1、宇航员太空漫步宇航员太空漫步航天服航天服有机合成有机合成 张静张静 利用利用简单简单、易得易得的原料，通过有机反应，的原料，通过有机反应，生成具有特定生成具有特定结构和功能结构和功能的有机化合物。的有机化合物。 有机合成的任务包括目标化合物有机合成的任务包括目标化合物分子骨架分子骨架的构建的构建和和官能团的转化官能团的转化。1. 1.有机合成的有机合成的概念概念2. 2.有机合成的有机合成的任务任务一、基本概念3.3.有机合成的有机合成的过程过程有机合成过程示意图有机合成过程示意图基础原料基础原料辅助原料辅助原料副产物副产物副产物副产物中间体中间体中间体中间体辅助原料辅助原料辅助原料辅助原料目
2、标化合物目标化合物 ClCH3CHCH3制取制取OH OHCH2CHCH3由由思考：思考：如何如何？尝试设计合成路线尝试设计合成路线 醇类消去、卤代烃消去、三键加成醇类消去、卤代烃消去、三键加成烷烃取代、烯烃或炔烃加成、醇的取代烷烃取代、烯烃或炔烃加成、醇的取代卤代烃碱性水解、烯烃水化、卤代烃碱性水解、烯烃水化、醛类加氢醛类加氢(还原还原)、酯的水解、酯的水解思考与交流：思考与交流：(1).引入碳碳双键的方法：引入碳碳双键的方法：(2).引入卤素原子的方法：引入卤素原子的方法：(3).引入羟基的方法：引入羟基的方法：只用乙醇一种有机物只用乙醇一种有机物(无机物可以任选无机物可以任选),合成合成
3、:CH2OHCH2OH请同学们设计合成过程请同学们设计合成过程【学以致用【学以致用解决问题解决问题 一】一】加深练习：加深练习：只用乙醇一种有机物只用乙醇一种有机物(无机物可以任选无机物可以任选),合成合成:COOCH2COOCH2请同学们说出其过程请同学们说出其过程 O HC HC O HOCH2HOCH2HOOCHOOCCOOCH2COOCH2CH3CH2OHCH2 CH2CH2CH2ClCl二、二、逆合成分析法思维程序基础原料基础原料中间体中间体目标化合物目标化合物中间体中间体C OHC OHOOH2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO
4、+CH3CH2OH12345【学以致用【学以致用解决问题解决问题 二】二】产率计算产率计算多步反应一次计算多步反应一次计算H2C= CCOOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%总产率总产率= 93.0%81.7%90.0%85.6% =58.54%COOHHSCH2CHCO NCH3绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率，原子利用率表示目绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率，原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比，在下列制备环氧乙烷的反标产物的质量与生成物总质量之比，在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是：应中，原子利用率最高的是：三、有机合成遵循的原则1）起始
5、原料要廉价、易得、低毒、低污染）起始原料要廉价、易得、低毒、低污染2）尽量选择步骤最少的合成路线）尽量选择步骤最少的合成路线保证较高的产率。保证较高的产率。3）满足）满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。4）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、易实现5）尊重客观事实，按一定顺序反应。）尊重客观事实，按一定顺序反应。原料原料中间产物中间产物产品产品顺顺顺顺逆逆逆逆总 结！请你写出反应请你写出反应各步的化学方程式及反应类型。各步的化学方程式及反应类型。1. 1. 以以1-1-丙醇为原料合成甘油（丙三醇），其合成步丙醇为原料合成甘油（丙三醇），其合成步 骤如下：骤如下：
6、1,2,3-三氯丙烷三氯丙烷甘油甘油500（提示：（提示：CH2=CHCH3+Cl2CH2=CHCH2Cl+HCl ）-丙醇丙醇丙烯丙烯A课堂达标：2. 用逆合成分析法画出由目标化合物分子苯甲酸苯甲酯用逆合成分析法画出由目标化合物分子苯甲酸苯甲酯C O CH2O到中间体到原料分子甲苯的关系图。到中间体到原料分子甲苯的关系图。C O CH2O研究性课题：研究性课题： 调查你身边常见的有机合成调查你身边常见的有机合成物质，了解它们的化学组成、合物质，了解它们的化学组成、合成方法及用途。写一份研究报告。成方法及用途。写一份研究报告。再见！ 合成目标合成目标 审题审题 新旧知识新旧知识 分析分析 突破
7、突破 设计合成路线设计合成路线 确定方法确定方法 推断过程和方向推断过程和方向 思维求异，解法求优思维求异，解法求优 结构简式结构简式 准确表达准确表达 反应类型反应类型 化学方程式化学方程式四、有机合成的思维结构 二、回顾各物质间的相互转化二、回顾各物质间的相互转化 CH2=CH2 CH3CH3 CH3COOH CH3CHO CH3CH2OH CH3CH2Cl CH3COOC2H5 二、回顾各物质间的相互转化二、回顾各物质间的相互转化 烷烃烷烃 烯烃烯烃 炔烃炔烃 卤代烃卤代烃 醇醇 醛醛 酸酸 酯酯 各物质间的相互转化各物质间的相互转化 Cl CH CH2 n HC CH CH2=CH2
8、CH3CH3 CH3COOH CH3CHO CH3CH2OH CH3CH2Cl CH3COOC2H53、已知：、已知：ClCH2CH=CH2 500Cl2CH3CH=CH2COOHCH3COOHCH3CH3CH=CH2Cl2500 CH2CH=CH2ClCH2=C-CH=CH2CH3CH3CH2ClCH2OHCH3NaOHH2OH2CH3CH2OHOCH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2 以异戊二烯以异戊二烯 (CH2=C CH=CH2)、 丙烯丙烯 为原料合成为原料合成 CH34、以下图中的A物质来制取B物质，其他试剂自选，写出有关反应的化学方程式： 5、从丙烯合成、从丙烯合成硝化甘油硝
9、化甘油(三硝酸甘油酯三硝酸甘油酯)可采用可采用下列四步反应下列四步反应,写出写出、各步反应的化学方程式各步反应的化学方程式,并分并分别注明其反应类型别注明其反应类型: ; ; ; 。课后作业： P67 T 1 2 3研究性课题：研究性课题： 调查你身边常见的有机合成调查你身边常见的有机合成物质，了解它们的化学组成、合物质，了解它们的化学组成、合成方法及用途。写一份研究报告。成方法及用途。写一份研究报告。3、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、低污染通常采用通常采用4个个C以下的单官能团化以下的单官能团化合物和单取代苯。合物和单取代苯。2）尽量选
10、择步骤最少的合成路线）尽量选择步骤最少的合成路线以保证较高的产率。以保证较高的产率。3）满足）满足“绿色化学绿色化学”的要求。的要求。4）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、易实现5）尊重客观事实，按一定顺序反应。）尊重客观事实，按一定顺序反应。原料原料中间产物中间产物产品产品顺顺顺顺逆逆逆逆二、有机合成的常见题型二、有机合成的常见题型 1 给定原料、指定目标分子，设计合给定原料、指定目标分子，设计合成路线。成路线。 2 只给定目标分子，选择原料，设计只给定目标分子，选择原料，设计合成路线。合成路线。 3 给定原料、目标分子和合成路线，给定原料、目标分子和合成路线，
11、完成中间体和补充反应条件。完成中间体和补充反应条件。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）制备乙二醇，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？它们在整个合成过程中分别起什么作用？成过程中分别起什么作用？三、有机合成常用解题方法三、有机合成常用解题方法1.正合成分析法正合成分析法 此法是一种正向思维方法，又称顺推法，此法是一种正向思维方法，又称顺推法，其特点是从已知原料入手，先找出合成最终其特点是从已知原料入手，先找出合成最终产物所需的下一步产物（中间产物），并同产物所需的下一步
12、产物（中间产物），并同样找出它的下一步产物，如此继续，直至到样找出它的下一步产物，如此继续，直至到达最终产品为止。达最终产品为止。2、逆合成分析法、逆合成分析法又称逆推法，其特点是从产物出发，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，（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。如此继续直至到达简单的初始原料为止。 实现途径有两条：实现途径有两条：是涉及到碳骨是涉及到碳骨架的变化架的变化是碳骨架不变，只是官能团是碳骨架不变，只是官能团的改变。的改变。3 、顺推、逆推法结合
13、运用、顺推、逆推法结合运用 先用先用“顺推法顺推法”缩小范围和得缩小范围和得到一个大致结构，再用到一个大致结构，再用“逆推法逆推法”来确定细微结构。来确定细微结构。 这样，比单一的这样，比单一的“顺推法顺推法”或或“逆推法逆推法”快速而准确。快速而准确。CH2=CH2Br2 CH2CH2Br Br水解 CH2CH2OH OHHCCHO O氧化银氨溶液/H+HO-C-C-OHO OABCD去水OH2C C=OOH2C C=OE如下图所示，由乙烯和其他无机原料可以合成环状化合物E：COOHOOCH3+ NaHCO3COONaOOCH3+ H2O + CO2(1).(1).官能团种类变化：官能团种类
14、变化：(2).(2).官能团数目变化：官能团数目变化：(3).(3).官能团位置变化：官能团位置变化：()()官能团的转化：官能团的转化：除除C=CC=C等等不饱和键不饱和键: :除除 OH: OH:除除 CHO: CHO:加加H2还原还原消去消去 氧化氧化 酯化酯化加成加成 氧化氧化（）官能团的消除）官能团的消除OCH2=CH2Br2水解水解氧化氧化银氨溶液银氨溶液/H+ABCD去水去水OH2C C=OH2C C=OE1.如下图所示，由乙烯和其他无机原料可以合成环状化合物如下图所示，由乙烯和其他无机原料可以合成环状化合物E：（1）请在上图各方框内填入）请在上图各方框内填入A、B、C、D四种化
15、合物的结构简式；四种化合物的结构简式；（2）化合物）化合物E属于（属于（ ）类化合物，反应）类化合物，反应属于（属于（ ）反应，反应）反应，反应属于（属于（ ）反应；）反应；（3）写出）写出反应的化学方程式。反应的化学方程式。 1、有以下一系列反应，最终产物为草酸。有以下一系列反应，最终产物为草酸。ABCDEF光光Br2NaOH,醇醇Br2,水水NaOH,H2OO2,催化剂催化剂O2,催化剂催化剂COOHCOOH 已知已知B的相对分子质量比的相对分子质量比A大大79，请推测用字母代表的化合，请推测用字母代表的化合物的结构简式。物的结构简式。 C是是 ，F是是 。【学以致用【学以致用解决问题解决
16、问题 】问题一问题一 阅读课本，以乙二酸二乙酯乙二酸二乙酯为例，说明逆推法在有机合成中的应用。 分析：分析：请课后在学案中完成上述化学方程式请课后在学案中完成上述化学方程式25COOCH2COOCH2【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】问题一问题一 阅读课本，以乙二酸二乙酯乙二酸二乙酯为例，说明逆推法在有机合成中的应用。 分析：分析：C O C2H5C O C2H5OOHOHOHHCH2OHCH2OHCH2BrCH2Br请课后在学案中完成上述化学方程式请课后在学案中完成上述化学方程式+H2O25【学以致用【学以致用解决问题解决问题 】问题二问题二写出由乙烯制备乙酸乙酯乙酸乙酯的设计思路，并
17、写出有关的化学方程式 ：乙烯乙烯乙醇乙醇乙醛乙醛乙酸乙酸乙酸乙酯乙酸乙酯请课后在学案中完成相应的化学方程式26其思维程序可概括为：例如：乙二酸例如：乙二酸(草酸草酸)二乙酯的合成二乙酯的合成基础原料中间体中间体目标化合物中间体中间体C OHC OHOOH2C OHH2C OHH2C ClH2C ClCH2CH2C OC2H5C OC2H5OO+CH3CH2OH1+H2O2+Cl234O5浓浓H2SO4水解水解实验原理实验原理COOHOOCH3+ NaHCO3COONaOOCH3+ H2O + CO2产物与副产物的分离产物由于具有一个羧基，因此可以与碱反应成盐，从而溶于水：COOHOOCH3+ NaHCO3COONaOOCH3+ H2O + CO2而副产物无羧基，因此本实验后处理时用饱和碳酸氢钠水溶液进行处理。副产物由于不溶解，因此通过过滤即可分离。分离后的乙酰水杨酸钠盐水溶液通过盐酸酸化即可得到产物。COOHOOCH3+ NaHCO3COONaOOCH3+ H2O + CO2
