(精编课件)有机合成的常规方法.ppt

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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。
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用化学方法人工合成物质
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叶绿 素分 子的 结构
式
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3、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。
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二、有机合成的常规方法
（一）常见引入官能团的方法
1、引入碳碳双键
（1）卤代烃的消去 （2）醇的消去
（3）炔烃与氢气 1：1 加成
2、引入卤素原子
（1）烃或烃的衍生物与X2取代反应 （2）醇与HX取代
第四节 有机合成
一、有机合成的过程
阅读P64第1~3自然段，回答：
1、什么是有机合成？
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、有机合成的意义？
①制备天然有机物，弥补自然资源的不足；②对天然有机物进 行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美；③合成具有特 定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要
基础原料
中间体
中间体
目标化合物
2、逆向合成分析法 （逆推法）
将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体 同辅助原料反应可以得到目标化合物。
目标化合物
中间体
中间体
基础原料
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讨论：以乙醇为原料，合成乙二酸乙二酯。
COOH
5
COOH
6
4 CH2OH
CH2OH
O O
O O
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1、逆合成分析： O
O O
O O
C OH C OH
O+ OH
O CH CH O
Br
OH
Br
CH2
CH2
CH2
CH2
OH
Br
Br
2、合成路线：
OH
Br
Br
Br
OH
O
O
CH2 Br2 CH2 NaOH CH2 Cu C
CH2
CH2 水 CH2 O2 C
（2）设计1、2两步的目的是什么？
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主要有机物之间转化关系图
烷
烯
炔
卤代烃
水解 醇 氧化
还原
氧化
醛
羧酸
酯水 化解
酯
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练习1、选择适宜的合成路线
CH3C=CH2
CH2=C-COOH
BrBr
OHOH
OH
CH3C=CH2 CH3C-CH2
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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。
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“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。
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CH2Br—CH2Br
(2)CH2Br—CH2Br+2NaOH H2O HOCH2CH2OH+2NaBr (3)2CH2=CH2+O2 催化剂 2CH3CHO
(4)2CH3CHO+O2 催化剂 2CH3COOH
催化剂
(5)2CH3COOH+HOCH2CH2OH
CH3COOCH2 ∣ +2H2O
CH3COOCH2
H O2 C
HC
OH OH 浓H2SO4
Br
OH
O
O
Br
OH
Br2 Br NaOH
Br2
NaOH
Br
C2H5OH
水 Br Excellent courseware
OH
CH2 CH2
O O O
O
1、已知乙烯在催化剂的作用下，可被氧化生成乙醛， 试以乙烯，氧气，水为主要原料合成
CH3—C—O—CH2—CH2—O—C—CH3
请计算一下该合成路线 的总产率为多少？
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总产率计算 ——累加原则
93.0%
81.7% 90.0%
A
B
C
85.6%
总产率= 1×93.0%×81.7%×90.0%×85.6% = 58.54%
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(三)合成分析法
1、正向合成分析法 （顺推法） 从已知原料入手，找出合成所需要的直接可间接的中间产物， 逐步推向目标合成有机物。
CH2OH 3 CH2Br 2 CH2==CH2
CH2OH
CH2Br
1
CH3CH2OH
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三、有机合成遵循的原则
1、起始原料要廉价、易得、低毒、低污染——通常采用 4个C以下的单官能团化合物和单取代苯。
2、尽量选择步骤最少的合成路线——以保证较高的产率。 3、满足“绿色化学”的要求。 4、操作简单、条件温和、能耗低、易实现。 5、尊重客观事实，按一定顺序反应。
Br2
OH-
CH3C-CH2 [O]
CH3C-COOH CH2=C-COOH 浓H2SO4
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练习2、选择适宜的合成路线
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练习3、用2-丁烯、乙烯为原料合成以下物质，
请设计合成路线。
O O
认目标
巧切断
O O
再切断 …… 得原料 得路线
原料
顺 中间产物 顺
逆
逆
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产品
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：
CH3—
Cl2 A
CH3—
—OH CH3I
①
CH3—
—OCH3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
B CH3CH2OH C HI
②
CH3CH2OOC—
—OH
问：（1）A、B、C的结构简式
‖
‖
O
O
写出有关的化学方程式。
CH2=CH2 CH2=CH2
Br2
NaOH(H2O)
CH2Br—CH2Br
O2
CH3CHO
O2
} HOCH2CH2OH 浓H2SO4
CH3COOH
催化剂
催化剂
CH3COOCH2 ∣
CH3COOCH2
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化学方程式：
(1)CH2=CH2+Br2
基础原料
中间体
中间体
目标化合物
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学与问
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：
6、引入酯基
酯化反应
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（二）官能团的衍变
1. 不同官能团间的转换（利用衍生关系）
RCH2CH2-X R-CH=CH2 RCH2CH2OH
RCH2CHO RCH2COOH RCH2COOCH3
2. 通过某种化学途径增加官能团
CH3CH2OH
HOCH2CH2OH
CH2=CH2
CH2Cl NaOH
H2O CH3
CH3
CH3
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CH2OH H2
CH3
碳骨架的变化: • 增长碳链或
增加碳原子
• 缩短碳链或 减少碳原子
• 加聚反应 • 醇分子间脱水 • 酯化反应 • 氨基酸分子间脱水
• 烷烃高温分解（裂化、裂解） • 苯的同系物被KMnO4(H+)氧化 • 酯的水解
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2、以乙烯和乙苯为原料(其它无机物自选)， 合成 下列有机物。
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整个过程的反应
光照
取代
NaOH醇 加热
消去
催加化聚剂
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整个过程的反应
光照
取代
NaOH醇 加热
消去
加成
水解
NaOH水 加热
①甲烷和氯气 ②苯和溴 ③酚和溴水
（3）加成反应：烯烃、炔烃等与X2或HX加成
3、引入羟基
（1）卤代烃水解 （3）醛/酮加氢
（2）烯烃与水加成 （4）酯的水解 Excellent courseware
4、引入醛基
（1）某些醇氧化 （2）炔烃水化
5、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
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
CH CH=CH Excellent courseware
3
2
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(三)合成分析法
1、正向合成分析法 （顺推法） 从已知原料入手，找出合成所需要的直接可间接的中间产物， 逐步推向目标合成有机物。
维 生 素
B12 的 化 学 结 构
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解热镇痛药物——阿司匹林
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卡托普利
CH3 HSCH2CHCO N
CH3
青霉素 CH3C CHCOOH
SH NH2
COOH
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• 创造新物质（如尼龙、涤纶、炸药、医药等）
• 形成环状结构
• 烯烃分子间加成 • 炔烃分子间加成 • 醇分子间脱水 • 酯化反应 • 氨基酸分子脱水 • 催化重整 Excellent courseware
小结 有机合成的思维结构
审题
合成目标 新旧知识
分析
突破
设计合成路线 确定方法 推断过程和方向
思维求异，解法求优
准确表达
结构简式 反应类型 化学方程式
酯化
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3、已知：CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2
CH3CH=CH2
Cl2 500 ℃
CH2CH=CH2
Cl COOH
以丙烯、异戊二烯为原料合成
CH3
CH3
CH3CH=CH2
Cl2 500 ℃
CH2CH=CH2 CH2=C-CH=CH2
Cl
CH2OH COOH [O]