1、第2课时 有机合成路线的设计和应用第3章 第1节 目标定位 1.初步学习领会逆推法设计合成路线的思想。2.熟知有机合成遵循的基本规律，学会评价、优选合理的有机合成路线。3.了解原子经济和绿色化学的思想。一 有机合成路线的设计达标检测 提升技能二 有机合成的分析方法内容索引 三 有机合成的应用一 有机合成路线的设计 新知导学 1.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
2、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。2.乙醛有三种工业制法：最早是用粮食发酵制取乙醇，再用乙醇氧化法制乙醛。后来采用乙炔水化法，产率和产品纯度高。现在采用乙烯直接氧化法，产率和产品纯度高。2CH3CH2OHO2 催化剂2CH3CHO2H2OCHCHH2OHg2，H2SO4CH3CHO2CH2=CH2O2PdCl2CuCl22CH3CHO请你说说两种方法被淘汰的原因是什么？答案 第种方法成本高；第种生产过程中用到重金属盐(Hg2盐)，毒性强，故被淘汰。3.请设计合理方案：以CH2=CH2为原料，合成。答案 CH2=CH2H
3、2O，催化剂CH3CH2OHO2，催化剂CH3CHOO2，催化剂CH3COOHCH3CH2OH，浓H2SO4。CH2=CH2 X2CH2XCH2X NaOH水溶液CH2OHCH2OH OO HOOCCOOH链酯、环酯、聚酯1.常见的有机合成路线(1)一元合成路线：归纳总结 RCH=CH2HX 卤代烃NaOH水溶液一元醇O 一元醛O一元羧酸醇、浓H2SO4，酯(2)二元合成路线：(3)芳香化合物合成路线：Cl2FeNaOH水溶液 Cl2光照NaOH水溶液OO芳香酯2.有机合成路线的基本要求(1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。(2)应尽量选择步骤最少的合成路线，步骤越少，最后产率越高。(3
4、)合成路线要符合“绿色环保”的要求。(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。(5)要按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。1.丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)可用于制造不饱和聚酯树脂，也可作食品的酸性调味剂。某同学以ClCH2CH=CHCH2Cl为原料，设计了下列合成路线：活学活用 答案 NaOH的水溶液O HOOCH=CHCOOH。你认为上述设计存在什么缺陷？请你提出具体改进措施？C试剂C2H5OH浓硫酸，DBrC2H5ONa E试剂一定条件F()2.化合物F(异戊巴比妥)是临床常用的镇静催眠药物，其合成路线如下(部分反应条件和试剂略)：NaOH
5、水溶液 AC5H12O2氧化 B(C5H8O2)氧化已知：(a)RBrC2H5ONa C2H5OHNaBr(R，R代表烷基)(b)RCOOC2H5一定条件(其他产物略)请回答下列问题：(1)试剂的化学名称是，化合物B的官能团名称是，第步的化学反应类型是。乙醇醛基取代反应或酯化反应 答案 解析 CH3CH2CH(CH2Br)22NaOH水C试剂C2H5OH浓硫酸，DBrC2H5ONa E试剂一定条件F()NaOH水溶液 AC5H12O2氧化 B(C5H8O2)氧化(2)第步反应的化学方程式是。答案 解析 CH3CH2CH(CH2OH)22NaBr根据第步的反应条件(NaOH水溶液，加热)可知，反
6、应是的水解反应，从而可写出该反应的化学方程式。C试剂C2H5OH浓硫酸，DBrC2H5ONa E试剂一定条件F()NaOH水溶液 AC5H12O2氧化 B(C5H8O2)氧化(3)第步反应的化学方程式是。答案 解析(CH3)2CHCH2CH2Br C2H5ONa C2H5OHNaBr C试剂C2H5OH浓硫酸，DBrC2H5ONa E试剂一定条件F()NaOH水溶液 AC5H12O2氧化 B(C5H8O2)氧化(4)试剂的相对分子质量为60，其结构简式是。答案 解析 根据试剂的相对分子质量为60和F的结构及已知第二个反应信息，可知试剂为。C试剂C2H5OH浓硫酸，DBrC2H5ONa E试剂一
7、定条件F()NaOH水溶液 AC5H12O2氧化 B(C5H8O2)氧化(5)化合物B的一种同分异构体G与NaOH溶液共热反应，生成乙醇和化合物H。H在一定条件下发生聚合反应得到高吸水性树脂，该聚合物的结构简式是。答案 解析 二 有机合成的分析方法 新知导学 1.正向合成分析法 从已知的原料入手，找出合成所需的直接或间接的中间体，逐步推出合成的目标有机物，其合成示意图为 2.逆推法 将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物，而这个中间体，又可由更上一步的中间体得到，依次类推，最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。3.利用“逆推法”分析由乙烯合成草
8、酸二乙酯的过程。逆合成分析思路，思维过程概括如下：(1)分析草酸二乙酯，分子中有2个酯基。(2)逆推，酯是由酸和醇合成的，则反应物为乙二酸和2倍比例的乙醇(CH3CH2OH)。(3)逆推1，乙二酸是由乙二醇氧化得来，乙二醇与乙醇的不同之处在于乙二醇有2个羟基(OH)。此醇羟基的引入可用1,2-二氯乙烷 水解得到，而1,2-二氯乙烷又可以用乙烯(CH2=CH2)与Cl2加成而得。(4)逆推2，乙醇的引入可用乙烯(CH2=CH2)水化法或氯乙烷水解制得。上述分析可概括为 根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2=CH2)，通过五步反应进行合成，写出反应的化学方程式：，
9、CH2=CH2Cl2 答案，答案 答案 CH2=CH2H2O催化剂 CH3CH2OH 答案。答案 2CH3CH2OH 浓硫酸2H2O 逆推法设计有机合成路线的一般程序归纳总结 目标化合物分子的碳骨架特征，以及官能团的种类和位置观察目标化合物分子的结构由目标化合物分子逆推原料分子，并设计合成路线目标化合物分子碳骨架的构建，以及官能团的引入或转化对不同的合成路线进行优选以绿色合成思想为指导3.苯甲酸苯甲酯()存在于多种植物香精中，如在水仙花中就含有它，它可用作香料、食品添加剂及一些香料的溶剂，还可用于塑料、涂料的增塑剂。此外，它在医疗上也有很多应用。对于这样一种有机物，你能用原料库中的原料合成吗？
10、有机物原料库：苯、甲苯、乙烯、丙烯、1,3-丁二烯、2-丁烯等。(无机原料任选)活学活用 答案 解析 4.写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料制备 的各步反应方程式(必要的无机试剂自选)。答案 解析 2CH2ClCH2CH2CH2OHO2催化剂2CH2ClCH2CH2CHO2H2O2CH2ClCH2CH2CHOO2催化剂2CH2ClCH2CH2COOHCH2ClCH2CH2COOHNaOHH2O HOCH2CH2CH2COOHNaCl浓H2SO4H2O 三 有机合成的应用 新知导学 1.有机合成是利用的原料，通过有机反应，生成具有特定和的有机化合物。通过有机合成不仅可以制备天然有机物，
11、以弥补自然资源的不足，还可以对天然有机物进行结构改造和修饰，使其性能更加完美，甚至可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。简单、易得结构功能2.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、产物产率高。(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。有机合成的起始原料及应用(1)有机合成的起始原料通常采用个碳原
12、子以下的官能团化合物和单取代苯，如乙烯、丙烯、甲苯等。(2)有机合成产品广泛地应用于工农业生产和生活，以及国防工业等众多领域。在化学基础研究方面，有机合成也是一个重要的工具。归纳总结 四单5.下图是以煤为原料生产聚氯乙烯(PVC)和人造羊毛的合成路线：活学活用(1)上述有机合成路线中第一步的目的是什么？答案 由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。(2)请你写出A、B、C、D的结构简式。答案 A：CHCH B：CH2=CHCl C：CH2=CHCN D：(3)将上述反应按反应类型进行分类。答案 加成反应；加聚反应。达标检测 提升技能 1.下列说法不正确的是 A.有机合成
13、的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子碳骨架，并引入或转化成所需的官能团 B.有机合成过程可以简单表示为基础原料中间体中间体目标化合物 C.逆推法可以简单表示为目标化合物中间体中间体基础原料 D.为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物 12345 答案 解析 有机合成中需要一些必要的辅助原料，且使用的辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。123452.下面是有机合成的三个步骤：对不同的合成路线进行优选；由目标分子逆推原料分子并设计合成路线；观察目标分子的结构。逆推法正确的顺序为 A.B.C.D.答案 123453.有机物 可经过多步反应转变为 ，其各步反应的反应类型是 A
14、.加成消去脱水B.消去加成消去 C.加成消去加成D.取代消去加成 答案 123454.苯氧乙酸烯丙酯的生产路线(反应条件略去)如下：答案 ClCH2COOHCH2=CHCH2OH苯酚 苯氧乙酸 苯氧乙酸烯丙酯(1)写出上述反应的化学方程式并注明反应类型。12345ClCH2COOHCH2=CHCH2OH苯酚 苯氧乙酸 苯氧乙酸烯丙酯(2)苯氧乙酸的某种同分异构体X,1 mol X能与2 mol NaOH溶液反应，且X中含有1个醛基(CHO)，写出符合上述条件的X的一种结构简式：。答案(其他合理答案均可)123455.由丙烯合成“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
15、氯丙烷(ClCH2CHClCH2Cl)甘油已知：CH2=CHCH3Cl2CCl4 ClCH2CHClCH3；CH2=CHCH3Cl2 500 CH2=CHCH2ClHCl(1)写出各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型：；。CH3CH=CH2Cl2500 CH2ClCH=CH2HCl，取代反应CH2ClCH=CH2Cl2CCl4 CH2ClCHClCH2Cl，加成反应CH2ClCHClCH2Cl3NaOHH2O HOCH2CH(OH)CH2OH3NaCl，水解(或取代)反应 答案 解析 12345(2)请写出用1-丙醇作原料，制丙烯的反应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CH3CH(OH)CH3，对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由。CH3CH2CH2OH浓H2SO4170 CH3CH=CH2H2O，消去反应无影响。异丙醇在此反应条件下也得到丙烯，因此不会影响产物的纯度。答案 答案 本课结束
