第15讲 有机合成-【寒假自学课】2023年高二化学寒假精品课（人教版2019）

第15讲　有机合成 发 展 目 标 体 系 构 建 1.结合有机反应类型，认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化，了解设计有机合成路线的一般方法(正、逆两向推导法)。培养“证据推理与变化观念”的核心素养。 2.体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。培养“科学探究与社会责任”的核心素养。 [自主学习] 一、有机合成的主要任务 1．构建碳骨架：包括碳链的增长、缩短与成环等 (1)碳链的增长 ③羟醛缩合反应：含有α­H的醛在一定条件下可发生加成反应，生成β­羟基醛，进而发生消去反应。 (2)碳链的缩短 (3)碳链成环 共轭二烯烃(含有两个碳碳双键，且两个双键被一个单键隔开的烯烃，如1,3­丁二烯)与含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯­阿尔德反应(Diels­Alder reaction)，得到环加成产物，构建了环状碳骨架。 2．引入官能团 引入官能团的反应类型常见的有取代、加成、消去、氧化还原等。 (1)引入—OH生成醇的反应有 烯与H2O加成，卤代烃水解，酯水解，酮、醛与H2加成等。 (2)引入的反应有醇与卤代烃的消去反应等。 3．官能团的保护 含有多个官能团的有机物在进行反应时，非目标官能团也可能受到影响。此时需要将该官能团保护起来，先将其转化为不受该反应影响的其他官能团，反应后再转化复原。如—OH保护过程： 二、有机合成路线的设计与实施 1．合成的设计方法 (1)从原料出发设计合成路线的方法步骤 基础原料通过有机反应形成一段碳链或连上一个官能团，合成第一个中间体；在此基础上，利用中间体的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成出第二个中间体……经过多步反应，最后得到具有特定结构和功能的目标化合物。 示例：乙烯合成乙酸的合成路线为 (2)从目标化合物出发逆合成分析法的基本思路 基本思路是在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；接下来继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来；依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。可以用符号“”表示逆推过程，用箭头“→”表示每一步转化反应。 示例：乙烯合成乙二酸二乙酯的合成路线逆向合成图(用“”表示逆推过程) 可以得出正向合成路线图： 。 2．设计合成路线的基本原则 (1)步骤较少，副反应少，反应产率高； (2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒； (3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯； (4)污染排放少； (5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。 3．有机合成的发展史 (1)20世纪初，维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90%。 (2)20世纪中后期，伍德沃德与多位化学家合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素、维生素B12等一系列结构复杂的天然产物。 (3)科里提出了系统化的逆合成概念，开始利用计算机来辅助设计合成路线。 总之，有机合成的发展，使人们不仅能通过人工手段合成原本只能从生物体内分离、提取的天然产物，还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质。 试一试 1．1,4­二氧六环()可通过下列方法制取。烃ABC1,4­二氧六环，则该烃A为(　　) A．乙炔　　　　　　　　B．1­丁烯 C．1,3­丁二烯 D．乙烯 [答案]　D 2．(1)以乙烯为原料合成乙炔的路线为 _______________________________________________________ ______________________________________(注明条件和试剂)。 (2)以乙醇为原料合成乙二醇的路线为 _______________________________________________________ ___________________________________(注明条件和试剂)。 [核心突破] 有机合成的设计 1．以乙烯为基础原料，无机试剂自选，请设计制备乙酸乙酯的合成路线图(注明试剂与条件) 2．已知：，以乙醇为原料无机试剂自选，设计合成1­丁醇的路线图(注明试剂和条件) [归纳总结] 1．有机合成的主要任务 (1)构建碳骨架 ①增长碳链：a.卤代烃与NaCN取代。b.醛、酮与氢氰酸(HCN)加成。c.羟醛缩合反应等。 ②缩短碳链：苯的同系物氧化、烯烃与炔烃的氧化与水解反应等。 ③成环：共轭二烯烃与烯或炔的加成成环和成环酯或环醚等。 (2)官能团的转化(包括引入、消除) 官能团的转化引起的物质衍变关系如图 (3)常见官能团的保护 ①酚羟基的保护 因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先