第四节 有机合成

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、有机合成的关键是通过有机反应构建目标化合物的 分子骨架，并引入或转化所需要的官能团。 分子骨架，并引入或转化所需要的官能团。你能利用 所学的有机反应， 所学的有机反应，列出下列官能团的引入或转化方法 吗？ 1)引入的C=C的方法有哪些？ 1)引入的C=C的方法有哪些？ 引入 的方法有哪些 2)引入卤原子的方法有哪些？ 2)引入卤原子的方法有哪些？ 引入卤原子的方法有哪些 3)引入 引入的 OH的方法有哪些 的方法有哪些？ 3)引入的-OH的方法有哪些？ 引入的 的方法有哪些？ 4)引入 4)引入的-ＣHＯ的方法有哪些？ 5)引入 引入的 ＣＯＯＨ的方法有哪些 的方法有哪些？ 5)引入的-ＣＯＯＨ的方法有哪些？ 6)有机物成环的方法有哪些 有机物成环的方法有哪些？ 6)有机物成环的方法有哪些？
1.已知下列两个有机反应 已知下列两个有机反应 RCl +NaCN →RCN +NaCl RCN +2H2O +HCl →RCOOH +NH4Cl 现以乙烯为惟一有机原料（ 现以乙烯为惟一有机原料（无机试剂及催化剂可 任选），经过6步化学反应 ），经过 步化学反应， 任选），经过 步化学反应，合成二丙酸乙二醇酯 （CH3CH2COOCH2CH2OOCCH2CH3），设计正 ），设计正 确的合成路线，写出相应的化学方程式。 确的合成路线，写出相应的化学方程式。
2.已知 已知
OH R-C=O +HCN H+ RCOOH R-C-CN , RCN R' R' 试写出下图中A→F各物质的结构简式 试写出下图中 各物质的结构简式
HBr A NaOH H2O B [O] C HCN D H2O H+ E
浓H
2SO4
F C14H20O4
CH3CHCHCH3+2NaOH CH Cl Cl
水
CH3CHCHCH3+2NaCl CH OH OH
1,35) 1,3-丁二烯
CH3CH=CHCH3+Cl2 CH
醇
CH3CHCHCH3 CH Cl Cl CH2=CHCH=CH2+2NaCl CH
CH3CHCHCH3+2NaOH CH Cl Cl
1.以乙醇为主要原料（无机试剂任选）制备乙二 以乙醇为主要原料（无机试剂任选） 以乙醇为主要原料 写出有关的化学方程式。 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 上述反应中出现了几种有机物？ 上述反应中出现了几种有机物 成过程中分别起什么作用？ 成过程中分别起什么作用？
CH3CH2OH
C
HI (2)
设计1 两步的目的是什么？ 目的是什么 问：设计1、2两步的目的是什么？
科里（E.J.Corey）:编制了第一个计算机 计算机辅 计算机
助有机合成路线的设计程序，于1990年获诺贝尔 奖。
二》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， 中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标 化合物。 化合物。 所确定的合成路线的各步反应， 所确定的合成路线的各步反应，其反应条件 必须比较温和 并具有较高的产率 温和， 较高的产率， 必须比较温和，并具有较高的产率，所使用物基 础原料和辅助原料应该是低毒性 低污染、 低毒性、 础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得 廉价的 和廉价的。
目标化合物 中间体 中间体 基础原料
逆向合成分析法示意图
例如：乙二酸 草酸 草酸)二乙酯的合成 例如：乙二酸(草酸 二乙酯的合成
O O
C— OC2H5 C— OC2H5 C— OH C— OH
[O]
4
H2C— OH H2C— OH
水
O +CH3CH2OH 1 +H2O
CH2 CH2 +Cl2
3
解O 石油裂ຫໍສະໝຸດ 气2、官能团的引入和转化<1>官能团的引入 <1>官能团的引入 卤原子消去、－ 、－OH消去、 C≡C 消去、 ≡ 消去 三法： 引入的 引入的C=C三法： 三法 卤原子消去、－ 部分加氢 引入卤原子三法： 引入卤原子三法： 卤原子三法 烷基卤代、C=C加卤、－ 烷基卤代、 加卤、－ 加卤、－OH卤代 卤代
课本P 习题1 课本P67习题1
催化剂
CH 1)21)2-氯丁烷 CH3CH=CHCH3+HCl
2)22)2-丁醇
CH3CH=CHCH3+H2O CH
催化剂
CH3CHCH2CH3 Cl CH3CHCH2CH3 OH CH3CHCHCH3 CH Cl Cl CH3CHCHCH3 CH Cl Cl
3)2,3-二氯丁烷 CH3CH=CHCH3+Cl2 3)2,3CH 4)2,34)2,3-丁二醇 CH3CH=CHCH3+Cl2 CH
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 ）起始原料要廉价、易得、低毒、 2）步骤最少的合成路线 ） 3）操作简单、条件温和、能耗低、易实现 ）操作简单、条件温和、能耗低、 4）满足“绿色化学”的要求。 ）满足“绿色化学”的要求。
思路 关键
课堂小结
明确目标化合物的结构
设计合成路线
二.有机合成的过程
一》正合成分析法
副产物 基础原料 辅助原料 中间体 辅助原料 副产物 中间体 辅助原料 目标化合物
此法采用正向思维方法， 已知原料入手， 此法采用正向思维方法，从已知原料入手， 入手 找出合成所需要的直接可间接的中间产物 中间产物， 找出合成所需要的直接可间接的中间产物，逐步 推向目标合成有机物 目标合成有机物。 推向目标合成有机物。
消去
CH3-COOH CH2Br－CH2Br －
加HBr
CH3CH2-Br CH2=CH2 c.官能团位置变化 官能团位置变化： c.官能团位置变化：
消去
加Br2
CH3CH2CH2-Br
CH3CH=CH2
CH3CH-CH3 Br
官能团的衍变 主要有机物之间转化关系图 烷 烯 炔
卤代烃
水解
醇
氧化 还原
碳架 官能团
合成目标化合物
对样品进行结构测定 试验其性质或功 或功能 试验其性质或功能
大量合成
有机合成的思维结构
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， 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
例1 Cl为原料合成 以CH3CH2Cl为原料合成 CH 2
HBr
OH [O] B C
O HCN D
OH CN
H2O H+
OH COOH E
浓H
2SO4
例5：已知 RCH2COOH
RCH-COOH Br 写出下图中A 写出下图中A、B、C、D四种物质的结构简式 Br2
C3H5O2Br C3H6O3 C3H10O3
红 磷
C6H8O4
例6：选择适宜的合成路线
可以制备天然有机物,以弥补自然资源的不足 可以制备天然有机物 以弥补自然资源的不足; 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 使其性能更加完美 可以合成具有特定性质的、 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 的有机物 以满足人类的特殊需要
2
H2C— Cl H2C— Cl
思考与交流3
1.以乙烯为主要原料（无机试剂任选）合成乙酸 以乙烯为主要原料（无机试剂任选） 以乙烯为主要原料 乙酯，分析有几种合成路线？ 乙酯，分析有几种合成路线？ 2.若上述每步反应的中反应物的转化率均为 若上述每步反应的中反应物的转化率均为 80％，各合成路线的总产率分别是多少？ ％，各合成路线的总产率分别是多少？ ％，各合成路线的总产率分别是多少 3.在选择合成路线时除了要考虑产率的高低外， 在选择合成路线时除了要考虑产率的高低外， 在选择合成路线时除了要考虑产率的高低外 还要考虑原料的来源、反应步骤、 还要考虑原料的来源、反应步骤、反应条件和环 保等问题。 保等问题。
醛
氧化
羧酸
酯 化
水 解
酯
3、官能团的保护 官能团的
CH=CH- Br为原料合成药物 例1：以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物 OOC-CH=CH的路线为： CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为： CH=CHBrCH2-CH=CH-CH2Br A HOCH2-CH=CH-CH2OH CH=CHB
<2>官能团的转化：包括官能团种类变化、数目变化、 <2>官能团的转化：包括官能团种类变化、数目变化、位置变 官能团的转化 a.官能团种类变化： a.官能团种类变化： 官能团种类变化 CH3CH2
水解 -Br 化等。 化等。 氧化 酯化
CH3CH2-OH
CH3-CHO
氧化
CH3-COOCH3 b.官能团数目变化： b.官能团数目变化： 官能团数目变化
O C=O CO =
CH2 O
其它无机原料自选，写出合成路线。 其它无机原料自选，写出合成路线。 合成路线
焦炭、食盐、 石灰石为原 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 聚氯乙烯， 路线。 料制聚氯乙烯，写出合成路线。
例3： 黄铁矿、空气、 为原料制TNT 以煤、黄铁矿、空气、水为原料制TNT
工业上以甲苯为原料生产对羟基苯甲 甲苯为原料生产 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）， 化妆品防霉剂 酸乙酯（一种常用的化妆品防霉剂）， 其生产流程如下： 其生产流程如下： CH3-C6H5
Cl2
A
CH3-C6H4-OH B