Ⅰ 硼酚醛樹脂的制備
硼酚醛樹脂的制備和研究進展
http://www.saftlokchina.com/baodian/1004.htm
來源: 作者: 發布時間:2009-10-16
0 前 言
酚醛樹脂由於具有優異的耐高溫性、耐熱燒蝕性以及較高的殘炭率、尺寸穩定性和成型加工性等諸多優點,因而在建築、軍事裝備和航空航天等領域中應用廣泛。但當PF用於航空航天等對材料性能要求非常苛刻的環境中時,必須提高其綜合性能,尤其是改善其脆性、阻燃性、抗氧化性和熱穩定性等,以保證航空、航天器的正常工作。硼改性PF就是在PF中引入硼,即PF中部分酚羥基中的氫原子被硼原子所取代。由於B-O鍵能(774.04kJ/mol)高於C-C鍵能(334.72kJ/m01),故硼改性PF固化物的耐熱性和耐燒蝕性遠高於普通PF;另外B-O鍵又具有較好的柔順性,故硼改性PF的脆性降低、力學性能有所提高,並常用作膠粘劑,以提高材料的綜合性能。BPF比普通PF具有更高的耐熱性、瞬時耐高溫性能和力學性能,多用於火箭、導彈和空間飛行器等空間技術領域中作為優良的耐燒蝕材料。本文總結了近年來硼改性PF的各種方法,並簡要介紹了硼改性PF的性能及應用。
1 BPF提高熱性能機理
一般認為,BPF抗氧化性能的提高包括化學和物理兩方面的作用。①化學作用。硼化物與PF發生化學反應,即苄羥基和硼化物發生酉批反應生成硼酯鍵,減少了PF分子中醚鍵的數量;由於B-O鍵的鍵能遠大於醚鍵,故BPF在更高的溫度下才會裂解,從而提高了PF的耐熱性;另外,由於硼的存在,BPF在裂解過程中能夠改善焦炭的結構,即形成具有緻密結構的玻璃碳,而玻璃碳能有效阻止氧氣進入樹脂內部,從而抑制了樹脂的進一步燃燒,故樹脂的阻燃性得以提高。②物理作用。硼酸及硼化合物的加入,在高溫條件下可以在PF表面生成緻密的玻璃態結構層,初步研究認為這層玻璃態物質為氧化硼。這種玻璃態結構層可以有效排除氧氣等氣體進入材料內部,同時阻止了樹脂的進一步燃燒,故PF的高溫穩定性和抗氧化性明顯提高。BPF提高抗氧化性的機理如式(1)所示:硼酸等硼化合物具有較低的熔點,當緩慢加熱至170t左右時,硼酸失水生成不穩定的亞硼酸;當溫度升至270℃左右時,亞硼酸繼續失水生成穩定的氧化硼;當溫度高於325℃時,氧化硼轉變為緻密的玻璃態結構,從而阻止了氧氣等進入樹脂內部。因此,樹脂的抗氧化性能得以提高。
2 BPF的合成方法
化學改性BPF的合成方法主要分兩大類:①固相合成法,即先合成硼酸酯,然後再與多聚甲醛反應,得到BPF,如式(2)、式(3)所示;②水溶液法,即先使酚與甲醛水溶液反應生成水楊醇,然後再與硼酸反應制備BPF,如式(4)所示。
中,由於化學作用能夠生成化學鍵,同時BPF固化後形成穩定的六元環結構,可進一步提高PF的熱穩定性。因此採用化學改性方法,在PF分子結構中引人硼元素,已成為改善PF抗氧化性能的重要方法。因此,本文重點綜述了硼化學改性PF的合成方法。
2.1 BPF的固相合成法
固相合成法是目前合成BPF的最主要方法。Hirohatap等報道了一種採用固相合成法制備BPF的工藝。首先苯酚與氧化硼在300℃時發生酯化反應,生成三苯基硼;三苯基硼與多聚甲醛在150℃時反應,生成BPF;然後將產物分別於80、100℃熱處理24h,得到黃色固體。試驗結果表明:根據氧化硼與苯酚的不同配比,可製取單取代、雙取代和三取代的硼取代基苯混合物;隨著氧化硼含量的增加,酚醛酯化度增大,同時硼酸酯中硼含量增加,故所需多聚甲醛的用量相應減少;隨著熱處理溫度的升高,彎曲強度逐漸降低,但是彎曲模量幾乎不受硼含量以及熱處理溫度的影響;升高溫度或延長時間均有利於BPF的固化,這是因為與苯酚相比,三苯基硼中的苯環只有鄰位具有高活性,而對位活性較低,故其與多聚甲醛的反應速率較低,需要延長時間和提高溫度來促使反應順利進行。另外,BPF、素改性PF和普通PF的相關性能。結果表明:BPF具有最高的氧指數,但BPF的熱轉變溫度較低,介於溴PF與氯PF之間;固化BPF的熱氧穩定性明顯優於普通PF和鹵代PF。
2.2 BPF的水溶液法制備
水溶液法是另一種制備BPF的方法。Gao等採用水溶液法合成了一系列BPF,並研究了BPF的熱分解動力學及其耐熱性。苯酚在鹼性條件下與甲醛溶液反應,生成酚醇;減壓蒸餾除水後加入硼酸,在100℃以上反應40-60min後緩慢脫水,即製得硼改性PF。Gao~16qsl等比較了酚羥基與苄羥基酯化活性的大小:將硼酸分別與苄醇和苯酚進行反應,則硼酸/苄醇轉化率為50%,而硼酸/苯酚轉化率僅為4%,並且停止攪拌後絕大部分硼酸會沉澱下來,表明苄羥基的反應活性遠高於酚羥基。由此認為:酯化反應生成的BPF結構為式(5)而非式(6)。此外,熱分解動力學研究結果表明:BPF的耐熱性優於普通PF;BPF的耐熱性隨硼含量的增加而有所提高;在相同條件下,硼含量高的樹脂熱失重較小、熱分解速率常數較低。如590℃時,BPF(硼含量為0.8%時)的熱分解速率常數為8.02x104s—1,硼含量為0.3%時為9.21x104s,而普通PF的熱分解速率常數為60.14x10-4s—1。顯然,硼的加入能有效提高樹脂的熱穩定性能。
由於硼酸等硼化物與羥甲基的反應活性較低,故合成的BPF中硼含量也相應較低(<1%),即未能充分發揮硼的作用。因此,提高硼化物的反應活性、增加珊在PF中的含量,已成為水溶液法制備硼改性PF的重要途徑。而改性硼化物是提高硼反應活性的主要方法。
Martin等採用改性硼化物製取BPF。首先,硼酸與鄰苯二酚反應,合成了易溶解於二氧六環的醇基硼;將醇基硼加入到溶解於二氧六環的甲階PF中反應48h,然後減壓除去水和二氧六環後,得到橙黃色的BPF。試驗結果表明:由於醇基硼易溶解於有機溶劑中,故醇基硼比硼酸以及硼化物具有更高的反應活性,即更容易與樹脂反應;採用改性硼製取的BPF具有較高的硼含量(3.8%)、玻璃化轉變溫度(yR)提高了11.4%、氧指數提高了50%、熱氧穩定性顯著提高且600℃時的殘炭率超過20%等;另外,隨著硼含量的增加,改性BPF的熱氧穩定性明顯提高,但是制備BPF的起始分解溫度為271℃,這是由於改性後的BPF中含有較多的小分子所致。
3 BPF的性能與應用
BPF由於在PF的分子結構中引入了硼元素,因此比普通PF具有更優異的耐熱性、瞬時耐高溫性、力學性能、高溫熱穩定性和較高的氧指數、殘炭率等m。利用硼酸改性PF時,硼酸會與酚羥基反應,生成具有柔性的B-O鍵,從而降低了PF的脆性,提高了樹脂的方學性能;另外,由於B-O鍵的鍵能(774.04U/m01)高於C-C鍵的鍵能(334,72kJ/m01),故硼改性PF固化物(含有硼的三維交聯網狀結構)的耐熱性和耐燒蝕性遠高於普通PF;此外,由於酚羥基的氫原子被硼原子所取代,故BPF的耐水性能有所提高;同時,由於酚羥基參與反應,故減少了游離酚羥基的含量,使BPF在熱解過程中不會釋放出大量的有毒氣體(即與鹵素改性PF不同)。
表1與表2分別列出了BPF的熱性能和BPF復合材料的力學性能。由表1、表2可知:與普通PF相比,聚丙烯酸酯內牆調濕塗料的性能研究
Ⅱ 硼氫化鈉的工業制備工藝方法是什麼樣的
[23627-0015-0001] 以二茂鐵為陰極催化劑的直接硼氫化鈉燃料電池
[摘要] 本發明涉及一種燃料電池技術,旨在提供一種以二茂鐵為陰極催化劑的直接硼氫化鈉燃料電池,以含10wt%NaBH 4 和5wt%NaOH的鹼性硼氫化鈉水溶液為燃料;以空氣或純氧為氧化劑;以全氟磺酸基樹脂為電解質;陽極催化劑是以下一種或幾種的混合物:貴金屬類催化劑Pt、Pd、Au、Ag及它們的合金,非貴金屬催化劑Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Ti及它們的合金,儲氫材料MmNi 5-x M x 、Zr 1-x Ti x Ni 2-y N y ,其中x的范圍0.01~0.5,y的范圍在0.01~1.5;該燃料電池的陰極以二茂鐵為陰極催化劑。本發明的有益效果為:硼氫化鈉具有較高的氫儲存密度,發生電化學氧化反應時,無需貴金屬作為陽極電極催化劑,具有較高的電動勢和能量密度;可有效降低燃料電池的成本,解決鉑資源匱乏的問題,有利於燃料電池技術的普及。
[23627-0007-0002] 去除硼氫化鈉分解制氫膠體產物的方法
[摘要] 本發明公開了一種去除硼氫化鈉分解制氫膠體產物的方法,其特點在於在含NaBH 4 溶液的容器中加入一個正電極和一個負電極,在兩電極之間接入直流電源,使NaBH 4 分解產生的偏硼酸鈉膠體以電泳方式向正極運動而除去。所述兩個電極中的任一個電極為不銹鋼電極、碳紙電極、泡沫鎳電極或銅電極。本發明通過對電極材料的選擇,能夠讓電泳法去除偏硼酸鈉膠體的方法順利進行,不引入雜質,並且保證在除膠過程電極本身接近零功耗。
[23627-0003-0003] 由磷酸硼干態制備硼氫化鈉
本發明屬於鹼金屬硼氫化物的制備方法。$由磷酸硼干態制備硼氫化鈉時,採用大於120目的無水磷酸硼作原料,其用量與鈉塊用量的摩爾比為1∶3.2-1∶4.8,並用惰性無機鈉鹽作分散劑(用量占反應物總重量的30-60%)。反應體系中通氫氣,保持正壓。反應溫度300℃-360℃。由本發明製得的硼氫化鈉,純度大於97%(以活性氫計),反應轉化率在50%左右(以Na計),工藝簡單,產物易萃取分離,廣泛應用於含硼高能燃料、精細有機合成、制葯、造紙及紡織工業。
[23627-0004-0004] 硼氫化鈉-肼混合燃料制備氫氣的方法
[摘要] 本發明公開了一種氫氣的制備方法,特別涉及一種硼氫化鈉-肼混合燃料制備氫氣的方法。包括在常溫常壓下將硼氫化鈉粉末溶於水合肼N 2 H 4 ?H 2 O得到硼氫化鈉-肼混合水溶液,並加入水使該混合水溶液中硼氫化鈉∶肼∶水的質量比例為100∶20~100∶100~200;將硼氫化鈉-肼混合水溶液通過填充有催化劑的反應器,在催化劑的作用下水解得到氫氣和氮氣的混合氣體,分離後得到氫氣產品。肼是一種比硼氫化鈉含氫量更高的化學氫化物,加入肼既能提高硼氫化鈉的穩定性,又能提高燃料的能量密度的肼將使產氫更加方便、能量密度更高。
[23627-0001-0005] 硼氫化鈉催化水解發生氫氣的方法及反應器
[摘要] 本發明公開了一種硼氫化鈉催化水解發生氫氣的方法及反應器,屬於氫氣發生技術。該方法是將硼氫化鈉濃度為5~40%(質量)、氫氧化鈉濃度為0.1~20%(質量)的水溶液加入反應器內,在催化劑的作用下發生氫氣,同時及時移出反應熱進行的,其特徵是採用復合金屬離子水溶液或由復合金屬離子在硼氫化鈉水解時生成的復合金屬的非晶態合金作為催化劑。所述的反應器包括由殼體、攪拌器、加料管及出氣口組成,其特徵在於,反應器設置一個置於殼體內的蒸發室和一個置於殼體外的冷凝室及它們之間的連通管構成的雙室連管汽液環流換熱器。本發明的優點在於反應器排出反應熱迅速,使用安全,運載方便,氫氣純度高。催化劑可以循環使用,不存在失活問題。
[23627-0013-0006] 直接式硼氫化鈉-肼混合燃料電池
[摘要] 本發明公開了一種混合燃料電池,旨在提供一種直接式硼氫化鈉-肼混合燃料電池。該混合燃料電池包括與鼓風機相連的燃料電池,還包括由燃料罐和微型輸液泵;燃料罐底部出口通過管道依次連接微型輸液泵和燃料電池,燃料電池出口連接至在燃料罐上部,燃料罐上部設置氣體出口和燃料注入口,下部設置殘液出口;燃料溶液通過微型輸液泵進行循環;所述燃料罐中的燃料為硼氫化鈉-肼混合水溶液。肼是一種比硼氫化鈉含氫量更高的化學氫化物,加入肼既能提高硼氫化鈉的穩定性,又能提高燃料的能量密度的肼將使產氫更加方便、能量密度更高,提高燃料電池的工作效率。
[23627-0012-0007] 一種硼氫化鈉的制備方法
[摘要] 本發明屬於化合物制備技術領域,具體為硼氫化鈉的制備方法。本發明有別於傳統的氣-固異相反應,通過金屬氫化物和含硼化合物進行固相反應,制備得到硼氫化鈉。本發明中反應完全在固相物質內部進行,因而可以在較低的氫氣壓力甚至惰性氣體氣氛下得到硼氫化鈉,從而避免使用高壓氫氣,降低了對設備的要求。該方法工藝過程簡單,易於實現規模生產。
[23627-0005-0008] 硼氫化鈉-肼混合燃料制氫的管式反應器的制備方法
[摘要] 本發明公開了一種填料式反應器的制備方法,特別涉及一種硼氫化鈉-肼混合燃料制氫的管式反應器的制備方法。包括步驟:(1)將催化劑前驅材料Ni 3 Al和Co 3 Al的粉末混合後填充入金屬支撐體,並在真空或惰性氣體保護下燒結後冷卻至室溫,(2)將燒結後的金屬支撐體浸入氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液,在室溫下進行脫鋁反應至不再有氣泡冒出;(3)將脫鋁後的金屬支撐體填充入管式反應器。本發明提供的管式反應器在使用中,無需階段性的進行催化劑和殘液的分離和更換硼氫化鈉溶液,可實現連續供氫和以穩定的速度供氫。
[23627-0010-0009] 催化劑分解硼氫化鈉制氫的方法
[摘要] 本發明公開了一種催化劑分解硼氫化鈉制氫的方法,在含NaBH 4 溶液的容器中加入兩個電極,一個為正電極,另一個為負電極,在兩電極之間接入一直流穩壓電源,從而在兩電極間形成直流電場,在直流電場作用下,使NaBH 4 分解產生的偏硼酸鈉膠體以電泳的方式向正電極方向定向移動而除去。本發明方法實施方便,並且能夠保證分解反應以相對穩定的速度進行。
[23627-0002-0010] 硼氫化鈉的制備方法
[摘要] 一種以硼砂、金屬鈉和氫氣為原料,在石英砂存在下合成 硼氫化鈉的方法,本法與目前國際通用的硼酸三甲酯法(Schlesiger法)相比,具有原料 易得,工藝流程簡便,後處理方便 等優點;與硼砂法(Bayer法)相比,反應可在常壓下進行,反應溫度較低,操作安全,工藝合理經濟,基本上無三廢污染。
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[23627-0009-0012] 用硼氫化鈉將多氟苯甲酸還原為多氟苯甲醇的方法
[23627-0014-0013] 間接式硼氫化鈉-肼混合燃料電池
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[23627-0016-0016] 一種硼氫化鈉制氫反應裝置及其方法
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Ⅲ 一般純化固體有機化合物的方法有哪些它們的適用性
1、分級結晶法。這種方法常用加熱蒸發溶液,控制溶液的密度,使其中一部分溶質結晶析出。經反復的操作可以達到分離提純的目的。
2、分步沉澱法。這種方法常選用適宜的試劑或調節pH,使溶液中的某一部分沉澱析出。經反復的操作,也可達到分離提純的目的。
3、選擇性氧化還原法。用適宜的氧化劑或還原劑,使混合物中的某些成分氧化或還原,並進一步達到分離提純的目的。
4、吸收、吸附法。用適宜的試劑吸收混合物中的某些成分,例如用燒鹼吸收混合氣體中的二氧化碳。或者用適宜的物質吸附混合物中有的某些成分,如用活性炭吸附某些氣體,從而達到分離提純的目的。
5、液液溶劑萃取法。選用適宜的溶劑,把混合物中的某些成分溶解吸收,從而達到分離提純的目的。
6、蒸餾法。控制混合溶液蒸氣的冷凝溫度,使不同沸點的成分分步冷凝析出,從而達到分離提純的目的。
(3)制備有機硼化合物有哪些方法擴展閱讀
對某些反應來說,對溶劑純度要求特別高,即使只有微量有機雜質和痕量水的存在,常常對反應速度和產率也會發生很大的影響,這就須對溶劑進行純化。這種情況下,就需對溶劑進行純化處理,以滿足實驗的正常要求。
分離提純的方法一直沿著兩個不同的方向在完善。研究如何獲得高純度物質的方向。例如,如何獲得純度高達99.9999%以上的高純硅。
將經濟的分離提純方法,應用於大規模的工業生產。例如,鈦白粉(二氧化鈦)是一種很普通的白色顏料,用於搪瓷、化妝品工業生產等。由於鐵礦與鈦礦共生的緣故,所製得的鈦白粉往往混有鐵質,用作顏料或化妝品填料會泛黃。
Ⅳ 有機化學中的問題
硼氫化反應,重要的有機合成反應之一。為勃朗(Herbert Charles Brown)所創造。乙硼烷在醚類溶液中離解成的甲硼烷以B—H鍵與烯烴、炔烴的不飽和鍵加成,生成有機硼化合物的反應。其特點是:(1)反應過程不發生重排;(2)反應為順式加成;(3)與不對稱烯烴加成時,符合反馬爾可夫尼可夫規則。硼原子加到含氫原子較多的雙鍵碳原子上,而氫則加在含氫較少的碳原子上。有機硼烷可以發生多種反應,是一個多能的中間體,可以用來合成多種類型的有機化合物。例如:烯烴的硼氫化-氧化反應可以制備醇;炔烴的硼氫化-氧化可以制備醛和酮。需要注意的是:乙硼烷是一種在空氣中能自燃的氣體,不能預先制備,通常是把氟化硼的乙醚溶液加到硼氫化鈉與烯烴的混合物中,使乙硼烷一生成立即與烯烴起反應。商品乙硼烷是乙硼烷的四氫呋喃溶液。
Ⅳ 分離有機化合物的常用實驗技術有哪些
最常用的是分液(萃取)、蒸餾和洗氣。最常用的儀器是分液漏斗、蒸餾燒瓶和洗氣瓶。其方法和操作簡述如下:
1. 分液法常用於兩種均不溶於水或一種溶於水,而另一種不溶於水的有機物的分離和提純。步驟如下:
分液前所加試劑必須與其中一種有機物反應生成溶於水的物質或溶解其中一種有機物,使其分層。如分離溴乙烷與乙醇(一種溶於水,另一種不溶於水):
又如分離苯和苯酚:
2. 蒸餾法適用於均溶於水或均不溶於水的幾種液態有機混合物的分離和提純。步驟為:
蒸餾前所加化學試劑必須與其中部分有機物反應生成難揮發的化合物,且本身也難揮發。如分離乙酸和乙醇(均溶於水):
3. 洗氣法適用於氣體混合物的分離提純。步驟為:
例如:
此外,蛋白質的提純和分離,用滲析法;肥皂與甘油的分離,用鹽析法。
Ⅵ 如何制備硼
1.硼的氧化物用活潑金屬熱還原;
2.用氫還原硼的鹵化物;
3.用碳熱還硼砂;
4.電解熔融硼酸鹽或其他含硼化合物;
5.熱分解硼的氫化合物
上述方法所得初產品均應真空除氣或控制鹵化,才可製得高純度的硼
順便說句:你以為你是在這里買菜啊?
Ⅶ 大學 有機合成 簡答題
1 利用有機物的化學反應實現官能團轉換是制備有機化合物的基本方法,實現目標分子的合成。類型有羥基的轉換、氨基的轉換、含鹵化合物的轉換、硝基的轉換、氰基的轉換、醛和酮的轉換、羧酸及其衍生物的轉換。
2 碳碳雙鍵、三鍵,產物烷烴;醛酮,產物為醇;芳環,產物,環烷烴;腈和硝基化合物,產物為胺
3 很多
將羧基、醛酮、酸酐還原為醇,氰基還原為胺,其他羰基也能被還原,如醯胺、酯中的羰基
4 如1-苯基-2-丙醇的消除反應,丙烯苯產量比烯丙苯多,電子效應;鹵代烴的水解,位阻影響反應速率
5 會發生劇烈化學反應引起燃燒爆炸、中毒污染。應分開存放。
Ⅷ 有機硼是什麼
有機硼化合物的種類
organoboron
compound
硼與一些有機基團生成的金屬有機化合物。有以下幾類:
硼氫化合物
又稱硼烷。是一類由硼和氫兩種元素組成的化合物。硼氫化合物是親電試劑,乙硼烷與含雙鍵或叄鍵的有機化合物在醚溶液中發生順式親電加成反應,生成烴基硼烷。反應按馬爾科夫尼科夫規則進行,即氫原子加在雙鍵中含氫原子較少的碳原子上,而硼原子加在含氫原子較多的碳原子上。
有機硼烷br3
分子中r為烷基。有機硼烷是有機硼化合物中用途很多的一類化合物。其主要反應是用各種方法使碳硼鍵斷裂而生成烴類、醇類、酮類和其他一系列的化合物,如br3與鹼性過氧化氫反應生成醇,用酸分解生成烷烴,用鉻酸氧化生成酮。有機硼烷在160℃發生異構化,使硼原子從碳鏈的中間轉移到碳鏈的末端,從而生成一系列的衍生物。
有機硼酸鹽
式中l為配位體,m為金屬。利用四配位體硼化合物與一親電基團反應,烷基從硼原子位移到碳原子上,生成中間體乙烯硼烷。它能質子化生成烯烴,也能氧化成羰基化合物,也能自動消除生成炔烴:e為親電基團。
烴基硼酸
是有機硼氧化合物。通常用鹵化硼或硼酸酯的格氏反應(見格氏試劑)制備(ar為芳基;x為鹵素)
有機硼雜環化合物
是一類在環上含有一個或多個硼原子的雜環化合物,環中還可同時包括氧、硫、氮、磷、硅等雜原子,
碳硼烷
具有以硼和碳原子組成的籠形化學結構。例如1,2-二碳代十二硼烷c2b10h12是由10個硼原子和兩個鄰碳原子組成的正二十面體籠形硼化合物。這種碳硼烷的熔點為294.5~295.5℃,性能穩定,不易氧化和水解。
編輯本段有機硼化合物的應用
有機硼化合物除在有機合成方面有廣泛的應用外,還可用作聚合反應的引發劑、煤油抗氧劑、殺菌劑、抗癌葯和用於中子俘獲、治療腦腫瘤。
Ⅸ 有機合成的方法有哪些
一、有機合成的過程
[思考與交流]閱讀第三自然段,回答:
1、什麼是有機合成?2、有機合成的任務有那些?3、用示意圖表示出有機合成過程。
【板書】1、有機合成定義;有機合成是利用簡單、易得的原料,通過有機反應,生成具有特定結構和功能的有機化合物。
2、有機合成的任務;包括目標化合物分子骨架構建和官能團的轉化。
3、有機合成過程。
【投影】有機合成過程示意圖:
【講】有機合成的過程是利用簡單的試劑作為基礎原料,通過有機反應鏈上官能團或一段碳鏈,得到一個中間體;在此基礎上利用中間體上的官能團,加上輔助原料,進行第二步反應,合成第二個中間體,經過多步反應,按照目標化合物的要求,合成具有一定碳原子數目、一定結構的目標化合物。
【板書】4、有機合成的思路:就是通過有機反應構建目標分子的骨架,並引入或轉化所需的官能團。
【思考與交流】官能團的引入方法
1、在碳鏈上引入C=C的三種方法:(1) (2) (3) 。
2、在碳鏈上引入鹵素原子的三種方法:(1) (2) (3) 。
3、在碳鏈上引入羥基的四種方法:(1) (2) (3) (4) 。
【投影】學生匯報,評價,總結:
官能團的引入
引入-OH
烯烴與水加成,醛/酮加氫,鹵代烴水解,酯的水解
引入-X
烴與X2取代,不飽和烴與HX或X2加成,醇與HX取代
引入C=C
某些醇和鹵代烴的消去,炔烴加氫
引入-CHO
某些醇氧化,烯氧化,炔水化,糖類水解
引入-COOH
醛氧化,苯的同系物被強氧化劑氧化,羧酸鹽酸化,酯酸性水解
引入-COO-
酯化反應
【講】除了官能團的引入,也可通過反應消除官能團,主要包括以下方法:通過有機物加成可消除不飽和鍵;通過消去、氧化或酯化可消除羧基;通過消去或取代可消除鹵原子。
【板書】5、有機合成的關鍵—碳骨架的構建。
【問】如何增長碳鏈?
【講】有機合成題中碳鏈的增長,一般會以信息的形式給出,常見的增長的方式有如下:
【投影】(1)加成反應:
(2)鹵代烴+NaCN: CH3CH2Br+NaCN
【問】如何縮短碳鏈?
1、脫羧反應。如:RCOONa+NaOH RH+Na2CO3
2、氧化反應,包括燃燒,烯、炔的部分氧化,丁烷的直接氧化成乙酸,苯的同系物氧化成苯甲酸等。如:
3、水解反應。主要包括酯的水解,蛋白質的水解和多糖的水解。如:
【板書】二、逆合成分析法
1、合成設計思路:
【講】有機合成的解題思路是:首先要正確判斷需合成的有機物的類別,它含有哪種官能團,與哪些知識信息有關;其次是根據現在的原料、信息和有關反應規律,盡可能合理地把目標化合物分成若乾片段,或尋找官能團的引入、轉換、保護方法,或設法將各片段拼湊衍變,盡快找出合成目標化合物的關鍵;最後將正向推導和逆向推導得出的若干個合成路線加以綜合比較,選擇出最佳的合成方案。
【投影】有機合成的設計思路
【板書】2、有機合成路線的設計
【講】有機合成的方法包括正向合成分析法和逆向合成分析法。
【講】正向合成分析法是從已知的原料入手,找出合成所需要的真接或間接的中間體,逐步推向合成的目標有機物,而逆向合成分析法是在設計復雜化合物的合成路線時常用的方法。它是將目標化合物倒退一步尋找上一步反應的中間體,該中間體同輔助原料反應可以得到目標化合物,而這個中間體,又可以由上一步的中間體得到,依次類推,最後確定最適宜的基礎原料和最終的合成路線。
【投影】逆合成分析示意圖:
【講解】逆推法合成有機物思路
【探究】用綠色化學的角度出發,有機合成的設計有哪些注意事項?
【講】不使用有毒原料;不產生有毒副產物;產率盡可能高等
【板書】 3、解題思路:
(1) 剖析要合成的物質(目標分子),選擇原料,路線(正向,逆向思維.結合題給信息)
(2) 合理的合成路線由什麼基本反應完全,目標分子骨架
(3) 目標分子中官能團引入
【投影】
【點擊試題】閱讀課本,以 (草酸二乙酯)為例,說明逆推法在有機合成中的應用。
(1)分析草酸二乙酯,官能團有 ;
(2)反推,酯是由酸和醇合成的,則反應物為 和 ;
(3)反推,酸是由醇氧化成醛再氧化酸來的,則可推出醇為
(4)反推,此醇A與乙醇的不同之處在於 。此醇羥基的引入可用B ;
(5)反推,乙醇的引入可用 ,或 ;
(6)由乙烯可用 製得B。
【投影】分析思路:
【投影】書寫上述6步的化學反應方程式:
【點擊試題】用乙炔和適當的無機試劑為原料,合成 。
資料1
資料2
【講】從原料到產品在結構上產生兩種變化:①從碳鏈化合物變為芳環化合物;②官能團從「—C≡C—」變為「—Br」。由順推法可知:由乙炔聚合可得苯環,如果由苯直接溴代,只能得到溴苯,要想直接得到均三溴苯很難。我們只能採取間接溴代的方法,即只有將苯先變為苯酚或苯胺,再溴代方可;而三溴苯酚中的「—OH」難以除去。而根據資料2可知, 中的「—NH2」
可通過轉化為重氮鹽,再進行放氮反應除去。答案:
【投影】