3.5课时2有机合成路线的设计课件高二下学期化学人教版选择性必修3

有机合成路线的设计有机合成路线的设计第三章烃的衍生物课堂导入

苯甲酸苯甲酯（又称苯甲酸苄酯，结构简式为

）存在于多种植物香精中，可用作香料、食品添加剂等，还可用作塑料、涂料的增塑剂。此外，苯甲酸苯甲酯具有杀灭虱、蚤和疥虫的作用且不刺激皮肤，无异臭和油腻感，可用于治疗疥疮。对于这样一种有机化合物，你准备通过怎样的合成路线来制备它呢？

你能以甲苯为主要原料(其它原料及无机试剂任选)，利用所学的知识设计合成苯甲酸苯甲酯的方案吗？新知讲解有机合成的原则：利用相对简单易得的原料具有特定结构和性质的目标分子有机化学反应合成构建碳骨架引入官能团较低成本较高产率操作简便绿色化学符合事实新知讲解重要有机化合物之间的转化关系：烯炔卤代烃醇醛羧酸酰胺酯水解氧化还原氧化酯化水解烷思考与讨论

某种医用胶的分子结构为

。某同学以乙烯为起始物，为这种有机化合物设计了如下合成路线。在上述合成过程中，碳骨架是如何构建的？官能团是如何转化的？碳碳双键羟基醛基羧基引入氯原子引入酯基碳链增长碳链增长引入碳碳双键一、有机合成路线的设计1.有机合成的设计方法(1)正向合成法：此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。利用乙烯合成乙酸乙酯一、有机合成路线的设计设计合成路线的基本原则(1)合成步骤较少，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。(5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。一、有机合成路线的设计(1)正向合成法：

此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产物，逐步推向目标化合物。碳骨架和官能团等方面的异同的比较基础原料辅助原料副产物副产物中间体中间体辅助原料辅助原料目标化合物思考交流Ⅰ.人们最初是通过发酵法由粮食制备乙酸，现在食醋仍主要以这种方式生产，工业上大量使用的乙酸是通过石油化学工业人工合成的。请以乙烯为原料，设计合理的路线合成乙酸，分析该合成过程中官能团的变化。CH3CHOCH3COOHCH2＝CH2H2O△/催化剂CH3CH2OHO2

/Cu△O2

△/催化剂Ⅱ.目前已经出现了将乙烯直接氧化生成乙酸的工艺。假定该工艺涉及的反应和Ⅰ中合成路线的每一步反应的产率均为70%，请计算并比较这两种合成路线的总产率。Ⅰ中合成路线生成CH3COOH的产率为70%×70%×70%＝34.3%，低于乙烯直接氧化成乙酸的产率70%，因此，合成步骤应尽可能少，以提高产率。一、有机合成路线的设计(1)正向合成法（又称顺推法）阅读教材，总结由乙烯制备乙二醇的方法：CH2

CH2溴水CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHNaOH水溶液加热一、有机合成路线的设计(1)正向合成法（又称顺推法）思考如何利用乙烯合成乙酸乙酯CH2=CH22个碳变成4个碳CH3COOCH2CH3引入羟基、羧基、酯基一、有机合成路线的设计方案一：方案二：方案三：一、有机合成路线的设计假定合成路线的每一步反应的产率均为70％，计算并比较上述三个方案中的总产率。方案一：24.01％方案二：16.807％方案三：34.30％尽量减少反应步骤一、有机合成路线的设计(2)逆向合成分析法从目标化合物出发逆合成分析法的基本思路（逆向设计图示）

基本思路是在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；接下来继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来；依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。可以用符号“”表示逆推过程，用箭头“→”表示每一步转化反应。中间体基础原料中间体目标化合物断键所得片段断键所得片段一、有机合成路线的设计

逆合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法。解答有机合成题时，首先要正确判断合成的有机物属于哪一类有机物，带有何种官能团，然后结合学过的知识或题给信息，寻找官能团的引入、转化、保护或消去的方法，找出合成目标有机物的关键点。解答这类题时，常用的典型信息有(1)结构信息——碳骨架、官能团等。(2)组成信息——相对分子质量、组成基团、元素质量分数等。(3)反应信息——官能团间的转化关系、结构的转化关系等。一、有机合成路线的设计(2)逆向合成分析法（又称逆推法）【思考】如何合成二乙酸乙二酯？一、有机合成路线的设计

根据上述乙二酸二乙酯的逆向合成路线，写出有关方程式：CH2=CH2+H2O催化剂Δ，加压CH3CH2OH1.CH2=CH2+Cl2CH2CH2ClCl2.CH2CH2ClCl

+2NaOHH2OΔCH2CH2OHOH

+2NaCl3.CH2CH2OHOH

+2O2催化剂ΔHOOC-COOH

+2H2O4.HOOC-COOH+2CH3CH2OH+2H2O催化剂ΔH5C2OOCCOOC2H55.一、有机合成路线的设计【思考】除教材P89所给的合成路线，你还能想到什么合成路线？CH2=CH2直接氧化加成水解酯化方案一：一、有机合成路线的设计CH2=CH2直接氧化酯化O2催化剂，△H2O加压，△方案二：一、有机合成路线的设计常见合成路线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一、有机合成路线的设计常见合成路线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Δ一、有机合成路线的设计常见合成路线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

ΔClOHCl2FeCl3②NaOH水溶液Δ①交流与讨论你能以甲苯为主要原料(其它原料及无机试剂任选)，利用所学的知识设计合成苯甲酸苯甲酯的方案吗？请你结合设计体会，说说有机合成有机合成路线的设计与实施交流与讨论用逆合成分析法设计合成路线分析苯甲酸苯甲酯分子的结构可知苯甲酸苯甲酯为一种酯类化合物。目标化合物分子原料分子交流与讨论利用所学的知识设计合成苯甲酸苯甲酯的方案交流与讨论利用所学的知识设计合成苯甲酸苯甲酯的方案请你思考哪个路线最佳，为什么？交流与讨论路线②和路线④制备苯甲酸的步骤多、成本较高，而且使用较多的氯气不利于环境保护。路线③的步骤较少，但所用还原剂LiAlH4

价格昂贵，要求无水操作，成本高。交流与讨论请你思考哪个路线最佳，为什么？

路线①由甲苯分别制备苯甲酸和苯甲醇，然后由它们发生酯化反应制备苯甲酸苯甲酯，是比较合理的实验室合成路线。二、有机合成的应用

有机合成是化学学科中最活跃、最具创造性的领域之一。迄今为止，人类已知的物质中95%以上为有机化合物，而这些有机化合物大多数是由人工合成的。1.医学：合成有机药物等2.农业：合成农药等3.轻工业：合成塑料等4.重工业：合成橡胶等5.国防工业：合成爆炸威力大的炸药等。随堂练习1.由乙烯和其他无机原料合成环状化合物E的流程如下:(1)请写出下列物质的结构简式。A

;

B

;

C

;

D

。

(2)写出A水解的化学方程式:

。

水∆BrCH2—CH2Br+2NaOHHOCH2—CH2OH+2NaBrBrCH2—CH2Br(或ClCH2—CH2Cl等合理即可)(合理即可)HOCH2—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH随堂练习2、环戊酮(

）常用作医药、香料、合成橡胶、农药的中间体，其可由环戊烯经三步反应合成：

，反应1、2和3的反应类型依次是（

）

A.加成反应，取代反应，消去反应

B.加成反应，水解反应，氧化反应

C.取代反应，水解反应，还原反应

D.加成反应，消去反应，氧化反应B随堂练习3、绿色化学中原子经济性是指反应物中原子利用率为100%，CO和H2在一定条件下按照不同的比例可以合成不同的化工原料，以CO和H2合成下列物质中，不符合原子经济性要求的是A.甲醇(CH2OH) B.乙醇(C2H5OH)C.甲醛(HCHO) D.乙酸(CH3COOH)B随堂练习4、我国自主研发对二甲苯的绿色合