高中化学 第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物第1节 有机化合物的合成 第2课时课件 鲁科版选修5.pptVIP

第2课时有机合成路线的设计和应用 第3章第1节有机化合物的合成 学习目标定位 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 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 1 正向合成分析法从确定的某种原料分子开始 逐步经过和来完成 在这样的有机合成路线设计中 首先要比较原料分子和目标化合物分子在上的异同 包括和两个方面的异同 然后 设计由转向的合成路线 2 逆向合成分析法采取从逆推出 设计合理的合成路线的方法 在逆推过程中 需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的 直至选出合适的 碳链的连接 一 有机合成路线的设计 官能团的安装 结构 官能团 碳骨架 原料分子 产物 产物 原料 中间有机化合物 起始原料 3 优选合成路线依据 1 合成路线是否符合化学原理 2 合成操作是否安全可靠 3 绿色合成 主要考虑有机合成中的原子经济性 原料的绿色化 试剂与催化剂的无公害性 1 有机合成的常用方法 1 正向合成法 思维程序是原料 中间产物 产品 2 逆向合成法 思维程序是产品 中间产物 原料 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 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 例1以溴乙烷为原料制备乙二醇 下列方案最合理的是 答案 解析 解析题干中强调的是最合理的方案 a项与d项相比 步骤多一步 且在乙醇发生消去反应时 容易发生分子间脱水 氧化反应等副反应 b项步骤最少 但取代反应不会停留在 ch2brch2br 阶段 副产物多 分离困难 原料浪费 c项比d项多一步取代反应 显然不合理 d项相对步骤少 操作简单 副产物少 较合理 所以选d 例2现有以下一系列反应 最终产物为草酸 乙二酸 答案 解析 试回答下列问题 1 c的结构简式是 b c的反应类型是 e f的化学方程式是 ch2 ch2 消去反应 2h2o 解析采用 逆推法 由 ef 可联想到 醇 醛 羧酸 的转化关系推知 f为 e为 依次推知d为 c为ch2 ch2 b为ch3ch2br a为ch3ch3 2 e与乙二酸发生酯化反应生成环状化合物的化学方程式是 3 由b发生水解反应或c与h2o发生加成反应均生成化合物g 在乙二酸 水 苯酚 g四种分子中 羟基上氢原子的活泼性由强到弱的顺序是 答案 2h2o 乙二酸 苯酚 水 g 乙醇 方法规律 常见的有机合成路线 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 ch2 ch2 ch2x ch2x ch2oh ch2oh hooc cooh 链酯 环酯 聚酯 3 芳香化合物合成路线 芳香酯 例3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 hoocch chcooh 你认为上述设计存在什么缺陷 请你提出具体改进措施 答案 答案在第二步的氧化过程中 键也会被氧化 使产率降低 对上述设计可做如下改进 易错警示 在有机合成中 有时候加入试剂能引起多种官能团同时反应 这样就存在保护某种官能团而让其他官能团反应的问题 常见的官能团保护情形有 1 酚羟基的保护 由于酚羟基极易被氧化 在有机合成中如果需要用到氧化剂进行氧化时 经常先将酚羟基转化为酯或醚的结构 待氧化过程完成后 再通过水解或其他反应 将酚羟基恢复 2 碳碳双键的保护 可以先用hx加成 待其他反应完成后 再消去hx 恢复碳碳双键 3 氨基的保护 如在合成的过程中 应该先把 ch3氧化为 cooh 再把 no2还原为 nh2 氨基具有还原性 易被氧化 不先把 no2还原为 nh2是为了防止kmno4氧化 ch3时 nh2也被氧化 1 观察目标分子的结构 相同 二 利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线 相同 苯环 2 逆推原料分子 3 设计合成路线 设计四种不同的合成路线 氧化剂 4 评价优选合成路线路线 由甲苯分别制备和较合理 路线 制备苯甲酸的步骤多 成本较高 且使用较多的cl2 不利于环境保护 路线 的步骤虽然少 但使用了价格昂贵的还原剂lialh4和要求无水操作 成本较高 苯甲醇 苯甲酸 1 逆推法设计有机合成路线的一般程序 观察目标化合物分子的结构 目标化合物分子的碳骨架特征 以及官能团的种类和位置 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 2 有机合成遵循的原则 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应尽可能少 所要得到的主产物的产率尽可能高且易于分离 避免采用副产物多的反应 2 发生反应的条件要适宜 反应的安全系数要高 反应步骤尽可能少而简单 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 4 所选用的合成原料要绿色化且易得 经济 所选用的试剂与催化剂无公害性 例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 h2o 解析采用 逆合成分析法 最终产物是一种环酯 应通过酯化反应生成 故其上一步中间产物是ho ch2 ch2 ch2 cooh 分析比较给出的原料与所要制备的产品的结构特点可知 原料为卤代醇 产品为同碳原子数的环内酯 因此可以用醇羟基氧化成羧基 卤原子再水解成为 oh 最后再酯化 但氧化和水解顺序不能颠倒 因为先水解后无法控制只氧化一个 oh 易错警示 有机合成中引入多种官能团时 要考虑引入的先后顺序 例如 由 制备 有两种途径 一是先将醛 基催化氧化为羧基 然后再进行醇羟基的消去反应 二是先进行醇羟基的消去反应 后进行醛基的催化氧化反应 如果先进行醇羟基的消去反应生成碳碳双键 在醛氧化过程中碳碳双键也会被氧化 因此途径二不合适 例5已知ch2 ch ch ch2 答案 解析 试以 ch2 ch ch ch2和为原料合成 解析对比目标产物和给出的原料 借助题目给出的信息 可采用逆推的方法找出合成路线 方法规律 逆推法的 四个 基本步骤 1 观察目标化合物分子的结构 2 由目标化合物分子逆推原料分子 3 设计合成路线 4 对不同的合成路线进行优选 例6 2017 北京昌平区高二期末 茉莉花 是一首脍炙人口的中国民歌 茉莉花香气的成分有多种 乙酸苯甲酯 是其中的一种 它可以从茉莉花中提取 也可以以乙烯和甲苯为原料进行人工合成 其中一种合成路线如下 回答下列问题 1 a b的结构简式分别为 答案 解析 ch3cho 解析a物质应该是乙醇在cu的作用下被催化氧化成的乙醛 b物质是与卤素单质在光照条件下发生取代反应生成的卤代烃 由在 的条件下卤代烃发生的水解反应生成苯甲醇知 b中只有一个卤素原子即b为 2 写出反应 的化学方程式 答案 解析 解析 是乙醇的催化氧化 是乙酸与苯甲醇发生的酯化反应 3 上述反应中属于取代反应的有 填序号 答案 解析 解析 是加成反应 均是氧化反应 是与卤素发生的取代反应 是卤代烃发生的水解反应 也属于取代反应 是酯化反应 属于取代反应 4 反应 填序号 原子的理论利用率为100 符合绿色化学的要求 答案 方法思路 利用有机合成中官能团的衍变关系设计合成路线 达标检测 1 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 1 2 3 4 5 2 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 加成 消去 取代b 消去 加成 消去c 加成 消去 加成d 取代 消去 加成 答案 解析 1 2 3 4 5 解析设计路线如下 3 下列是以乙烯为原料合成丙酸 ch3ch2cooh 的途径 不可能达到目的的是 答案 解析 1 2 3 4 5 解析a的设计中化合物x为甲醛与乙醛在碱性环境下反应生成的ho ch2 ch2 cho 然后发生催化氧化时不能生成丙酸 故不合理 4 肉桂醛 在自然界中存在于桂油中 是一种常用的植物调味油 工业上主要以ch2 ch2和甲苯为主要原料进行合成 答案 解析 1 2 3 4 5 请回答 1 e中含氧官能团的名称是 羟基 醛基 解析由框图可知a是乙醇 b是乙醛 在碱性条件下两个醛分子间可以发生反应 生成羟基醛 故e中的含氧官能团有羟基和醛基 2 反应 中属于加成反应的是 答案 解析 1 2 3 4 5 解析从给出的反应原理来看 两个醛分子间的反应实质是加成反应 同时乙烯和水的反应也是加成反应 3 反应 的化学方程式是 答案 解析 1 2 3 4 5 解析在设计流程时一定要标明反应的条件 4 用流程图表示出 答案 1 2 3 4 5 制备 的方案 例如 答案 5 工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯 一种常用的化妆品防霉剂 其生产过程如图 反应条件没有全部注明 1 2 3 4 5 回答下列有关问题 1 写出有机物a的结构简式 1 2 3 4 5 答案 解析 解析比较反应路线中各有机物的结构简式得出 为在催化剂存在下的氯代反应 为卤代烃的水解反应 或取代反应 为 ch3取代 oh上h原子的反应