高中化学选修5第三章 第四节 有机合成

作者：史努比第四节有机合成教学目标：1.熟悉各类有机物的性质和相互转化关系。2.了解有机合成的过程以及基本原则。3.初步认识逆向合成法的思维方法，会利用逆合成分析法。教学重点：逆向合成法一、有机合成的过程1、有机合成的概念：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的过程。2、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，产率较高。3）满足“绿色、环保”的要求。最大限度利用每一个原子，达到零排放。4）操作简单、条件温和、能耗低、易实现。5）按一定顺序反应规律引入官能团，不能臆造。原料中间产物产品顺推顺推逆推逆推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3、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。思考与交流：课本40页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。4、官能团引入和消除常用方法（1）引入官能团①引入单键：烯烃或炔烃加成。②引入卤原子（—X）a.烃与X2取代CH4+Cl2CH3Cl+HCl光照c.醇与HX取代CH2==CH2+Br2CH2BrCH2Brb.不饱和烃与HX或X2加成C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O△③引入羟基（—OH）a.烯烃与水的加成CH2==CH2+H2OCH3CH2OH催化剂加热加压b.醛（酮）与氢气加成CH3CHO+H2CH3CH2OH催化剂Δc.卤代烃的水解（碱性）C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr水△d.酯的水解稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O△a.醇的消去CH3CH2OH浓硫酸170℃CH2==CH2↑+H2O醇△CH2=CH2↑+NaBr+H2OCH3CH2Br+NaOHb.卤代烃的消去④引入双键或三键3）炔烃不完全加成引入双建CH≡CH+H2CH2=CH2催化剂△⑤引入醛基或羰基：醇羟基氧化可得醛或酮。2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O催化剂△⑥引入羧基：醛氧化、酯水解。稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O△+O22CH3COOH催化剂△CHH2HCOHC（2）消除官能团①通过加成消除不饱和键②通过消去、氧化、酯化等消除羟基③通过加成或氧化消除醛基⑤通过消去反应或水解反应可消除卤原子（3）碳原子成环⑥通过水解反应消除肽键④通过水解反应消除酯基①酯成环：二元酸和二元醇酯化成环。酸、醇酯化成环②醚键成环：二元醇分子成环；醇分子间成环。5、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，逐步推向目标合成物。“顺藤摸瓜”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二、逆向合成分析法1、概念：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。“顺瓜找根”。基础原料中间体中间体目标化合物3、逆向合成分析法示意图2、对所确定的合成路线的各步反应要求：（1）反应条件必须比较温和。（2）具有较高的产率。（3）所使用基础原料和辅助原料应该是低毒性.（4）低污染。（5）易得和廉价的。逆向合成分析原理创始人美国科学家科里，1990年诺贝尔化学奖。卡托普利产率计算：P.66《学与问》H2C=C—COOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%COOHHSCH2CHCO—NCH3总产率=93.0%×81.7%×90.0%×85.6%=58.54%卡托普利2C2H5OHC—OC2H5C—OC2H5OOC—OHC—OHOO+4、逆合成法举例：草酸二乙酯的合成H2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—HC—HOO草酸二乙酯的合成总结：需要五个阶段，基础原料为乙烯。1、CH2=CH2+H2O→CH3CH2OH2、CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl3.CH2ClCH2Cl+2NaOH→CH2OHCH2OH+2NaClH2CCH2OHOHOCCOOOHHO浓硫酸H2O4、5、CCOOOHHO+2CH3CH2OHCCOOC2H5OOC2H5+2H2O练习1：写出由乙烯制备乙酸乙酯的设计思路，并写出有关的化学方程式：乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯练习2：以2-丁烯为原料合成1,3-丁二烯：CHCHCH3CH3CHCHCH3CH3ClCl+Cl2CHCHCH3CH3ClCl+2NaOH乙醇加热CHCHCH2CH2+2NaCl+2H2O