第四節(jié)有機(jī)合成學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.熟悉各類有機(jī)物的性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化關(guān)系；2.認(rèn)識并掌握逆向合成法的思維方法。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：逆向合成法

2008年9月27日16時35分，翟志剛穿著我國自主研制的“飛天號”艙外航天服出艙活動，開始了中國人的第一次太空漫步。3000萬元人民幣

太空環(huán)境非常惡劣，如高真空、極度的溫度變化、宇宙輻射、隕星、微隕石等。如果沒有航天服的保護(hù)，進(jìn)入太空的宇航員可能一分鐘也活不成。航天服中已經(jīng)應(yīng)用了一百多種新型材料中大多數(shù)是有機(jī)合成材料。如密閉頭盔由透明聚碳酸酯組成，艙外航天服面料采用氨綸尼龍聚合物為主要材料制成?！八⒎健笔俏覈谝粋€采用ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物)膜材料作為立面維護(hù)體系的建筑。世界上每年合成的近百萬個新化合物中約70%以上是有機(jī)化合物。一、有機(jī)合成的過程1.有機(jī)合成的概念利用簡單、易得的原料，通過有機(jī)反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)化合物?！竞献魈骄?】

探討1：根據(jù)有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，如何由CH3CH2Br合成CH3COOCH2CH3？總結(jié)有機(jī)合成的過程。CH3CH2BrCH3CHOCH3CH2OHCH3COOH一、有機(jī)合成的過程2.有機(jī)合成的過程輔助原料目標(biāo)化合物有機(jī)合成過程示意圖基礎(chǔ)原料輔助原料中間體1副產(chǎn)物輔助原料中間體2副產(chǎn)物一、有機(jī)合成的過程3.有機(jī)合成的任務(wù)觀察探討1中基礎(chǔ)原料和目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)發(fā)生了哪些變化？思考有機(jī)合成的任務(wù)是什么？【合作探究2】CH3CH2Br合成CH3COOCH2CH3（1）目標(biāo)化合物分子碳鏈骨架的構(gòu)建（2）官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化和引入回味從前知識準(zhǔn)備——各類烴及衍生物的主要化學(xué)性質(zhì)：

名

稱

結(jié)

構(gòu)

化學(xué)反應(yīng)

雙

鍵

－C＝C－

三

鍵

－C＝C－

羥

基

－OH

醛

基

O

－C－H

羧

基

O

－C－OH

酯

基

O

－C－O－R、

聚合加成加成聚合水解、消去取代、消去、氧化氧化、還原酯化、酸性水解鹵原子-X（2）有機(jī)反應(yīng)的基本類型

1）取代反應(yīng):甲烷、苯、醇、酚的鹵代,苯的硝化、磺化，醇的分子間脫水，酯化反應(yīng)，酯的水解反應(yīng)等。

3）氧化反應(yīng)：有機(jī)物加氧或去氫的反應(yīng)，如：醛基的氧化、醇的催化氧化。

4）還原反應(yīng):有機(jī)物加氫或去氧的反應(yīng)，如：烯烴、苯、酚、醛、油脂等與氫氣的加成反應(yīng)。

2）加成反應(yīng):烯烴、苯、醛、油脂等分子中含有CC或CO可與H2、HX、X2、H2O等加成。

5）消去反應(yīng)：有機(jī)化合物在一定條件下，從一個分子中脫去一個小分子(如H2O),而形成不飽和化合物的反應(yīng)。如乙醇的分子內(nèi)脫水。如鹵代烴、醇的消去。

6）酯化反應(yīng)：醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反應(yīng)叫做酯化反應(yīng)。

7）水解反應(yīng)：如：①酯的水解反應(yīng)：酯與水發(fā)生作用生成相應(yīng)的醇和羧酸(或羧酸鹽)的反應(yīng)，②糖類物質(zhì)的水解反應(yīng)，③蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)。注意：乙烯與水的加成反應(yīng)不屬于水解反應(yīng)

8）聚合反應(yīng)：由小分子生成高分子化合物的反應(yīng)。又分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。如乙烯加聚生成聚乙烯，氨基酸縮聚生成蛋白質(zhì)等。還原水解酯化酯羧酸醛醇鹵代烴氧化氧化水解主要有機(jī)物之間轉(zhuǎn)化取代烷烴取代烯烴炔烴水化消去水化消去加成加成氧化加成回味從前知識準(zhǔn)備——各類烴及衍生物的主要化學(xué)性質(zhì)：CH3-CH3CH3-CH2-ClCH2=CH2CH2Cl-CH2-ClCHCHCH2=CHCl[CH2-CH

]nClCH3-CH2-OHCH3-CHOCH3-COOHCH3COOC2H5CH3COONa

回味從前知識準(zhǔn)備——各類烴及衍生物的主要化學(xué)性質(zhì)：一、有機(jī)合成的過程4.官能團(tuán)的引入（1）怎樣在有機(jī)化合物中引入碳碳雙鍵？①炔烴與氫氣1：1加成②醇的消去③鹵代烴的消去CH≡CH+H2CH2=CH2

催化劑△醇△CH2=CH2↑+NaBr+H2O

CH3CH2Br

+NaOHCH3CH2OH濃硫酸170℃

CH2==CH2↑+H2O一、有機(jī)合成的過程4.官能團(tuán)的引入（2）怎樣在有機(jī)化合物中引入鹵素原子？①烷烴光照取代：CH4+Cl2

CH3Cl+HCl光照②不飽和烴與HX或X2加成：CH2==CH2+Br2CH2BrCH2Br③醇與HX取代C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O△一、有機(jī)合成的過程4.官能團(tuán)的引入（3）怎樣在有機(jī)化合物中引入羥基？①烯烴與水加成CH2==CH2+H2O

CH3CH2OH催化劑加熱加壓②鹵代烴水解C2H5Br+NaOH

C2H5OH+NaBr水△③醛/酮加氫CH3CHO

+H2CH3CH2OH催化劑Δ④酯的水解稀H2SO4CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O△一、有機(jī)合成的過程4.官能團(tuán)的引入（4）怎樣在有機(jī)化合物中引入醛基？①烯烴氧化②炔烴水化③某些醇氧化一、有機(jī)合成的過程4.官能團(tuán)的引入（5）怎樣在有機(jī)化合物中引入羧基？①苯的同系物被強(qiáng)氧化劑氧化②醛氧化③酯的酸性水解一、有機(jī)合成的過程5.官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化(1).官能團(tuán)種類變化：醇-醛-酸-酯CH3CH2-Br水解CH3CH2-OH氧化CH3-CHO氧化CH3-COOH酯化CH3-COOCH3(2).官能團(tuán)數(shù)目變化：CH3CH2-Br消去CH2=CH2加Br2CH2Br－CH2Br一、有機(jī)合成的過程5.官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化(3).官能團(tuán)位置變化：CH3CH2CH2-Br消去CH3CH=CH2加HBrCH3CH-CH3Br思考：6、如何增加或減少碳鏈？增加：

①

酯化反應(yīng)②醇分子間脫水(取代反應(yīng))生成醚③加聚反應(yīng)④縮聚反應(yīng)⑤C=C或C≡C和HCN加成等

23思考：6、如何增加或減少碳鏈？減少：①水解反應(yīng)：酯水解，糖類、蛋白質(zhì)(多肽)水解②裂化和裂解反應(yīng)；③烯烴或炔烴催化氧化(C=C或C≡C斷開)等

24【學(xué)以致用——解決問題

】問題一閱讀課本，以乙二酸二乙酯為例，說明逆推法在有機(jī)合成中的應(yīng)用。分析：C—O—C2H5C—O—C2H5OOHO—HO—HHCH2—OHCH2—OHCH2—BrCH2—Br請課后完成上述化學(xué)方程式+H2O25【學(xué)以致用——解決問題

】問題二寫出由乙烯制備乙酸乙酯的設(shè)計(jì)思路，并寫出有關(guān)的化學(xué)方程式

：乙烯乙醇乙醛乙酸乙酸乙酯請課后完成相應(yīng)的化學(xué)方程式26

寫出以CH2ClCH2CH2CH2OH為原料，制備的各步反應(yīng)的化學(xué)方程式(必要的無機(jī)試劑自選)：

①_____________________________________________。

②_____________________________________________。

③_____________________________________________。

④_____________________________________________。二、有機(jī)合成的方法：1、正向合成分析法：（又稱順推法）此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)合成有機(jī)物?；A(chǔ)原料目標(biāo)

化合物中間體1中間體2正向合成分析法示意圖探討學(xué)習(xí)1如何以乙烯為基礎(chǔ)原料，無機(jī)原料可以任選，合成下列物質(zhì)：CH3COOCH2CH3酯化乙酸乙酯乙酸乙醛乙醇氧化氧化乙烯水化2.已知試寫出下圖中A→F各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式解：,二、有機(jī)合成的方法：2、逆合成分析法逆合成分析法示意圖基礎(chǔ)原料中間體1目標(biāo)

化合物中間體2又稱逆推法，其特點(diǎn)是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，先找出產(chǎn)物的前一步原料（中間體），并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡單的初始原料為止。C—OHC—OHOOH2C—OHH2C—OHH2C—ClH2C—ClCH2CH2C—OC2H5C—OC2H5OO(石油裂解氣)CH3CH2OH+H2O+Cl2[O]濃H2SO4水解探討學(xué)習(xí)2如何合成乙二酸(草酸)二乙酯？12345△以CH3CH2OH、H218O、O2等原料合成CH3CO18OCH2CH3。解析：用逆向思維方法分析：①CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O②CH2=CH2+H218OCH3CH218OH③2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O④2CH3CHO+O22CH3COOH⑤CH3COOH+CH3CH218OHCH3CO18OCH2CH3+H2O

濃硫酸170℃催化劑△催化劑△催化劑△濃硫酸△練一練3、順推、逆推法結(jié)合運(yùn)用先用“順推法”縮小范圍和得到一個大致結(jié)構(gòu)，再用“逆推法”來確定細(xì)微結(jié)構(gòu)。這樣，比單一的“順推法”或“逆推法”快速而準(zhǔn)確。鞏固應(yīng)用1.已知下列兩個有機(jī)反應(yīng)RCl+NaCN→RCN+NaClRCN+2H2O+HCl→RCOOH+NH4Cl現(xiàn)以乙烯為惟一有機(jī)原料（無機(jī)試劑及催化劑可任選），經(jīng)過6步化學(xué)反應(yīng)，合成二丙酸乙二醇酯（CH3CH2COOCH2CH2OOCCH2CH3），設(shè)計(jì)正確的合成路線，寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。2、已知：+H2=C=HCCH2C-HC2CH=H2以異戊二烯(CH2=CCH=CH2)、丙烯為原料合成CH3COOHCH33、從丙烯合成"硝化甘油"(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反應(yīng),寫出①、②、③、④各步反應(yīng)的化學(xué)方程式,并分別注明其反應(yīng)類型:①

;②

;③

;④

。合成目標(biāo)審題新舊知識分析突破

設(shè)計(jì)合成路線確定方法推斷過程和方向思維求異，解法求優(yōu)

結(jié)構(gòu)簡式準(zhǔn)確表達(dá)反應(yīng)類型化學(xué)方程式三、有機(jī)合成的思維結(jié)構(gòu)——多步反應(yīng)一次計(jì)算【學(xué)與問】（教材P66）ABC93.0%81.7%85.6%90.0%總產(chǎn)率=1×93.0%×81.7%×90.0%×85.6%=58.54%總產(chǎn)率計(jì)算請計(jì)算一下該合成路線的總產(chǎn)率是多少？（卡托普利）課堂小結(jié)思路關(guān)鍵碳架官能團(tuán)四、有機(jī)合成遵循的原則1.盡量選擇步驟最少的合成路線

——以保證較高的產(chǎn)率。2.起始原料要廉價、易得、低毒、低污染

—通常采用4個C以下的單官能團(tuán)化合物和單取代苯。3.滿足“綠色化學(xué)”的要求。4.操作簡單、條件溫和、能耗低、易實(shí)現(xiàn)5.尊重客觀事實(shí)，按一定順序反應(yīng)。

例1

甲基丙烯酸甲酯是世界上年產(chǎn)量超過100萬噸的高分子單體。舊法合成的反應(yīng)是：

(CH3)2C＝O＋HCN→(CH3)2C(OH)CN

(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4→CH2＝C(CH3)COOCH3＋NH4HSO4

20世紀(jì)90年代新法合成的反應(yīng)是

CH3CH＝CH2＋CO＋CH3OH→CH2＝C(CH3)COOCH3。與舊法相比，新法的優(yōu)點(diǎn)是(

)

A．原料無爆炸危險B．原料都是無毒物質(zhì)

C．沒有副產(chǎn)物，原料利用率高D．對設(shè)備腐蝕性較大C2．“綠色、高效”概括了2005年諾貝爾化學(xué)獎的特點(diǎn)。換位合成法在化學(xué)工業(yè)中每天都在應(yīng)用，主要用于研制新型藥物和合成先進(jìn)的塑料材料。在“綠色化學(xué)工藝”中，理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。①置換反應(yīng)，②化合反應(yīng)，③分解反應(yīng)，④取代反應(yīng)，⑤加成反應(yīng)，⑥消去反應(yīng)，⑦加聚反應(yīng)，⑧縮聚反應(yīng)等反應(yīng)類型中能體現(xiàn)這一原子最經(jīng)濟(jì)原則的是(

)A．①②⑤

B．②⑤⑦C．⑦⑧

D．⑦答案：

B請回答下列問題：(1)A的分子式為________。(2)B的名稱是__________；A的結(jié)構(gòu)簡式為________________________________________________________________。(3)寫出C―→D反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________。(4)寫出兩種同時符合下列條件的E的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：__________________、__________________。4．乙酸苯甲酯對花香和果香的香韻具有提升作用，故常用于化妝品工業(yè)和食品工業(yè)。乙酸苯甲酯可以用下面的設(shè)計(jì)方案合成。(1)寫出A、C的結(jié)構(gòu)簡式：A____________，C____________。(2)D有很多同分異構(gòu)體，含有酯基和一元取代苯基結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體除D外還有五種，其中三種結(jié)構(gòu)簡式為：請寫出另外兩個同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：____________和__________。(3)E是含有一個甲基、一個羧基和一元取代苯基結(jié)構(gòu)的D的同分異構(gòu)體，E與NaOH溶液反應(yīng)的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為_________________________________________。(4)F為E的一氯代物，F(xiàn)中含有甲基和羧基，F(xiàn)能在NaOH醇溶液條件下發(fā)生消去反應(yīng)，寫出F發(fā)生消去反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________。再見！研究性課題：

調(diào)查你身邊常見的有機(jī)合成物質(zhì)，了解它們的化學(xué)組成、合成方法及用途。寫一份研究報(bào)告。3．由乙醇制乙二酸乙酯，最簡單的流程途徑順序正確的是(

)①取代反應(yīng)②加成反應(yīng)③氧化反應(yīng)④還原反應(yīng)⑤消去反應(yīng)⑥酯化反應(yīng)⑦中和反應(yīng)⑧縮聚反應(yīng)A．⑤②①③⑥

B．①②③⑤⑦C．⑤③①②⑧

D．①②⑤③⑥解析：

消去生成乙烯，乙烯與鹵素加成生成1,2-二鹵代乙烷，因此水解生成乙二醇，乙二醇氧化生成乙二酸，最后酯化。答案：

A問題三

化合物A最早發(fā)現(xiàn)于酸牛奶中，它是人體內(nèi)糖代謝的中間體，A的鈣鹽是人們喜愛的補(bǔ)鈣劑之一。A在某催化劑的存在下進(jìn)行氧化，其產(chǎn)物不能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。在濃硫酸存在下，A可發(fā)生如下圖所示的反應(yīng)：

試寫出