资源简介

(共54张PPT)
第三章 烃的衍生物
第五节 有机合成
利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有
有机合成反应的常见装置
一、有机合成的过程
特定结构和功能的有机化合物。
恒压分液漏斗
三颈烧瓶
冷凝管
1.有机合成遵循的原则
1)原料选择
廉价、易得、低毒、低污染
通常采用4个碳以下的单官能团化合物或单取代苯。
尽量选择步骤最少__ 的合成路线
尽量选择与目标化合物 结构相似 的原料 步骤越少，最后 产率 越高。
2)合成路线
1.有机合成遵循的原则
最大限度的利用原料分子的每个原子，达到 零排放。
尊重客观事实，按一定反应顺序和规律引入 官 能 团。
操作简单、条件温和、能耗低、易实现
4)合成优势
5)尊重事实
3)绿色化学
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
制 各 的 维 生 责C 阿司匹林缓释片 隐形眼镜材料
三氯蔗糖
者食用，被认为是近乎完美的甜味剂。
分子结构修饰在药物设计与合成中有广 泛的应用。为提高药物的治疗效果，降低毒 副作用等，可将药物分子的结构进行修饰。 例如，布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用， 但口服该药对胃、肠道有刺激性，可以对该 分子进行如图2-23所示的成酯修饰。
图12-21 蔗糖和三氯蔗糖结构式
三氯蔗糖(如图2-22),又名蔗糖素， 其甜度是蔗糖的600倍，没有异味，具有热 量值极低、安全性好等优点，可供糖尿病患
构被修饰后，分子的性质发生了改变。例如， 用三个氯原子取代蔗糖分子(如图2-21)中 的三个羟基，就得到三 氯蔗糖(如图2-21)。
分子结构修饰是指不改变分子的主体骨 架，保持分子的基本结构不变，仅改变分子 结构中的某些基团而得到的新分子。分子结
分子结构修饰与分子的性质
科学 · 技术 · 社会
图2-23 布洛芬的成酯修饰
图2-22 三氯蔗糖
2.有机合成的任务
目标化合物分子 骨架的构建 和 官能团的转化。
①官能团的引入：C=C 、 卤素原子、-OH 等
②官能团的消除和衍变
碳链的增长或缩短、 成环或开环等
二、有机合成的方法
正合成法(正向思维)
逆合成法(逆向思维)
3.有机合成的过程
正向合成分析：
副产物 副产物
中间体 中间体
辅助原料 辅助原料 辅助原料
原料
基础
目标 化合物
1、正合成法
由乙烯和其他无机原料合成环状化合物E, 请写出方框内合适的化合物的
结构简式
CH =CH Br
中间产物
目标产品
CH —OH
B CH —OH
CH —Br A CH,—Br
原料
COOH
D COOH
C00CH
CO0CH
酯化
E
CHO
CHO
水解
氧化
氧化
C
A
D
C
B
E
依次倒推：目 标产品 中间产物 原料
关键 切断键位置
写出以乙烯为基础原料，合成乙二酸二乙酯的逆合成 分析思路
2、逆合成法
2、逆合成法
利用逆向合成分析法分析如何合成乙二酸二乙酯。
CH
+H O
石油裂解气
COOH CH OH
COoH CH OH
0
C上OC H
C- OC H
CHc C+Cl
2 CH CH OH
c00cH0H na一
酯化反应
+H O CH
2 CH CH OH 催化剂，△CH
石油裂解气
2、逆合成法
利用逆向合成分析法分析如何合成乙二酸二乙酯。
OC,H
_
c-OC H
0
【练习】
写出以乙烯为基础原料，合成乙二酸乙二酯的逆合成 分析思路
COOH CHO CH OH
I
C0OH CHO CH OH
CH OH CH Cl
CH OH CH CI
CH Cl
CH Cl
CH
COOCH
COOCH
四、有机合成解题方法
判断合成的有机物的类别
带有哪些官能团
逆推原料分子
官能团的：引入、转换、
衍变、保护方法
不同路线中，优选最佳路线
最佳合成路线，需考虑：
1、合成路线是否符合化学原理
2、合成操作是否安全可靠等
3、是否符合绿色化学的思想
1.写出合成 的逆合成分析思路并写出各步反应方程式：
有机物原料库
苯、甲苯、乙烯、
丙烯、乙炔、2一丁烯
官能团的转化
1)引入碳碳双键 —C=C—
NaOH/ 乙 醇
H X
浓硫酸
H OH
③炔烃不完全加成 -C=C- H /催化剂 H-C=C-H
①卤代烃消去
②醇消去
③ 烷烃/苯/苯的同系物 卤代
① 不饱和烃与HX 或X 加成
(特定情况下)甲苯产、 ， 上引入卤原子
基
用
甲
常
子的
不
丙烯等分
物有多种
②醇与HX取代
官能团的转化
2 ) 引 入卤素原子：
X
光照
-H
FeX
官能团的转化
3)引入羟基-OH :
① 烯烃与H O加成 CH =CH +H O 压CH CH OH
加热加
催化剂
稀H SO
④酯水解 CH COOC H +H O△CH COOH+C H OH
水
C H BI +NaOH- △→ C H OH+NaBr
催化剂
△ →CH CH OH
③ 醛/酮 与 H 加 成 CH CHO+H
②卤代烃水解
4.引入碳氧双键(醛基，酮羰基)
2CH CH OH+O CuA2CH CHO+2H O
OH
2CH CHCH +o UAs 2CH CH +2H O
②某些烯烃被氧化
2CH =CH +O 一定条件 2CH CHO
官能团的转化
①醇的催化氧化
①O
②Zn/H O
OHCCH CH CH CH CHO
④某些卤代烃的水解反应
CH CHBrz+H O 催化剂
CH CHO
同一碳原子上联有 两个羟基会脱去一 分子水转化为醛基
③炔烃水化(加成反应)
催化剂
△
CH=CH+H O
CH CHO
①醛的氧化
CH CHO+2Ag(NH ) OH△H O+2AgJ+3NH +CH COONH
官能团的转化
5.引入羧基
+3H O
②某些烯烃、炔烃、芳香烃、醇等
被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应
KMnO H+
R—CH OH
R— COOH
稀 硫 酸
CH CO0 C H +H O CH COOH +C H OH
△
(3)酯、酰胺、R—CN的水解(取代反应)
CH CH CNH O,H CH CH COOH
6、酯基的引入方法
①酯化反应 浓硫酸
CH COOH+C H OH= △ CH CO0C H +H O
②酰氯醇解
1.增长碳链(常考)
炔(烯)烃和醛(酮)中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基(—CN)
①炔(烯)烃与HCN的加成反应
CH=CH催化剂 CH ==CHCNHO,H CH = OOH
酸
C
烯
H
丙
C
二、有机合成中碳骨架的构建
丙腈
将羧基、氨基等引入碳链的，产物较原料分子增加了 一个碳原子。
②醛 ( 或 酮 ) 与HCN的加成反应
羟基腈 氨基醇
1、碳 链 的增 长
二、有机合成中碳骨架的构建
② 羟醛缩合反应(极度常考)
+H O
(3)由卤代烃增长碳链
①2R—X+2Na →R—R+2NaX
②CH CH Cl+NaCN→CH CH CN+NaCl
③2CH C=CH+Na 液氮2CH C=CNa+H ^
CH C=CNa+CH CH Cl→CH C=CCH CH +NaCl
常见信息题会出现的
⑤由格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应增长碳链
R'—Cl+RMgCl —R'—R +MgCl
练习
卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应，可得格林试剂R—MgX, 它可与醛、酮等羰基化合物加成：
所得产物经水解可以得到醇，这是某些复杂醇的合成方法之 一。现欲 合成(CH ) C—OH, 下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确
的是( D )
A.乙 醛 和 氯 乙 烷 B. 甲醛和1 - 溴丙烷
C. 甲醛和2 - 溴丙烷 D. 丙酮和 一 氯甲烷
你知道哪些缩短碳链的方法
(1)烷烃的分解反应(烃的裂化、裂解)
(2)酯的水解反应(油脂的水解、蛋白质水解、多糖水解)
2、碳链的缩短
2.缩短碳链
(3)烯烃的氧化反应(常考)
KMnO4 氧化反应
RCH=CH KMnO /H+ RCOOH+CO,
二、有机合成中碳骨架的构建
烯烃
2、碳链的缩短
(4)炔烃及芳香烃的侧链被KMnO (H+)溶液氧化。
与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性KMnO 氧化。
一 氢成气、无氢成酸
芳香烃：
3.成环反应
①烯烃炔烃成环
二、有机合成中碳骨架的构建
3CH=CH
十
所用的原料可以是( A )
①1,3-丁二烯和2-丁炔
②1,3-戊二烯和2-丁炔
③2,3-二甲基-1,3-丁二烯和乙炔
④2,4 - 己二烯和乙炔
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
练习
已知：
如果通过一步反应合成
十
二、有机合成中碳骨架的构建
3. 成环反应
②形成环酯
CH = CH 浓H SO CH CH +H O
OH OH
0
3CH =0
0 0
3、碳链的成 环
③形成环醚
o
3、碳链的成环
④形成环酸酐
练习
已知卤代烃可以和钠发生反应。例如溴乙烷与钠发生反应为2CH CH B r +2Na—→CH CH CH CH +2NaBr 应用这 一 反应，下列所给出的化合
物中可以与钠反应合成环丁烷 CH —CH 的是( Q
CH —CH
B.CH CH CH CH Br
D.CH CHBrCH CH Br
A.CH Br
C.CH BrCH Br
4.开环反应
①环酯的水解反应
二、有机合成中碳骨架的构建
②环烯烃的氧化开环
(2)环烯烃氧化开环 KMnOa HO0C
4
H+ HO0C
000 OHCCH CH CH CH CHO
coocH,+2H o 酸 coon+CH oOH
4、碳链的开环
(1)环酯水解开环
化合物丙是合成一种医药的中间体，可以通过如图反应制得。下列说法正
确的是 ( C )
A. 乙的分子式为C H 0O
B. 甲的一氯代物有4种(不考虑立体异构)
C. 乙可以发生取代反应、加成反应
D. 丙不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
练习
已知：
由乙醇合成CH CH==CHCH (2-丁烯)的流程如下：
下列说法错误的是( D )
A.③发生氧化反应，⑥发生消去反应
B.M的结构简式为CH CH X
C.P的分子式为C H 00
D.2-丁烯与Br 以1:1加成可得三种不同产物
1.下列有机合成中①②步骤的目的是什么 提示①保护酚羟基不被氧化
② 引入羧基。
2.有机合成的设计流程中有如下环节，其目的是什么 提示保护羰基不被反应。
H
H+
COOH
三 、有机合成中官能团的保护
1. 酚羟基的保护
1、酚 羟 基的 保 护
因酚羟基易被氧化，故在加入氧化剂之前将-OH先转化为-ONa(或-OCH ), 待其他基氧化后，再酸化使其转化为-OH, 其过程表示为
胺基易被O 、O 、H O 等氧化， 一般采用下列方法保护
用甲苯制备对氨基苯甲酸，先氧化甲基后还原为氨基
2、氨基(-NH ) 的保护
三 、 官 能 团 的 保 护
2. 氨基的保护
胺基易被O 、O 、H O 等氧化， 一般采用下列方法保护
用甲苯制备对氨基苯甲酸，先氧化甲基后还原为氨基
三、有机合成中官能团的保护
碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前，可以利用其与HCl等的加 成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应将其转变为碳碳双键。
NaOH,△CH =CHCOOH
三 、有机合成中官能团的保护
3. 碳碳双键的保护
醛基可被弱氧化剂氧化，为避免在反应过程中受到影响，保护一般是把 醛基制成缩醛，最后再将缩醛水解得到醛基(常用乙二醇)
缩醛
也可以先生成醇，然后再氧化恢复
四、官能团的保护04--醛基的保护
4、醛基的保护
H O -CHO
H

展开更多......

收起↑