有机化合物合成(直接上课可用)

1、第三章第三章第一节第一节 有机化合物的合成有机化合物的合成 要掌握这些知识将继续学习有机物的合成要掌握这些知识将继续学习有机物的合成 分组交流讨论课前预习内容分组交流讨论课前预习内容 1 有机合成的关键是有机合成的关键是- 2 碳链增长的方法有碳链增长的方法有- - 3 碳链缩短的方法有碳链缩短的方法有- 联想联想 . .质疑质疑 前面我们学习了许多有机物，你现在所看到所接触到的与有前面我们学习了许多有机物，你现在所看到所接触到的与有机物有关的物质有哪些？机物有关的物质有哪些？ 涤纶，锦纶衣服涤纶，锦纶衣服. . 塑料水瓶塑料水瓶. .水桶水桶. .橡胶鞋底橡胶鞋底 . .水笔，电扇开关水笔，

2、电扇开关.等等等等你知道制造这些成品的有机物是怎样合成的吗？你知道制造这些成品的有机物是怎样合成的吗？明确目标化合物的结构明确目标化合物的结构大量合成大量合成设计合成路线设计合成路线合成目标化合物合成目标化合物对样品进行结构对样品进行结构测定试验其性质测定试验其性质或功能或功能 有机合成（思路）步骤：有机合成（思路）步骤：有机合成的概念有机合成的概念利用利用简单简单、易得易得的原料，通的原料，通过有机反应，生成具有特定过有机反应，生成具有特定结构和功能结构和功能的有机化合物。的有机化合物。设设计计合合成成路路线线关键关键碳骨架的构建碳骨架的构建官能团的引入官能团的引入引引 入入 卤原子卤原子引

3、入引入 碳碳碳碳 双键双键引引 入入 羟羟 基基引引 入入 羰羰 基基引引 入入 羧羧 基基增增 长长 碳碳 链链缩缩 短短 碳碳 链链开环，成环开环，成环1 有机合成的关键有机合成的关键CHCH3 3CHCH2 2Br + NaCN CHBr + NaCN CH3 3CHCH2 2CN+NaBrCN+NaBrCHCH3 3CHCH2 2Br + NaBr + Na C C CCHCCH3 3CHCH3 3CHCH2 2-C-C CCHCCH3 3+NaBr+NaBrCHCH3 3CHO+HCNCHCHO+HCNCH3 3CH-CNCH-CNOHOH（-H加成）加成） CHCH3 3CHO+C

4、HCHO+CH3 3CHO CHO CHCH3 3CH(OH)CHCH(OH)CH2 2CHOCHO2、能使碳链增长的反应通常有：、能使碳链增长的反应通常有：卤代烃的取代卤代烃的取代羟醛缩合羟醛缩合醛醛.酮酮.炔烃与炔烃与HCN加成加成21 1、卤代烃的取代反应；、卤代烃的取代反应；（1 1）与）与NaCNNaCN；（；（2 2）与炔钠；）与炔钠；2 2、醛酮的加成反应；、醛酮的加成反应；（1 1）与）与HCNHCN（2 2）羟醛缩合；）羟醛缩合；3 3 炔烃与炔烃与HCNHCN加成加成 . . 能使碳链增长常用的方法：能使碳链增长常用的方法：3 3、碳链缩短的反应通常有：、碳链缩短的反应通常

5、有：CH3COONa+NaOH CH4+Na2CO3CH3CH2KMnO4COOHCHCH3 3CH=CCHCH=CCH3 3CHCH3 3KMnO4CHCH3 3COOHCOOH + CH + CH3 3CCHCCH3 3O OR-COONa+NaOH R-H+Na2CO3通式：通式：烯烃、炔烃的氧化反应（烯烃、炔烃的氧化反应（KMnO4）苯的同系物的氧化反应苯的同系物的氧化反应羧酸盐的脱羧反应羧酸盐的脱羧反应（甲烷的实验室制法）（甲烷的实验室制法）1、氧化反应（酸性、氧化反应（酸性KMnO4溶液）溶液）（1）烯烃、炔烃；（）烯烃、炔烃；（2）苯的同系物）苯的同系物2、脱羧反应、脱羧反应R-

6、COONa+NaOH R-H+Na2CO3通式：通式：能缩短碳链常用的方法能缩短碳链常用的方法（1）、在分子中引入）、在分子中引入卤素原子卤素原子的反应通常有的反应通常有CHCH4 4+Cl+Cl2 2（光）（光）CHCH3 3Cl+HClCl+HClCHCH3 3CHCH2 2OH+HBrCHOH+HBrCH3 3CHCH2 2Br+HBr+H2 2O OBr+Br+Br2 2 Fe+HBr+HBrCH3CH=CH2+Cl2 ClCH2CH=CH2+HCl 在有机合成中除了构建碳骨架，官能团的引入、转化或在有机合成中除了构建碳骨架，官能团的引入、转化或消除是有机合成中的重要环节。消除是有机合

7、成中的重要环节。烃与烃与X2取代取代醇与醇与HX的取代的取代含有含有-H烯烃，炔烃，醛烯烃，炔烃，醛 酮酮.羧酸与卤素的取代羧酸与卤素的取代CHCH2 2=CH=CH2 2+Br+Br2 2CHCH2 2Br-CHBr-CH2 2BrBr烯烃、炔烃与烯烃、炔烃与HX、X2的加成的加成1 1、取代反应、取代反应（1 1）烃与）烃与X X2 2的取代；（的取代；（2 2）醇与）醇与HXHX的取代的取代（3 3）含有）含有-H-H烯烃，炔烃，醛，酮，羧酸烯烃，炔烃，醛，酮，羧酸 与卤素取代与卤素取代 2 2、加成反应、加成反应 烯烃、炔烃与烯烃、炔烃与HXHX、X X2 2的加成的加成分子中引入卤素

8、原子的常用方法分子中引入卤素原子的常用方法（2）、在分子中引入）、在分子中引入羟基羟基的反的反应通常有应通常有CHCH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2O CHO CH3 3CHCH2 2OHOH一定条件一定条件CHCH3 3CHCH2 2Br+NaOH CHBr+NaOH CH3 3CHCH2 2OH+NaBrOH+NaBrH H2 2O O CH CH3 3CHO+HCHO+H2 2 CH CH3 3CHCH2 2OH OH 催化剂催化剂CHCH3 3COOH CHCOOH CH3 3CHCH2 2OH OH LiAlH4烯烃与水加成烯烃与水加成卤代烃在碱性条件下水解卤代烃在碱性条件下

9、水解醛、酮中羰基与醛、酮中羰基与H2加成加成羧酸被强还原剂还原羧酸被强还原剂还原1 1、水解、水解（1 1）卤代烃）卤代烃2 2、加成反应、加成反应（1 1）烯烃与水；（）烯烃与水；（2 2）醛、酮与）醛、酮与H H2 23 3、羧酸还原、羧酸还原 LiAlHLiAlH4 4做还原剂做还原剂分子中引入羟基的常用方法分子中引入羟基的常用方法（3）、在分子中引入羰基（醛基）的反应通常是：）、在分子中引入羰基（醛基）的反应通常是：2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2OCu（4）、在分子中引入羧基的反应通常有：）、在分子中引入羧基的反应通常有：CH3CH2KMnO4COOHCHCH3 3C

10、HO+2Cu(OH)CHO+2Cu(OH)2 2CHCH3 3COOH+CuCOOH+Cu2 2O+2HO+2H2 2O OCHCH3 3CH=CCHCH=CCH3 3CHCH3 3KMnO4CHCH3 3COOHCOOH+CH+CH3 3CCHCCH3 3O O醇的催化氧化醇的催化氧化醛的氧化醛的氧化烯烃及苯的同系物被氧化烯烃及苯的同系物被氧化分子中引入羰基（醛基）的主要途径分子中引入羰基（醛基）的主要途径 醇的催化氧化；醇的催化氧化； 分子中引入羧基的主要途径：分子中引入羧基的主要途径： 氧化反应氧化反应（1 1）醛的氧化（）醛的氧化（2 2）苯的同系物氧化）苯的同系物氧化（3 3）烯烃氧

11、化）烯烃氧化（5）在分子中引入碳碳双键的反应通常有）在分子中引入碳碳双键的反应通常有CHCH3 3CHCH2 2OH CHOH CH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2O O 浓浓H2SO4170170(1)(1)CHCH3 3CHCH2 2Br+NaOH CHBr+NaOH CH2 2=CH=CH2 2+NaBr+H+NaBr+H2 2O O醇醇(2)(2)消去反应消去反应：（1 1）醇；（）醇；（2 2）卤代烃；）卤代烃；分子中引入碳碳双键的方法分子中引入碳碳双键的方法醇、卤代烃的消去反应醇、卤代烃的消去反应还原还原水水解解酯酯 化化氧化氧化氧化氧化水解水解加成加成消去消去加成加成消去消

12、去加成加成取代取代加成加成学生练习学生练习CH3CH2OHCH3CH2XCH3COOHCH3CHOCH2=CH2CH3COOC2H5浓浓硫硫酸酸170HX Cu 浓浓 硫硫 ，乙酸，乙酸 酸酸KMnO4 (H+)+H2O催催 O2 化化 剂剂HX碱碱,醇醇 碱，碱， H2OOH-或或H+ H+, 乙酸，浓硫酸乙酸，浓硫酸, LiAlH4银银 或或 新新氨氨 制制溶溶 Cu (OH) 2液液 ，O2 H2 Ni 以乙烯为原料实现官能团间转化以乙烯为原料实现官能团间转化课后作业课后作业l1）起始原料要廉价、易得、低毒、低污）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染染通常采用通常采用4个个C以下的单官能团

13、化合以下的单官能团化合物和单取代苯。物和单取代苯。l2）尽量选择步骤最少的合成路线）尽量选择步骤最少的合成路线以保以保证较高的产率。证较高的产率。l3）满足）满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。l4）操作简单、条件温和、能耗低、易实现）操作简单、条件温和、能耗低、易实现l5）尊重客观事实，按一定顺序反应。）尊重客观事实，按一定顺序反应。有机合成遵循的原则有机合成遵循的原则正向合成分析法正向合成分析法 从从已知原料已知原料入手，经过（入手，经过（中间体中间体）碳链的连）碳链的连接和官能团的安装来完成。接和官能团的安装来完成。基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物首先要比

14、较原料分子和目标化合物分子在结构首先要比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同，包括官能团和碳骨架两方面的异同，上的异同，包括官能团和碳骨架两方面的异同，然后设计由原料分子转向目标化合物分子的合然后设计由原料分子转向目标化合物分子的合成线路成线路由乙烯制备乙酸乙酯乙酸乙酯的设计思路乙烯乙烯乙醇乙醇乙醛乙醛乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯26中间体中间体目标化合物目标化合物原料原料安装羟基官能团安装羟基官能团安装羧基官能团安装羧基官能团CH2=CH2CH3CH2OHCH3COOHCH3COOC2H5CH3CHO逆向合成分析法逆向合成分析法思路思路 ；目标化合物是由什么物质（反应中间体）反；目标化合物是

15、由什么物质（反应中间体）反应得到的？该物质又是由哪种物质（反应中间体）反应得到的？该物质又是由哪种物质（反应中间体）反应得到的？按照这种思路逆推回去就能找到起始原料应得到的？按照这种思路逆推回去就能找到起始原料是什么。是什么。逆向合成法逆向合成法就是对目标化合物进行切割，分解找出是就是对目标化合物进行切割，分解找出是由什么物质反应得来的，如果有多种方法应当优选，由什么物质反应得来的，如果有多种方法应当优选，选取那种原料易得，操作简单，安全环保符合绿色化选取那种原料易得，操作简单，安全环保符合绿色化学的合成方法。学的合成方法。基础原料基础原料中间体中间体中间体中间体目标化合物目标化合物逆向合成分

16、析法示意图逆向合成分析法示意图2 C2H5OHCOC2H5COC2H5OOCOHCOHOO+例例：草酸二乙酯的合成草酸二乙酯的合成-切割逆推法切割逆推法H2COHH2COHH2CClH2CClCH2CH2CHCHOO例：如何由例：如何由CH2=CH2制备乙二酸乙二酯制备乙二酸乙二酯 O=CO=CCH2CH2OOCH2=CH2CH2BrCH2BrCH2OHCH2OHCHOCHOCOOHCOOHBr2NaOH，H2OOO浓浓H2SO4O=CO=CCH2CH2OO练习：用练习：用2-2-丁烯、乙烯为原料合成丁烯、乙烯为原料合成认目标认目标巧切断巧切断再切断再切断得原料得原料得路线得路线NaOHNaO

17、HC C2 2H H5 5OHOHOOOO1 1、逆合成分析逆合成分析：COHCOHOO+ +CHCHOOCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrCH2CH2NaOHNaOH水水2 2、合成路线合成路线：CH2CH2BrBr2 2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO O2 2CuCuCHCHOOO O2 2COHCOHOO浓浓H2SO4OHOHBrBrBrBrBrBr2 2BrBrBrBr2 2BrBrNaOHNaOH水水OHOHOOOOOOOO练习练习 化合物A最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜

18、反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示的反应： 试写出：(1) 化合物A、B、C的结构简式： 、 、 。(2) 化学方程式：AD ，AE 。(3) 反应类型：AD ，AE 。 分析：分析： A在浓硫酸存在下既能与乙醇又能与乙酸反应可知A含COOH和OH，由A在催化剂作用下被氧化的产物不能发生银镜反应可知：A的OH不在碳链的末端；3个碳的碳链只有一种：CCC，OH只能在中间碳上。综上：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH则B的结构简式为： CH3CHCOOC2H5OH则C的结构简式为：CH3CHOCCH3COOHO分析：分析：A的结构简式为

19、：CH3CHCOOHOH则AD的化学方程式为：CH3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸H2O+CH2=CHCOOH反应类型： 消去反应 分析：分析：A的结构简式为：CH3CHCOOHOH 对比A和E的分子式，我们发现E的C原子个数是A的2倍，推断可能是2分子的A反应生成E，再对比H和O原子发现： 2AE=2H2O，结合A的结构简式，很明显是它们的羧基和醇羟基相互反应生成酯基。所以： 分析：分析：将A的结构简式改写为：则A生成E可表示为：OCH3CHCOHOHOCH3CHCOHOHHOCCHCH3OOHH2OH2O即：CHCCH3OOCCHCH3OOCCCCOO 分析：分析：则AE的化学方程式为：2C

20、H3CHCOOHOH浓硫酸浓硫酸2H2O +CHCCH3OOCCHCH3OO反应类型：酯化反应 或 取代【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】习题习题1、以、以2-2-丁烯为原料合成：丁烯为原料合成：1) 2-1) 2-氯丁烷氯丁烷H3CCHCHCH3+HClH3CHCH2CCH3Cl2) 2-2) 2-丁醇丁醇H3CCHCHCH3+H2OH3CHCH2CCH3OH3) 2,3-3) 2,3-二氯丁烷二氯丁烷H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClCl4) 2,3-4) 2,3-丁二醇丁二醇H3CCHCHCH3+Cl2H3CHCHCCH3ClClH3CHCHCCH3ClCl+2H

21、2OH3CHCHCCH3OHNaOH加热OH+2HCl官能团的消除官能团的消除通过加成消除通过加成消除不饱和键不饱和键通过消去或氧化或酯化或取代等消除通过消去或氧化或酯化或取代等消除羟基羟基通过加成或氧化消除通过加成或氧化消除醛基醛基通过消去反应或水解反应可消除通过消去反应或水解反应可消除卤原子卤原子明确目标化合物的结构明确目标化合物的结构大量合成大量合成设计合成路线设计合成路线合成目标化合物合成目标化合物对样品进行结构测定对样品进行结构测定 试验其性质或功能试验其性质或功能有机合成步骤：有机合成步骤：醇、醛、羧酸、酯的相互转化醇、醛、羧酸、酯的相互转化一、知识与技能一、知识与技能1、会用所学反应对碳链