《第四节 有机合成》PPT课件田家炳中学

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,古人酿酒图,古人酿酒器具,古人制药工具,第四节,有机合成,2,课时,田家炳中学,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。,有机材料的惊艳绽放,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,2005,年,9,月,2,日,中国包装网刊登了题为,美国,:,保鲜膜包食品有害健康,的文章,指出,PVC,含有致癌物质,;,10,月,13,日,第一财经日报,报道称,:,日韩,PVC,食品保鲜膜大举进入中国。目前，中国超市生鲜产品及熟食包装中仍在大量使用,PVC,保鲜膜。,10,月,25,日,国家质检总局针对,PVC,食品保鲜膜使用安全问题召开新闻发布会，公布：要求严禁用,PVC,保鲜膜直接包装肉食、熟食及油脂食品。,新闻链接：,我国市面上普遍使用的保鲜膜中其中一种主要成分为,聚氯乙烯,，简称,PVC,，是由,PVC,树脂加入大量增塑剂,(DHEA),和其他助剂加工而成，在受热条件下释放出有毒物质。,PVC,保鲜膜透明性好，不易破裂，具有很好的黏性，且价格较低。,PVC,保鲜膜到底怎么了？,资料卡,思考：你能够根据已学的知识，利用一些常用的原材料，合成,PVC,吗？,基础原料,目标化合物,中间体,中间体,HC=CH,CH,2,=,CHCl,-CH,2,-CH-n,Cl,HCl,催化剂,催化剂,.,辅助原料,辅助原料,辅助原料,副产品,副产品,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。,如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，,（,1,）合成,HOCH,2,CH,2,OH,（,2,）合成,CH,3,COOCH,2,CH,3,(3),乙二酸乙二酯,(4),乙二酸二乙酯,探讨学习：,以乙烯为原料,合成乙二醇的路线,CH,2,=CH,2,CH,2,BrCH,2,Br,CH,2,OH,CH,2,OH,由,乙烯,制备,乙酸乙酯,的设计思路,乙烯,乙醇,乙醛,乙酸,乙酸乙酯,26,二、两种有机合成的思维方法,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,1,、正向合成分析法,以乙烯为原料,试用正合成分析法研究合成草酸乙二酯的路线,2,、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,2 C,2,H,5,OH,COC,2,H,5,COC,2,H,5,O,O,COH,COH,O,O,+,H,2,COH,H,2,COH,H,2,C,Cl,H,2,C,Cl,CH,2,CH,2,CH,CH,O,O,试用,逆合成分析法,研究合成,草酸二乙酯,的路线,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,CH,3,(CH,2,),3,C-O-CH,2,(CH,2,),3,CH,3,O,1-,戊烯,CH,2,=CH-CH,2,CH,2,CH,3,试一试：,CH,3,(CH,2,),3,C-O-CH,2,(CH,2,),3,CH,3,O,逆合成分析法,CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,COOH,HO-CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,+,CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,OH,CH,3,CH,2,CH,2,CH=CH,2,目标化合物,中间体,中间体,基础原料,思路：,CH,3,CH,2,CH,2,CH,2,CHO,HO-H,想一想：结合生产实际，同学们，你认为在选择原料和合成途径时，你应该注意一些什么问题？,反应条件必须比较温和,产率较高,原料低毒性、低污染、廉价,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。,原料,中间产物,产品,顺,顺,逆,逆,我们学过哪些官能团？完成课本,65,页的思考与交流。,1,，引入碳碳双键的方法。,2,，引入卤素的方法。,3,，引入羟基的方法。,4.,引入,-CHO,或羰基的方法有：,5.,引入,-COOH,的方法有：,烃和烃的衍生物间的转化：,烷烃,烯烃,炔烃,卤代烃,醛,羧酸,酯,醇,+,H,2,O,+,H,2,O,-,H,2,O,+,H,2,+,H,2,+,X,2,(,HX),+,X,2,(,HX),-,HX,+,X,2,+,HX,+,H,2,O,氧化,还原,氧化,酯化,水解,水解,酯化,【,预备知识回顾,】,3.,官能团的引入方法,引入,C=C,双键,1,）某些醇的消去引入,C=C,CH,3,CH,2,OH,浓硫酸,170,CH,2,=,CH,2,+H,2,O,醇,CH,2,=,CH,2,+,NaBr,+ H,2,O,CH,3,CH,2,Br,+,NaOH,2,）某些卤代烃的消去引入,C=C,3,）炔烃不完全加成引入,C=C,CH,CH +,HBr,CH,2,=,CHBr,催化剂,引入卤原子,（,X,）,1,）烃与,X,2,取代,CH,4,+Cl,2,CH,3,Cl+,HCl,光照,2,）不饱和烃与,HX,或,X,2,加成,CH,2,=,CH,2,+Br,2,CH,2,BrCH,2,Br,3,）醇与,HX,取代,C,2,H,5,OH +,HBr,C,2,H,5,Br + H,2,O,催化剂,引入羟基,（,OH,）,1,）烯烃与水的加成,CH,2,=,CH,2,+H,2,O,CH,3,CH,2,OH,催化剂,加热加压,2,）醛（酮）与氢气加成,CH,3,CHO,+H,2,CH,3,CH,2,OH,催化剂,3,）卤代烃的水解（碱性）,C,2,H,5,Br +,NaOH,C,2,H,5,OH +,NaBr,水,4,）酯的水解,稀,H,2,SO,4,CH,3,COOH+C,2,H,5,OH,CH,3,COOC,2,H,5,+ H,2,O,(4).,引入,-CHO,或羰基的方法有,：,醇的氧化,(5).,引入,-COOH,的方法有：,醛的氧化,酯的水解,某些苯环侧链的氧化,思考：,如何实现下列转变：,1,，,CH,3,CH,2,-Br,2,，,3,，,HO-CH,2,CH,2,-OH,CH,3,CH-CH,3,Br,CH,3,-COOH,CH,3,CH,2,CH,2,-Br,CH,3,CH,2,-OH,(1).,官能团种类变化：,CH,3,CH,2,-Br,水解,CH,3,CH,2,-OH,氧化,CH,3,-CHO,(2).,官能团数目变化：,CH,3,CH,2,-Br,消去,CH,2,=CH,2,加,Br,2,CH,2,Br,CH,2,Br,(3).,官能团位置变化：,CH,3,CH,2,CH,2,-Br,消去,CH,3,CH=CH,2,加,HBr,CH,3,CH-CH,3,Br,4.,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,CH,3,-COOH,酯化,CH,3,-COOCH,3,【,学以致用,解决问题,】,以,2-,丁烯为原料合成：,1) 2-,氯丁烷,2) 2-,丁醇,3) 2,3-,二氯丁烷,4) 2,3-,丁二醇,5) 1,3-,丁二烯,用正丙醇制取异丙醇需经过几个反应？,2.,请设计出以 为原料制备 的合成线路（必要的无机试剂自选）,.,练一练,注意：引入或转化官能团时，注意综合考虑。必要时需要对有些官能团先保护。,3工业上用甲苯生产对-羟基苯甲酸乙酯（一种常用的化妆品防霉剂），其生产过程如下（反应条件及某些反应物、产物未全部注明）：,请回答：写出,A、B,的结构简式,在合成路线中设计反应和的目的是,CH,3,Cl,COOC,2,H,5,H,3,CO,CH,3,CH,3,OCH,3,A,Cl,2,催化剂 ,一定条件下,CH,3,I,C,2,H,5,OH,B,HO,COOC,2,H,5,（,产品）,HI,OCH,3,COOH,CH,3,OH,官能团的保护,OCH,3,COOH,CH,3,OH,OCH,3,COOH,CH,3,OH,一、有机合成的过程,4.,官能团的转化：,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。,3.,官能团的引入方法,包括官能团,种类,变化、,数目,变化、,位置,变化等。,课堂小结,二、两种有机合成的思维方法,1,、正向合成分析法,2,、逆向合成分析法,基础原料,中间体,中间体,目标化合物,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。,原料,中间产物,产品,顺,顺,逆,逆,思路,关键：,反思,明确目标化合物的性质和结构,设计合成路线,检测样品的性能，不断改进,官能团的引入方法,有机合成的过程,有机合成的方法？,小结,思考：,如何增加或减少碳链？,增加：,酯化反应, 醇分子间脱水,(,取代反应,),生成醚,加聚反应,缩聚反应,C=C,或,CC,和,HCN,加成等,23,思考：,如何增加或减少碳链？,减少：,水解反应：酯水解，糖类、,蛋白质,(,多肽,),水解, 裂化和裂解反应；, 脱羧反应；, 烯烃或炔烃催化氧化,(,C=C,或,C,C,断开,),等,24,化合物,A,最早发现于酸牛奶中，它是人体内糖代谢的中间体，,A,的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。,A,在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生银镜反应。在浓硫酸存在下，,A,可发生如下图所示的反应：,试写出：,(1),化合物,A,、,B,、,C,的结构简式：,、,、,。,(2),化学方程式：,AD,，,AE,。,(3),反应类型：,AD,，,AE,。,27,分析：,题中说“,A,的钙盐”，可知,A,含,COOH,；结合,A,的分子式，由,AC,知，,A,还含有,OH,，由,A,在催化剂作用下被氧化的产物不能发生银镜反应可知：,A,的,OH,不在碳链的末端；,3,个碳的碳链只有一种：,CCC,，,OH,只能在中间碳上。综上：,A,的结构简式为：,CH,3,CHCOOH,OH,28,分析：,A,的结构简式为：,CH,3,CHCOOH,OH,则,B,的结构简式为：,CH,3,CHCOOC,2,H,5,OH,则,C,的结构简式为：,CH,3,CHOCCH,3,COOH,O,29,分析：,A,的结构简式为：,CH,3,CHCOOH,OH,则,A,D,的化学方程式为：,CH,3,CHCOOH,OH,浓硫酸,H,2,O+,CH,2,=CHCOOH,反应类型：,消去反应,30,分析：,A,的结构简式为：,CH,3,CHCOOH,OH,对比,A,和,E,的分子式，我们发现,E,的,C,原子个数是,A,的,2,倍，推断可能是,2,分子的,A,反应生成,E,，再对比,H,和,O,原子发现：,2AE+2H,2,O,，结合,A,的结构简式，很明显是它们的羧基和醇羟基相互反应生成酯基。所以：,31,分析：,将,A,的结构简式改写为：,则,A,生成,E,可表示为：,O,CH,3,CHCOH,O,H,O,CH,3,CHCOH,O,H,HOCCHCH,3,O,O,H,H,2,O,H,2,O,即：,CHC,CH,3,O,O,CCH,CH,3,O,O,C,C,C,C,O,O,32,分析：,则,A,E,的化学方程式为：,2CH,3,CHCOOH,OH,浓硫酸,2H,2,O +,CHC,CH,3,O,O,CCH,CH,3,O,O,反应类型：,酯化反应,33,