选修5第三章烃的含氧衍生物 第四节有机合成

5）消去反应
有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分 子(如HX、H2O),而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、 乙醇。
6）酯化反应
醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。
7）水解反应
①酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应的醇 和羧酸(或羧酸盐)的反应。 ②卤代烃在NaOH的水溶液中水解。 由小分子加成聚合生成高分子化合物的反应。如乙 烯加聚生成聚乙烯。
8）加聚反应
（二）官能团的消除方法
【思考】怎样消去不饱和键？消去醛基？消去 羟基？ • 1、通过加成反应消除不饱和键
CH2=CH2+H2
CH3CH=O+H2
催化剂 Δ
Ni
△
CH3CH3
CH3CH2OH
• 2、通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基 H3CHC=O+H2
2CH3CHO+O2 CH3CH2OH
催化剂
Δ
催化剂 Δ
CH3CH2OH
2CH3COOH
• 3、通过消去或氧化或酯化等消去羟基
浓硫酸△ Cu △
CH2=CH2+H2O 2CH3CHO+2H2O HCOOCH3+H2O
2CH3CH2OH+O2 CH3OH+HCOOH
浓硫酸△
【思考与交流】
【例1】以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物 CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为： BrCH2-CH=CH-CH2Br A HOCH2-CH=CH-CH2OH B
1、有机合成： 利用简单、易得的原料，通过有机反应，生 成具有特定结构和功能的有机化合物。 2、有机合成的任务： （1）目标化合物分子碳链骨架的构建； （2）官能团的转化。
•碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）
3、有机合成的过程：
副产物1 副产物2
基础原 料
中间体1
中间体2
目标 化合物
辅助原料1
2. 通过某种化学途径增加官能团
CH3CH2OH HOCH2CH2OH
CH2=CH2
ClCH2CH2Cl
3. 通过某种途径使官能团的位置改变
CH2=CHCH2CH3
CH3CH=CHCH3
CH3CHClCH2CH3
CH3CH2CH2OH
CH3CH(OH)CH3
CH3CH=CH2
必备知识回顾：
烷烃
取 代
官能团
通式 CnH2n+2
代表物 CH3CH3
烯烃
炔烃
碳碳双键
碳碳三键
CnH2n CnH2n-2 CnH2n-6
CH2=CH2
CH≡CH 苯 甲苯
CH3CH2 X
(1)加成反应 (2)氧化反应 (3)加聚反应
(1)加成反应 (2)氧化反应 (3)加聚反应 (1)取代反应 (2)加成反应 (3)氧化反应 (1)取代反应（水解反应） (2)消去反应
HOCH2-CHCl-CH2-CH2OH C HOOC-CHCl-CH2-COOH D
HOOC-CH=CH-COOH
E CH3OOC-CH=CH-COOCH3
问：A、B两步能否颠倒？ 设计B、D两步的目的是什么？ 官能团的保护
【例2】工业上以甲苯为原料生产对羟基苯甲 酸乙酯（一种常用的化妆品防霉剂），其生 产流程如下：
• 复写自然物质
用化学方法人工合成物质
• 修饰 • 自然 • 物质
解热镇痛药物——阿司匹林
叶 绿 素 分 子 的 结 构 式
维 生 素 B12 的 化 学 结 构
自学与交流
阅读课本P64第三自然段，回答： 1、什么是有机合成？
2、有机合成的任务有哪些？
3、用示意图表示出有机合成过程。
一、有机合成的过程
加成
主要有机物之间转化
加成
烯烃
水 消 化 去
炔烃
卤代烃
水解 取代
醇
氧化 还原
醛
酯 水 化 解
氧化
羧酸
酯
有机物间转化关系—— 反应条件归纳
【思考】看到下列反应条件时，你会想到是什么 物质发生反应？产物是什么？ （1）Br2/CCl4 Cl2/光照 Cl2/Fe Br2 （2）浓硫酸，△ （3）NaOH/H2O （4）H+/H2O （5）[Ag(NH3)2]+、OH-、△ （6）O2、Cu、△ （7）H2、Ni、△ （8）NaHCO3 （9）A氧化B氧化C （10）NaOH、醇、△
【学与问】
总产率计算 ——多步反应一次计算
93.0% 90.0% B
A
81.7%
C
85.6%
总产率= 1×93.0%×81.7%×90.0%×85.6%
= 58.54%
科里 （E.J.Corey）:
编制了第一个计算 • 机辅助有机合成路 线的设计程序，于 1990年获诺贝尔奖。
二、有机合成的方法
-X的引入
1.烃与X2的取代 CH4+Cl2 C6H6+Br2
光 Fe
官能团引入
CH3Cl+HCl C6H5Br+HBr
2.不饱和烃与HX、X2的加成 CH2=CH2+HBr △ CH3CH2Br CHBr2CHBr2 CH≡CH+2Br2 3.醇与HX的取代
C2H5OH+HBr
△
C2H5Br + H2O
2、逆合成分析法
又称逆推法，其特点是从产物出发，由后向前推， 先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它 的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为 止。
目标 化合物 中间体1 中间体2 基础原 料
逆合成分析法示意图
逆合成分析法：
目标化 合物 原料
中间体
顺 逆
中间体
顺 逆
基础 原料
中间产物
辅助原料2
辅助原料3
有机合成过程示意图
4、有机合成的设计思路
关键：
设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化 。
必备的基本知识
官能团的引入
官能团的消除
官能团的衍变 有机成环反应规律
二、有机合成的常规方法 （一）常见引入官能团的方法
1、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？
（1）卤代烃的消去 （2）醇的消去
选修5 《有机化学基础》
第三章
烃的含氧衍生物
学习目标
• 【知识与技能】 • 1、认识烃类物质、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯之间的相互转化以及 性质、反应类型、反应条件。 • 2、能列举引入C=C、卤素原子、羟基、醛基和羧基的化学反应，并完成 相应的化学方程式。 • 3、构建知识网并能应用其设计一些简单物质的合成路线。 • 【过程与方法】 • 1、了解合成路线设计的一般思路；知道合成关键为构建碳骨架和引入官 能团。 • 2、通过一些简单物质的合成，初步认识逆向合成法的思维方法，理解确 定合成路线的基本原则。 • 3、通过有机物逆合成法的推理，培养学生逻辑思维能力以及信息的迁移 能力 • 【情感态度与价值观】 1、通过具体事例，使学生认识到合成的有机物与人们生活的密切关系 2、通过具体事例，使学生感受人类对自然认识和改造的过程；知道“绿 色合成”思想是优选合成路线的重要原则。 • 【重点】 • 1、复习各类有机物的性质、反应类型、相互转化关系，构建知识网 • 2、初步学会设计合理的有机合成路线 • 【难点】逆向合成的思维方法
中间体2
正向合成分析法示意图
探讨学习1
如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任 选，合成下列物质： CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3
乙烯
水化
乙醇
氧化
乙醛
酯 化
氧化
乙酸
乙酸乙酯
探讨学习5
卡托普利的合成
CH3 HSCH2CHCO N COOH
卡托普利为血管紧张 素抑制剂，临床上用于 治疗高血压和充血性心 力衰竭。文献共报道了 10条合成该物质的路线， 其中最有价值的是以2-甲 基丙烯酸为原料，通过 四步反应得到目标化合 物。各步反应的产率如 下： 请计算一下该合成路线 的总产率为多少？
（四）碳骨架的增减
五、有机成环反应规律
1. 形成环酯
2. 氨基酸形成环状肽
3. 形成环醚
4.形成环酸酐
5.形成环烃
五、有机合成的方法
1、正向合成分析法
此法采用正向思维方法，从已知原料ห้องสมุดไป่ตู้手，找出 合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标 合成有机物。
基础原 料 目标 化合物
中间体1
三种方法
（3）炔烃与氢气 1：1 加成
2、怎样在有机化合物中引入羟基？
（1）卤代烃水解 （2）烯烃与水加成 （3）醛/酮加氢
四种方法
（4）酯的水解
-C=C-或-C=O的引入
1.醇与卤代烃的消去反应 CH3CH2OH
浓硫酸 170℃
官能团引入
CH2=CH2+H2O
CH3CH2Br
2.醇的氧化
NaOH醇△
COOH
浓H2SO4
5、
+ 2C2H5OH
COOC2H5
△
COOC2H5
+ 2H2O
探讨学习3 以乙醇为原料，合成乙二酸乙二酯
COOH
6
COOH
CH2OH CH2OH
5
CH2Br
4 2
CH2OH CH2OH
3
CH2==CH2
CH2Br
1
CH3CH2OH
以乙醇为主要原料如何制备乙二醇？
乙二酸乙二酯：
CH3-C6H5
Cl2
A
CH3-C6H4-OH B
CH3CH2OH
CH3I (1)
CH3-C6H4-OCH3 CH3CH2OOC-C6H4-OH
C
HI (2)
问：设计（1)、(2)两步的目的是什么？
（三）官能团的衍变
1. 不同官能团间的转换（利用衍生关系）
RCH2CH2-X RCH2CHO R-CH=CH2 RCH2COOH RCH2CH2OH RCH2COOCH3
苯及同 系物 卤代烃
—X
CnH2n+1 X
必备的基本知识
类别
醇
官能团的性质
主要化学性质
(1)与钠反应 (2)取代反应 (3)消去反应 (4)分子间脱水(5)氧化 反应 (6)酯化反应 (1)有弱酸性 (2)取代反应 (3)显色反应 (4)缩聚反应
官能团
—OH
通式
R—OH CnH2n+2O
代表物
CH3CH2OH
CH2=CH2+HBr
2H3CHC=O+2H2O
Cu △
2CH3CH2OH+O2 3.乙烯氧化、乙炔水化
-OH的引入
1.烯烃加水 CH =CH +H O 2 2 2 2.醛.酮加氢气
加热
官能团引入
催化剂
CH3CH2OH
CH3CH=O+H2
(CH3)2C=O+H2
催化剂
Δ 催化剂
CH3CH2OH
(CH3)2CHOH
思考与交流
4、怎样在有机化合物中引入醛基？ （1）某些醇氧化 （2）糖类水解 （3）炔烃水化 5、怎样在有机化合物中引入羧基？ （1）醛氧化 （2）苯的同系物被强氧化剂氧化 （3）羧酸盐酸化 （4）酯的酸性水解
必备的基本知识
类别
烷烃
官能团的性质
主要化学性质
(1)取代反应(2)催化裂化 (3)燃烧反应
Δ
3.卤代烃水解 CH3CH2Cl +H2O NaOH CH3CH2OH △ 4.酯的水解 CH3COOCH2CH3+H2O
H2SO4 Δ
CH3COOH+CH3CH2OH
思考与交流
3、怎样在有机化合物中引入卤素原子？
①甲烷和氯气 （1）烃或烃的衍生物与X2取代反应： ②苯和溴 ③酚和溴水 （2）醇与HX取代 （3）加成反应： 烯烃、炔烃等与X2或HX加成
酚
—OH CnH2n-6O —CHO —COOH R—CHO CnH2nO R—COOH CnH2nO2
C6H5—OH CH3CHO CH3COOH
醛
羧酸
(1)氧化反应 (2)还原反应
(1)具有酸性 (2)酯化反应
酯
—COO—
RCOOR` CnH2nO2
CH3COOC2H5
水解反应
必备知识回顾： 有机反应的基本类型
1）取代反应
甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化，醇的分子间脱水，酯 化反应，酯的水解反应等。
2）加成反应
烯烃、炔烃、苯、醛等分子中含有C C、C C O 可与H2、HX、X2、H2O等加成 。 C
3）氧化反应
有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的 催化氧化。
4）还原反应
有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、 醛等与氢气的加成反应。
产品
探讨学习2
如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？
O C— OC2H5 浓H2SO4 5 C— OC2H5 △ O CH3CH2OH
1 +H2O (石油裂解气) CH2 CH2 +Cl2 2
O
C— OH C— OH
[O]
4
H2C— OH H2C— OH
3水 解
O
H2C— Cl H2C— Cl
探讨学习2
如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？写出有关方程式。
1、CH2=CH2 + H2O
高温、高压 催化剂
CH3CH2OH
2、CH2=CH2 + Cl2 3、CH2Cl CH2Cl + H2O
4、CH2OH CH2OH COOH COOH
[O]
CH2Cl CH2Cl
NaOH溶液 △
CH2OH CH2OH
COOH
用化学方法人工合成物质
• 创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等
宇航服中应用了一百三十 多种新型材料。其中多数 是有机合成材料。
“水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯—四氟乙 烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。
我们世界上每年合成的近百万个新化合物 中约70%以上是有机化合物。
用化学方法人工合成物质