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- 2021-07-08 发布
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第四节
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。
3、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可间接的中
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
化工生产中常用的基础原料:
石油化工:炔烃 (乙炔)、烯烃 (乙烯、丙烯、
丁烯和丁二烯)、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)
煤:苯、甲苯 植物发酵:乙醇
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
4、有机合成的过程
烯烃 卤代烃
醇 醛 羧酸 酯
烷烃
芳香烃
炔烃
烃、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯
----相互转化关系
二、官能团之间的转化
案例:
原料:乙烯 目标产物:乙酸乙酯
思考与交流
1、引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(或酚)的取代;烯烃(或炔烃)的加
成;烷烃(或苯及苯的同系物)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。
二、有机合成的方法
1、有机合成的常规方法
(1)官能团的引入
①引入:C=C
1)某些醇的消去
CH3CH2 OH
浓硫酸
170℃
CH2=CH2↑ +H2O
醇
△ CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH
2)卤代烃的消去
3)炔烃加成
CH≡CH + HBr CH2=CHBr催化剂
△
②引入卤原子(—X)
1)烃与X2取代
CH4 +Cl2 CH3Cl+ HCl
光照
3)醇与HX取代
CH2==CH2+Br2 CH2BrCH2Br
2)不饱和烃与HX或X2加成
C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O
△
4)苯与X2取代(包括苯环和取代基上的取代)
5)苯酚与Br2取代
+ Br2
Br+ HBr↑FeBr3
③引入羟基(—OH)
1)烯烃与水的加成
CH2=CH2 +H2O CH3CH2OH
催化剂
加热加压
2)醛(酮)与氢气加成
CH3CHO +H2 CH3CH2OH
催化剂
Δ
3)卤代烃的水解(碱性)
C2H5Br +NaOH C2H5OH + NaBr
水
△
4)酯的水解
稀H2SO4
CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O △
④引入:C=O
1)醇的氧化
2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O催化剂
△
(2)官能团的消除
①通过加成消除:C=C、C≡C、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
CH2=CH2 +H2 CH3CH3
催化剂
加热加压
CH3CH2 OH
浓硫酸
170℃
CH2==CH2↑ +H2O
+ H2CH3 CHO CH3 CH2 OH△
催化剂
醇
△ CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O CH3CH2Br +NaOH
一个官能 “变” 两个
思考如何实现下列转化:
(1)CH3CH2Cl→CH2ClCH2Cl
(2)CH3CH2OH→CH2(OH)CH2OH
“移动” 官能团
思考如何实现下列转化:
(1)CH3CH2CH2Cl→CH3CH(Cl)CH3
(2)CH3 CH2CH2OH→CH3CH2(OH)CH3
链状“变”环状
由乙烯和其他无机原料合成环状化合物E,请在方框内填入合适的化合物
的结构简式。
CH2=CH2
Br2 水解 氧化
+B 氧化
O
H2C
H2C
O C
C
O
O
A B C
D
E
(07上海)
反应②③的目的是__________________。
基团的保护
(2004上海29)从石油裂解中得到的1,3—丁二烯可进行以下多步反应,得到重
要的合成橡胶和杀菌剂富马酸二甲酯。
问题:1、写出图中的A、B、C的结构式
2、图中哪些步骤是保护官能团的?为何要保护?
3、逆向合成分析法
是将目标化合物倒退一步寻找上一步反
应的中间体,该中间体同辅助原料反应可以
得到目标化合物。
基础原料中间体 中间体目标化合物
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
物基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、
易得和廉价的——通常采用4个C以下的单官
能团化合物和单取代苯。
2 C2H5OH
C—OC2H5
C—OC2H5
O
O
C—OH
C—OH
O
O
+
草酸二乙酯的合成
H2C—OH
H2C—OH
H2C—Cl
H2C—Cl
CH2
CH2
C—H
C—H
O
O
4、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。
产率计算——多步反应一次计算 P.65:学与问
H2C= C—COOH
CH3
A B
C
93.0% 81.7%
85.6%
90.0%
COOHHSCH2CHCO—N
CH3
总产率= 93.0%×81.7%×90.0%×85.6%
=58.54%
案例1:
苯甲酸甲酯(C6H5COOCH2C6H5)存在于多种植物香精中,可用做香料、食
品添加剂,还可用作塑料、涂料的增塑剂。对于这样一种有机化合物,你
准备通过怎样的合成路线来制备呢?(要求:原料来源丰富)
提示:石油化工的基础原料主要有4类:炔烃 (乙炔)、烯烃 (乙烯、丙烯、
丁烯和丁二烯)、芳烃(苯、甲苯、二甲苯)
案例2:课本P:67:3
案例3:(惠州09调研)已知:
请设计 乙烯 → … → CH3CH2COOH的合成路线。
要求:合成路线流程图表示示例
a b c d反应物
反应条件 反应条件
反应物
RX RCN RCOOHNaCN H2O
案例4:
(09汕头)请用合成反应流程图表示出由 和其他无机物合成
最合理的方案(不超过4步),请在答题纸的方框中表示。反应物反应条件反应
物反应条件……
例:
CH2Cl
反应物
反应条件
反应物
反应条件……
CH2 Cl
烃的含氧衍生物复习
烃的含氧衍生物定义 ?
烃分子里的氢原子被含有氧原子的原子团
取代而衍生成的有机物。
包括:醇、酚、醛、酮、羧酸和酯等
物理性质总结:
分子中存在氢键的物质:
醇、酚、羧酸:熔沸点较高,小分子在水中的溶解度较大。
没有氢键的物质:
醛、酮、酯:熔沸点较低,小分子醛可溶于水;酮、酯一般不溶于水。
② ①
⑤
③
④
H―C―C―O―H
H H
H H
反应 断键位置
与金属钠反应
Cu或Ag催化氧化
浓硫酸加热到170℃
浓硫酸加热到140℃
浓硫酸条件下与乙酸加热
与HX加热反应
②、④
②
①、③
① 、②
①
①
反应 断键位置
与金属钠反应
与氢氧化钠反应
与碳酸钠反应
与溴水反应
被氧气氧化成粉红色
②
O—H
②
①
②
②
①:弱酸性
较强的还原性
反应 断键位置
与银氨溶液反应
与新制氢氧化铜反应
与氧气在催化剂作用下反应
与氢气反应 ②:氧化性
②
①
①:还原性
CH3—C—H
O
反应 断键位置
与氢气反应 ①:氧化性
①
CH3—C—CH3
O
反应 断键位置
与活泼金属反应
与碱中和
与弱酸盐反应:Na2CO3
与碱性氧化物反应
与指示剂显色
与醇在浓硫酸加热条件下 ②
② ①
①:弱酸性
CH3—C—O—H
O
反应 断键位置
在酸性、碱性、中性溶液中水解
①
①
CH3—C—O—C2H5
O
注意:C=O双键在醛、酮中可以与氢气加成,
但在羧基、酯基中由于受到氧原子的影响一般
不与氢气加成!
小结:
1、能与Na反应的官能团:
—OH(醇或酚)、—COOH
2、能与NaOH反应的官能团:
—COOH、酚羟基、 COOR、—X(卤素原子)
3、能使高锰酸钾(强氧化剂)褪色的官团:
—OH(醇或酚)、—CHO、C=C、C≡C、苯的同系物(支链被氧化)
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