第9讲 有机合成 模块1 有机合成过程 讲义 2020-2021学年人教版高二化学选修五（机构用）

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第9讲
有
机
合
成
模块名称
课程目标
模块1
有机合成过程
①掌握有机合成基础；
②掌握官能团的引入和消去；
③掌握有机合成的分析方法
④掌握常用的合成路线；
⑤掌握有机合成路线设计思路．
模块2
逆合成分析法
①掌握逆合成分析法；
②掌握设计有机合成路线的一般程序．
1041400209550模块1
有机合成过程
模块1
有机合成过程
1042670218440模块2
逆合成分析法
模块2
逆合成分析法
模块1：有机合成过程
模块1：有机合成过程
一.有机合成基础
a．概念:有机合成指利用_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。
b．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。
c．官能团的引入和转化
（1）引入碳碳双键的方法
①_卤代烃的消去_；②_醇的消去_；③_炔烃的不完全加成_。
（2）引入卤素原子的方法
①__醇(或酚)的取代_；②__烯烃(或炔烃)的加成_；③__烷烃(或苯及苯的同系物)的取代_。
（3）引入羟基的方法
①_烯烃与水的加成_；②__卤代烃的水解__；③酯的水解；④__醛的还原_。
d．有机合成的过程
e．有机合成的原则
（1）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，使得反应过程中副反应少、产率高。
（3）符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。
（4）按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先引入的官能团的保护。
二.官能团的引入和消去
b．官能团的引入
方法
举例
引入碳碳双键[]
醇、卤代烃的消去反应
CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2↑+H2O
CH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH=CH2↑+NaCl+H2O[
炔烃与H2、卤化氢、卤素的不完全加成反应
+HClCH2=CHCl
引入卤素原子
炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应
CH2=CH2+HClCH3CH2Cl
+HClCH2CHCl
烷烃、芳香烃的取代反应
CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
+3Cl2+3HCl
+Cl2+HCl
醇与氢卤酸(HX)的取代反应
R—OH+HXR—X+H2O
引入羟基
烯烃与水的加成反应
CH2CH2+H2O
CH3CH2OH
醛、酮的还原反应
RCHO+H2RCH2OH
卤代烃、酯的水解
C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr
+H—OH
羧酸在一定条件下被还原
RCOOHRCH2OH
引入羰基
醇的催化氧化
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O
某些烯烃被酸性KMnO4溶液氧化
2(CH3)2C=O
引入羧基
醛的氧化反应
2CH3CHO+O22CH3COOH
某些烯烃被酸性KMnO4溶液氧化
CH3CHCHCH32CH3COOH
酯的水解
CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
b．官能团的消除
（1）通过加成反应可以消除或。如：CH2=CH2+H2CH3CH3
（2）通过消去反应、氧化反应或酯化反应可消除—OH。如：
CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O
（3）通过氧化反应或加成反应可消除—CHO。如：
2CH3CHO+O22CH3COOH
三.有机合成的分析方法
a．设计有机合成路线的原则和方法
（1）设计有机合成路线时应遵循的原则
①符合有机合成中原子经济性的要求。所选择的每个反应的副产物尽可能少，得到的主产物的产率尽可能高且易于分离。
②发生反应的条件要适宜，反应的安全系数要高，反应步骤尽可能少且简单。
③要按一定的反应顺序和规律引入官能团，必要时应采取一定的措施保护已引入的官能团。如保护碳碳双键一般采用先加成再消去的方法。
④所选用的合成原料要无害、易得、廉价。
（2）设计有机合成路线的常规方法
正合成分析法
设计有机合成路线时，从确定的某种原料分子入手，逐步经过碳链的连接和官能团的引入来完成，基本思维模式：原料中间体中间体目标产物
逆合成分析法
此法采用逆向思维方法，从目标化合物的组成、结构和性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维模式：目标产物中间体中间体原料
综合推理法
设计有机合成路线时，用正合成分析法不能得到目标产物，而用逆合成分析法也得不到起始原料时，往往结合这两种思维模式，采用从两边向中间“挤压”的方式，使问题得到解决
四.常用的合成路线
有机合成往往要经过多步反应才能完成，因此确定有机合成的途径和路线时，要进行合理选择。
1．一元合成路线
R—CH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯
2．二元合成路线
CH2CH2
CH2X—CH2XCH2OH—CH2OH
HOOC—COOH链酯、环酯、聚酯
3．芳香化合物的合成路线
（1）
（2）
芳香酯
注意：与Cl2反应时条件不同所得产物不同，光照时，只取代侧链甲基上的氢原子，生成；而Fe作催化剂时，取代苯环上甲基邻、对位上的氢原子，生成。
五.有机合成路线设计思路
（1）设计有机合成路线时，首先要正确判断需合成的有机物的类别，它含有哪些官能团，与哪些知识信息有关。
（2）其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片段，或寻找官能团的引入、转换、保护方法，或设法将各片段拼凑衍变，尽快找出合成目标化合物的关键。
（3）最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较，选择最佳的合成方案。
例1
例1
有机化合物分子中能引入卤素原子的反应是（
）
A．消去反应
B．酯化反应
C．水解反应
D．取代反应
练1
练1
可在有机物中引入羟基的反应类型是(　　)
①取代　②加成　③消去　④酯化　⑤还原
A．①②
B．①②⑤
C．①④⑤
D．①②③
例2
例2
由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需要经历的反应类型有(　　)
A．氧化——氧化——取代——水解
B．加成——水解——氧化——氧化
C．氧化——取代——氧化——水解
D．水解——氧化——氧化——取代
练2
练2
由CH3CH===CH2合成CH2(OOCCH3)CH(OOCCH3)CH2(OOCCH3)时，需要经过的反应是(　　)
A．加成→取代→取代→取代
B．取代→加成→取代→取代
C．取代→取代→加成→取代
D．取代→取代→取代→加成
例3
例3
从丙烯合成“硝化甘油”(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反应：
丙烯1,2,3-三氯丙烷()
硝化甘油。
已知：CH2===CH—CH3＋Cl2CH2Cl—CHCl—CH3
CH2===CH—CH3＋Cl2CH2===CH—CH2Cl＋HCl
(1)写出①、②、③、④各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型。
(2)写出以丙醇作原料制丙烯的化学方程式，并注明反应类型。
(3)如果所用丙醇中混有异丙醇(CH3—CHOH—CH3)对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由。
模块1：有机合成过程
模块1：有机合成过程
一.有机合成基础
a．概念:有机合成指利用_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。
b．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。
c．官能团的引入和转化
（1）引入碳碳双键的方法
①_卤代烃的消去_；②_醇的消去_；③_炔烃的不完全加成_。
（2）引入卤素原子的方法
①__醇(或酚)的取代_；②__烯烃(或炔烃)的加成_；③__烷烃(或苯及苯的同系物)的取代_。
（3）引入羟基的方法
①_烯烃与水的加成_；②__卤代烃的水解__；③酯的水解；④__醛的还原_。
d．有机合成的过程
e．有机合成的原则
（1）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，使得反应过程中副反应少、产率高。
（3）符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。
（4）按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先引入的官能团的保护。
二.官能团的引入和消去
b．官能团的引入
方法
举例
引入碳碳双键[]
醇、卤代烃的消去反应
CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2↑+H2O
CH3CH2CH2Cl+NaOHCH3CH=CH2↑+NaCl+H2O[
炔烃与H2、卤化氢、卤素的不完全加成反应
+HClCH2=CHCl
引入卤素原子
炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应
CH2=CH2+HClCH3CH2Cl
+HClCH2CHCl
烷烃、芳香烃的取代反应
CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
+3Cl2+3HCl
+Cl2+HCl
醇与氢卤酸(HX)的取代反应
R—OH+HXR—X+H2O
引入羟基
烯烃与水的加成反应
CH2CH2+H2O
CH3CH2OH
醛、酮的还原反应
RCHO+H2RCH2OH
卤代烃、酯的水解
C2H5Br+NaOHC2H5OH+NaBr
+H—OH
羧酸在一定条件下被还原
RCOOHRCH2OH
引入羰基
醇的催化氧化
2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O
某些烯烃被酸性KMnO4溶液氧化
2(CH3)2C=O
引入羧基
醛的氧化反应
2CH3CHO+O22CH3COOH
某些烯烃被酸性KMnO4溶液氧化
CH3CHCHCH32CH3COOH
酯的水解
CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
b．官能团的消除
（1）通过加成反应可以消除或。如：CH2=CH2+H2CH3CH3
（2）通过消去反应、氧化反应或酯化反应可消除—OH。如：
CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O
（3）通过氧化反应或加成反应可消除—CHO。如：
2CH3CHO+O22CH3COOH
三.有机合成的分析方法
a．设计有机合成路线的原则和方法
（1）设计有机合成路线时应遵循的原则
①符合有机合成中原子经济性的要求。所选择的每个反应的副产物尽可能少，得到的主产物的产率尽可能高且易于分离。
②发生反应的条件要适宜，反应的安全系数要高，反应步骤尽可能少且简单。
③要按一定的反应顺序和规律引入官能团，必要时应采取一定的措施保护已引入的官能团。如保护碳碳双键一般采用先加成再消去的方法。
④所选用的合成原料要无害、易得、廉价。
（2）设计有机合成路线的常规方法
正合成分析法
设计有机合成路线时，从确定的某种原料分子入手，逐步经过碳链的连接和官能团的引入来完成，基本思维模式：原料中间体中间体目标产物
逆合成分析法
此法采用逆向思维方法，从目标化合物的组成、结构和性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维模式：目标产物中间体中间体原料
综合推理法
设计有机合成路线时，用正合成分析法不能得到目标产物，而用逆合成分析法也得不到起始原料时，往往结合这两种思维模式，采用从两边向中间“挤压”的方式，使问题得到解决
四.常用的合成路线
有机合成往往要经过多步反应才能完成，因此确定有机合成的途径和路线时，要进行合理选择。
1．一元合成路线
R—CH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯
2．二元合成路线
CH2CH2
CH2X—CH2XCH2OH—CH2OH
HOOC—COOH链酯、环酯、聚酯
3．芳香化合物的合成路线
（1）
（2）
芳香酯
注意：与Cl2反应时条件不同所得产物不同，光照时，只取代侧链甲基上的氢原子，生成；而Fe作催化剂时，取代苯环上甲基邻、对位上的氢原子，生成。
五.有机合成路线设计思路
（1）设计有机合成路线时，首先要正确判断需合成的有机物的类别，它含有哪些官能团，与哪些知识信息有关。
（2）其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片段，或寻找官能团的引入、转换、保护方法，或设法将各片段拼凑衍变，尽快找出合成目标化合物的关键。
（3）最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较，选择最佳的合成方案。
例1
例1
有机化合物分子中能引入卤素原子的反应是（
D
）
A．消去反应
B．酯化反应
C．水解反应
D．取代反应
练1
练1
可在有机物中引入羟基的反应类型是(　B　)
①取代　②加成　③消去　④酯化　⑤还原
A．①②
B．①②⑤
C．①④⑤
D．①②③
例2
例2
由石油裂解产物乙烯制取HOCH2COOH，需要经历的反应类型有(　A　)
A．氧化——氧化——取代——水解
B．加成——水解——氧化——氧化
C．氧化——取代——氧化——水解
D．水解——氧化——氧化——取代
练2
练2
由CH3CH===CH2合成CH2(OOCCH3)CH(OOCCH3)CH2(OOCCH3)时，需要经过的反应是(　B　)
A．加成→取代→取代→取代
B．取代→加成→取代→取代
C．取代→取代→加成→取代
D．取代→取代→取代→加成
例3
例3
从丙烯合成“硝化甘油”(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反应：
丙烯1,2,3-三氯丙烷()
硝化甘油。
已知：CH2===CH—CH3＋Cl2CH2Cl—CHCl—CH3
CH2===CH—CH3＋Cl2CH2===CH—CH2Cl＋HCl
(1)写出①、②、③、④各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型。
(2)写出以丙醇作原料制丙烯的化学方程式，并注明反应类型。
(3)如果所用丙醇中混有异丙醇(CH3—CHOH—CH3)对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由。
①CH2===CH—CH3＋Cl2CH2===CH—CH2Cl＋HCl(取代反应)，
②CH2===CH—CH2Cl＋Cl2CH2Cl—CHCl—CH2Cl(加成反应)，
③CH2Cl—CHCl—CH2Cl＋3NaOHCH2OH—CHOH—CH2OH＋3NaCl[水解(或取代)反应]，
④CH2OH—CHOH—CH2OH＋3HNO3＋3H2O　[酯化(或取代)反应]。
(2)CH3CH2CH2OHCH3—CH===CH2↑＋H2O(消去反应)。
(3)无影响。异丙醇在此反应条件下脱水也得到丙烯，因此不会影响产物的纯度。