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1、第四节 有 机 合 成 现在我们穿的五颜六色的衣服现在我们穿的五颜六色的衣服, ,戴的树脂眼镜、戴的树脂眼镜、隐形眼镜隐形眼镜, ,使用的各种塑料制品使用的各种塑料制品, ,还有服用的大部分还有服用的大部分有机药物有机药物, ,这些物质都是来源于自然界而又不同于自这些物质都是来源于自然界而又不同于自然界物质的合成品。有机合成为人类搭建了一个新然界物质的合成品。有机合成为人类搭建了一个新的世界。这节课我们来学习有机合成的相关知识的世界。这节课我们来学习有机合成的相关知识, ,认认识有机合成的科学方法。识有机合成的科学方法。1.1.掌握有机化学反应的主要类型、原理及应用，初掌握有机化学反应的主要类
2、型、原理及应用，初步学会引入各种官能团的方法。步学会引入各种官能团的方法。( (重点）重点）2.2.理解有机合成遵循的基本规律，初步学会使用逆理解有机合成遵循的基本规律，初步学会使用逆向合成法合理地设计有机合成的路线。向合成法合理地设计有机合成的路线。（难点（难点) )3.3.了解有机合成对人类生产、生活的影响。了解有机合成对人类生产、生活的影响。一、一、什么是有机合成？什么是有机合成？1.1.定义：有机合成是利用简单、易得的原料，通过定义：有机合成是利用简单、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。有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。2 2. .意义：意义：(
3、1)(1)可以制备天然有机物可以制备天然有机物, ,以弥补自然资源的不足以弥补自然资源的不足; ;(2)(2)可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰, ,使其性能更加完美使其性能更加完美; ;(3)(3)可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物有机物, ,以满足人类的特殊需要。以满足人类的特殊需要。二、有机合成的预备知识二、有机合成的预备知识1.1.常见官能团的性质常见官能团的性质官能团官能团结结 构构性性 质质碳碳双键碳碳双键碳碳三键碳碳三键苯苯 环环羟羟 基基醛醛 基基羧羧 基基酯酯 基基CCCCOHO
4、HC HC HO O加成、氧化加成、氧化加成、氧化加成、氧化加成、取代加成、取代消去、氧化、取代、酯化消去、氧化、取代、酯化氧化、还原氧化、还原中和、酯化中和、酯化水解水解 C CC CC OHC OHO OC ORC ORO O2.2.常见官能团的引入常见官能团的引入 引入的官能团引入的官能团常见的反应常见的反应X XOHOHCHOCHOCOOHCOOHCOORCOOR烃与烃与X X2 2取代取代, ,不饱和烃与不饱和烃与HXHX或或X X2 2加成加成, ,醇与醇与HXHX取代取代烯烃与水加成烯烃与水加成, ,醛醛/ /酮加氢酮加氢, ,卤代烃水解卤代烃水解, ,酯的水解酯的水解某些醇和卤
5、代烃的消去某些醇和卤代烃的消去, ,炔烃加氢炔烃加氢某些醇氧化某些醇氧化, ,烯氧化烯氧化, ,炔水化炔水化, ,糖类水解糖类水解醛氧化醛氧化, ,苯的同系物被强氧化剂氧化苯的同系物被强氧化剂氧化, ,羧酸盐酸化羧酸盐酸化, ,酯酸性水解酯酸性水解酯化反应酯化反应 C CC C基础原料基础原料辅助原料辅助原料副产物副产物副产物副产物中间体中间体中间体中间体辅助原料辅助原料辅助原料辅助原料目标化合物目标化合物三、有机合成的过程三、有机合成的过程这种按一定顺序进行的一系列反应就构成了合成路线。这种按一定顺序进行的一系列反应就构成了合成路线。1.1.有机物正向合成过程示意图有机物正向合成过程示意图有
6、机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。你能利用所学的有骨架，并引入或转化所需的官能团。你能利用所学的有机反应，列出下列官能团的引入或转化方法吗？机反应，列出下列官能团的引入或转化方法吗？1.1.引入碳碳双键的三种方法是引入碳碳双键的三种方法是_；_；_。2.2.引入卤原子的三种方法是引入卤原子的三种方法是_；_；_。3.3.引入羟基的四种方法是引入羟基的四种方法是_；_；_； _。【思考与交流思考与交流】 【提示提示】1.1.三种引入碳碳双键的方法：三种引入碳碳双键的方法：(1)(1)卤代烃消去卤代烃消
7、去 (2)(2)醇消去醇消去 (3)(3)碳碳三键碳碳三键不完全加成不完全加成2.2.至少列出三种引入卤素原子的方法：至少列出三种引入卤素原子的方法：(1)(1)醇醇( (或酚或酚) )和和HXHX取代取代(2)(2)烯烃烯烃( (或炔烃或炔烃) )和和HXHX、X X2 2加成加成(3)(3)烷烃烷烃( (苯及其同系物苯及其同系物) )和和X X2 2的取代的取代3.3.至少列出四种引入羟基至少列出四种引入羟基( (OH)OH)的方法：的方法：(1)(1)烯烃和水加成烯烃和水加成(2)(2)卤代烃和卤代烃和NaOHNaOH水溶液共热水溶液共热( (水解水解) )(3)(3)醛醛( (或酮或酮
8、) )还原还原( (和和H H2 2加成加成) )(4)(4)酯水解酯水解(5)(5)醛氧化醛氧化( (引入引入COOHCOOH中的中的OH)OH)等等1.1.引入的引入的-CHO-CHO的方法有：的方法有： 醇的氧化和醇的氧化和 C=C C=C 的氧化。的氧化。2.2.引入引入-COOH-COOH的方法有：的方法有： 醛的氧化和酯的水解。醛的氧化和酯的水解。3.3.有机物成环的方法有：有机物成环的方法有： 加成法、酯化法和消去法。加成法、酯化法和消去法。其他官能团引入的方法：其他官能团引入的方法：2.2.有机物逆向合成有机物逆向合成 （1 1）方法与步骤）方法与步骤基础原料基础原料目标化合物
9、目标化合物中间体中间体中间体中间体（2 2）实例：用乙烯合成草酸二乙酯）实例：用乙烯合成草酸二乙酯CHCH2 2CHCH2 2 CHCH3 3CHCH2 2OHOH（中间体）（中间体）HOCHHOCH2 2CHCH2 2OHOH（中间体）（中间体）CHCH3 3CHCH2 2BrBrBrCHBrCH2 2CHCH2 2BrBr（中间体）（中间体）基础原料基础原料（目标化合物）（目标化合物）O OCOCHCOCH2 2CHCH3 3O OCOCHCOCH2 2CHCH3 3O OO OHOC COH HOC COH 常见的官能团转化有哪些？常见的官能团转化有哪些？ （1 1）官能团种类变化：）官
10、能团种类变化：CHCH3 3-COOCH-COOCH3 3CHCH3 3CHCH2 2-OH-OH氧化氧化CHCH3 3-CHO-CHO氧化氧化CHCH3 3CHCH2 2-Br-Br水解水解CHCH3 3-COOH-COOH酯化酯化（2 2）官能团数目变化：）官能团数目变化：CHCH3 3CHCH2 2-Br-Br消去消去CHCH2 2BrBrCHCH2 2BrBrCHCH2 2CHCH2 2加加BrBr2 2【思考与交流思考与交流】 （3 3）官能团位置变化）官能团位置变化 CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2BrBr消去消去CHCH3 3CH=CHCH=CH2 2加加HBrHBrC
11、HCH3 3CH-CHCH-CH3 3BrBr（4 4）官能团的保护）官能团的保护 有些易于氧化的官能团在一定条件下要保护起来使有些易于氧化的官能团在一定条件下要保护起来使之不能参与反应之不能参与反应 （1 1）减少碳链）减少碳链 （2 2）增加碳链）增加碳链一定条件一定条件CHCH2 2CHCH2 2 + HCN+ HCNCHCH3 3CHCH2 2CNCNR RClCl + + ClClR+ 2NaR+ 2NaR RR+2NaClR+2NaCl常见碳链的变化有哪些？常见碳链的变化有哪些？R RCOONaCOONa + + NaOHNaOH R RH+NaH+Na2 2COCO3 3RCHO
12、+RCHORCHO+RCHO R RCHCHCHCHRRKMnOKMnO4 4(H(H+ +) )CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH CH CH3 3CHCH O OH HCHCH2 2CHCHO O+ +OHOHO O一定条件一定条件【思考与交流思考与交流】 （3 3）形成碳环）形成碳环O O C CO OOHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2+H+H2 2O O浓硫酸浓硫酸2CH2CH3 3CHCOOHCHCOOHOHOH CHCH3 3CHCCHCO O +2H+2H2 2O OO O O O
13、C C- -CHCHCHCH3 3 O O浓硫酸浓硫酸（4 4）断开碳环）断开碳环浓硫酸浓硫酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHOHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2CHCH2 2O O C CO O+H+H2 2O O先用先用“顺推法顺推法”缩小范围和得到一个大致结构，缩小范围和得到一个大致结构，再用再用“逆推法逆推法”来确定细微结构。来确定细微结构。这样，比单一的这样，比单一的“顺推法顺推法”或或“逆推法逆推法”快速而快速而准确。准确。3.3.有机物有机物顺推、逆推法结合运用顺推、逆推法结合运用例：根据下列合成流程图推断例：根据下列合成流程图推断B B
14、、C C、E E的结构简式：的结构简式：【解析解析】分析乙苯和高聚物的结构，可推知分析乙苯和高聚物的结构，可推知E E的结构的结构 简式为：简式为： 进一步可推知进一步可推知C C为为 D D为为 B B为为 四、有机合成遵循的原则四、有机合成遵循的原则（1 1）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染通常通常采用采用4 4个个C C以下的单官能团化合物和单取代苯。以下的单官能团化合物和单取代苯。（2 2）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证较高的以保证较高的产率。产率。（3 3）满足）满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。（4 4）操作
15、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。（5 5）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。原料原料中间体中间体产品产品顺顺顺顺逆逆逆逆2.2.有机合成的方法有机合成的方法逆向合成分析法逆向合成分析法认认目目标标巧巧切切断断再再转转换换得得原原料料得得路路线线1.1.有机合成的方法有机合成的方法正向合成分析法正向合成分析法 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。目标合成有机物。基础原料基础原料中间体中
16、间体1 1中间体中间体2 2目标化合物目标化合物1 1由溴乙烷制取乙二醇，依次发生反应的类型为由溴乙烷制取乙二醇，依次发生反应的类型为 ( )( )A A取代、加成、水解取代、加成、水解 B B消去、加成、取代消去、加成、取代C C水解、消去、加成水解、消去、加成 D D消去、水解、取代消去、水解、取代B B2.2.芳香化合物芳香化合物A A是一种基本化工原料，可发生如下反是一种基本化工原料，可发生如下反应：应：产物产物D D（邻苯二甲酸二乙酯）是一种增塑剂。请用（邻苯二甲酸二乙酯）是一种增塑剂。请用A A、不超过两个碳的有机物及合适的无机试剂为原料，不超过两个碳的有机物及合适的无机试剂为原料
17、，经两步反应合成经两步反应合成D D。 【提示提示】3.3.由由A A催化加催化加氢氢生成生成M M的的过过程中程中, ,可能有中可能有中间间生成物生成物 和和( (写写结结构构简简式式) )生成。生成。 【提示提示】4.(20144.(2014新新课标课标全国卷全国卷节选节选)(3)(3)化合物化合物A A可由可由环环戊戊烷经烷经三步反三步反应应合成合成: :反反应应1 1的的试剂试剂与条件与条件为为; ;反反应应2 2的化学的化学方程式方程式为为; ;反反应应3 3可用的可用的试剂为试剂为。 【解析解析】(3)(3)根据流程图可知环戊烷在光照条件下与氯气反应根据流程图可知环戊烷在光照条件下
18、与氯气反应生成一氯环戊烷生成一氯环戊烷, ,该物质在氢氧化钠溶液中水解生成环戊醇该物质在氢氧化钠溶液中水解生成环戊醇, ,然后再在铜的催化作用下生成环戊酮。然后再在铜的催化作用下生成环戊酮。【答案答案】(3)Cl(3)Cl2 2/ /光照光照O O2 2/Cu /Cu 5.5.工业上以工业上以A A为主要原料来合成乙酸乙酯，其合成路线为主要原料来合成乙酸乙酯，其合成路线如下图所示。其中如下图所示。其中A A是石油裂解气的主要成份，是石油裂解气的主要成份，A A的产的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平。又知量通常用来衡量一个国家的石油化工水平。又知2CH2CH3 3CHO+OCHO+O2 2
19、 2CH2CH3 3COOHCOOH。请回答下列问题：。请回答下列问题：（1 1）写出）写出A A的电子式的电子式 。（2 2）B B、D D分子内含有的官能团分别是分子内含有的官能团分别是 、 （填名称）。（填名称）。（3 3）写出下列反应的反应类型：）写出下列反应的反应类型： ， 。（4 4）写出下列反应的化学方程式：）写出下列反应的化学方程式： _； ； 。【答案答案】（1 1） （2 2）羟基）羟基 羧基羧基 （3 3）加成反应加成反应 取代反应（或者酯化反应）取代反应（或者酯化反应）（4 4）CHCH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2O CHO CH3 3CHCH2 2OHOH2CH2CH3 3CHCH2 2OH + OOH + O2 2 2CH 2CH3 3CHO + 2HCHO + 2H2 2O OCHCH3 3COOH +CHCOOH +CH3 3CHCH2 2OH CHOH CH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH3 3 + H+ H2 2O O 隐藏的忧伤如熄火之炉，能使心烧成灰烬。隐藏的忧伤如熄火之炉，能使心烧成灰烬。 莎士比亚莎士比亚
