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1、有机合成,化学选修五,第三章 烃的含氧衍生物,教学目标,1. 熟悉各类有机物的性质和相互转化关系；2. 初步认识逆向合成法的思维方法。学习重点：逆向合成法,神七宇航员翟志刚的太空漫步,宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航员生命所需的氧气，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。,有机合成,我们世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。,有机合成,化学是一门创造性的学科，利用一百
2、多种化学元素，以空气、水、煤、石油、矿物和生物等原料通过化学过程制取社会需要的各种物质。现在,化合物的种类几乎每几年翻上一番，目前已达3700多万种。,有机合成,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,有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。,有机合成过程示意图,基础原料,辅助原料,副产物,副产物,中间体,中间体,辅助原料,辅助原料,目标化合物,3、有机合成的过程,一、各类主要有机物的特征反应,卤代烃：,1、水解反应,2、消去反应,通式：,R-X,代表物：,C2H5-Br,主要化学性
3、质,CnH2n+1-X,官能团：,-X,NaOH水溶液、加热,NaOH醇溶液、加热邻碳有氢,醇,1、与钠反应,6、与HX取代反应,代表物：,C2H5-OH,主要化学性质,CnH2n+1-OH,官能团：,-OH,饱和一元醇通式：,CnH2n+2O,3、消去反应,2、分子间脱水,5、氧化反应,4、酯化反应,浓硫酸、加热,浓硫酸、加热 邻碳有氢,浓硫酸、加热,催化氧化、酸性高锰酸钾褪色,加热,酚,1、有弱酸性,通式：,代表物：,C6H5-OH,主要化学性质,CnH2n-6-O,官能团：,-OH,2、取代反应,3、显色反应,4、氧化反应,5、加成反应,羟基邻位和对位,羧酸,1、酸的通性,2、酯化反应,
4、代表物：,CH3COOH,主要化学性质,CnH2nO2,官能团：,-COOH,饱和一元羧酸通式：,浓硫酸、加热,醛,1、加成反应,2、氧化反应,通式：,R-CHO,代表物：,CH3CHO,主要化学性质,CnH2nO,官能团：,-CHO,饱和一元醛通式：,又叫还原反应,酯,水解反应,通式：,R-COOR，,代表物：,CH3COOCH2CH3,主要化学性质,CnH2nO2,官能团：,-COO-C,饱和一元酯通式：,水解生成相应的酸和醇,二、有机物的几点特性：,1、能使酸性KMnO4褪色的有机物：2、因化学反应能使溴水褪色的有机物：3、互为类别异构的物质：,烯烃、炔烃、苯的同系物、 苯酚、 醇、醛、
5、裂化汽油。,烯烃、炔烃、苯酚、醛 裂化汽油。,单烯烃与环烷烃(CnH2n) 二烯烃与炔烃、环烯烃(CnH2n-2)醇与醚(CnH2n+2O) 苯酚与芳香醇、芳香醚醛与酮(CnH2nO) 羧酸与酯、羟基醛(CnH2nO2) 氨基酸与硝基化合物(CnH2n+1NO2),5、能发生银镜反应的有机物：,醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等。,4、实验中用到浓硫酸的反应及其作用：,实验室制乙烯催化剂、脱水剂 硝化反应催化剂、吸水剂 磺化反应反应物、吸水剂 酯化反应催化剂、吸水剂,6、能与新制Cu（OH)2反应的有机物：,醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖、羧酸,7、能与NaOH反应的有机物：
6、,卤代烃、酯、羧酸、酚,三、有机反应类型,取代反应,加成反应,消去反应,聚合反应,氧化反应,还原反应,其它反应,1、烷烃与卤素的取代反应,1）取代反应,条件：纯卤素、光照,2、苯的卤代反应,条件：液溴、 催化剂 FeBr3,4、醇与氢卤酸 的反应,3、苯酚与浓溴水的反应,浓溴水,条件：浓硫酸、浓硝酸、5560水浴,1、先加入顺序是先加浓硝酸，再加浓硫酸，冷却后再加苯。,2、浓硫酸起到催化剂和吸水剂的作用。,3、硝基苯无色有毒有苦杏仁味的油状液体，密度比水大。,4、温度计的位置，必须放在悬挂在水浴中。,5、硝化,苯的硝化,苯酚的硝化,甲苯的硝化,6、水解,条件：NaOH水溶液,卤代烃水解,酯水解
7、,条件：酸性水解或 碱性水解,蛋白质水解,条件：酶或稀酸或碱,糖类水解,在酸、碱、酶作用下最终水解为氨基酸,醇分子间脱水成醚,酯化反应,7、分子间脱水,氨基酸分子间反应,2.加成反应,有机物分子中双键(或三键)碳原子与其它原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应叫做加成反应。,（1）C=C与H2、X2、HX、H2O：（2）CC与H2、X2、HX、H2O：（3）苯与H2 （4）醛、酮与氢气加成：（5）油脂氢化：,羧基、酯基不能与H2加成,CH2=CH2 + H2O C2H5OH,催化剂、加热、加压,CH3CH2OH,3.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子(如H2O、HB
8、r等)，而生成不饱和(含双键或三键)化合物的反应，叫做消去反应。,（1）卤代烃消去HX,（2）醇消去H2O,OH,4.聚合反应,加聚反应,不饱和单体间通过加成反应相互结合生成高分子化合物的反应,单烯烃(包括它们的物生衍)式,如：制聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、 有机玻璃( 聚甲基丙烯酸甲酯 )等, 共轭二烯烃(包括它们的物生衍),单体的二个双键同时打开，形成含有一个新的双健的链节,两种不同单体(包括它们的物生衍),各自打开自已的双键，连结起来形成链节。,单烯烃和共轭二烯烃,单烯烃打开双键，共轭二烯烃二个双键同时打开，形成一个新的双键后，再连接起耒形成链节。,加聚反应特点： 高分子化合物链节与单体
9、的化学组成相同； 链节主链上的碳原子为不饱和碳原子，,（1，3-丁二烯）,聚1，3-丁二烯,5.氧化反应,有机物加氧或去氢的反应,（1）醇的氧化：,（2)-CHO(醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖)的氧化,+ Cu2O + 2H2O,（3）乙烯的催化氧化,(4)使酸性高锰酸钾溶液褪色： 乙烯、乙炔 、苯的同系物、乙醇、 苯酚、乙醛等,（5）有机物的燃烧,6.还原反应,有机物加氢或去氧的反应,不饱和烃及不饱和化合物的加氢，（1）C=C、CC加氢（2）苯环加氢（3）醛、酮的催化加氢（4）油脂的氢化,7.其它反应,1.裂化（解）反应 甲烷的高温分解 石油的裂化 石油的裂解 2.显色反应（1）苯酚与铁
10、盐溶液络合呈紫色（2）蛋白质与浓硝酸作用呈黄色（3）单质碘遇淀粉变蓝,基础原料,中间体,2、有机合成的任务： 对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。,目标化合物,中间体,辅助原料1,辅助原料2,辅助原料3,副产物,副产物,3、有机合成的设计思路,关键：,设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化 。,二、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。,、官能团引入的方法：,1）、引
11、入碳碳双键的三种方法： ； ； 。,卤代烃的消去,醇的消去,炔烃的不完全加成,2）、引入卤原子的三种方法： ； ； 。,醇(酚)的取代反应,烯(炔)烃的加成,烷烃（芳香烃）的取代,3）、引入羟基的四种方法： ； ； ； 。,烯烃与水的加成,卤代烃的水解,酯的水解,醛的还原,三、有机合成的方法,思考与交流：P65,(4)引入的-CHO的方法有：,醇的氧化和C=C的氧化,(5)引入-COOH的方法有：,醛的氧化、酯的水解、苯的同系物的氧化,6）引入COOR：,酯化,7）引入高分子：,加聚,8）苯环上引入官能团:,实例：官能团的引入,引入C=C双键,1）某些醇的消去引入C=C,2）卤代烃的消去引入C
12、=C,3）炔烃加成引入C=C,引入卤原子（X）,1）烃与X2取代,2）不饱和烃与HX或X2加成,3）醇与HX取代,催化剂,引入羟基（OH）,1）烯烃与水的加成,2）醛（酮）与氢气加成,3）卤代烃的水解（碱性）,4）酯的水解,(1)官能团种类变化：,CH3CH2-Br,水解,CH3CH2-OH,氧化,CH3-CHO,2、官能团的转化：,包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。,氧化,CH3-COOH,酯化,CH3-COOCH3,(2)官能团数目变化：,CH3CH2-Br,消去,CH2=CH2,加Br2,CH2BrCH2Br,(3)官能团位置变化：,CH3CH2CH2-Br,消去,CH3CH=C
13、H2,加HBr,3、官能团的消除,(1)通过加成消除:C=C、CC、C=O,(2)通过消去或氧化或酯化或取代等消除:OH,(3)通过加成或氧化消除：CHO,(4)通过消去反应或水解反应可消除: X,三、有机合成常用解题方法1.正向合成分析法2.逆向合成分析法,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。,基础原料,中间体,中间体,目标化合物,正向合成分析法示意图,2、逆向合成分析法,原料,中间体,中间体,产品,逆向合成分析法示意图,所确定的合成路线的各步反应，其反应条件必须比较温和，并具有较高的产率，所使用物基础原料和
14、辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。,其思维程序可概括为：原料中间产物产品。,2 C2H5OH,+,以乙烯为原料合成草酸二乙酯的合成,在日常生活中，饮料、糖果中常常添加一些有水果香味的酯类香料，例如具有苹果香味的戊酸戊酯，你能利用1-戊烯为原料合成戊酸戊酯这种香料吗？,戊酸戊酯,1-戊烯,CH2=CH-CH2CH2CH3,逆合成分析法,CH3CH2CH2CH2COOH,HO-CH2CH2CH2CH2CH3,+,CH3CH2CH2CH2CH2OH,CH3CH2CH2CH=CH2,思路：,CH3CH2CH2CH2CHO,目标化合物,中间体,中间体,基础原料,HO-H,练习：用2-丁烯、乙烯为原料设计的合成路线,NaOHC2H5OH,1、逆合成分析：,+,NaOH 水,2、合成路线：,Br2,O2,Cu,O2,浓H2SO4,Br2,Br2,NaOH水,练习.已知乙烯在催化剂的作用下，可被氧化生成乙醛，试以乙烯，氧气，水为主要原料合成,思路：用正推法。,CH2=CH2,Br2,CH3COCH2CH2OCCH3 O O,
