高中化学选修五有机合成人教版课件.ppt

1、 有机合成使人类在旧的自然界旁又建立起一个新的自然界，大大地改变了社会上物质及商品的面貌，使人类的生活发生了巨大的革命。美 伍德沃德1965年诺贝尔化学奖 Robert B.Woodward(United States)Robert B.Woodward(United States)有机合成有机合成OOOHOHOHOH复写自然物质可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足，解热镇痛药物阿司匹林修饰自然物质有机合成有机合成 还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，创造新物质有机合成有机合成如尼龙、涤纶、炸药、医药等 甚至可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物,以满足人

2、类的特殊需要。人工合成的新型抗禽流感、甲型H1N1病毒的最有效的药物之一-达菲 高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶塑塑 料料高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)宇航服中应用了一百三宇航服中应用了一百三十多种

3、新型材料。其中十多种新型材料。其中多数是多数是有机合成材料有机合成材料。高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)有机材料的惊艳绽放新型的ETFE（乙烯一四氟乙烯共聚物）科技创造生活，合成造福人类！高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)“水立方水立

4、方”是我国第一个采用是我国第一个采用ETFEETFE(乙烯乙烯四氟四氟乙烯共聚物乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。膜材料作为立面维护体系的建筑。压性很好，每个泡泡都可承受汽车的重量压性很好，每个泡泡都可承受汽车的重量 保温隔热保温隔热 会会“呼吸呼吸”有很强的自洁性有很强的自洁性节能节能 每天自然光照每天自然光照9 9个小时以上个小时以上 3000个美丽的蓝色泡泡高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)利用利用简

5、单、易得简单、易得的原料，通过有机反应，生的原料，通过有机反应，生成具有成具有特定结构和功能特定结构和功能的有机化合物。的有机化合物。一、一、有机合成的过程有机合成的过程有机合成的概念：有机合成的概念：交交与与学学自自流流 阅读阅读P P6464第三自然段，回答：第三自然段，回答：什么是有机合成？什么是有机合成？有机合成的任务有哪些？有机合成的任务有哪些？有机合成的任务：有机合成的任务：目标化合物分子目标化合物分子骨架骨架的构建；的构建；官能团官能团的转化。的转化。碳链发生变化：碳链发生变化：碳链增长、缩短、成环碳链增长、缩短、成环高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-

6、人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)酯酯化化乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酸乙醛乙醛乙醇乙醇氧化氧化氧化氧化乙烯乙烯水化水化二、二、有机合成的分析方法有机合成的分析方法交交与与学学自自流流如何如何以乙烯为主要原料（无机试剂任选）以乙烯为主要原料（无机试剂任选）合成合成乙酸乙酯乙酸乙酯？写出有关的化学方程式。写出有关的化学方程式。上述反应中出现了几种有机物？它们在整个合上述反应中出现了几种有机物？它们在整个合成过程中分别起什么作用？成过程中分别起什么作用？途径途径1 1：高中化学选修五高

7、中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)基础原料基础原料中间体中间体1 1目标目标化合物化合物中间体中间体2 2辅助原料辅助原料1 1辅助原料辅助原料2 2辅助原料辅助原料3 3副产物副产物1 1副产物副产物2 2图图3-23 3-23 有机合成过程示意图有机合成过程示意图正向合成分析法正向合成分析法 即正向思维法，从即正向思维法，从已知原料已知原料入手，找出合成入手，找出合成所需要的直接或间接的所需要的直接或间接的中间产物中间产物，逐

8、步推向，逐步推向目标目标化合物。化合物。思维程序：思维程序：高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)世界上每年合成的近百万种新化合物中世界上每年合成的近百万种新化合物中约约70%70%以上是有机化合物，其中逆向合成法以上是有机化合物，其中逆向合成法是一种重要的合成方法。是一种重要的合成方法。高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选

9、修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)1982年研制出长效缓释阿司匹林美国哈佛大学教授（E.J.Corey）科里于1967年提出了“逆合成分析原理”，将有机合成路线设计技巧艺术地变成了有严格思维逻辑的科学，并利用电子计算机来设计有机合成路线，开创了计算机辅助有机合成的新纪元。高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)图图3-24 3-24 逆合逆合成分析法示意图成分析法示意图基

10、础原料基础原料中间体中间体1 1目标目标化合物化合物中间体中间体2 2原料原料中间产物中间产物产品产品顺顺顺顺逆逆逆逆逆合成分析法逆合成分析法 又称逆推法，其特点是从又称逆推法，其特点是从目标化合物目标化合物出发出发倒倒推一步推一步，寻找上一步反应的，寻找上一步反应的原料原料（中间体）（中间体），并，并同样找出它的同样找出它的更更上一步原料上一步原料（中间体）（中间体），如此继，如此继续直至到达续直至到达简单的初始原料简单的初始原料为止。为止。高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-

11、有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)C-OHC-OHC-OHC-OHO OO OH H2 2COHCOHH H2 2COHCOHH H2 2CCClClH H2 2CCClCl(石油裂解气石油裂解气)CHCH3 3CHCH2 2OHOH+H+H2 2O O+Cl+Cl2 2OO浓浓H H2 2SOSO4 4水解水解12345C-O-CC-O-C2 2H H5 5C-O-CC-O-C2 2H H5 5O OO O学与问学与问以以CHCH2 2=CH=CH2 2为原料如何为原料如何合成合成草酸二乙酯草酸二乙酯？CH CH2 2CHCH2 2多步反应一次计算多步反应一次计

12、算ABC93.0%81.7%85.6%90.0%总产率计算总产率计算总产率总产率=1 193.0%93.0%81.7%81.7%90.0%90.0%85.6%85.6%=58.54%=58.54%学与问学与问 卡托普利为血管紧张素抑制剂，临床上用于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。文献共报道了治疗高血压和充血性心力衰竭。文献共报道了1010条合成该物质的路线，其中最有价值的是以条合成该物质的路线，其中最有价值的是以2-2-甲甲基丙烯酸为原料，通过四步反应得到目标化合物。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：各步反应的产率如下：该合成路线

13、的总产率为多少？该合成路线的总产率为多少？COHCOHOO+切断切断 用用2-2-丁烯、乙烯为原料设计合成丁烯、乙烯为原料设计合成 的逆合成分析思路。的逆合成分析思路。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逆合成分析：逆合成分析：CHCHOOBrBrCH2CH2OHOHCH2CH2BrBrBrBrCH2CH2NaOHNaOHC C2 2H H5 5OHOHNaOHNaOH水水合成路线：合成路线：CH2CH2BrBr2 2CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHO O2 2CuCuCHCHOOO O2 2COHCOHOO浓浓H2SO4BrBr2 2BrBrBrBr2 2Br

14、BrNaOHNaOH水水OHOHOOOO关键：设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入或转化。三、有机合成的思路基础原料和基础原料和辅助原料辅助原料要要廉价、易得、低毒、低廉价、易得、低毒、低污染污染通常采用通常采用4 4个个C C以下的单官能团化合物和以下的单官能团化合物和单取代苯。单取代苯。尽量选择尽量选择步骤最少步骤最少的合成路线的合成路线以保证较高以保证较高的产率。的产率。要符合要符合“环保、绿色环保、绿色”的要求的要求(绿色化学绿色化学)提高提高原子利用率原子利用率操作操作简单简单、条件条件温和温和、能耗能耗低低、易易实现实现。尊重客观事实尊重客观事实，按一定顺序和规律引入官能团，

15、按一定顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。不能臆造不存在的反应。四、四、有机合成有机合成遵循的原则遵循的原则有机原料库：有机原料库：苯、甲苯、乙烯、丙烯、乙炔、苯、甲苯、乙烯、丙烯、乙炔、22丁烯丁烯官能团的引入官能团的引入 官能团的消除官能团的消除官能团的衍变官能团的衍变有机成环反应规律有机成环反应规律 常见常见官能团官能团引入引入的方法的方法在有机化合物中引入碳碳双键在有机化合物中引入碳碳双键卤代烃的消去卤代烃的消去醇的消去醇的消去炔烃与氢气炔烃与氢气 1 1：1 1 加成加成三种方法三种方法有机合成有机合成烯烃与水加成烯烃与水加成醛醛/酮加氢酮加氢酯的水解酯的水解四种方法四种方法

16、卤代烃水解卤代烃水解在有机化合物中引入羟基在有机化合物中引入羟基醇与醇与HXHX取代取代 加成反应：加成反应：烯烃、炔烃等与烯烃、炔烃等与X X2 2或或HXHX加成加成三种方法三种方法在有机化合物中引入醛基在有机化合物中引入醛基某些醇氧化某些醇氧化糖类水解糖类水解炔烃水化炔烃水化三种方法三种方法烃或烃的衍生物与烃或烃的衍生物与X X2 2取代反应取代反应在有机化合物中引入卤素原子在有机化合物中引入卤素原子甲烷和氯气甲烷和氯气苯和溴苯和溴酚和溴水酚和溴水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的酸性水解酯的酸性水解 常见常见官能团官能团消除消除的的方法

17、方法通过加成反应消除不饱和键通过加成反应消除不饱和键CHCH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2 CHCH3 3CHCH3 3NiNiCHCH3 3CH=O+HCH=O+H2 2CHCH3 3CHCH2 2OHOH催化剂催化剂通过加成（加通过加成（加H H）或氧化（加）或氧化（加O O）消除醛基）消除醛基H H3 3CHC=O+HCHC=O+H2 2CHCH3 3CHCH2 2OHOH催化剂催化剂在有机化合物中引入羧基在有机化合物中引入羧基通过消去或氧化或酯化等消去羟基通过消去或氧化或酯化等消去羟基2CH2CH3 3CHO+OCHO+O2 22CH2CH3 3COOHCOOH催化剂催化剂CH

18、CH3 3O-H+HCO-OH O-H+HCO-OH HCOOCHHCOOCH3 3+H+H2 2O O浓硫酸浓硫酸 H H-CHCH3 3CHCH2 2-OHOHCHCH2 2=CH=CH2 2+H+H2 2O O浓硫酸浓硫酸 2 2CHCH3 3CHCH2 2OH+OOH+O2 2 2CH2CH3 3CHO+2HCHO+2H2 2O OCu Cu 高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)不同官能团间的转换不同官能团间

19、的转换（利用衍生关系）（利用衍生关系）（种类）官能团的衍变官能团的衍变RCHRCH2 2CHCH2 2-X R-CH=CH-X R-CH=CH2 2 RCH RCH2 2CHCH2 2OH OH RCH RCH2 2CHO RCHCHO RCH2 2COOH RCHCOOH RCH2 2COOCHCOOCH3 3通过某种化学途径增加官能团通过某种化学途径增加官能团（数目）数目）CHCH3 3CHCH2 2OH HOCHOH HOCH2 2CHCH2 2OHOHCHCH2 2=CH=CH2 2ClCHClCH2 2CHCH2 2ClCl高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成

20、-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)CHCH2 2=CHCH=CHCH2 2CHCH3 3 CH CH3 3CH=CHCHCH=CHCH3 3CHCH3 3CHCHClClCHCH2 2CHCH3 3CHCH3 3CH=CHCH=CH2 2CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2OHOHCHCH3 3CH(CH(OHOH)CH)CH3 3通过某种途径使官能团的通过某种途径使官能团的位置位置改变改变注意：注意：信信 息息 优优 先先高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-

21、有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)碳骨架的增减碳骨架的增减增长：增长：酯化反应；酯化反应；醇分子间脱水醇分子间脱水(取代反应取代反应)生成醚；生成醚；加聚反应；加聚反应；缩聚反应；缩聚反应；C=CC=C或或CCCC和和HCNHCN加成等加成等 有机合成题有机合成题中中碳链的碳链的增长增长，一般会以信息形，一般会以信息形式给出，常见的方式为式给出，常见的方式为有机物与有机物与HCNHCN反应反应以及以及不饱不饱和化合物间的聚合和化合物间的聚合等。等。高中化学选

22、修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)减短：减短：水解反应：酯水解，糖类、蛋白质水解反应：酯水解，糖类、蛋白质(多肽多肽)水解水解烷烃的裂化和裂解；烷烃的裂化和裂解；脱羧反应；脱羧反应；烯烃、炔烃、苯的同系物等的氧化。烯烃、炔烃、苯的同系物等的氧化。高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版(共共4343张张PPT)PPT)高中化学选修五高中化学选修五3-4-3-4-有机合成有机合成-人教版人教版

23、(共共4343张张PPT)PPT)有机有机成环反应成环反应规律规律 形成环酯形成环酯氨基酸形成环状肽氨基酸形成环状肽 形成环醚形成环醚形成环酸酐形成环酸酐形成环烃形成环烃【例【例1 1】以以BrCHBrCH2 2-CH=CH-CH-CH=CH-CH2 2BrBr为原料合成药物为原料合成药物CHCH3 3OOC-CH=CH-COOCHOOC-CH=CH-COOCH3 3的路线为：的路线为：交交与与考考思思流流BrCHBrCH2 2-CH=CH-CH-CH=CH-CH2 2BrBr1 1HOHOCHCH2 2-CH=CH-CH-CH=CH-CH2 2O OH HHOHOCHCH2 2-C-CHCl

24、-HCl-CHCH2 2-CH-CH2 2OHOHHOOHOOC-CC-CHCl-HCl-CHCH2 2-CO-COOHOHHOOHOOC-C-CH=CHCH=CH-CO-COOHOHCHCH3 3OOOOC-C-CH=CHCH=CH-CO-COO OCHCH3 32 23 34 45 5问：问：1 1、2 2两步能否两步能否颠倒颠倒？设计？设计2 2、4 4两步的两步的目的目的是什么？是什么？官能团的官能团的保护保护和和复原复原 有机合成题有机合成题是有机化学的重要题型。在解这是有机化学的重要题型。在解这类题时经常会遇到这种情况：类题时经常会遇到这种情况：欲对某官能团进行处理时，其他官能团却

25、可欲对某官能团进行处理时，其他官能团却可能受到能受到“株连株连”而被破坏，因此我们必须采取一而被破坏，因此我们必须采取一定的措施将定的措施将不需要转变的官能团暂时保护起来不需要转变的官能团暂时保护起来，当另一官能团已经转变后再将其复原。当另一官能团已经转变后再将其复原。碳碳双键的碳碳双键的保护保护和和复原复原酚羟基的酚羟基的保护保护和和复原复原【思考】看到下列反应条件时，你会想到是什么【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？物质发生反应？产物是什么？BrBr2 2/CCl/CCl4 4 Cl Cl2 2/光照光照 ClCl2 2/Fe Br/Fe Br2 2 浓硫酸

26、，浓硫酸，NaOH/HNaOH/H2 2O O有机物间转化关系有机物间转化关系 反应条件归纳反应条件归纳H H+/H/H2 2O OAg(NHAg(NH3 3)2 2+、OHOH-、O O2 2、CuCu、H H2 2、NiNi、NaHCONaHCO3 3A A氧化氧化B B氧化氧化C CNaOHNaOH、醇、醇、还原还原水水解解酯酯化化酯酯羧酸羧酸醛醛醇醇卤代烃卤代烃氧化氧化氧化氧化水解水解主要有机物之间转化主要有机物之间转化取代取代烷烃烷烃取取代代烯烃烯烃炔烃炔烃水水化化消消去去水水化化消消去去加成加成加成加成加加成成必备知识回顾：必备知识回顾：20002000多年前，希腊生理学家和医学家

27、希波克多年前，希腊生理学家和医学家希波克拉底（拉底（HippocratesHippocrates）发现，杨树、柳树的皮叶）发现，杨树、柳树的皮叶中含有能镇痛和退热的物质。中含有能镇痛和退热的物质。邻羟基苯甲酸，俗称:水杨酸 1898年，德国化学家Hoffmann霍夫曼改善了水杨酸的疗效乙酰水杨酸水杨酸乙酸酐乙酰水杨酸1899年由德国拜尔公司开始生产，应用于临床，取名阿司匹林（Aspirin），是第一种重要的人工合成药物。阿司匹林晶体阿司匹林晶体阿司匹林药品(1)2-氯丁烷(2)2-丁醇(3)2,3-二氯丁烷(4)2,3-丁二醇催化剂CH3CH=CHCH3+HClCH3CHCH2CH3Cl催化剂CH3CH=CHCH3+H2OCH3CHCH2CH3OHCH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3Cl ClCH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl H2OCH3CH-CHCH3+2NaClOH OH1.写出以2-丁烯为原料制备下列物质反应的化学方程式。