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第三章 烴的衍生物
第五節 有機合成
第三課時 有機合成路線的設計與實施
有機合成路線的設計與實施
1.有機合成的設計方法
碳骨架構建
官能團轉化
有機合成路線的確定
進行合理的設計與選擇
較低的成本和較高的產率
簡便而對環境友好的操作得到目標產物。
有機合成路線的設計與實施
1.有機合成的設計方法
(1)從原料出發設計合成路線的方法步驟
簡單、易得
碳骨架和官能團等方面的異同的比較
增加一段碳鏈或連上一個官能團
(2)從目標化合物出發逆合成分析法的基本思路
有機合成路線的設計與實施
1.有機合成的設計方法
目標化合物
適當位置斷開相應的化學鍵
較小片段所對應的中間體
經過反應
適當位置斷開相應的化學鍵
中間體
確定最適宜的基礎原料和合成路線
逆合成分析示意圖
有機合成路線的設計與實施
2.實例分析
以乙二酸二乙酯這種醫藥和染料工業原料的合成為例，說明有機合成路線的設計和選擇。
C
O
C
O
OC2H5
OC2H5
C
O
C
O
OH
OH
CH3CH2OH
CH2
CH2
Cl
Cl
CH2
CH2
OH
OH
CH2=CH2
CH2=CH2
有機合成路線的設計與實施
確定乙二酸二乙酯的基礎原料為乙烯，通過以下5步反應完成合成：
CH2=CH2 + H2O
催化劑
Δ ，加壓
CH3CH2 OH
1.
CH2=CH2 + Cl2
CH2
CH2
Cl
Cl
2.
CH2
CH2
Cl
Cl
+ 2NaOH
H2O
Δ
CH2
CH2
OH
OH
+ 2NaCl
3.
CH2
CH2
OH
OH
+ 2O2
催化劑
Δ
C
C
HO
OH
O
O
+ 2H2O
4.
有機合成路線的設計與實施
確定乙二酸二乙酯的基礎原料為乙烯，通過以下5步反應完成合成：
+ 2CH3CH2 OH
C
C
HO
OH
O
O
+ 2H2O
催化劑
Δ
C
C
C2H5O
OC2H5
O
O
5.
在實際工業生產中，乙二醇還可以通過環氧乙烷與水直接化合的方法合成，而環氧乙烷則可由乙烯直接氧化得到。請比較該方法與以上合成乙二酸二乙酯中的2、3兩步反應，分析生產中選擇該路線的可能原因。
CH2＝CH2
催化劑、△
O2
H2C—CH2
O
加壓、△
H2O
CH2—CH2
OH
OH
思考與討論
(1) 2，3兩步反應采用氯氣、氫氧化鈉，可能腐蝕設備，污染環境；實際工業生產工藝采用氧氣和水，成本低，對環境污染小
(2) 2，3兩步反應原子利用率小于100%；
而實際工業生產工藝原子利用率100%
(5)在進行有機合成時，要貫徹“綠色化學”理念等。
3.設計合成路線的基本原則
(1)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；
有機合成路線的設計與實施
4.常見的合成路線
有機合成路線的設計與實施
（1）脂肪烴為基礎原料到酯的合成路線
①一元合成路線：
鹵代烴
一元醇
一元醛
一元羧酸
酯
HX
R CH＝CH2
R CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
R CH2CH2 OH
[O]
R CH2CHO
[O]
R CH2COOH
濃硫酸
Δ
4.常見的合成路線
有機合成路線的設計與實施
（1）脂肪烴為基礎原料到酯的合成路線
②二元合成路線：
二元醇
二元醛
二元羧酸
鏈酯、環酯、聚酯
X2
CH＝CH2
X CH2CH2 X
NaOH水溶液
Δ
HO CH2CH2 OH
[O]
OHC CHO
[O]
HOOC COOH
濃硫酸
Δ
4.常見的合成路線
有機合成路線的設計與實施
（2）芳香族化合物合成路線
CH3
CH2Cl
CH2OH
CHO
COOH
芳香酯
光照
Cl2
NaOH水溶液
Δ
[O]
[O]
濃硫酸
Δ
Cl
OH
Cl2
FeCl3
②
NaOH水溶液
Δ
①
有機合成發展史
20世紀初，維爾施泰特通過十余步反應合成顛茄酮，總產率僅有0.75%。十幾年后，羅賓遜僅用3步反應便完成合成，總產率達90%。
顛茄酮
有機合成發展史
20世紀中后期，伍德沃德與多位化學家合作，成功合成了奎寧、膽固醇、葉綠素、紅霉素、維生素B12等一系列結構復雜的天然產物。
維生素B12
科里提出了系統化的逆合成概念，開始利用計算機來輔助設計合成路線。
總之，有機合成的發展，使人們不僅能通過人工手段合成原本只能從生物體內分離、提取的天然產物，還可以根據實際需要設計合成具有特定結構和性能的新物質。
1．下列制備設計錯誤的是(　　)A．以苯為原料制水楊酸(鄰羥基苯甲酸)，應向苯環上先引入酚羥基B．制備表面活性劑對十二烷基苯磺酸鈉，
可向苯環上先引入磺酸基(—SO3H)C．制備十二烷基苯可以采用1-十二烯在一定條件下與苯加成D．采用對MgCl2·6H2O在氯化氫氣流中加熱脫水制無水MgCl2
課堂檢測
B
解析：　以苯為原料制水楊酸(鄰羥基苯甲酸)，應向苯環上先引入酚羥基，這樣才利于在酚羥基的鄰位上引入甲基，故A正確；制備表面活性劑對十二烷基苯磺酸鈉，應向苯環上先引入十二烷基，再利用磺化反應在對位引入磺酸基(—SO3H)，故B錯誤；利用1-十二烯在一定條件下與苯發生加成反應可制備十二烷基苯，故C正確；氯化鎂晶體脫水過程中鎂離子易水解生成氫氧化鎂沉淀，在氯化氫氣體中脫水可以抑制鎂離子水解，即MgCl2·6H2O要在HCl氛圍中加熱脫水制得無水MgCl2，故D正確。
2.有下列幾種反應類型：①消去　②加聚　③水解　④加成　⑤酯化　⑥氧化。用乙醇為原料(無機原料任選)制取 ，
按正確的合成路線依次發生的反應所屬類型應是(　　)A．①④③⑥⑤ B．①⑥④③⑤C．①②③⑥⑤ D．⑥①④③⑤
A
解析
為乙二酸與乙醇發生酯化反應制得，因此需要先利用乙醇制備乙二酸，可將乙醇發生消去反應制備乙烯，乙烯再與Br2發生加成反應生成1,2-二溴乙烷，1,2-二溴乙烷在NaOH溶液中發生水解反應生成乙二醇，乙二醇再發生氧化反應生成乙二酸，乙二醇與乙二酸再發生酯化反應生成
，依次發生的反應所屬類型為①④③⑥⑤，故答案為A。

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