高中化学 第3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）学案 鲁科版选修5（通用）

第2课时有机合成路线的设计有机合成的应用学习目标重点难点1知道有机合成路线设计的一般程序和方法，能够结合绿色合成思想对给出的有机合成路线进行简单的分析和评价。2认识有机合成对人类生产、生活的重要影响。1有机合成路线设计的一般程序和方法。2结合绿色合成思想分析和评价有机合成路线。1有机合成路线的设计有机化合物的合成的关键是_，设计有机合成路线就是对上述两个问题的合理整合。(1)设计合成路线时遵循的原则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尽可能_，所要得到的主产物的产率尽可能_且易于分离，避免采用副产物多的反应。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_。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。所选用的合成原料要_且易得、经济。催化剂无_性。当有几条不同的合成路线时，就需要以绿色合成思想为指导，通过优选确定最佳合成路线。例如，一个具有十步反应的合成路线，如果每步反应的产率为80%，最后总产率只有10.7%；如果每步反应的产率只有70%，最后总产率只有2.8%。因此合理的合成路线要求反应步骤少，每步反应产率要高。所以一个合理的路线需要衡量各方面因素，才能最后确定。(2)有机合成路线设计的常规方法正向合成法：此法采用_思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物，其思维程序是：原料中间产物产品。逆向合成法：此法采用_思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品中间产物原料。综合比较法：此法采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，得出最佳合成路线。(3)逆推法有机合成路线设计的一般程序：观察_分子的结构，包括目标分子的碳骨架特征，以及官能团的种类和位置。由目标分子逆推中间产物和原料分子并设计合成路线，包括目标分子_的构建，以及_的引入和转化。根据设计合成有机物的路线应遵循的原则，对不同的合成路线进行优选。预习交流1在实际生产和科学实验中，有机合成是否只有正推法和逆推法？2合成路线的评价与选择(1)在合成某一种产物时，可能会有多种不同的方法和途径，应当在兼顾_、_的前提下选择最合理、最简单的方法和途径。(2)为了实现社会的可持续发展，_思想已成为人们优选方案的重要依据。该合成思想主要考虑：有机合成中的_、_、_。(3)原子经济性概念：_。预习交流2下列制备设计符合“绿色合成思想”的有()。A铜与浓硫酸制备硫酸铜B向铜和热的稀硫酸中通入氧气制备硫酸铜C以乙醛为原料制备乙醇D以甲醛为还原剂利用银镜反应制暖瓶内胆答案：1碳骨架的构建和官能团的引入(1)少高少而简单绿色化公害(2)正向逆向(3)目标碳架官能团预习交流1：答案：还有正推、逆推相结合的方法：设计有机合成路线时，用正推的方法不能得到目标产物，而用逆推的方法也不能得到起始原料时，往往结合这两种方式采用正推、逆推相结合的方式找出共同的中间产物，使问题得以解决。即：原料中间产物目标产物。2(1)原料省产率高(2)绿色合成原子经济性原料的绿色化试剂与催化剂的无公害性(3)最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放预习交流2：B在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、逆推法设计合成路线的探究苯甲酸苯甲酯的结构简式如图所示：试分析：(1)目标分子的结构；(2)利用逆推法分析原料分子，试设计合成的路线；(3)将自己设计的路线与其他同学的设计比较，并作出评价；(4)阅读化学与技术专栏，分析实际的工业合成与同学们的设计为什么有较大的差异？设计由乙醇为原料制备聚氯乙烯的路线。逆推法首先确定要合成的有机物属何类别，以题中要求最终产物为起点，根据题目的信息和要求找出题目的突破口。再根据突破口及已学的知识逆推其他各物质的可能性，形成两条或更多的线索。根据信息、条件、经验判断找出正确线索，判断各物质分别是什么。若出现多种不同的方法和途径，应当在兼顾原料易得且节省、产率高的前提下选择最合理、最简单的方法和途径。二、有机合成中重要反应类型的探究有机合成中，主要运用了各种类型的有机反应进行合成，下面对有机化学中的重要反应类型归纳总结如下。反应类型含义典型反应和能发生该反应的有机物类型取代反应卤代反应酯化反应水解反应硝化反应加成反应消去反应氧化反应燃烧酸性KMnO4溶液催化氧化还原反应工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯，其生产流程如下图：回答：(1)有机物A的结构简式为_。(2)反应的化学方程式(要注明反应条件)：_。(3)反应的反应类型是_，反应的反应类型属于_。A取代反应 B加成反应C氧化反应 D酯化反应(4)反应的化学方程式(不用写反应条件，但要配平)：_。(5)在合成线路中，设计第和这两步反应的目的是_。有机合成和有机推断中的解题方法和解题策略1解题方法：(1)顺合成法(正向思维法)：从已知原料入手，找出合成所需的中间产物，逐步推向待合成的有机物。其思维程序是：原料中间产物产品。(2)逆合成法(逆向思维法)：从产品组成、结构、性质入手，逆推出合成该物质的前一步有机物甲，若甲不是原料，再进一步逆推出甲又是如何从另一有机物乙经反应而制得，如此直至推到题目给定的原料。此种方法在高考试题中最常用，其思路是：产物XY原料。(3)综合比较法：此法是采用综合思维的方法，将正向思维与逆向推导出的几种合成途径进行比较，从而得出最佳合成路线。2解题策略：(1)首先确定所要合成的有机物含什么官能团，碳骨架具有什么特点，属于何类物质，以及题中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关系。(2)将原料与产物的结构从以下两方面加以对照分析：碳骨架有何变化(一般的变化有：碳链增长或缩短；增加或减少支链；碳链与碳环的互变)；官能团的差异(各类官能团的相互转化关系是解题关键)。(3)根据题目特点结合题中给定的信息，选择“顺合成法”、“逆合成法”或“正退法”设计合成路线。(4)在合成某一产物时，会有各种不同的方法和途径，应当在兼顾原料省、产率高的前提下选择最合理、最简单的方法和途径。答案：活动与探究1：答案：(1)目标分子中含有酯基，可以由醇和羧酸发生酯化反应生成。(2)(3)苯甲酸的制备方法可能是：其中方法步骤多、成本高、原料利用率低，因此不予采用。苯甲醇的制备方法可能是：其中方法所用的还原剂LiAlH4价格昂贵，不予采用，方法步骤多、成本高、原料利用率低，因此不予采用。总之，最好是用酸性高锰酸钾溶液氧化甲苯制得苯甲酸，甲苯和氯气光照下取代制得一氯甲苯，再水解制得苯甲醇是最佳的合成路线。(4)在实际的工业生产中，要更多地考虑原料利用率、污染、成本等问题，尽量寻找原料价格低廉，反应步骤少，反应原料转化率高的合成路线。迁移与应用1：答案：解析：聚氯乙烯是由氯乙烯加聚得到的，氯乙烯由乙炔与氯化氢加成得到，乙炔可以由1,2-二氯乙烷碱性条件下消去得到，1,2-二氯乙烷可以由乙烯加成得到，乙烯可由乙醇消去得到。活动与探究2：答案：反应类型含义典型反应和能发生该反应的有机物类型取代反应有机分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应卤代反应饱和烃、苯和苯的同系物、卤代烃等酯化反应醇、羧酸等含有羟基或羧基的物质水解反应卤代烃、酯等硝化反应苯和苯的同系物等加成反应有机分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成别的物质烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等含有不饱和键的物质消去反应从一个有机分子中脱去一个或几个小分子(如水、HX等)，而生成含不饱和键(双键或叁键)化合物的反应卤代烃、醇等(注意甲醇或卤代甲烷以及具有下列结构的醇或卤代烃不能发生消去反应，如)氧化反应有机物燃烧以及分子内去氢或加氧的反应燃烧绝大多数有机物酸性KMnO4溶液烯烃、炔烃、苯的同系物、醛等催化氧化醇、醛等还原反应有机物去氧或加氢的反应烯烃、炔烃、芳香烃、醛、酮等与氢气的加成反应等(5)第步将OH转化为OCH3，第步将OCH3转化为OH(或答“防止酚羟基氧化”“保护酚羟基”均对)解析：本题中既给出了合成原料，又给出了目标产物的结构简式，所以可用正推法和逆推法相结合的方法得出A和B的结构简式。A为甲苯在催化剂条件下与Cl2发生反应得到的产物，并且该物质在一定条件下可以得到对甲基苯酚，所以A为CH3Cl；反应为羟基取代氯原子，应为取代反应；反应为苯环上的甲基被氧化为羧基，为氧化反应；H3COCOOH与乙醇发生反应得到B物质，该反应应为酯化反应，所以B的结构简式为H3COCOOC2H5。在合成路线中，第步将OH转化为OCH3，第步将OCH3转化为OH，是为了避免在氧化苯环上的甲基时，酚羟基也被氧化了，起到了保护酚羟基的作用。1以乙醇为原料，用下述6种类型的反应：氧化；消去；加成；酯化；水解；加聚，来合成乙二酸乙二酯()的正确顺序是()。A BC D2甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体。旧法合成的反应是：(CH3)2C=OHCN(CH3)2C(OH)CN；(CH3)2C(OH)CNCH3OHH2SO4CH2=C(CH3)COOCH3NH4HSO420世纪90年代新法的反应是：CH3CH=CH2COCH3OHCH2=C(CH3)COOCH3与旧法比较，新法的优点是()。A原料无爆炸危险B原料都是无毒物质C没有副产物，原料利用率高D对设备腐蚀性较小3下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是(反应均在一定条件下进行)()。AC2H5ClHClBC2H5OHH2OCCH2=CH2DHBrH24由乙烯合成有机物F(二乙酸乙二酯)，采用下列合成路线：(1)已知有机物H3COOCCOOCH3的名称为乙二酸二甲酯。请写出F的结构简式_ _。(2)在上述反应中属于取代反应的有_(填反应代号)。(3)A、D、E、F中能引入C中官能团的物质有_(填反应物代号)。答案：1C解析：首先乙醇通过消去反应生成乙烯，然后乙烯与溴加成生成1,2-二溴乙烷，二溴乙烷水解得到乙二醇，乙二醇进一步氧化成乙二酸，最后乙二酸和前面制得的乙二醇发生酯化反应得到乙二酸乙二酯。2CD解析：A项，新法的原料中有CO，是可燃性气体，有爆炸极限，不能说“原料无爆炸危险”，A错。B项，新法的原料中有CO，CO有毒，所以不能说“原料都是无毒物质”，B错。C项，由新法的化学方程式看，产物只写了一种，而旧法的反应化学方程式中，产物有两种，可推知新法的优点是“没有副产物，原料利用率高”，故C是答案之一。D项，对比三个化学方程式，可知新法的原料中没有HCN和H2SO4，故对设备腐蚀性较小，所以D是本题的另一个答案。3C解析：只有C无副产物，原子利用率为100%，其余均有副产物。4答案：(1)CH3CO