資源簡介

(共36張PPT)
專題5 藥物合成的重要原料
——鹵代烴、胺、酰胺
第三單元 有機合成設計
第2課時：有機合成的一般過程
北京時間2023年5月30日，神舟十六號載人飛船成功發射，順利將景海鵬、朱楊柱、桂海潮3名航天員送入太空。其中宇航員穿的宇航服應用了一百三十多種新型材料。其中多數是有機合成材料。有機合成為人類搭建了一個新的世界。這節課我們來學習有機合成的相關知識,認識有機合成的科學方法。
1.結合有機反應類型，認識有機合成的關鍵是碳骨架的構建和官能團的轉化。掌握官能團的引入和轉化的一些技巧。
2.了解設計有機合成路線的一般方法。
3.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。
1.通過分析常見有機化合物的化學性質,從不同角度對有機化合物的轉化關系進行分析和推斷;能根據有機化合物的官能團的轉化等分析有機化合物合成的合理性。（宏觀辨識與微觀探析）
2.通過有機合成中原料的選擇,使學生知道“綠色合成”思想是優選合成路線的重要原則,關注有機化合物的安全生產,培養學生科學的價值觀。（科學態度與社會責任）
3.通過有機化合物合成路線的分析,形成正向、逆向合成法的思維模型,并能在有機合成中進行應用。（證據推理與模型認知）
體會課堂探究的樂趣，
汲取新知識的營養，
讓我們一起 吧！
進
走
課
堂
【有機合成】基本思考原則
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、逆向設計合成路線
增長和縮短、成環等過程
有機合成的主要任務---構建碳骨架
碳骨架是有機化合物分子的結構基礎，進行有機合成時需要考慮碳骨架的形成，包括碳鏈的增長和縮短、成環等過程。
原料分子中的碳原子
目標分子中的碳原子
少于
引入含碳原子的官能團
1、碳鏈的增長
(1)與HCN發生加成反應
(2)羥醛縮合反應
(3)加聚反應
(4)酯化反應
(5)分子間脫水反應
（1）與HCN發生加成反應
①炔烴與HCN的加成反應
HCN
催化劑
H2O,H＋
催化劑
CH≡CH
CH2＝CHCN
CH2＝CHCOOH
丙烯腈
丙烯酸
乙炔
②醛（或酮）與HCN的加成反應
C＝O
R
（R1）H
HCN
催化劑
C
R
（R1）H
OH
CN
H2
催化劑
C
R
（R1）H
OH
CH2NH2
羥基腈
氨基醇
（2）羥醛縮合反應
醛分子中在醛基鄰位碳原子上的氫原子（α-H）受羰基吸電子的影響，具有一定的活潑性。分子內含有α-H的醛在一定條件下可與醛基發生加成反應，生成β-羥基醛，該產物易失水，得到α,β-不飽和醛。這類反應被稱為羥醛縮合反應，是一種常用的增長碳鏈的方法。
催化劑
CH3—C—H＋CH3CHO
O
α
CH3—C—CH2CHO
OH
H
催化劑
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
（2）羥醛縮合反應
催化劑
CH3—C—H
O
α
CH3—CH—CH2CHO
OH
催化劑
△
CH3—CH＝CHCHO＋H2O
α
α
β
β
＋
H
C CHO
H
H
β-羥基醛
加成反應
②消去反應
α,β-不飽和醛
①加成反應
消去反應
（5）分子間脫水
C2H5 OH + HO C2H5 C2H5 O C2H5 + H2O
濃H2SO4
140 ℃
（3）加聚反應
（4）酯化反應
18
18
CH3—C—OH+H—O—C2H5 CH3—C—O—C2H5 + H2O
濃H2SO4
O
O
原料分子中的碳原子
目標分子中的碳原子
多于
斷開碳鏈
2、碳鏈縮短
(1)烷烴的分解反應
(2)酯的水解
(3)與KnMnO4發生氧化反應
（1）烷烴的分解反應
C4H10 CH4+C3H6
△
（2）酯的水解反應
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
稀H2SO4
（3）與高錳酸鉀發生氧化反應
①烯烴
C＝CH—R
R'
R''
KMnO4
H＋
C＝O＋R—COOH
R'
R''
二氫成氣
一氫成酸
無氫成酮
CH≡C—R
KMnO4
H＋
CO2＋RCOOH
②炔烴
CH—
R
R'
KMnO4
H＋
HOOC—
③芳香化合物的側鏈
3.碳鏈的成環
共軛二烯烴（含有兩個碳碳雙鍵，且兩個雙鍵被一個單鍵隔開的烯烴，如1,3-丁二烯）與含碳碳雙鍵的化合物在一定條件下發生雙烯合成反應（Diels-Alder reaction），得到環加成產物，構建了環狀碳骨架。
COOH
＋
△
COOH
1
2
3
4
6
5
1
2
3
4
6
5
（1）共軛二烯烴加成
（2）合成環酯
碳鏈的增長
碳鏈的縮短
碳鏈的成環
小結：
(1)與HCN發生加成反應
(2)羥醛縮合反應
(3)加聚反應
(4)酯化反應
(5)分子間脫水反應
(1)烷烴的分解反應
(2)酯的水解
(3)與KnMnO4發生 氧化反應
(1)共軛二烯烴加成
(2)合成環酯
有機合成的主要任務---構建碳骨架
有機合成的主要任務---設計合成路線
1.有機合成的設計方法
碳骨架構建
引入官能團
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。
(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
增加一段碳鏈或引入官能團
1.有機合成的設計方法
(2)從目標化合物出發逆合成分析法的基本思路
目標化合物
斷開某位置化學鍵或官能團轉化
較小片段所對應的中間體
經過反應
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
斷開某位置化學鍵
或官能團轉化
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
(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；
4.常見的合成路線
（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
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
（1）脂肪烴為基礎原料到酯的合成路線
②二元合成路線：
（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
2.有機合成的方法——逆向合成分析法
認
目
標
…
1.有機合成的方法——正向合成分析法
此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產物，逐步推向目標合成有機物。
基礎原料
中間體1
中間體2
目標化合物
巧切斷
再轉換
得原料
得路線
1．綠色化學對化學反應提出了“原子經濟性”(原子節約)的新概念及要求。理想的“原子經濟性”反應是原料分子中的原子全部轉變成所需產物，不產生副產物，實現零排放。以下反應中符合綠色化學原理的是（ ）　
A.乙烯與氧氣在銀催化作用下生成環氧乙烷
B.乙烷與氯氣制備氯乙烷
C.苯和乙醇為原料，在一定條件下生產乙苯
D.乙醇與濃硫酸共熱制備乙烯
A
2.由環己醇制取己二酸己二酯，最簡單的流程途徑順序正確的是( )　　
①取代反應　②加成反應　③氧化反應　④還原反應　⑤消去反應　⑥酯化反應　⑦中和反應　⑧聚合反應
A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥
C．⑤②③⑥ D．⑤③④⑦
【提示】
B
3.在一次有機化學課堂小組討論中，某同學設計了下列合成路線，你認為不可行的是（ ）
A. 用氯苯合成環己烯：
B. 用甲苯合成苯甲醇：
C. 用乙烯合成乙酸：
D. 用乙烯合成乙二醇：
D
4、根據下列合成流程圖推斷B、C、E的結構簡式：
【解析】分析乙苯和高聚物的結構，可推知E的結構
簡式為：
進一步可推知C為
D為 B為
5.（2017 全國卷I節選）已知: ||+||| 。寫出用環戊烷和2-丁炔為原料制備化合物 的合成路線 (其他試劑任選)。
(合成路線常用的表示方式為A B…… 目標產物)
【分析】根據題意可知環戊烷光照條件下與鹵素生成環鹵代烴，然后經消去反應生成環戊烯，環戊烯與丁炔發生題給信息的反應，再與溴加成即得目標產物。
【答案】
6.（2023·遼寧選擇考節選）加蘭他敏是一種天然生物堿，可作為阿爾茨海默癥的藥物，其中間體的合成路線如下。
某藥物中間體的合成路線如下(部分反應條件已略去)，其中M和N的結構簡式
分別為________________ 和___________________。
提示：根據題目中給的反應條件和已知條件，利用逆合成法分析，有機物N可以與NaBH4反應生成最終產物，類似于題中有機物G與NaBH4反應生成有機物H，作用位置為有機物N的N=C上，故有機物N的結構為 ，有機物M可以發生已知條件所給的反應生成有機物N，說明有機物M中含有C=O，結合反應原料中含有羥基，說明原料發生反應生成有機物M的反應是羥基的催化氧化，有機物M的結構為 。

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