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课件网) 有机合成的关键——— 碳骨架的构建和官能团的引入 第3章 有机合成及其应用合成高分子化合物 1.通过碳骨架的构建、官能团的转化，体会有 机合成基本任务，掌握有机物碳骨架的构建，官能团引入、转化或消除的方法。 2.根据烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间的转化构建官能团转化与衍变模型，利用模型进行有机合成和推断。 自 1828 年德国化学家维勒人工合成尿素以来，人类运用有机化学手段合成出许多自然界中存在的物质，也创造性地合成出许多自然界中并不存在的物质。有机合成的产物被广泛地应用于工业、农业、国防、医药卫生等各个领域。 你思考过合成有机化合物需要解决哪些问题吗？ 阿司匹林(解热镇痛药)的前世今生 柳树皮止痛消炎 柳树皮中提取“柳苷” 合成水杨酸 与乙酸酐合成 乙酰水杨酸 公元前 19世纪 1853年 1897年 改良缓释 乙酰水杨酸 20世纪 “烧心”的酸性 一、有机合成 1.有机合成的概念 2.有机合成产品分类 使用相对简单易得的原料，通过有机化学反应构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子。 (1)染料、炸药、农药和医药的合成 (2)塑料、合成橡胶和合成纤维等高分子化合物的合成 (3)有生物活性的一系列天然产物的全合成 3.有机合成的流程 明确目标化合物的结构 设计合成路线 对样品进行结构测定 试验其性质或功能 合成目标化合物 大量合成 关键是碳骨架构建和官能团引入。 目标产物不符合，重新审查和设计。 4.有机合成的主要任务 碳链的增长 碳链的缩短 碳链的成环 碳碳双键 碳碳三键 碳卤键 羟基 醛基 羧基 构建碳骨架 引入官能团 酯基 酰胺基 酮羰基 二、碳骨架的构建 原料分子中的碳原子 目标分子中的碳原子 少于 引入含碳原子的官能团 1.碳链的增长 哪些反应类型能使碳链增长呢？ 加成反应、加聚反应、缩聚反应、酯化反应、分子间脱水、羟醛缩合反应等。 ⑴卤代烃的取代： CH3CH2Br＋NaCN―→CH3CH2CN＋NaBr ⑵炔烃与HCN的加成反应 HCN 催化剂 H2O,H＋ 催化剂 CH≡CH CH2＝CHCN CH2＝CHCOOH 丙烯腈 丙烯酸 ⑶ 醛（或酮）与HCN的加成反应 C＝O R （R1）H HCN 催化剂 C R （R1）H OH CN H2 催化剂 C R （R1）H OH CH2NH2 羟基腈 氨基醇 H2O,H＋ 催化剂 C R （R1）H OH COOH 羟基酸 ⑷ 羟醛缩合反应 受羰基吸电子作用的影响，醛分子中的 α-H 活泼性增强。在一定条件下，分子中有 α-H 的醛会发生分子间加成反应。例如： 加成产物的分子中既有羟基又有醛基，故这一反应称为羟醛缩合反应。羟醛缩合反应可以增长碳链，在有机合成中有着重要用途。 ⑷ 羟醛缩合反应(以乙醛为例) 具有α-H的醛，在碱催化下与另一分子的醛或酮进行亲核加成，生成β-羟基醛，β-羟基醛可以受热脱水生成α，β-不饱和醛 醛基邻位C上 的H（α-H） 催化剂 α CH3—C—CH2CHO OH H 催化剂 △ CH3-CH＝CHCHO＋H2O α α β β CH3-C-H＋CH3CHO O 一定条件下可与醛基 发生加成反应 β-羟基醛 α,β-不饱和醛 受羰基吸电子的影响，具有一定活性 产物易失水，得到α,β-不饱和醛 2-丁烯醛 增加两个碳原子 2. 碳链的缩短 原料分子中的碳原子 目标分子中的碳原子 多于 断开碳链 分解反应、水解反应、氧化反应等 哪些反应能使碳链缩短呢？ △ C4H10 CH4 + C3H6 CH3COOC2H5＋H2O 稀硫酸 △ CH3COOH＋C2H5OH ⑴酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解 ⑵烷烃的分解 ⑶ 烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被KMnO4(H+)溶液氧化 R′ R″ C CH R R—CH==CH2 RCOOH＋CO2↑ KMnO4 H+ C＝C H3C R2 H R1 ①O3 ②Zn/H2O C＝O H3C H O＝C R2 R1 ＋ KMnO4 H+ R′ R″ C O RCOOH ＋ 二氢成CO2 一氢成酸 无氢成酮 炔烃： 一氢成CO2无氢成酸 CH2 CH3 KMnO4 H+ COOH CH R′ R KM ... ...
