资源简介

(共55张PPT)
早期的海洛因口服液
1897年，发明了阿司匹林，11天后发明了海洛因。
费利克斯·霍夫曼教授，德国著名化学家。
被世人誉为“同时带来天使和魔鬼”的上帝之手。
知识回顾
烃及衍生物
转化关系
一元合成路线
(官能团衍变)
知识回顾
卤代烃 → 一元醇 → 一元醛 → 一元羧酸 → 酯
CH3CH2Br
CH3COOCH2CH3
→
CH3CH2OH
→
CH3CHO
→
CH3COOH
CH3CH2OCH2CH3
R—CH═CH2 →
RCH2Cl→RCH2OH→RCHO→RCOOH→RCOOCH2R
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
二元合成路线
HOOCCOOCH2CH2OH
链酯
环酯
聚酯
HOCH2CH2OCH2CH2OH
CH3CH2Br
CH3CH2OH
或
知识回顾
芳香化合物合成路线
知识回顾
芳香酯
酸性KMnO4
2021年10月16日，航天员翟志刚、王亚平、叶光富在酒泉卫星发射中心搭乘神舟十三号载人飞船进入天和核心舱，成为入住中国空间站的第二批航天员。180余天的太空飞行中，3名航天员圆满完成了各项任务。1个小时前，航天员乘组安全返回地面。
宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航没问生命所需的氧气，控制温度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星的冲击。
宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料，其中多数是有机合成材料。
密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜。
一座年产万吨的合成纤维厂相当于30万亩棉田或250万头绵羊的棉毛产量。
合成纤维
一座年产8万吨的合成橡胶厂相当于145万亩橡胶园的年产量。
合成橡胶
有机合成的贡献
有机合成路线
的设计与实施
有机合成路线的设计与实施
学习
目标
正向
合成
逆向
合成
合成
原则
从原料出发来分析路线
原料通过有机反应形成一段碳链或连上一个官能团，合成第一个中间体，利用中间体的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成第二个中间体……
从目标分子出发进行分析
设计复杂有机物合成路线时常用的方法，
将目标分子的适当位置断开相应的化学键，得到较小片段的中间体，再继续断开中间体适当位置的化学键，得到中间体……
符合“绿色化学”理念
合成步骤较小，副反应少，反应产率高；原料、溶剂和催化剂价廉易得、低毒；反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；污染排放少
发酵法：
问题解决
由粮食制备食醋
合成法：
旧工艺：乙烯为原料，请你设计合理的路线合成乙酸。
CH2＝CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
分析该合成过程中官能团的变化。
正向合成分析法
1
经过多步反应，最后得到具有特定结构和功能的目标化合物。
比较原料分子和产物分子在碳骨架和官能团等方面的异同，再有目的地选择每一步的转化反应。
基础原料通过有机反应形成一段碳链或连上一个官能团，合成第一个中间体。
在此基础上，利用中间体的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成出第二个中间体……。
基础原料
辅助原料
中间体Ⅰ
副产物
中间体Ⅱ
辅助原料
副产物
目标分子
发酵法：
由粮食制备食醋
合成法：
旧工艺：乙烯为原料，设计合理的路线合成乙酸。
问题解决
CH2＝CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
新工艺：将乙烯直接氧化生成乙酸。
若旧工艺中合成路线的每一步反应的产率均为70%，请计算合成路线的总产率。
70%×70%×70%＝34.3%
有机合成路线选择：成本低、产率高，操作简便且对环境友好。
01
02
03
只有16岁的伍德沃德就以优异的成绩，考入麻省理工学院。他是全班学生中年龄最小的一个，素有“神童”之称，学校为了培养他，为他一人单独安排了许多课程。只用了3年时间就学完了大学的全部课程，并以出色的成绩获得了学士学位。
学习
1965 年荣获诺贝尔化学奖
荣誉
他合成的各种极难合成的复杂有机化合物达24种以上，所以他被称为“现代有机合成之父”
成就
美国化学家伍德沃德
科学家简介
维生素B12
181个原子
维生素B12的主要功能
组织了来自41 个国家的110位化学家，协同攻关，做了近1 000个复杂的有机合成实验，历时11年，终于在他去世前几年完成了复杂的VB12合成工作。
化学史话
最初，VB12只能从动物的内脏中经人工提炼获得，产率极低 ！
假如时光倒流, 你能有幸跟当年那些科学大师直接对话或间接交流的话,能否给这些困扰中的科学巨匠提一点小小的建议,面对如此复杂的VB12结构，你们有没有一些简单而大胆的设想
化学史话
如何合成？
对于复杂的有机物，用逆向倒推的方法合成。
先分析其结构，将其分割成几个部分后分别进行合成，再进行组合拼装。
逆向合成思维
切割拼接法
伍德沃德设计了一个拼接式合成方案，即先合成维生素B12的各个局部，然后再把它们对接起来。
化学史话
甲基丙烯酸，是一种有机化合物，化学式为C4H6O2，为无色结晶性粉末或无色透明液体 ，溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂，是重要的有机化工原料和聚合物的中间体。
你能用原料库中的原料合成甲基丙烯酸？
请你试一试
2—甲基—丙烯
有机原料库
目标分子
基础原料
中间体 1
中间体 2
逆向合成分析法
2
3.1 剖析目标分子
从目标化合物出发，在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物。
接下来继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来。
依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。
目标分子
基础原料
中间体 1
中间体 2
诺贝尔化学奖与逆合成分析理论
1967年美国有机化学家科里(Elias James Corey)，他提出了具有严格逻辑性的“逆合成分析原理”，由于科里提出有机合成的“逆合成分方法”并成功地合成50多种药剂和百余种天然化合物，对有机合成有重大贡献，而获得1990年诺贝尔化学奖。
科学家简介
逆向合成分析法
2
3.2 找中间体
把目标分子化学键切断，分解成不同的中间体
在何处切断？
官能团处
碳杂键处
（如C—N、C—O）
隐形眼镜
原料：乙烯、丙酮、溴、HCN
问题探究
信息：
请设计合成聚甲基丙烯酸羟乙酯路线图。
聚甲基丙烯酸羟乙酯
CH2＝CH2
HCN
原料：乙烯、丙酮、溴、HCN
信息：
孙先辉
人类的寿命是随着社会文明的进步而延长的。
公元前，人类的平均寿命只有18岁，到了古罗马时代，人类的平均寿命延长到了22岁。
19世纪资本主义开始发展的英国，人类的平均寿命达到了41岁。
两个世纪后，随工业社会化的发展，人类的平均寿命几乎翻了一倍。
2023年中国人人均寿命可能会达到八十岁以上。
你知道吗？
柳树的根、皮、枝、叶均可入药，有清扫解毒、防风利尿的功效。
1838年意大利化学家皮里亚从柳树皮中分离出了消炎止痛的有效成分——水杨酸。
水杨酸
2-羟基苯甲酸
挑战自我
请同学们以甲苯或苯酚为原料设计合成水杨酸的路线。
已知：
＋CH3Br
＋HBr
问题探究
德国著名化学家科尔贝
1818年9月27日出生
科学家简介
最早使用“合成”(synthesis) 这个词表示现代意义上的有机合成。
1860年由酚和二氧化碳合成水杨酸称为柯贝尔--施密特反应。
早期搞有机合成的人之一。1845他用二硫化炭、氯气和水合成醋酸。
此反应使水杨酸能大量制造，这最终导著名的药物----乙酰水杨酸(阿司匹林)的廉价生产。
科尔贝于1859年提出的方法：
请你评价三种方法。
对位产物，需提纯
思考﹒ 讨论
碳溴键水解因难
科尔贝法步骤少，原料CO2成本低
对位产物，需提纯
步骤少
有机合成原则
3
原料易得、廉价
环保
操作安全
水杨酸用于治疗关节炎引起的疼痛及流感引起的发热。
副作用
——酸性使胃酸反流，胃部有灼热感，苦不堪言。
费利克斯·霍夫曼
1894年，德国拜耳公司的费利克斯·霍夫曼，改进了水杨酸的结构，制得了
生活中的化学
1897年8月，霍夫曼用水杨酸与乙酸酐制备了阿司匹林。
资料在线
1971年，英国药理学家John在《科学》上发表文章，阐述了阿司匹林的作用机理，这一研究成果获得了1982年诺贝尔医学奖。
阿司匹林为什么会治病？
范恩 John Robert Vane （1927-2004）
阿司匹林的副作用
——长效缓释阿司匹林的合成
阿司匹林存在问题——由于具有抗凝血功能，长期服用会引发消化道出血。
具有抗凝血功能，阿司匹林可作为抗血栓的药物，但给药量要减少，且不能被人体快速吸收，需要缓慢吸收，才能达到长时间预防血栓的作用。
1982年，拜尔公司将阿司匹林与聚甲基丙烯酸羟乙酯反应，得到了缓释阿司匹林，作为抗血栓的长效药使用，且减少了每天吃药的次数。
身边的化学
缓释阿司匹林
请以阿司匹林、丙酮、乙二醇为原料合成缓释阿司匹林，画出合成路线。
已知：
问题解决
问题解决
问题解决
阿司匹林
扑热息痛
考考你的智慧
请你发挥你的智慧合成一种新药，同时具有以上二种药物的功能。
阿司匹林
扑热息痛
考考你的智慧
画出合成新药的合成路线图。
已知：
RCOOH RCOCl
阿司匹林
扑热息痛
考考你的智慧
贝诺酯
画出合成新药的合成路线图。
贝诺酯有什么优点？
贝诺酯修饰了阿司匹林羧基，减轻了对胃部的刺激性。
贝诺酯在人体内水解产生2种药物，同时发挥作用。
贝诺酯水解需一定的时间，起到了缓释的作用，延长了作用时间。
思考﹒ 运用
这节课我学到了什么？
（用一句话表示）
还有什么疑问？
课堂小结
有机合成
合成的任务
合成路线的设计
构建碳骨架
官能团的引入、转化、消除及保护
原则
成本低、产率高
环境友好、路线短
方法
正向、逆向设计合成路线
增长和缩短、成环等过程
课堂小结
有机合成概述
课堂小结
建立物质转化观
整合有机反应
以转化的思想认识各类物质性质
从断键的位置再认识官能团的性质
转化过程中逆推的思想和原则
从目标分子结构判断中间体的官能团
从化学键的特点还原出中间体
从中间体还原出原料库中的材料
逆推法有机合成路线设计的一般程序
观察目标分子的结构
由目标分子逆推原料分子并设计合成路线
对不同的合成路线进行优选
目标分子的碳骨架特征，以及官能团的种类和位置
目标分子碳骨架 的构建，以及官能团的引入和转化
以绿色合成思想为指导
54
逆向合成分析法
目标分子
1
2
3
4
较小的中间体
适当位置
断开化学键
较小的中间体
更小的中间体
适当位置
断开化学键
……
最后的中间体
适当位置
断开化学键
基础原料

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