3.5.3有机合成路线的设计与实施课件高二下学期化学人教版选择性必修3

第三章

烃的衍生物2019人教版选择性必修三第五节有机合成第三课时有机合成路线的设计与实施核心素养发展目标1.了解设计有机合成路线的一般方法。2.理解逆向合成法在有机合成中的应用，尤其在制药行业中的重要作用，知道“绿色合成”原则。3.体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。培养科学态度与社会责任的化学核心素养。1、正向合成分析法：从原料出发设计合成路线的方法适用于简单有机物的合成设计基础原料辅助原料中间体副产物辅助原料中间体副产物辅助原料目标化合物有机合成路线的确定，需要在掌握碳骨架构建和官能团转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的成本和较高的产率，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。第三课时有机合成路线的设计与实施简单、易得碳骨架和官能团等方面的异同的比较乙二醇常用作汽车防冻液，请你以乙烯为基础原料合成乙二醇？CH2

CH2溴水CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHNaOH水溶液加热原料→中间产物→目标产物正向合成分析法CH2

CH2CH2CH2OHOHEliasJamesCorey,1928-现任哈佛大学教授，伊莱亚斯·詹姆斯·科里，于1967年提出了“逆合成分析原理”，并开创了计算机辅助有机合成新纪元，获得1990年诺贝尔化学奖。基础原料中间体中间体目标化合物优先在官能团处、碳杂键（如C—N、C—O）处切断逆合成分析法乙二酸二乙酯是一种医药和染料工业原料，请以乙烯为原料设计合成的路线CH2=CH2COCOOC2H5OC2H5COCOOC2H5OC2H5COCOOHOHCH3CH2OHCH2CH2ClClCH2CH2OHOHCH2=CH2CH2=CH213245CH2=CH2+H2O催化剂Δ，加压CH3CH2OH1.CH2=CH2+Cl2CH2CH2ClCl2.CH2CH2ClCl

+2NaOHH2OΔCH2CH2OHOH

+2NaCl3.逆合成分析法中间体中间体目标化合物基础原料CH2CH2OHOH

+2O2催化剂ΔCCHOOHOO

+2H2O4.+2CH3CH2

OHCCHOOHOO

+2H2O催化剂ΔCCC2H5OOC2H5OO5.在实际工业生产中，乙二醇还可以通过环氧乙烷与水直接化合的方法合成，而环氧乙烷则可由乙烯直接氧化得到。请比较该方法与以上合成乙二酸二乙酯中的2、3两步反应，分析生产中选择该路线的可能原因。CH2＝CH2催化剂、△O2H2C—CH2O加压、△H2OCH2—CH2OHOH(1)2，3两步反应采用氯气、氢氧化钠，可能腐蚀设备，污染环境；实际工业生产工艺采用氧气和水，成本低，对环境污染小(2)2，3两步反应原子利用率小于100%；而实际工业生产工艺原子利用率100%逆合成分析法合成方法的优选:(1)路线中由甲苯分别制取苯甲醇和苯甲酸较合理。(2)、(4)路线中制备苯甲酸步骤多、成本高,且Cl2的使用不利于环境保护。(3)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。有机合成方法优选制备苯甲酸苯甲酯设计了四种不同的合成路线(5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。设计合成路线的基本原则(1)步骤较少，副反应少，反应产率高(2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒；(3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯；(4)污染排放少；1.脂肪烃为基础原料到酯的合成路线(1)一元合成路线：卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯HXRCH＝CH2RCH2CH2XNaOH水溶液ΔRCH2CH2OH[O]RCH2CHO[O]RCH2COOH浓硫酸Δ常见的合成路线(2)二元合成路线：二元醇二元醛二元羧酸链酯、环酯、聚酯X2CH＝CH2XCH2CH2XNaOH水溶液ΔHOCH2CH2OH[O]OHCCHO[O]HOOCCOOH浓硫酸Δ2.芳香族化合物合成路线CH3CH2ClCH2OHCHOCOOH芳香酯光照Cl2NaOH水溶液Δ[O][O]浓硫酸ΔClOHCl2FeCl3(2)NaOH水溶液Δ(1)常见的合成路线20世纪初，维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有0.75%。十几年后，罗宾逊仅用3步反应便完成合成，总产率达90%。颠茄酮随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成的技术和效率不断提高。有机合成发展史20世纪中后期，伍德沃德与多位化学家合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素、维生素B12等一系列结构复杂的天然产物。维生素B12总之，有机合成的发展，使人们不仅能通过人工手段合成原本只能从生物体内分离、提取的天然产物，还可以根据实际需要设计合成具有特定结构和性能的新物质。科里提出了系统化的逆合成概念，开始利用计算机来辅助设计合成线，让合成路线的设计逐步成为有严密思维逻辑的科学过程，使有机合成进入了新的发展阶段。有机合成发展史有机合成的分析方法方法内容正合成分析法采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向待合成有机化合物,其思维程序:原料→中间体→产品逆合成分析法采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向已知原料,其思维程序:产品→中间体→原料综合比较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,从而得到最佳合成路线1、以2-丁烯为原料制备1,3-丁二烯CH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl醇CH2=CHCH=CH2+2NaCl+2H2O达标检测认目标巧切断再切断……得原料得路线逆合成分析：+达标检测2.用2-丁烯、乙烯为原料设计