新课标人教版高中化学选修5(十五)--有机合成课件.ppt

备课：深圳育才中学郑燕泽,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,*,*,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,*,用化学方法人工合成物质,创造新物质，如尼龙、涤纶、炸药、医药等等,宇航服中应用了一百三十多种新型材料。其中多数是,有机合成材料,。,“水立方”是我国第一个采用ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)膜材料作为立面维护体系的建筑。,用化学方法人工合成物质,修饰,自然,物质,解热镇痛药物阿司匹林,叶绿素分子的结构式,维生素B,12,的化学结构,阅读课本P,64,第三自然段，回答：,1、什么是有机合成？,2、有机合成的任务有哪些？,3、用示意图表示出有机合成过程。,自学与交流,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：,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。,一、有机合成的过程,碳链发生变化（包括碳链增长、缩短、成环）,基础原料,中间体1,目标化合物,中间体2,辅助原料1,辅助原料2,辅助原料3,副产物1,副产物2,3、有机合成的过程：,有机合成过程示意图,4、有机合成的设计思路,关键：,设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引入和转化,。,6有机合成的遵循原则：,(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低,污染,；,(2)尽量选择步骤少的_,合成路线,_；,(3)尽量满足“绿色化学”的要求，步骤少，原料利用率高，达到_,零排放,_；,(4)操作,_简单_,、条件,_温和_,、能耗低、易实现；,(5)按照一定的顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。,几种衍生物之间的关系,知识回顾：,有机物相互网络图,有机合成,必备的基本知识：,官能团的引入,官能团的消除,官能团的衍变,官能团的保护,有机成环反应规律,1、怎样在有机化合物中引入碳碳双键？,（1）卤代烃的消去,二、有机合成的常规方法,（一）常见引入官能团的方法,（2）醇的消去,（3）炔烃与氢气 1：1 加成,2、怎样在有机化合物中引入羟基？,（1）卤代烃水解,（2）烯烃与水加成,（3）醛/酮加氢,（4）酯的水解,三种方法,四种方法,-C=C-或-C=O的引入,2CH,3,CH,2,OH+O,2,2H,3,CCHO+2H,2,O,Cu ,CH,3,CH,2,OH,CH,2,=CH,2,+H,2,O,浓硫酸170,CH,3,CH,2,Br,CH,2,=CH,2,+HBr,NaOH醇,1.醇与卤代烃的消去反应,2.醇的氧化,官能团引入,3.乙烯氧化、乙炔水化,-OH的引入,H,2,SO,4,CH,3,COOH+CH,3,CH,2,OH,CH,3,COOCH,2,CH,3,+H,2,O,CH,3,CH,2,OH,CH,2,=CH,2,+H,2,O,催化剂,加热,(CH,3,),2,C=O+H,2,(CH,3,),2,CH,OH,催化剂,官能团引入,2.醛.酮加氢气,3.卤代烃水解,4.酯的水解,1.烯烃加水,CH,3,CH=O+H,2,CH,3,CH,2,OH,催化剂,NaOH,CH,3,CH,2,OH,CH,3,CH,2,Cl+H,2,O,酚钠也可以得到羟基,3、怎样在有机化合物中引入卤素原子？,（1）烃或烃的衍生物与,X,2,取代,反应：,（2）醇与,HX,取代,（3）,加成,反应：,甲烷和氯气,苯和溴,酚和溴水,烯烃、炔烃等与,X,2,或,HX,加成,思考与交流,-X的引入,CH,2,=CH,2,+HBr,CH,3,CH,2,Br,CHCH+2Br,2,CH,Br,2,CH,Br,2,C,2,H,5,OH+HBr,C,2,H,5,Br,+H,2,O,C,6,H,6,+Br,2,C,6,H,5,Br,+HBr,Fe,1.烃与X,2,的取代,2,.,不饱和烃与HX、X,2,的加成,3.醇与HX的取代,CH,4,+Cl,2,光,CH,3,Cl,+HCl,官能团引入,4、怎样在有机化合物中引入醛基？,（1）某些醇氧化,（2）糖类水解,（3）炔烃水化,5、怎样在有机化合物中引入羧基？,（1）醛氧化,（2）苯的同系物被强氧化剂氧化,（3）羧酸盐酸化,（4）酯的酸性水解,思考与交流,官能团的性质,类别,官能团,通式,代表物,主要化学性质,烷烃,C,n,H,2n+2,CH,3,CH,3,(1)取代反应(2)催化裂化,(3)燃烧反应,烯烃,碳碳双键,C,n,H,2n,CH,2,=CH,2,(,1)加成反应 (2)氧化反应,(3)加聚反应,炔烃,碳碳三键,C,n,H,2n-2,CHCH,(1)加成反应 (2)氧化反应,(3)加聚反应,苯及同系物,C,n,H,2n-6,苯,甲苯,(1)取代反应(2)加成反应,(3)氧化反应,卤代烃,X,C,n,H,2n+1,X,CH,3,CH,2,X,(1)取代反应（水解反应）,(2)消去反应,必备的基本知识,官能团的性质,类别,官能团,通式,代表物,主要化学性质,醇,OH,ROH,C,n,H,2n+2,O,CH,3,CH,2,OH,(1)与钠反应 (2)取代反应,(3)消去反应 (4)分子间脱水(5)氧化反应 (6)酯化反应,酚,OH,C,n,H,2n-6,O,C,6,H,5,OH,(1)有弱酸性 (2)取代反应,(3)显色反应 (4)缩聚反应,醛,CHO,RCHO,C,n,H,2n,O,CH,3,CHO,(1)氧化反应,(2)还原反应,羧酸,COOH,RCOOH,C,n,H,2n,O,2,CH,3,COOH,(1)具有酸性,(2)酯化反应,酯,COO,RCOOR,C,n,H,2n,O,2,CH,3,COOC,2,H,5,水解反应,必备的基本知识,有机反应的基本类型,甲烷、苯、醇的卤代，苯的硝化，醇的分子间脱水，酯化反应，酯的水解反应等。,有机物加氧或去氢的反应，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。,1）取代反应,2）加成反应,3）氧化反应,烯烃、炔烃、苯、醛等分子中含有C C、C C,C O 可与H,2,、HX、X,2,、H,2,O等加成。,必备知识回顾：,有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、醛等与氢气的加成反应。,4）还原反应,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HX、H,2,O),而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、乙醇。,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。,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。,卤代烃在NaOH的水溶液中水解。,由小分子加成聚合生成高分子化合物的反应。如乙烯加聚生成聚乙烯。,7）水解反应,8）加聚反应,1、通过加成反应消除不饱和键,（二）官能团的消除方法,【思考】怎样消去不饱和键？消去醛基？消去羟基？,CH,2,=CH,2,+H,2,CH,3,CH,3,Ni,CH,3,CH=O+H,2,CH,3,CH,2,OH,催化剂,2、通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基,3、通过消去或氧化或酯化等消去羟基,H,3,CHC=O+H,2,CH,3,CH,2,OH,催化剂,2CH,3,CHO+O,2,2CH,3,COOH,催化剂,CH,3,OH+HCOOH,HCOOCH,3,+H,2,O,浓硫酸,CH,3,CH,2,OH,CH,2,=CH,2,+H,2,O,浓硫酸,2CH,3,CH,2,OH+O,2,2CH,3,C,H,O+2H,2,O,Cu ,官能团,的,保护,【例1】,以,BrCH,2,-CH=CH-CH,2,Br,为原料合成药物,CH,3,OOC-CH=CH-COOCH,3,的路线为：,BrCH,2,-CH=CH-CH,2,Br,HOCH,2,-CH=CH-CH,2,OH,HOCH,2,-CHCl-CH,2,-CH,2,OH,HOOC-CHCl-CH,2,-COOH,HOOC-CH=CH-COOH,CH,3,OOC-CH=CH-COOCH,3,A,B,C,D,E,问：,A,、,B,两步能否,颠倒,？,设计,B,、,D,两步的,目的,是什么？,【思考与交流】,问：设计（1)、(2)两步的目的是什么？,【例2】,工业上以,甲苯,为原料生产,对羟基苯甲酸乙酯,（一种常用的,化妆品,防霉剂），其生产流程如下：,CH,3,-C,6,H,5,A,CH,3,-C,6,H,4,-OH,CH,3,-C,6,H,4,-OCH,3,B,C,CH,3,CH,2,OOC-C,6,H,4,-OH,Cl,2,CH,3,CH,2,OH,CH,3,I,HI,(1),(2),1.不同官能团间的转换（利用衍生关系）,（三）官能团的衍变,RCH,2,CH,2,-X R-CH=CH,2,RCH,2,CH,2,OH,RCH,2,CHO RCH,2,COOH RCH,2,COOCH,3,2.通过某种化学途径增加官能团,CH,3,CH,2,OH HOCH,2,CH,2,OH,CH,2,=CH,2,ClCH,2,CH,2,Cl,CH,2,=CHCH,2,CH,3,CH,3,CH=CHCH,3,CH,3,CH,Cl,CH,2,CH,3,CH,3,CH=CH,2,CH,3,CH,2,CH,2,OH,CH,3,CH(,OH,)CH,3,3.通过某种途径使官能团的位置改变,HX加成，H原子加在H原子多的碳原子一边。,还原,水解,酯化,酯,羧酸,醛,醇,卤代烃,氧化,氧化,水解,主要有机物之间转化,取代,烷烃,取代,烯烃,炔烃,水化,消去,水化,消去,加成,加成,加成,必备知识回顾：,【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？,（1）Br,2,/CCl,4,Cl,2,/光照 Cl,2,/Fe Br,2,（2）浓硫酸，,（3）NaOH/H,2,O,有机物间转化关系 反应条件归纳,（4）H,+,/H,2,O,（5）Ag(NH,3,),2,+,、,OH,-,、,（6）O,2,、Cu、,（7）H,2,、Ni、,（8）NaHCO,3,（9）,A,氧化,B,氧化,C,（10）NaOH、醇、,（四）碳骨架的增减,五、有机成环反应规律,1.形成环酯,2.,氨基酸形成环状肽,3.形成环醚,4.形成环酸酐,5.形成环烃,五、有机合成的方法,1、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1,目标化合物,中间体2,探讨学习1,如何以乙烯为基础原料，无机原料可以任选，合成下列物质：,CH,3,CH,2,OH、CH,3,COOH、CH,3,COOCH,2,CH,3,酯化,乙酸乙酯,乙酸,乙醛,乙醇,氧化,氧化,乙烯,水化,卡托普利的合成,探讨学习5,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10条合成该物质的路线，其中最有价值的是以2-甲基丙烯酸为原料，通过四步反应得到目标化合物。各步反应的产率如下：,请计算一下该合成路线的总产率为多少？,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,科里（E.J.Corey）:,编制了第一个,计算机,辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔奖。,二、有机合成的方法,2、逆合成分析法,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。,逆合成分析法：,原料,中间产物,产品,顺,顺,逆,逆,基础原料,中间体,目标化合物,中间体,C OH,C OH,O,O,H,2,C OH,H,2,C OH,H,2,C Cl,H,2,C Cl,CH,2,CH,2,C OC,2,H,5,C OC,2,H,5,O,O,(石油裂解气),CH,3,CH,2,OH,+H,2,O,+Cl,2,O,浓H,2,SO,4,水解,探讨学习2,如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？,1,2,3,4,5,探讨学习2,如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？写出有关方程式。,1、CH,2,=CH,2,+H,2,O CH,3,CH,2,OH,高温、高压,催化剂,2、CH,2,=CH,2,+Cl,2,CH,2,Cl CH,2,Cl,3、CH,2,Cl CH,2,Cl+H,2,O CH,2,OH CH,2,OH,NaOH溶液,4、CH,2,OH CH,2,OH,O,COOH,COOH,COOH,COOH,5、,+2C,2,H,5,OH,COOC,2,H,5,COOC,2,H,5,浓,H,2,SO,4,+2H,2,O,以乙醇为原料，合成乙二酸乙二酯,1,2,3,4,5,6,以乙醇为主要原料如何制备乙二醇？,探讨学习3,无色油状液体，有芳香气味，可混溶于乙醇、乙醚、乙酸乙酯等多数有机溶剂，有强烈刺激性。高浓度严重损害粘膜、上呼吸道、眼和皮肤。接触后可引起烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。,用途：用作溶剂、染料中间体，及油漆、药物的合成,乙二酸乙二酯：,以,CH,3,CH,2,OH,为原料合成,其它无机原料自选，写出,合成路线,。,C,O,C,CH,2,=,CH,2,O,O,=,O,探讨学习4,三、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,有机合成的思路,分析碳链的变化,分析官能团的变化,分析题中的信息,分析方法：正向合成、逆向合成、综合比较,合成目标,审题,新旧知识,分析,突破,设计合成路线,确定方法,推断过程和方向,思维求异，解法求优,结构简式,准确表达,反应类型,化学方程式,有机合成的思维结构,探讨学习5,用2-丁烯、乙烯为原料设计 的合成路线,认目标,巧切断,再切断,得原料,得路线,采用逆合成分析：,NaOH,C,2,H,5,OH,逆合成分析：,+,NaOH水,合成路线：,Br,2,O,2,Cu,O,2,浓H,2,SO,4,Br,2,Br,2,NaOH水,以乙烯和乙苯为原料(,其它无机物自选),合成下列有机物。,探讨学习6,合成1,分析,?,光照,取代,NaOH醇,加热,消去,加聚,催化剂,整个过程的反应,合成2,分析,?,?,光照,取代,NaOH醇,加热,消去,加成,水解,NaOH水,加热,氧化,氧化,水解,加成,酯化,光照,取代,NaOH醇,加热,消去,加成,酯化,水解,NaOH水,加热,整个过程的反应,以乙烯和甲醛为原料合成下面医用胶,探讨学习7,答案:某医用胶的合成路线,例2,.以,焦炭,、,食盐,、,水,、,石灰石,为原料制,聚氯乙烯,，写出合成,路线,。,例3,：,以,煤,、,黄铁矿,、,空气,、,水,为原料制,TNT,例4,：已知,试写出下图中AF各物质的结构简式,例5,：已知,写出下图中A、B、C、D四种物质的结构简式,C,3,H,5,O,2,Br C,3,H,6,O,3,C,3,H,10,O,3,C,6,H,8,O,4,例6,：选择适宜的合成路线,例7：,已知：,以丙烯、异戊二烯为原料合成,例8,：由异丁烯、甲醇等合成有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）,例9：,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,。,各类有机物的相互转化,烃,RH,卤代烃,RX,醇类,ROH,醛类,RCHO,羧酸,RCOOH,酯类,RCOOR,卤代,消去,取代,水解,氧化,加氢,酯化,水解,氧化,CH,3,CH,3,CH,2,=CH,2,CH=CH,CH,2,=CHCl,CH,3,CH,2,OH,CH,2,Br,CH,2,Br,CH,2,OH,CH,2,OH,CHO,CHO,COOH,COOH,CH,2,CH,n,Cl,CH,3,CHO,CH,3,COOH,CH,3,COOC,2,H,5,CH,3,CH,2,Br,O=C,O=C,CH,2,CH,2,O,O,1、原料：,要廉价、易得、低毒、低污染。,2、步骤：,最少，产率最高,3、路线：,要符合“环保、绿色”提高原子利用率,4、操作：,简单、条件温和、能耗低、易于实现,5、按一定顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。,有机合成遵循的原则,再 见,