3.1.2 有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì) 有機(jī)合成的應(yīng)用 課件-魯科版選擇性必修3（共18張）

第一節(jié)有機(jī)化合物的形成第2課時(shí)有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)有機(jī)合成的應(yīng)用知識回顧1.合成路線設(shè)計(jì)，其核心在于

，

；構(gòu)建目標(biāo)化合物分子的碳骨架引入所必需的官能團(tuán)2.構(gòu)建碳骨架，包括在原料分子及中間化合物分子的碳骨架上

或

碳鏈、

或

；增長縮短成環(huán)開環(huán)3.寫出生成乙烯兩個(gè)反應(yīng)：

；

。4.實(shí)驗(yàn)室制備甲烷的反應(yīng)式：

。聯(lián)想質(zhì)疑

苯甲酸苯甲酯（又稱苯甲酸芐酯，結(jié)構(gòu)簡式為

）存在于多種植物香精中，可用作香料、食品添加劑等，還可用作塑料、涂料的增塑劑。此外，苯甲酸苯甲酯具有殺滅虱、蚤和疥蟲的作用且不刺激皮膚，無異臭和油膩感，可用于治療疥瘡。對于這樣一種有機(jī)化合物，你準(zhǔn)備通過怎樣的合成路線來制備它呢？交流研討

某種醫(yī)用膠的分子結(jié)構(gòu)為

。某同學(xué)以乙烯為起始物，為這種有機(jī)化合物設(shè)計(jì)了如下合成路線。在上述合成過程中，碳骨架是如何構(gòu)建的？官能團(tuán)是如何轉(zhuǎn)化的？碳碳雙鍵羥基醛基羧基引入氯原子引入酯基碳鏈增長碳鏈增長引入碳碳雙鍵二、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)(1)正向合成法：此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)合成有機(jī)物，其思維程序是：原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品。

1967年美國有機(jī)化學(xué)家科里（EJ.Corey）提出了具有嚴(yán)格邏輯性的“逆合成分析原理”，以及合成過程中的有關(guān)原則和方法。按照他的原理，使很多合成難度較大的有機(jī)化合物，得到較高的收率而獲得成功?？评镞€開創(chuàng)了運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)合成設(shè)計(jì)。按照他的原理，他和他的學(xué)生衛(wèi)普克編制了第一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)程序(DCSS)。由此程序?yàn)榛A(chǔ)，還開發(fā)了許多新的程序。這實(shí)際上是使他的“逆合成分析原理”及有關(guān)原則、方法數(shù)字化。由于科里提出有機(jī)合成的“逆合成分析方法”并成功地合成50多種藥劑和百余種天然化合物，對有機(jī)合成有重大貢獻(xiàn)，而獲得1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。逆合成分析原理科學(xué)史話美國有機(jī)化學(xué)家EJ.Corey二、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)(1)正向合成法：此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)合成有機(jī)物，其思維程序是：原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品。(2)逆向合成法：簡稱逆推法，此法采用逆向思維方法，從目標(biāo)合成有機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手，找出合成目標(biāo)化合物所需的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向已知原料，其思維程序是：產(chǎn)品→中間產(chǎn)物→原料。用逆合成分析法設(shè)計(jì)合成路線分析苯甲酸苯甲酯分子的結(jié)構(gòu)可知苯甲酸苯甲酯為一種酯類化合物。

對于酯類化合物的合成，盡管可用的方法很多，但首先想到的往往是羧酸和醇的酯化反應(yīng)。以此為出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)烴及烴的衍生物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，按以下思路可由目標(biāo)化合物分子逆推出原料分子。第一步屬于酯類碳的骨架相同，含有相同的碳原子數(shù)第二步逆推出原料分子以甲苯為原料合成苯甲酸苯甲酯，運(yùn)用已學(xué)知識可以確定以下幾條路線。第三步

分子中一個(gè)碳原子上同時(shí)連有兩個(gè)羥基時(shí)是很不穩(wěn)定的，其中C—OH易轉(zhuǎn)變?yōu)轸驶?，形成醛、酮類化合物。例如：知識支持一種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)對上述合成路線進(jìn)行評價(jià)，優(yōu)選出其中比較合理的路線。路線②和路線④制備苯甲酸的步驟多、成本較高，而且使用較多的氯氣不利于環(huán)境保護(hù)。路線③的步驟較少，但所用還原劑LiAlH4

價(jià)格昂貴，要求無水操作，成本高。路線①由甲苯分別制備苯甲酸和苯甲醇，然后由它們發(fā)生酯化反應(yīng)制備苯甲酸苯甲酯，是比較合理的實(shí)驗(yàn)室合成路線。評價(jià)優(yōu)選合成路線第四步(1)符合綠色化學(xué)思想。(2)符合原子經(jīng)濟(jì)性的要求。(3)原料價(jià)廉，原理正確。(4)路線簡捷，便于操作，條件適宜。(5)易于分離，產(chǎn)率高。有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的五個(gè)原則綠色合成思想主要出發(fā)點(diǎn)是：有機(jī)合成中的原子經(jīng)濟(jì)性，原料的綠色化，試劑與催化劑的無公害性。

原子經(jīng)濟(jì)性

1991年,美國著名有機(jī)化學(xué)家特勞斯特（B.Trost）提出了原子經(jīng)濟(jì)性概念，認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使反應(yīng)達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可以用原子利用率來衡量：資料在線苯甲酸苯甲酯的工業(yè)合成化學(xué)與技術(shù)上述實(shí)驗(yàn)室合成路線①中，甲苯氧化制取苯甲酸需要使用大量的高錳酸鉀，酯化反應(yīng)需要使用大量的濃硫酸，成本高且易造成污染，故工業(yè)上一般不采用此路線。工業(yè)上，苯甲酸苯甲酯多采用苯甲酸鈉與氯甲基苯（芐基氯，

）在催化劑作用下直接反應(yīng)來制備。苯甲酸鈉可用苯甲酸與碳酸氫鈉制備，而苯甲酸的制備在工業(yè)上采用空氣氧化法。氯甲基苯可用甲苯與氯氣制備。三、有機(jī)合成的應(yīng)用(