第四節(jié)有機合成

第四節(jié)有機合成現(xiàn)在我們穿的五顏六色的衣服,戴的樹脂眼鏡、隱形眼鏡,使用的各種塑料制品,還有服用的大部分有機藥物,這些物質(zhì)都是來源于自然界而又不同于自然界物質(zhì)的合成品。有機合成為人類搭建了一個新的世界。這節(jié)課我們來學習有機合成的相關(guān)知識,認識有機合成的科學方法。1.掌握有機化學反應的主要類型、原理及應用，初步學會引入各種官能團的方法。(重點）2.理解有機合成遵循的基本規(guī)律，初步學會使用逆向合成法合理地設(shè)計有機合成的路線。（難點)3.了解有機合成對人類生產(chǎn)、生活的影響。一、什么是有機合成？1.定義：有機合成是利用簡單、易得的原料，通過有機反應，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物。2.意義：(1)可以制備天然有機物,以彌補自然資源的不足;(2)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;(3)可以合成具有特定性質(zhì)的、自然界并不存在的有機物,以滿足人類的特殊需要。二、有機合成的預備知識1.常見官能團的性質(zhì)官能團結(jié)構(gòu)性質(zhì)碳碳雙鍵碳碳三鍵苯環(huán)羥基醛基羧基酯基－C≡C－－OHCHO加成、氧化加成、氧化加成、取代消去、氧化、取代、酯化氧化、還原中和、酯化水解C＝CCOHOCORO2.常見官能團的引入引入的官能團常見的反應—X—OH—CHO—COOH—COOR烴與X2取代,不飽和烴與HX或X2加成,醇與HX取代烯烴與水加成,醛/酮加氫,鹵代烴水解,酯的水解某些醇和鹵代烴的消去,炔烴加氫某些醇氧化,烯氧化,炔水化,糖類水解醛氧化,苯的同系物被強氧化劑氧化,羧酸鹽酸化,酯酸性水解酯化反應C＝C基礎(chǔ)原料輔助原料副產(chǎn)物副產(chǎn)物中間體中間體輔助原料輔助原料目標化合物三、有機合成的過程這種按一定順序進行的一系列反應就構(gòu)成了合成路線。1.有機物正向合成過程示意圖有機合成的思路就是通過有機反應構(gòu)建目標化合物的分子骨架，并引入或轉(zhuǎn)化所需的官能團。你能利用所學的有機反應，列出下列官能團的引入或轉(zhuǎn)化方法嗎？1.引入碳碳雙鍵的三種方法是____；_____；_______。2.引入鹵原子的三種方法是_____；_______；_______。3.引入羥基的四種方法是________；_______；_______；______?！舅伎寂c交流】【提示】1.三種引入碳碳雙鍵的方法：(1)鹵代烴消去(2)醇消去(3)碳碳三鍵不完全加成2.至少列出三種引入鹵素原子的方法：醇(或酚)和HX取代烯烴(或炔烴)和HX、X2加成(3)烷烴(苯及其同系物)和X2的取代3.至少列出四種引入羥基(—OH)的方法：(1)烯烴和水加成(2)鹵代烴和NaOH水溶液共熱(水解)(3)醛(或酮)還原(和H2加成)(4)酯水解(5)醛氧化(引入—COOH中的—OH)等1.引入的-CHO的方法有：醇的氧化和C=C的氧化。2.引入-COOH的方法有：醛的氧化和酯的水解。3.有機物成環(huán)的方法有：加成法、酯化法和消去法。其他官能團引入的方法：2.有機物逆向合成（1）方法與步驟基礎(chǔ)原料目標化合物中間體中間體（2）實例：用乙烯合成草酸二乙酯CH2＝CH2

CH3CH2OH（中間體）HOCH2CH2OH（中間體）CH3CH2BrBrCH2CH2Br（中間體）基礎(chǔ)原料（目標化合物）OCOCH2CH3OCOCH2CH3OOHOCCOH常見的官能團轉(zhuǎn)化有哪些？

（1）官能團種類變化：CH3-COOCH3CH3CH2-OH氧化CH3-CHO氧化CH3CH2-Br水解CH3-COOH酯化（2）官能團數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去CH2Br－CH2BrCH2＝CH2加Br2【思考與交流】（3）官能團位置變化CH3CH2CH2Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br（4）官能團的保護有些易于氧化的官能團在一定條件下要保護起來使之不能參與反應（1）減少碳鏈（2）增加碳鏈一定條件CH2＝CH2+HCNCH3－CH2－C≡NR—Cl+Cl—R′+2NaR—R′+2NaCl常見碳鏈的變化有哪些？△R－COONa+NaOHR—H+Na2CO3RCHO+R′CHOR－CH＝CH—R′KMnO4(H+)CH3CHCH2CHCH3CHOH—CH2CHO+OHO一定條件【思考與交流】（3）形成碳環(huán)OC＝OOHCH3CHCH2CH2COOHCH3CHCH2CH2+H2O濃硫酸△2CH3CHCOOHOH

CH3CHC＝O

+2H2OOO＝C-CHCH3

O濃硫酸△（4）斷開碳環(huán)濃硫酸CH3CHCH2CH2COOHOHCH3—CHCH2CH2OC＝O+H2O△先用“順推法”縮小范圍和得到一個大致結(jié)構(gòu)，再用“逆推法”來確定細微結(jié)構(gòu)。這樣，比單一的“順推法”或“逆推法”快速而準確。3.有機物順推、逆推法結(jié)合運用例：根據(jù)下列合成流程圖推斷B、C、E的結(jié)構(gòu)簡式：【解析】分析乙苯和高聚物的結(jié)構(gòu)，可推知E的結(jié)構(gòu)簡式為：進一步可推知C為D為B為四、有機合成遵循的原則（1）起始原料要廉價、易得、低毒、低污染——通常采用4個C以下的單官能團化合物和單取代苯。（2）盡量選擇步驟最少的合成路線——以保證較高的產(chǎn)率。（3）滿足“綠色化學”的要求。（4）操作簡單、條件溫和、能耗低、易實現(xiàn)。（5）尊重客觀事實，按一定順序反應。原料中間體產(chǎn)品順順逆逆2.有機合成的方法——逆向合成分析法認目標巧切斷再轉(zhuǎn)換…得原料得路線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(chǎn)物，逐步推向目標合成有機物?；A(chǔ)原料中間體1中間體2目標化合物1．由溴乙烷制取乙二醇，依次發(fā)生反應的類型為()A．取代、加成、水解B．消去、加成、取代C．水解、消去、加成D．消去、水解、取代B2.芳香化合物A是一種基本化工原料，可發(fā)生如下反應：產(chǎn)物D（鄰苯二甲酸二乙酯）是一種增塑劑。請用A、不超過兩個碳的有機物及合適的無機試劑為原料，經(jīng)兩步反應合成D?！咎崾尽?.由A催化加氫生成M的過程中,可能有中間生成物和

(寫結(jié)構(gòu)簡式)生成。

【提示】4．工業(yè)上以A為主要原料來合成乙酸乙酯，其合成路線如下圖所示。其中A是石油裂解氣的主要成份，A的產(chǎn)量通常用來衡量一個國家的石油化工水平。又知2CH3CHO+O22CH3COOH。請回答下列問題：（1）寫出A的電子式

。（2）B、D分子內(nèi)含有的官能團分別是

、

（填名稱）。（3）寫出下列反應的反應類型：①

，④

。（4）寫出下列反應的化學方程式：①_________________________________________；②

；④

。【答案】（1）（2）羥基羧基（3）①加成反應④