1、第四节 有机合成,科技创造生活，合成造福人类！,人类合成自然界中不存在的有机物，满足需要,世界上每年合成的近百万种新化合物中约70%以上是有机化合物。,“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。,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。,一、有机合成的过程,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。,1、有机合成的概念,2、有机合成的任务,（1）目标化合物分子碳链骨架的构建；（2）官能团的转化和引入。,碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）,基础原料,中间体1,目标 化合物,中间体2,辅助原料1,辅
2、助原料2,辅助原料3,副产物1,副产物2,3、有机合成的过程：,有机合成过程示意图,各类有机物的性质,CnH2n+2,CnH2n,CnH2n-2,CnH2n-6,CnH2n+1X,(1)取代反应(2)催化裂化(3)燃烧反应,(1)加成反应(2)氧化反应 (3)加聚反应,(1)加成反应(2)氧化反应(3)加聚反应,(1)取代反应(2)加成反应(3)氧化反应,(1)取代反应（水解反应）(2)消去反应,知识回顾：,取代反应 (2)消去反应 (3)氧化反应 (4)酯化反应,-OH,-OH,-CHO,-COOH,-COO-,R-OH CnH2n+2O,CnH2n-6O,R-CHO CnH2nO,R-CO
3、OH CnH2nO2,RCOOR CnH2nO2,(1)有弱酸性 (2)取代反应 (3)显色反应,(1)氧化反应 (2)还原反应,(1)有酸性 (2)酯化反应,(1)水解反应,有机反应的基本类型,甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。,有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。,1）取代反应,2）加成反应,3）氧化反应,烯烃、炔烃、苯、醛等分子中含有 、 可与H2、HX、X2、H2O等加成 。,知识回顾：,有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、醛等与氢气的加成反应。,4）还原反应,5）消去反应,有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分
4、子(如HX、H2O),而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、乙醇。,6）酯化反应,醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。,酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应的醇和羧酸(或羧酸盐)的反应。 卤代烃在NaOH的水溶液中水解。,由小分子加成聚合生成高分子化合物的反应。如乙烯加聚生成聚乙烯。,7）水解反应,8）加聚反应,我们学过哪些官能团？如何实现官能团的转化或引入新的官能团？,思考与交流,（一）常见引入官能团的方法,1、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？,（1）卤代烃的消去,（2）醇的消去,（3）炔烃与氢气 1：1 加成,2、怎样在有机化合物中引入卤素原子？,（1）加成反应：,烯烃、炔烃等与
5、X2或HX加成,（2）烃或烃的衍生物与X2取代反应：,醇与HX取代,烷烃和X2 苯和液溴 酚和溴水,3、怎样在有机化合物中引入羟基？,（1）卤代烃水解,（2）烯烃与水加成,（3）醛/酮加氢,（4）酯的水解,1、通过加成反应消除不饱和键,（二）官能团的消除方法,【思考】怎样消去不饱和键？消去醛基？消去羟基？,2.通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基,3.通过消去或氧化或酯化等消去羟基,1. 不同官能团间的转换,（三）官能团的衍变,RCH2CH2-X R-CH=CH2 RCH2CH2OH RCH2CHO RCH2COOH RCH2COOCH3,2. 通过某种化学途径增加官能团,CH3CH2OH
6、HOCH2CH2OH,CH2=CH2,ClCH2CH2Cl,CH2=CHCH2CH3 CH3CH=CHCH3,CH3CHClCH2CH3,CH3CH=CH2,3.通过某种途径使官能团的位置改变,有机成环反应规律,1. 形成环酯,2. 形成环醚,二元醇脱水,3.形成环烃,4.形成环酸酐,第二课时,酯,羧酸,醛,醇,卤代烃,主要有机物之间转化,烷烃,烯烃,炔烃,复习巩固,常见的有机合成路线,(3)芳香化合物合成路线：,【思考】看到下列反应条件时，你会想到是什么物质发生反应？产物是什么？,（1）Br2/CCl4 、 Cl2/光照 、 Cl2/Fe 、 溴水 （2）浓硫酸， （3）NaOH/H2O,有
7、机物间转化关系 反应条件归纳,（4）H+/H2O （5）Ag(NH3)2+、OH-、 （6）O2、Cu、,（7）H2、Ni、 （8）NaHCO3 （9）A氧化B氧化C （10）NaOH、醇、,（醇脱水或酯化反应）,（卤代烃或酯的水解）,（酯化反应或酯的水解）,（醛的银镜反应）,（醇的催化氧化）,（不饱和键与氢气的加成）,（羧基与之反应产生CO2）,（醇氧化得醛，醛氧化得酸）,（卤代烃的消去反应）,有机合成的设计思路,三、有机合成的方法,三、有机合成的方法,1、正向合成分析法,此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物。,正向合成分析法示意
8、图,基础原料,中间体1,目标 化合物,中间体2,探讨学习1,如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物质： CH3CH2OH、CH3COOH、CH3COOCH2CH3,乙酸乙酯,乙酸,乙醛,乙醇,乙烯,卡托普利的合成,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： 请计算一下该合成路线的总产率为多少？,【学与问】,多步反应一次计算,【学与问】,A,B,C,93.0%,81.7%,85.6%,90.0%,总产率= 193.0%81.7%90.0%
9、85.6%= 58.54%,总产率计算,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。,三、有机合成的方法,2、逆合成分析法,逆合成分析法示意图,基础原料,中间体1,目标 化合物,中间体2,又称逆推法，其特点是从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。,(石油裂解气),CH3CH2OH,+H2O,+Cl2,O,浓H2SO4,水解,探讨学习2,如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？,1,2,3,4,5,探讨学习2,如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？写出有关方程式。,官能团的保护,
10、【例】以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为：,设计B、D两步的目的是什么？,【思考与交流】,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，按一定顺序反应引入官能团，注意对先引入的官能团的保护。,原料,中间产物,产品,顺,顺,逆,逆,课堂练习,用2-丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线,采用逆合成分析：,NaOH C2H5OH,逆合成分析：,+,NaOH水,合成路线：,Br2,O2,Cu,O2,浓H2SO4,Br2,Br2,NaOH水,作业课本P67第3题,
