高一下册化学 常见有机化合物的合成 逐字稿-1,974字
师:同学们,这节课我们一起来学习常见有机物的合成。首先,大家看这幅图片,这是常见病疟疾的世界分布图。根据世界卫生组织统计,每年全球发病人数达3 - 5亿,年平均死亡人数高达100 - 200万。人类最早治疗疟疾的药物是奎宁,俗称金鸡纳霜,它从金鸡纳树的树皮提炼而来。但金鸡纳树树皮稀少,所以奎宁成本昂贵。那怎么办呢?
一位美国化学家伍德沃德解决了这个问题。1945年,他带领学生经过16个步骤人工合成了奎宁,这大大降低了成本,提高了产量,大量生产的奎宁有效遏制了疟疾。因为伍德沃德对有机合成的贡献,1965年他获得诺贝尔化学奖,还被称为“有机合成之父”。
然而,人工合成奎宁后不久,60年代疟原虫对奎宁产生了抗药性,奎宁失效了。这时,我国的屠呦呦女士从青蒿中提取了青蒿素,发明了治疗疟疾的新疗法,效果显著。但青蒿素的原材料青蒿来源有限,提取成本高。
有同学可能想到像奎宁一样人工合成,没错,我们可以选择人工合成。接下来就讨论一下有机合成的风险与选择。什么是有机合成呢?有机合成是指用比较简单的分子或基础原材料,通过一系列化学方法获得比较复杂的分子或目标产物,其中最关键的是化学方法的选择。
青蒿素化学成分复杂,不适合现在研究,我们选一个相对简单的物质来研究有机合成的方法。大家看这个问题:怎样从乙烯制备乙酸乙酯?请大家讨论风险,设计可能的合成路线。
怎样合成乙酸乙酯呢?我们先分析乙酸乙酯,根据所学知识,乙醇和乙酸在浓硫酸做催化剂的条件下能反应得到乙酸乙酯,所以制备乙酸乙酯需要乙醇和乙酸这两种原材料。但题目要求由乙烯制备,那乙醇和乙酸怎么与乙烯建立关系呢?
我们先分析乙醇,乙烯因碳双键能发生加成反应,比如和氢气、溴水、卤化氢、水等加成,其中乙烯和水加成可获得乙醇,这样就建立了乙烯和乙醇的关系,即获得乙酸乙酯的原材料之一乙醇能由乙烯直接得到。那乙酸和乙烯的关系怎么解决呢?
根据所学知识,乙酸可由乙醛催化氧化得到,而乙醇催化氧化能得到乙醛,乙醛可由乙醇得到。我们发现乙醇能由乙烯制备,这样一来,乙酸乙酯合成所需的乙醇和乙酸,经过推理,乙醇可由乙烯直接获得,乙酸可由乙醛获得,乙醛又来源于乙醇,乙醇又来源于乙烯,就实现了乙烯最终转化为乙酸乙酯的合成线路。
根据这个分析,我们设计出合成乙酸乙酯的路线:首先乙烯和水在催化剂条件下得到乙醇,乙醇催化氧化得到乙醛,乙醛催化氧化得到乙酸,最后乙醇和乙酸合成乙酸乙酯。这种分析方法叫逆合成分析法,也叫逆推法,整个过程从产物分析,找到相应中间体,再结合中间体分析,找到基础原材料之间的关系。逆合成分析法的关键是找到官能团的引入和转化。在刚才合成乙酸乙酯的过程中,实现了碳碳双键引入羟基,羟基转化为醛基,醛基转化为羧基,最终转化为酯基,这是合成完成的关键。