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(共56张PPT)
现代有机合成之父
在上帝创造的自然界旁边
化学家又创造了另外一个世界
伍德沃德
水仙花
水仙花外观艳丽，香气四溢。
香味来自——苯甲酸苯甲酯
它可用做香料、食品添加剂及一些香料的溶剂，还可用于做塑料、涂料的增塑剂。
水仙花中苯甲酸苯甲酯含量很低，要从中提取，需大面积种植，不现实！
你能以甲苯为主要原料(其它原料及无机试剂任选)，利用所学的知识设计合成苯甲酸苯甲酯的方案吗？
问题解决
甲苯
请你结合设计体会，说说有机合成的关键是什么？
请你试一试
构建碳骨架
引入官能团
有机合成的主要任务
学习目标
有机合成的主要任务
01
02
03
构建碳骨架
引入官能团
官能团的保护
碳链的增长和缩短、成环
途径：取代、加成、消去、氧化、还原
防止官能团被氧化或被还原
20世纪以来在有机合成方面获诺贝尔化学奖的重要事件
1902 年，费歇尔（E.Fischer，德国）因糖类和嘌呤类化合物的合成而获奖。
1912 年，格林尼亚（V.Grignard，法国）因发明了格林尼亚试剂，通过生成有机金属中间体，实现从有机小分子合成大分子的重要方法而获奖。
1937 年，哈沃斯（S.Haworth，英国）因发现了糖类环状结构和合成维生素 C 而获奖。
1950 年，狄尔斯（O.Diels，德国）和阿尔德（K.Alder，德国）因发现了双烯合成反应而获奖。
1963 年，齐格勒（K.Ziegler，德国）和纳塔（G.Natta，意大利）因发现了有机金属催化烯烃定向聚合，实现了乙烯的常压聚合和丙烯的定向有规聚合而获奖。
1965 年，有机合成大师伍德沃德（R.Woodward，美国）因先后合成了奎宁、胆固醇、可的松、叶绿素和利血平等一系列复杂有机分子和有机配体配合物而获奖。之后，他又合成出结构复杂的维生素 B12。
1984 年，梅里菲尔德（R.Merrifield，美国）因发明了多肽固相合成法而获奖。
1987 年，彼德森（C.Pedersen，美国）、克拉姆（D.Cram，美国）和莱恩（J.-M.Lehn，法国）三人先后发现了一类具有特殊结构和性质的环状化合物 , 并创建了“超分子的”化学，为实现人们长期寻求合成与天然蛋白质功能一样的有机化合物这一目标取得了开拓性的成就而获奖。
1990 年，科里（E.Corey，美国）因在长叶松烯、前列腺素等近 100 个天然产物的全合成工作中总结和提出了“逆合成分析法”而获奖，直接影响到合成路线的策略。科里的贡献促进了有机合成化学的快速发展。
2000 年，黑格（A.Heeger, 美国）、马克迪尔米德（A.MacDiarmid, 美国）和白川英树（H.Shirakawa, 日本）因对导电塑料的发现作出的杰出贡献而获奖。
2001年，诺尔斯（W.Knowles，美国）、野依良治（R.Noyori，日本）和夏普雷斯（K.Sharpless，美国）因在不对称合成方面取得的成果而获奖，为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。现在，许多抗生素、消炎药和心脏病药物都是根据他们的研究成果制造出来的。
2005 年，肖万（Y.Chauvin，法国）、格拉布（R.Grubbs，美国）和施罗克（R.Schrock，美国）因在有机化学的烯烃复分解反应研究方面作出的贡献而获奖。烯烃复分解反应广泛应用于生产药品和先进塑料等材料，使生产效率更高、产品更稳定，而且产生的有害废物较少。
2010 年，赫克（R.Heck，美国）、根岸英一（E.Negishi，日本）和铃木章（A.Suzuki，日本）因其创造的“钯催化的交叉偶联方法”能够使稳定的碳原子更容易联结在一起形成复杂的碳基分子，同时有效避免了过多不必要的副产品的产生而获奖。
2016 年，索维奇（J.-P.Sauvage，法国）、斯托达特（J.Stoddart，英国）、费林加（B.Feringa，荷兰）因在“设计和合成了行动可控、在给予能源后可执行任务的分子机器”方面作出的贡献而获奖。
如何增长碳链
1
1.1 碳链的增长
构建碳骨架
1
已学的哪些反应，可以使碳链的增长？
1.1 碳链的增长
构建碳骨架
1
加聚反应：
含双键、三键有机物
n
n
1.1 碳链的增长
构建碳骨架
1
加聚反应：
缩聚反应：
酚与醛
酚醛树脂
二元酸与二元醇
1.1 碳链的增长
构建碳骨架
1
加聚反应：
缩聚反应：
二元酸与二元醇
＋
＋2 H2O
n
n
n
n
1.1 碳链的增长
构建碳骨架
1
加聚反应：
含双键、三键有机物
缩聚反应：
羟基酸
＋ H2O
n
n
n
1.1 碳链的增长
构建碳骨架
1
加聚反应：
含双键、三键有机物
缩聚反应：
酯化反应：
信息反应：
1.1 碳链的增长
构建碳骨架
1
信息反应：
R1—Br＋R2—C CNa→R2—C C—R1 ＋NaBr
HO-H
1.2 碳链的缩短
构建碳骨架
1
已学的哪些反应，可以使碳链的缩短？
1.2 碳链的缩短
构建碳骨架
1
氧化反应：
烯、炔的部分氧化，丁烷的直接氧化成乙酸，苯的同系物氧化成苯甲酸等
＋
1.3 碳链的成环
构建碳骨架
1
酯化反应：
二元酸与二元醇、羧基酸、氨基酸与氨基酸
＋
＋H2O
第尔斯-阿尔德反应：
＋
＋
看我七十二变
1.2 碳链的缩短
构建碳骨架
1
氧化反应：
烯、炔的部分氧化，丁烷的直接氧化成乙酸，苯的同系物氧化成苯甲酸等
水解反应：
酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解等
如何由乙醇制备1，1—二溴乙烷？
问题解决
如何引入官能团
2
2.1 引入碳碳双键
引入官能团
2
碳卤键的消去
醇羟基的消去
碳碳三键的不完全加成
2.2 引入碳卤键
引入官能团
2
烷、苯及同系物的取代
R-H＋X2 R-X＋HX
光照
＋X2 ＋HX
催化剂
碳碳双键或三键的加成
＋X2
醇羟基的取代、酚的取代
R-OH＋HX R-X＋H2O
2.3 引入羟基
引入官能团
2
碳碳双键与水的加成
＋H2O
催化剂
碳卤键的取代
R-X＋NaOH R-OH＋NaX
H2O
醛基或酮羰基的加H2还原
＋H2 RCH2OH
催化剂
酯基的水解
R1COOR2＋H2O R1COOH＋R2OH
稀H2SO4
2.5 引入醛基
引入官能团
2
碳碳双键的氧化
＋
伯醇羟基的氧化
二元醇脱水
2.6 引入酮羰基
引入官能团
2
碳碳双键的氧化
＋
仲醇羟基的氧化
2.7 引入酯基
引入官能团
2
羟基与羧基的酯化
R1COOH＋R2OH R1COOR2＋H2O
信息反应
＋
＋
HCl
如何由乙醇制备1，1—二溴乙烷？
问题解决
CH2＝CH2
1. 由乙醇制备乙二醇
官能团数目的改变
2.
牛刀小试
官能团位置的改变
1. 1—氯丙烷合成2—氯丙烷
2. 1—丙醇合成2—丙醇
牛刀小试
官能团种类的改变
写出用2-苯基乙醇为原料（其他无机试剂任选）制备化合物苯乙炔的合成路线。
牛刀小试
下列两个有机合成设计流程有何特点？ 其设计的目的是什么？
保护羰基不被反应
保护酚羟基不被氧化
问题探究
含多个官能团的有机化合物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响，
此时先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。
如何保护官能团
3
若两种官能团能与同一试剂反应，而实际只需与其中一种的官能团反应，如何处理？
问题探究
3.1 概念
官能团的保护
3
通过反应把非目标的官能团转化成稳定的状态，稍后再通过反应复原。
中学有机化学中涉及到需要保护的基团有：
易被氧化的基团：
-CHO、＞C＝C＜、-OH、-NH2等
易被还原的基团：
-CHO、＞C＝C＜等
3.2 碳碳双键的保护
官能团的保护
3
碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起来，待氧化其他基团后再利用消去反应将其转变为碳碳双键
以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂G。
你学会了吗？
反应②③的目的是：
。
保护碳碳双键，防止下一步被氧化造成碳链断开
食品添加剂必须严格按照食品安全国家标准（GB2760-2011）的规定使用。作为食品添加剂中的防腐剂G和W，可经下列反应路线得到（部分反应条件略）。
G的制备如下：
经反应A—→B和D—→E保护的官能团是_______。
感受﹒ 理解
3.3 羟基的保护
官能团的保护
3
可先将羟基转化为醚键，使醇转化为在一般反应条件下比较稳定的醚。待相关合成反应结束后，再在一定条件下脱除起保护作用的基团(保护基)，恢复羟基。
3.3 羟基的保护
官能团的保护
3
或 酚羟基易被氧化，在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH转变为—ONa保护起来，待氧化其他基团后再酸化将其转变为—OH。
挑战自我
3.4 醛基/酮羰基的保护
官能团的保护
3
已知：
①烯烃能被碱性高锰酸钾溶液氧化为二元醇：
RCH＝CHR'→RCH(OH)CH(OH)R’
②醛能发生如下反应生成缩醛：
RCHO＋2R'OH→RCH(OR')2＋H2O
③缩醛比较稳定，与稀碱和氧化剂均能反应，但在稀酸中温热，会水解为原来的醛。
请以CH2＝CHCHO、乙二醇为原料合成CH2(OH)CH(OH)CHO。
考考你自己
看谁做得既准又快
3.5 胺基的保护
官能团的保护
3
胺基易被O2、O3、H2O2等氧化
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
有机合成的主要任务
构建碳骨架
增长
缩短
成环
官能团转化
引入
消除
位变
数变
官能团保护
保护基团的反应，一般除被保护基团外，对其他基团不产生影响
保护基团必须经受得起在保护阶段的各种反应条件
保护反应较容易进行，被保护基团应易于还原出来，且分离提纯方便
官能团的保护答题模板
保护××(如：酚羟基、碳碳双键、醛基等)，使之不被××(氧化或还原)
在上述转化过程中，反应步骤×→×的目的是______________________________。
规律方法点拨
　　　官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案，请判断其中无法实现的是
A．卤代烃的水解
B．腈(RCN)在酸性条件下水解
C．醛的氧化
D．酯的水解
成功体验
　　下列物质发生反应不能一步引入醛基的是(已知：当两个羟基连接同一个碳原子时，易脱去一分子水)
看谁做得既准又快
A．
B．
C．
D．
下列反应可以使碳链增长的是
A．CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热
B．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C．CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的水溶液共热
D．CH3CH2CH2CH2Br(g)和Br2(g)光照
考考你自己
请画出由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH的路线。
考考你自己
CH2＝CH2
HOCH2COOH
已知：
RCH2COOH RCHBrCOOH
CH2＝CH2
CH3CH2OH
CH3CHO
CH3COOH
CH2BrCOOH
CH2OHCOONa
CH2OHCOOH
设计方案以CH2＝CHCH2OH为原料制备CH2＝CHCOOH。
分析　如需氧化含碳碳双键的分子中的羟基时，先让碳碳双键与HX发生加成反应，氧化后再发生消去反应生成碳碳双键，制备流程如下：
CH2＝CHCH2OH
CH2Cl—CH2CH2OH
CH2Cl—CH2COOH
CH2＝CHCOONa
考考你自己
CH2＝CHCOOH

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