有机合成(优秀课程教材)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
✓ 反应条件必须比较温和 ✓ 产率较高 ✓ 原料低毒性、低污染、廉价
·········
试用逆合成分析法研究用乙烯合成草酸二乙酯的路线
O C-OCH2CH3 C-OCH2CH3 O
O C-OH C-OH O
CHO CHO
+ 2 HO-CH2CH3
CH2-OH CH2-OH
CH2-Cl CH2-Cl
CH2
3）卤代烃的水解（碱性） 水
C2H5Br +NaOH △ C2H5OH + NaBr
4）酯的水解 稀H2SO4
CH3COOC2H5 + H2O △ CH3COOH+C2H5OH （2）官能团的消除
①通过加成消除不饱和键
②通过消去或氧化或酯化或取代等消除羟基 ③通过加成或氧化消除醛基
④通过消去反应或水解反应可消除卤原子
（3）官能团的衍变
4、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质
请以乙醇为例写出上述转化的化学方程式：
思考:如何引入醇羟基、醛基、羧基、酯基
【归纳总结及知识升华 】
思考：
1、至少列出三种引入C=C的方法：
(1) 卤代烃消去
(2) 醇消去 (3) C≡C不完全加成等
思考：
2、至少列出三种引入卤素原子的方法：
CH2 原材料
学生活动3
由 H2C
CH3
C
CH3
和
合成
CH3 CH2 C n
聚甲基丙烯酸羟乙酯
COOCH2CH2OH
CH
3
CH2 C n COOCH2CH2OH
甲基丙烯酸
乙二醇
1、由异丁烯合成甲基丙烯酸方法
CH3
H2C C
CH3
CH3 CH3-C=CH2
Br2
BrBr CH3-C-CH2
CH3
3、引入羟基的四种方法： 烯烃与水的加成；卤代烃的水解；
酯的水解；醛的还原。
(2)官能团的转化： 包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。
a.官能团种类变化：
CH3CH2-Br
水解
CH3CH2-OH
氧化
CH3-CHO
b.官能团数目变化：
CH3CH2-Br 消去 CH2=CH加2 Br2 CH2Br－CH2Br
第四节 有机合成
有机材料的惊艳绽放 新型的ETFE（乙烯一四氟乙烯共聚物）
3000个美丽的 蓝色泡泡
水立方
1、抗压性很好，每个泡泡都可承受汽车的重 量 2、保温隔热 3、会“呼吸” 4、有很强的自洁性 5、节能 每天自然光照9个小时以上
海 葵 毒 素
分子式 C129H223N3O54
知识链接
O HO-H
CH3(CH2)3C-O-CH2(CH2)3CH3
目标化 合物
CH3CH2CH2CH2COOH + HO-CH2CH2CH2CH2CH3 中间体
CH3CH2CH2CH2CHO
CH3CH2CH2CH2CH2OH
中间体
CH3CH2CH2CH=CH2
基础原 料
想一想：结合生产实际，同学们，你认为在选择原料 和合成途径时，你应该注意一些什么问题？
2、有机合成的任务
有机合成的任务包括目标化合物分子骨架 的构建和官能团的转化。
3、有机合成的过程
基础原料 辅助原料
副产物 中间体 辅助原料
副产物 中间体 辅助原料
目标化合物
有机合成过程示意图
4、有机合成的设计思路
5、关键： 设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入 和转化 。
6、有机物的相互转化关系： 两碳有机物为例：
思路
明确目标化合物的性质和结构
官
关键： 设计合成路线
能 团
的
反思
引
检测样品的性能，不断改进
入
方
法
有机合成的方法？
官能团的引入和转化:
(1)官能团的引入：
思考与交流
1、引入碳碳双键的三种方法： 卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。 2、引入卤原子的三种方法： 醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成； 烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。
1、有机推断题中审题的要点
⑴文字、框图及问题要全面浏览。 ⑵化学式、结构式要看清。 ⑶隐含信息要善于发现。
2、有机推断题的突破口
四类信息(⑴ 反应（条件、性质）信息⑵ 结构信息⑶ 数 据信息⑷ 隐含信息)的充分挖掘，抓住有机物间 的衍生关系。
3、解答问题中注意要点
结构简式、分子式、方程式等书写要规范。
目标化 合物
中间体
中间体
基础 原料
学生活动2
在日常生活中，饮料、糖果中常常添加一些有 水果香味的酯类香料，例如具有苹果香味的戊酸戊酯， 你能利用1-戊烯为原料合成戊酸戊酯这种香料吗？
戊酸戊酯
O CH3(CH2)3C-O-CH2(CH2)3CH3
1-戊烯
CH2=CH-CH2CH2CH3
逆合成分析法
OH
NaOH
O
Br2
Br C2H5OH
H O2
H
O C OH C OH
O
BrNaOH OH 水
Br
浓H2SO4
O O
O O
练习：用2-丁烯、乙烯为原料设计
O
的合成路线
认目标
巧切断
O
再切断…… 得原料
1、逆合成分析： O O
OH
Br
C OH
CH
CH2
CH2
CH2
O O
O
C OH
O+ OH
CH
CH2
CH2
NaOH H2O
OHO CH3-C-C
CH3
浓H2SO4
CH2=C-COOH 浓H2SO4 CH3 CH3OH
CH2=C-COOCH3 CH3
2、合成乙二醇
CH2BrCH2Br
CH2OHCH2OH
CH3 H2C C CH3
CH2OHCH2OH
酯化
CH3
加聚
练习：用2-丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线
CH3CH2Br +NaOH
醇 △
CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O
3）炔烃加成引入C=C
CH≡CH + HBr
催化剂
△
4）醇的氧化引入C=O
CH2=CHBr
催化剂
2CH3CH2OH+O2 △ 2CH3CHO+2H2O
②引入卤原子（—X）
1）烃与X2取代
光照
CH4 +Cl2
CH3Cl+ HCl
思考：
4、在碳链上引入醛基和羧基的方法有：
醛基：
(1) R—CH2OH氧化 (2) 乙炔和水加成 (3) RCH=CHR‘ 适度氧化 (4) RCHX2水解等
思考：
4、在碳链上引入醛基和羧基的方法有：
羧基：
(1) R—CHO氧化 (2) 酯水解 (3) RCH=CHR' 适度氧化 (4) RCX3水解等
c.官能团位置变化：
CH3CH2CH2-Br 消去 CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3
Br
二、有机合成的方法 1、有机合成的常规方法
（1）官能团的引入 ①引入双键（C=C或C=O）
1）某些醇的消去引入C=C
浓硫酸
CH3CH2 OH 170℃ CH2==CH2↑ +H2O
2）卤代烃的消去引入C=C
——[美] 伍德沃德
用化学方法人工合成物质
HO
O
复写自然物质
O
HO
HO
OH百度文库
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
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
一、有机合成的过程 1、有机合成的概念
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。
海葵毒素的同分异构体数目为271个，是目前最 复杂的化合物,但已被科学家全合成。
1989年经8年之久由哈佛大学的Kishi领导24名 博士和博士后完成。
1965年诺贝尔化学奖
Robert B. Woodward(United States )
有机合成使人 类在旧的自然界旁 又建立起一个新的 自然界，大大地改 变了社会上物质及 商品的面貌，使人 类的生活发生了巨 大的革命。
CH2
O
OH
Br
Br
Br
O
Br
2、合成路线：OH
Br Cu CH2 O CH2
Br
2CH2
CH2
OH
NaOHCH2 水 CH2
2
O C C
Br
OH
Br2Br NaOH
O
Br2
Br C2H5OH
Br
O
H O2 C
H
C
O
Br NaOH
水
Br
OH OH
浓H2SO4
OH
O O
得路线
O O O
O
有机合成的过程
(1) 醇(或酚)和HX取代
(2) 烯烃(或炔烃)和HX、X2加成 (3) 烷烃(苯及其同系物)和X2的取代等
思考：
3、至少列出四种引入羟基(—OH)的方法：
(1) 烯烃和水加成
(2) 卤代烃和NaOH水溶液共热(水解) (3) 醛(或酮)还原(和H2加成) (4) 酯水解 (5) 醛氧化(引入—COOH中的—OH)等
2）不饱和烃与HX或X2加成 CH2==CH2+Br2
3）醇与HX取代
△
C2H5OH + HBr
③引入羟基（—OH）
1）烯烃与水的加成 催化剂 CH2==CH2 +H2O 加热加压
CH2BrCH2Br
C2H5Br + H2O
CH3CH2OH
2）醛（酮）与氢气加成
催化剂
CH3CHO +H2 Δ
CH3CH2OH
O O
O
O
认目标 巧切断 再切断 …… 得原料 得路线
1、逆向合成分析：
O
O
OH
Br
O O
C OH
CH
CH2
CH2
CH2
C OH
O
O
+O
CH
CH2
O
OH
CH2
CH2
Br
OH
Br
Br
OH
Br
Br
2、合成路线：
Br Cu CH2 O CH2
Br
2CH2
CH2
OH
N水aOHCCHH22
2
O C C
Br
Br2Br
CH3-CH3 CH3-CH2-Cl CH3-CH2-OH CH2=CH2 CH3-CHO
CH2Cl-CH2-Cl CH3-COOH
CHCH CH3COONa
CH2=CHCl
[ CH-CH ] n H Cl
CH3COOC2H5
顺推法
即正向思维法，从已知原料入手，找出合成所需 的中间产物，逐步推向待合成的有机物。 思维程序是：
原料
中间产物
产品
学生活动1
OH
由
CH3 合成
俗称:水杨酸
OH CH3
→酸性KMnO4
OH O
C OH
OH CH3
→CH3I
→ O CH3 酸性KMnO4 CH3
O CH3 O
C OH
→HI
OH O
C OH
水杨酸
注意：基团的保护 • 优选合成路线
逆合成分析法
最适宜的基础原料 最终的合成路线
1990年诺贝尔化学奖—科里
思考：
5、如何增加或减少碳链？
增加：
① 酯化反应
② 醇分子间脱水(取代反应)生成醚 ③加聚反应 ④缩聚反应 ⑤ C=C或C≡C和HCN加成等
思考：
5、如何增加或减少碳链？
减少：
① 水解反应：酯水解，糖类、
蛋白质(多肽)水解 ② 裂化和裂解反应； ③ 脱羧反应； ④ 烯烃或炔烃催化氧化(C=C或C≡C断开)等
·········
试用逆合成分析法研究用乙烯合成草酸二乙酯的路线
O C-OCH2CH3 C-OCH2CH3 O
O C-OH C-OH O
CHO CHO
+ 2 HO-CH2CH3
CH2-OH CH2-OH
CH2-Cl CH2-Cl
CH2
3）卤代烃的水解（碱性） 水
C2H5Br +NaOH △ C2H5OH + NaBr
4）酯的水解 稀H2SO4
CH3COOC2H5 + H2O △ CH3COOH+C2H5OH （2）官能团的消除
①通过加成消除不饱和键
②通过消去或氧化或酯化或取代等消除羟基 ③通过加成或氧化消除醛基
④通过消去反应或水解反应可消除卤原子
（3）官能团的衍变
4、醇、醛、羧酸、酯的相互转化及其化学性质
请以乙醇为例写出上述转化的化学方程式：
思考:如何引入醇羟基、醛基、羧基、酯基
【归纳总结及知识升华 】
思考：
1、至少列出三种引入C=C的方法：
(1) 卤代烃消去
(2) 醇消去 (3) C≡C不完全加成等
思考：
2、至少列出三种引入卤素原子的方法：
CH2 原材料
学生活动3
由 H2C
CH3
C
CH3
和
合成
CH3 CH2 C n
聚甲基丙烯酸羟乙酯
COOCH2CH2OH
CH
3
CH2 C n COOCH2CH2OH
甲基丙烯酸
乙二醇
1、由异丁烯合成甲基丙烯酸方法
CH3
H2C C
CH3
CH3 CH3-C=CH2
Br2
BrBr CH3-C-CH2
CH3
3、引入羟基的四种方法： 烯烃与水的加成；卤代烃的水解；
酯的水解；醛的还原。
(2)官能团的转化： 包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。
a.官能团种类变化：
CH3CH2-Br
水解
CH3CH2-OH
氧化
CH3-CHO
b.官能团数目变化：
CH3CH2-Br 消去 CH2=CH加2 Br2 CH2Br－CH2Br
第四节 有机合成
有机材料的惊艳绽放 新型的ETFE（乙烯一四氟乙烯共聚物）
3000个美丽的 蓝色泡泡
水立方
1、抗压性很好，每个泡泡都可承受汽车的重 量 2、保温隔热 3、会“呼吸” 4、有很强的自洁性 5、节能 每天自然光照9个小时以上
海 葵 毒 素
分子式 C129H223N3O54
知识链接
O HO-H
CH3(CH2)3C-O-CH2(CH2)3CH3
目标化 合物
CH3CH2CH2CH2COOH + HO-CH2CH2CH2CH2CH3 中间体
CH3CH2CH2CH2CHO
CH3CH2CH2CH2CH2OH
中间体
CH3CH2CH2CH=CH2
基础原 料
想一想：结合生产实际，同学们，你认为在选择原料 和合成途径时，你应该注意一些什么问题？
2、有机合成的任务
有机合成的任务包括目标化合物分子骨架 的构建和官能团的转化。
3、有机合成的过程
基础原料 辅助原料
副产物 中间体 辅助原料
副产物 中间体 辅助原料
目标化合物
有机合成过程示意图
4、有机合成的设计思路
5、关键： 设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入 和转化 。
6、有机物的相互转化关系： 两碳有机物为例：
思路
明确目标化合物的性质和结构
官
关键： 设计合成路线
能 团
的
反思
引
检测样品的性能，不断改进
入
方
法
有机合成的方法？
官能团的引入和转化:
(1)官能团的引入：
思考与交流
1、引入碳碳双键的三种方法： 卤代烃的消去；醇的消去；炔烃的不完全加成。 2、引入卤原子的三种方法： 醇（或酚）的取代；烯烃（或炔烃）的加成； 烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。
1、有机推断题中审题的要点
⑴文字、框图及问题要全面浏览。 ⑵化学式、结构式要看清。 ⑶隐含信息要善于发现。
2、有机推断题的突破口
四类信息(⑴ 反应（条件、性质）信息⑵ 结构信息⑶ 数 据信息⑷ 隐含信息)的充分挖掘，抓住有机物间 的衍生关系。
3、解答问题中注意要点
结构简式、分子式、方程式等书写要规范。
目标化 合物
中间体
中间体
基础 原料
学生活动2
在日常生活中，饮料、糖果中常常添加一些有 水果香味的酯类香料，例如具有苹果香味的戊酸戊酯， 你能利用1-戊烯为原料合成戊酸戊酯这种香料吗？
戊酸戊酯
O CH3(CH2)3C-O-CH2(CH2)3CH3
1-戊烯
CH2=CH-CH2CH2CH3
逆合成分析法
OH
NaOH
O
Br2
Br C2H5OH
H O2
H
O C OH C OH
O
BrNaOH OH 水
Br
浓H2SO4
O O
O O
练习：用2-丁烯、乙烯为原料设计
O
的合成路线
认目标
巧切断
O
再切断…… 得原料
1、逆合成分析： O O
OH
Br
C OH
CH
CH2
CH2
CH2
O O
O
C OH
O+ OH
CH
CH2
CH2
NaOH H2O
OHO CH3-C-C
CH3
浓H2SO4
CH2=C-COOH 浓H2SO4 CH3 CH3OH
CH2=C-COOCH3 CH3
2、合成乙二醇
CH2BrCH2Br
CH2OHCH2OH
CH3 H2C C CH3
CH2OHCH2OH
酯化
CH3
加聚
练习：用2-丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线
CH3CH2Br +NaOH
醇 △
CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O
3）炔烃加成引入C=C
CH≡CH + HBr
催化剂
△
4）醇的氧化引入C=O
CH2=CHBr
催化剂
2CH3CH2OH+O2 △ 2CH3CHO+2H2O
②引入卤原子（—X）
1）烃与X2取代
光照
CH4 +Cl2
CH3Cl+ HCl
思考：
4、在碳链上引入醛基和羧基的方法有：
醛基：
(1) R—CH2OH氧化 (2) 乙炔和水加成 (3) RCH=CHR‘ 适度氧化 (4) RCHX2水解等
思考：
4、在碳链上引入醛基和羧基的方法有：
羧基：
(1) R—CHO氧化 (2) 酯水解 (3) RCH=CHR' 适度氧化 (4) RCX3水解等
c.官能团位置变化：
CH3CH2CH2-Br 消去 CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3
Br
二、有机合成的方法 1、有机合成的常规方法
（1）官能团的引入 ①引入双键（C=C或C=O）
1）某些醇的消去引入C=C
浓硫酸
CH3CH2 OH 170℃ CH2==CH2↑ +H2O
2）卤代烃的消去引入C=C
——[美] 伍德沃德
用化学方法人工合成物质
HO
O
复写自然物质
O
HO
HO
OH百度文库
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
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
一、有机合成的过程 1、有机合成的概念
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。
海葵毒素的同分异构体数目为271个，是目前最 复杂的化合物,但已被科学家全合成。
1989年经8年之久由哈佛大学的Kishi领导24名 博士和博士后完成。
1965年诺贝尔化学奖
Robert B. Woodward(United States )
有机合成使人 类在旧的自然界旁 又建立起一个新的 自然界，大大地改 变了社会上物质及 商品的面貌，使人 类的生活发生了巨 大的革命。
CH2
O
OH
Br
Br
Br
O
Br
2、合成路线：OH
Br Cu CH2 O CH2
Br
2CH2
CH2
OH
NaOHCH2 水 CH2
2
O C C
Br
OH
Br2Br NaOH
O
Br2
Br C2H5OH
Br
O
H O2 C
H
C
O
Br NaOH
水
Br
OH OH
浓H2SO4
OH
O O
得路线
O O O
O
有机合成的过程
(1) 醇(或酚)和HX取代
(2) 烯烃(或炔烃)和HX、X2加成 (3) 烷烃(苯及其同系物)和X2的取代等
思考：
3、至少列出四种引入羟基(—OH)的方法：
(1) 烯烃和水加成
(2) 卤代烃和NaOH水溶液共热(水解) (3) 醛(或酮)还原(和H2加成) (4) 酯水解 (5) 醛氧化(引入—COOH中的—OH)等
2）不饱和烃与HX或X2加成 CH2==CH2+Br2
3）醇与HX取代
△
C2H5OH + HBr
③引入羟基（—OH）
1）烯烃与水的加成 催化剂 CH2==CH2 +H2O 加热加压
CH2BrCH2Br
C2H5Br + H2O
CH3CH2OH
2）醛（酮）与氢气加成
催化剂
CH3CHO +H2 Δ
CH3CH2OH
O O
O
O
认目标 巧切断 再切断 …… 得原料 得路线
1、逆向合成分析：
O
O
OH
Br
O O
C OH
CH
CH2
CH2
CH2
C OH
O
O
+O
CH
CH2
O
OH
CH2
CH2
Br
OH
Br
Br
OH
Br
Br
2、合成路线：
Br Cu CH2 O CH2
Br
2CH2
CH2
OH
N水aOHCCHH22
2
O C C
Br
Br2Br
CH3-CH3 CH3-CH2-Cl CH3-CH2-OH CH2=CH2 CH3-CHO
CH2Cl-CH2-Cl CH3-COOH
CHCH CH3COONa
CH2=CHCl
[ CH-CH ] n H Cl
CH3COOC2H5
顺推法
即正向思维法，从已知原料入手，找出合成所需 的中间产物，逐步推向待合成的有机物。 思维程序是：
原料
中间产物
产品
学生活动1
OH
由
CH3 合成
俗称:水杨酸
OH CH3
→酸性KMnO4
OH O
C OH
OH CH3
→CH3I
→ O CH3 酸性KMnO4 CH3
O CH3 O
C OH
→HI
OH O
C OH
水杨酸
注意：基团的保护 • 优选合成路线
逆合成分析法
最适宜的基础原料 最终的合成路线
1990年诺贝尔化学奖—科里
思考：
5、如何增加或减少碳链？
增加：
① 酯化反应
② 醇分子间脱水(取代反应)生成醚 ③加聚反应 ④缩聚反应 ⑤ C=C或C≡C和HCN加成等
思考：
5、如何增加或减少碳链？
减少：
① 水解反应：酯水解，糖类、
蛋白质(多肽)水解 ② 裂化和裂解反应； ③ 脱羧反应； ④ 烯烃或炔烃催化氧化(C=C或C≡C断开)等