有机合成.ppt

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,*,第四节 有机合成,1,2,玉手镯,工艺品手镯,3,4,有机合成是有机化学中最令人瞩目的领域，在工业、农业和科学研究等方面都有广泛的应用。目前人类已知的有机化合物中大多数是合成得到的，,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,。,在一个世纪里，人类在自然界周围创造了一个新的“自然界”。,5,一、有机合成的过程,1、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。,6,2、意义：,可以制备天然有机物,以弥补自然资源的不足,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,可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物,以满足人类的特殊需要。,7,1.以乙醇为主要原料（无机试剂任选）制备乙二醇，写出有关的化学方程式。,2.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？,思考与交流：,8,基础原料,辅助原料,中间体,副产物,辅助原料,中间体,副产物,辅助原料,目标化合物,3、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,9,4、有机合成的关键（任务）,目标化合物分子骨架的构建,官能团的转化和引入,10,思考与交流,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。你能利用所学的有机反应，列出下列官能团的引入或转化方法吗？,1、引入碳碳双键的方法,1）某些醇的消去,2）某些卤代烃的消去,3）炔烃不完全加成,2、引入卤素的方法,3、引入羟基的方法,1）烃与X,2,取代,2）不饱和烃与HX或X,2,加成,3）醇与HX取代,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,4、引入-CHO或羰基,5、引入-COOH,11,醇,CH,2,=CH,2,+NaBr+H,2,O,CH,3,CH,2,Br,+NaOH,3、官能团的引入方法,（1）引入C=C双键,某些醇的消去引入C=C,某些卤代烃的消去引入C=C,炔烃不完全加成引入C=C,CH,3,CH,2,OH,浓硫酸,CH,2,=,CH,2,+H,2,O,170,CH,CH+HBr,CH,2,=CHBr,催化剂,12,CH,4,+Cl,2,CH,3,Cl+HCl,光照,CH,2,=,CH,2,+Br,2,CH,2,BrCH,2,Br,（2）引入卤原子（X）,烃与X,2,取代,+Br,2,-Br,+HBr,FeBr,3,不饱和烃与HX或X,2,加成,醇与HX取代,C,2,H,5,OH+HBr C,2,H,5,Br+H,2,O,13,CH,2,=,CH,2,+H,2,O,CH,3,CH,2,OH,催化剂,加热加压,CH,3,CHO,+H,2,CH,3,CH,2,OH,催化剂,C,2,H,5,Br+NaOH,C,2,H,5,OH+NaBr,水,稀H,2,SO,4,CH,3,COOH+C,2,H,5,OH,CH,3,COOC,2,H,5,+H,2,O,（3）引入羟基（OH）,烯烃与水的加成,醛（酮）与氢气加成（还原）,卤代烃的水解（碱性）,酯的水解,14,（4）引入-CHO或羰基的方法有,：,醇的氧化,（5）引入-COOH的方法有：,2CH,3,CHO+O,2,2CH,3,COOH,催化剂,醛的氧化,酯的水解,某些苯环侧链的氧化,2CH,3,CH,2,OH+O,2,2CH,3,CHO+2H,2,O,Cu/Ag,稀H,2,SO,4,CH,3,COOC,2,H,5,+H,2,O CH,3,COOH+C,2,H,5,OH,-R,KMnO,4,H,+,-COOH,(-R表示烃基),15,CH,3,CH,2,-Br,水解,CH,3,CH,2,-OH,氧化,CH,3,-CHO,CH,3,CH,2,-Br,消去,CH,2,=CH,2,加Br,2,CH,2,BrCH,2,Br,CH,3,CH,2,CH,2,-Br,消去,CH,3,CH=CH,2,加HBr,CH,3,CH-CH,3,Br,氧 化,CH,3,-COOH,酯化,CH,3,-COOCH,3,4、官能团的转化,包括官能团种类变化、数目变化、位置变化等。,(1)官能团种类变化：,(2)官能团数目变化：,(3)官能团位置变化：,16,二、有机合成的方法,1、正合成分析法,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,。,正向合成分析法示意图,基础原料,中间体,中间体,目标化合物,17,课本P,67,习题1:以2-丁烯为原料制备,1)2-氯丁烷,2)2-丁醇,3)2,3-二氯丁烷,催化剂,CH,3,CH=CHCH,3,+HCl,CH,3,CHCH,2,CH,3,Cl,催化剂,CH,3,CH=CHCH,3,+H,2,O,CH,3,CHCH,2,CH,3,OH,CH,3,CH=CHCH,3,+Cl,2,CH,3,CHCHCH,3,Cl,Cl,练一练,18,5)1,3-丁二烯,CH,3,CH=CHCH,3,+Cl,2,CH,3,CHCH,CH,3,Cl,Cl,CH,3,CHCHCH,3,+2NaOH,Cl,Cl,醇,CH,2,=CHCH=CH,2,+2NaCl+2H,2,O,4)2,3-丁二醇,CH,3,CH=CHCH,3,+Cl,2,CH,3,CHCHCH,3,Cl,Cl,CH,3,CHCHCH,3,+2NaOH,Cl,Cl,水,CH,3,CHCHCH,3,+2NaCl,OH,OH,19,资料,：,草酸二乙酯为无色油状液体，有芳香气味。主要用于医药工业中，是硫唑嘌呤、周效磺胺等药物的中间体。,草酸二乙酯的结构：,OCOC,2,H,5,OCOC,2,H,5,请,运用所学知识合成草酸二乙酯。,认真反思：,刚才是怎样找到初始原料的？,20,中间体,B,+,水化,Cl,2,水解,氧化,氧化,酯化,分析过程：,合成路线：,SM,SM,TM,中间体A,中间体,B,中间体,C,中间体,D,中间体,E,SM,中间体,E,中间体,D,中间体,C,中间体,A,TM,21,2、逆合成分析法(科里),逆合成分析法示意图,基础 原料,中间体1,目标化合物,中间体2,又称逆推法，其特点是从,产物,出发，,由后向前推,，先找出,产物的前一步原料,（中间体），并同样找出它的,前一步原料,，如此继续直至到达,简单的初始原料,为止。,22,多步反应一次计算,【学与问】,A,B,C,93.0%,81.7%,85.6%,90.0%,总产率=193.0%81.7%90.0%85.6%,=58.54%,总产率计算,23,三、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,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,24,逆合成理论创建者:科里教授,科里(Elias James Corey),1928年出生,美国化学学家,哈佛大学教授，他创建了独特的有机合成理论逆合成分析理论，使有机合成方案系统化并符合逻辑。,他和他的学生卫普克还根据逆合成原理编制了第一个计算机辅助有机合成路线设计程序(DCSS)。使他的“逆合成分析原理”及有关原则、方法数字化。鉴于科里对有机合成有重大贡献，因而获得1990年诺贝尔化学奖。,25,逆合成理论创建者：科里教授,长叶烯,银杏内酯,前列腺素,红霉素,26,有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源,有机合成是推动有机化学发展的永恒动力,有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台,同学们你有兴趣成为有机合成大军中的一员吗？,前景展望,27,如何利用已给的原料合成下列有机物？,乙烯,乙酸乙酯,练一练,28,名,称,结,构,化学反应,双,键,C,C,叁,键,C,C,苯,环,羟,基,OH,醛,基,O,C,H,羧,基,O,C,OH,酯,基,O,C,O,R,各类烃及衍生物的主要化学性质,加成、聚合,加成、聚合,取代、加成,取代、消去、氧化,氧化、还原,酯化、酸性,水解,29,（2）有机反应的基本类型,1）取代反应:甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化、磺化，醇与活泼金属反应，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。,2）加成反应:烯烃、苯、醛、油脂等分子中含有C C或C O 可与H,2,、HX、X,2,、H,2,O等加成。,3）氧化反应：有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。,4）还原反应:有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、苯、醛、油脂等与氢气的加成反应。,30,5、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H,2,O),而形成不饱和化合物的反应。如乙醇的分子内脱水。,6、酯化反应：醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。,7、水解反应：如：,酯的水解反应：,酯与水发生作用生成相应的醇和羧酸(或羧酸盐)的反应，糖类物质的水解反应，蛋白质的水解反应。,注意：乙烯与水的加成反应不属于水解反应,8、聚合反应：由小分子生成高分子化合物的反应。又分为加聚反应和缩聚反应。如乙烯加聚生成聚乙烯，氨基酸缩聚生成蛋白质等。,31,1、有机合成的定义,2、,有机合成的,意义,3、有机合成的过程,4、有机合成的关键,小结,32,