的路線合成乙酸。
CH2＝CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
分析該合成過程中官能團的變化。
正向合成分析法
1
經過多步反應，最后得到具有特定結構和功能的目標化合物。
比較原料分子和產物分子在碳骨架和官能團等方面的異同，再有目的地選擇每一步的轉化反應。
基礎原料通過有機反應形成一段碳鏈或連上一個官能團，合成第一個中間體。
在此基礎上，利用中間體的官能團，加上輔助原料，進行第二步反應，合成出第二個中間體……。
基礎原料
輔助原料
中間體Ⅰ
副產物
中間體Ⅱ
輔助原料
副產物
目標分子
發酵法：
由糧食制備食醋
合成法：
舊工藝：乙烯為原料，設計合理的路線合成乙酸。
問題解決
CH2＝CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
新工藝：將乙烯直接氧化生成乙酸。
若舊工藝中合成路線的每一步反應的產率均為70%，請計算合成路線的總產率。
70%×70%×70%＝34.3%
有機合成路線選擇：成本低、產率高，操作簡便且對環境友好。
01
02
03
只有16歲的伍德沃德就以優異的成績，考入麻省理工學院。他是全班學生中年齡最小的一個，素有“神童”之稱，學校為了培養他，為他一人單獨安排了許多課程。只用了3年時間就學完了大學的全部課程，并以出色的成績獲得了學士學位。
學習
1965 年榮獲諾貝爾化學獎
榮譽
他合成的各種極難合成的復雜有機化合物達24種以上，所以他被稱為“現代有機合成之父”
成就
美國化學家伍德沃德
科學家簡介
維生素B12
181個原子
維生素B12的主要功能
組織了來自41 個國家的110位化學家，協同攻關，做了近1 000個復雜的有機合成實驗，歷時11年，終于在他去世前幾年完成了復雜的VB12合成工作。
化學史話
最初，VB12只能從動物的內臟中經人工提煉獲得，產率極低 ！
假如時光倒流, 你能有幸跟當年那些科學大師直接對話或間接交流的話,能否給這些困擾中的科學巨匠提一點小小的建議,面對如此復雜的VB12結構，你們有沒有一些簡單而大膽的設想
化學史話
如何合成？
對于復雜的有機物，用逆向倒推的方法合成。
先分析其結構，將其分割成幾個部分后分別進行合成，再進行組合拼裝。
逆向合成思維
切割拼接法
伍德沃德設計了一個拼接式合成方案，即先合成維生素B12的各個局部，然后再把它們對接起來。
化學史話
甲基丙烯酸，是一種有機化合物，化學式為C4H6O2，為無色結晶性粉末或無色透明液體 ，溶于水，溶于乙醇、乙醚等多數有機溶劑，是重要的有機化工原料和聚合物的中間體。
你能用原料庫中的原料合成甲基丙烯酸？
請你試一試
2—甲基—丙烯
有機原料庫
目標分子
基礎原料
中間體 1
中間體 2
逆向合成分析法
2
3.1 剖析目標分子
從目標化合物出發，在目標化合物的適當位置斷開相應的化學鍵，目的是使得到的較小片段所對應的中間體經過反應可以得到目標化合物。
接下來繼續斷開中間體適當位置的化學鍵，使其可以從更上一步的中間體反應得來。
依次倒推，最后確定最適宜的基礎原料和合成路線。
目標分子
基礎原料
中間體 1
中間體 2
諾貝爾化學獎與逆合成分析理論
1967年美國有機化學家科里(Elias James Corey)，他提出了具有嚴格邏輯性的“逆合成分析原理”，由于科里提出有機合成的“逆合成分方法”并成功地合成50多種藥劑和百余種天然化合物，對有機合成有重大貢獻，而獲得1990年諾貝爾化學獎。
科學家簡介
逆向合成分析法
2
3.2 找中間體
把目標分子化學鍵切斷，分解成不同的中間體
在何處切斷？
官能團處
碳雜鍵處
（如C—N、C—O）
隱形眼鏡
原料：乙烯、丙酮、溴、HCN
問題探究
信息：
請設計合成聚甲基丙烯酸羥乙酯路線圖。
聚甲基丙烯酸羥乙酯
CH2＝CH2
HCN
原料：乙烯、丙酮、溴、HCN
信息：
孫先輝
人類的壽命是隨著社會文明的進步而延長的。
公元前，人類的平均壽命只有18歲，到了古羅馬時代，人類的平均壽命延長到了22歲。
19世紀資本主義開始發展的英國，人類的平均壽命達到了41歲。
兩個世紀后，隨工業社會化的發展，人類的平均壽命幾乎翻了一倍。
2023年中國人人均壽命可能會達到八十歲以上。
你知道嗎？
柳樹的根、皮、枝、葉均可入藥，有清掃解毒、防風利尿的功效。
1838年意大利化學家皮里亞從柳樹皮中分離出了消炎止痛的有效成分——水楊酸。
水楊酸
2-羥基苯甲酸
挑戰自我
請同學們以甲苯或苯酚為原料設計合成水楊酸的路線。
已知：
＋CH3Br
＋HBr
問題探究
德國著名化學家科爾貝
1818年9月27日出生
科學家簡介
最早使用“合成”(synthesis) 這個詞表示現代意義上的有機合成。
1860年由酚和二氧化碳合成水楊酸稱為柯貝爾--施密特反應。
早期搞有機合成的人之一。1845他用二硫化炭、氯氣和水合成醋酸。
此反應使水楊酸能大量制造，這最終導著名的藥物----乙酰水楊酸(阿司匹林)的廉價生產。
科爾貝于1859年提出的方法：
請你評價三種方法。
對位產物，需提純
思考﹒ 討論
碳溴鍵水解因難
科爾貝法步驟少，原料CO2成本低
對位產物，需提純
步驟少
有機合成原則
3
原料易得、廉價
環保
操作安全
水楊酸用于治療關節炎引起的疼痛及流感引起的發熱。
副作用
——酸性使胃酸反流，胃部有灼熱感，苦不堪言。
費利克斯·霍夫曼
1894年，德國拜耳公司的費利克斯·霍夫曼，改進了水楊酸的結構，制得了
生活中的化學
1897年8月，霍夫曼用水楊酸與乙酸酐制備了阿司匹林。
資料在線
1971年，英國藥理學家John在《科學》上發表文章，闡述了阿司匹林的作用機理，這一研究成果獲得了1982年諾貝爾醫學獎。
阿司匹林為什么會治病？
范恩 John Robert Vane （1927-2004）
阿司匹林的副作用
——長效緩釋阿司匹林的合成
阿司匹林存在問題——由于具有抗凝血功能，長期服用會引發消化道出血。
具有抗凝血功能，阿司匹林可作為抗血栓的藥物，但給藥量要減少，且不能被人體快速吸收，需要緩慢吸收，才能達到長時間預防血栓的作用。
1982年，拜爾公司將阿司匹林與聚甲基丙烯酸羥乙酯反應，得到了緩釋阿司匹林，作為抗血栓的長效藥使用，且減少了每天吃藥的次數。
身邊的化學
緩釋阿司匹林
請以阿司匹林、丙酮、乙二醇為原料合成緩釋阿司匹林，畫出合成路線。
已知：
問題解決
問題解決
問題解決
阿司匹林
撲熱息痛
考考你的智慧
請你發揮你的智慧合成一種新藥，同時具有以上二種藥物的功能。
阿司匹林
撲熱息痛
考考你的智慧
畫出合成新藥的合成路線圖。
已知：
RCOOH RCOCl
阿司匹林
撲熱息痛
考考你的智慧
貝諾酯
畫出合成新藥的合成路線圖。
貝諾酯有什么優點？
貝諾酯修飾了阿司匹林羧基，減輕了對胃部的刺激性。
貝諾酯在人體內水解產生2種藥物，同時發揮作用。
貝諾酯水解需一定的時間，起到了緩釋的作用，延長了作用時間。
思考﹒ 運用
這節課我學到了什么？
（用一句話表示）
還有什么疑問？
課堂小結
有機合成
合成的任務
合成路線的設計
構建碳骨架
官能團的引入、轉化、消除及保護
原則
成本低、產率高
環境友好、路線短
方法
正向、逆向設計合成路線
增長和縮短、成環等過程
課堂小結
有機合成概述
課堂小結
建立物質轉化觀
整合有機反應
以轉化的思想認識各類物質性質
從斷鍵的位置再認識官能團的性質
轉化過程中逆推的思想和原則
從目標分子結構判斷中間體的官能團
從化學鍵的特點還原出中間體
從中間體還原出原料庫中的材料
逆推法有機合成路線設計的一般程序
觀察目標分子的結構
由目標分子逆推原料分子并設計合成路線
對不同的合成路線進行優選
目標分子的碳骨架特征，以及官能團的種類和位置
目標分子碳骨架 的構建，以及官能團的引入和轉化
以綠色合成思想為指導
54
逆向合成分析法
目標分子
1
2
3
4
較小的中間體
適當位置
斷開化學鍵
較小的中間體
更小的中間體
適當位置
斷開化學鍵
……
最后的中間體
適當位置
斷開化學鍵
基礎原料

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