高二 人教版 化學(xué) 選擇性必修3 第三章《第五節(jié) 有機(jī)合成（第三課時(shí)）》課件

第五節(jié)有機(jī)合成

（第三課時(shí)）高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修3—第三章

青霉素，人類發(fā)現(xiàn)的第一種抗生素，拯救了無(wú)數(shù)人的生命。我們所熟知的弗萊明爵士發(fā)現(xiàn)的青霉素是青霉素G。為了優(yōu)化青霉素療效，減少不良反應(yīng)，科學(xué)家研發(fā)了多種青霉素家族藥物?，F(xiàn)在有超過12種青霉素被用于臨床。青霉素G阿莫西林氨芐西林苯唑西林引入在醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域中，科學(xué)家經(jīng)常需要根據(jù)需求對(duì)已有物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)修飾，設(shè)計(jì)新分子的合成路線。在這個(gè)過程，我們?cè)O(shè)計(jì)一步或者數(shù)步反應(yīng)將原料轉(zhuǎn)化為目標(biāo)。按照設(shè)計(jì)思路的方向可分為正合成分析和逆合成分析…原料目標(biāo)中間體1中間體2正合成分析：環(huán)節(jié)一：有機(jī)合成設(shè)計(jì)的基本流程目標(biāo)中間體1中間體2…原料逆合成分析：早期的有機(jī)合成以正合成分析為主，有時(shí)候正合成分析需要非常強(qiáng)的洞察力才能想到合成路線。因此早期的有機(jī)合成是一門充滿個(gè)人色彩，非常講究天賦和機(jī)遇的“手藝活”，顛茄酮的合成就是典型的例子：顛茄酮維爾施泰特15步，總產(chǎn)率0.75%3步，總產(chǎn)率90%！羅賓遜（制備藥物阿托品的重要中間體）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和給定條件設(shè)計(jì)指定化合物分子的合成路線2.了解有機(jī)合成的發(fā)展史以及對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步做出的貢獻(xiàn)20世紀(jì)60年代，有機(jī)化學(xué)家科里提出了系統(tǒng)化的逆合成分析的概念，將有機(jī)合成變成了一門可以教授的科學(xué)，任何經(jīng)過了嚴(yán)格訓(xùn)練的有機(jī)化學(xué)家都可以從事這項(xiàng)工作。逆合成分析的一般流程如下：觀察目標(biāo)化合物分子結(jié)構(gòu)-碳骨架特征-官能團(tuán)的種類和位置對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行逆合成分析-碳骨架的構(gòu)建-官能團(tuán)的引入或轉(zhuǎn)化對(duì)不同合成路線進(jìn)行優(yōu)選-綠色化學(xué)-原料經(jīng)濟(jì)性-設(shè)備可行性ACDEFG①②③④⑤⑥試劑a已知：例1：阿比朵爾是抗擊新型冠狀病毒潛在用藥，其合成路線如圖所示：參照阿比朵爾的合成，設(shè)計(jì)由乙醇和異丙胺（）制備化合物H（）的合成路線（無(wú)機(jī)試劑任選）

環(huán)節(jié)二：有機(jī)合成設(shè)計(jì)練習(xí)分析：直接分析很難迅速找到用原料構(gòu)建化合物H的方法，因此逆合成分析法比較合適。化合物B目標(biāo)H結(jié)構(gòu)類似注意到目標(biāo)化合物H和化合物B的結(jié)構(gòu)類似：（原料）參照B的合成方法得到H的逆合成思路：（中間體）目標(biāo)H目標(biāo)的合成簡(jiǎn)化為如何用合成中間體題目中的已知信息反應(yīng)給出了中間體的合成方法：已知：據(jù)此得到中間體的逆合成思路：合成路線設(shè)計(jì)如下：參照阿比朵爾的合成，設(shè)計(jì)由乙醇和異丙胺（）制備化合物H（）的合成路線（無(wú)機(jī)試劑任選）

解決有機(jī)合成問題思維模型1.在已知流程中找出和目標(biāo)分子具有相似結(jié)構(gòu)的分子2.分析題目中給出的信息反應(yīng)（成斷鍵，官能團(tuán)轉(zhuǎn)換等）3.逆合成分析將目標(biāo)分子切割成小片斷直至原料4.按照逆合成分析流程，加入合適的無(wú)機(jī)原料和條件從原料合成目標(biāo)分子方法小結(jié)例2：氟他胺G是一種可用于治療腫瘤的藥物。實(shí)驗(yàn)室制備氟他胺G的合成路線如下：AB已知：參照氟他胺G的合成路線，設(shè)計(jì)以和CH3CHO為原料制備化合物E

的合成路線。分析：D結(jié)構(gòu)類似參照D的合成得到化合物E的逆合成思路：（中間體1）（中間體2）（化合物E）由題目信息可以得到中間體1的合成思路（中間體1）（原料）中間體2為甲氧基和氨基二取代的苯環(huán)，甲氧基可以直接從原料苯甲醚中獲得，因此我們只需要想辦法在苯環(huán)上引入氨基。（中間體2）甲氧基氨基（原料）甲氧基化合物C為苯胺衍生物，所以化合物B到C的轉(zhuǎn)化即引入氨基的方法中間體2可由中間體3制備BC（中間體2）（中間體3）這則信息告訴我們苯環(huán)上有烷氧基時(shí)，硝化會(huì)發(fā)生在烷氧基的對(duì)位。因此（中間體3）（原料）合成路線設(shè)計(jì)如下：參照氟他胺G的合成路線，設(shè)計(jì)以和CH3CHO為原料制備化合物E

的合成路線。例3：基于生物質(zhì)資源開發(fā)常見的化工原料，是綠色化學(xué)的重要研究方向。以化合物I為原料，可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工產(chǎn)品，進(jìn)而可制備有機(jī)玻璃的主要成分聚丙烯酸丙酯類高分子。已知：ⅠⅡⅡ’ⅢⅣⅤⅥⅦ選用含兩個(gè)羧基的化合物作為唯一的含氧有機(jī)原料，參考上述信息，制備高分子化合物Ⅷ的單體。（不用注明反應(yīng)條件）Ⅷ分析：先寫出高分子化合物Ⅷ的單體單體是一個(gè)酯分子，逆合成切割成相應(yīng)的酸和醇Ⅷ（中間體1）（中間體2）（單體）羧基碳碳雙鍵（中間體1）題目信息分析題干所給的信息，兩個(gè)關(guān)于碳碳雙鍵對(duì)稱的分子反應(yīng)，互相交換雙鍵的一端結(jié)合成新的含有碳碳雙鍵的分子。（二羧基原料）（中間體1）中間體1轉(zhuǎn)化為中間體2需要將羧基轉(zhuǎn)化為羥基，同時(shí)碳碳雙鍵發(fā)生了加成，化合物Ⅴ到Ⅶ的過程中也發(fā)生了相同的官能團(tuán)轉(zhuǎn)化。（中間體1）（中間體2）合成路線設(shè)計(jì)：選用含兩個(gè)羧基的化合物作為唯一的含氧有機(jī)原料，參考上述信息，制備高分子化合物Ⅷ的單體。（不用注明反應(yīng)條件）Ⅷ隨著有機(jī)合成的系統(tǒng)化和人工智能的發(fā)展，化學(xué)家已經(jīng)可以利用計(jì)算機(jī)來預(yù)測(cè)藥物作用靶點(diǎn)、輔助設(shè)計(jì)藥物分子合成路線，極大地加快了藥物研發(fā)的速度，降低了試錯(cuò)成本。未來有機(jī)合成和人工智能的聯(lián)系會(huì)越來越緊密，快速高效的有機(jī)合成將不再是難題。環(huán)節(jié)三：有機(jī)合成的歷史、現(xiàn)狀與未來圖片來源于網(wǎng)絡(luò)化學(xué)家通過有機(jī)合成來改變世界。從早期的第一個(gè)合成染料苯胺紫到高分子材料，有機(jī)化學(xué)對(duì)生活的影響可見一斑。2021年，天津工業(yè)生物技術(shù)研究所在淀粉人工合成方面取得突破性進(jìn)展：通過11步反應(yīng)，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成。圖片來源于網(wǎng)絡(luò)謝謝觀看第五節(jié)有機(jī)合成

（第三課時(shí)）答疑高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修3—第三章

【教材P92課后習(xí)題4】1,4-二氧雜環(huán)己烷（又稱1,4-二氧六環(huán)或1,4-二噁烷）是一種常用的溶劑，在醫(yī)藥、化妝品、香料等精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。請(qǐng)以乙烯為基礎(chǔ)原料，使用逆合成分析法設(shè)計(jì)它的合成路線。（提示：參考乙醇分子間脫水生成乙醚的反應(yīng)。）2個(gè)醚鍵1,4-二氧雜環(huán)己烷可由乙二醇分子間兩次脫水得到。參考乙醇分子間脫水生成乙醚的反應(yīng)。醇可以由對(duì)應(yīng)的鹵代烴水解制備1,2-二溴乙烷可以通過乙烯和溴單質(zhì)的加成制備合成路線：（原料）逆合成分析中如何選擇要切斷的化學(xué)鍵？在逆合成分析中，切斷化學(xué)鍵的實(shí)質(zhì)是用產(chǎn)物來還原反應(yīng)物，所以我們需要根據(jù)要合成的目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來選擇切斷的化學(xué)鍵，這些化學(xué)鍵往往具有以下特點(diǎn)：1.高中教材中涉及到的有機(jī)反應(yīng)類型，例如目標(biāo)分子中含有酯鍵，我們可以選擇在這里切斷得到酸和醇；又如目標(biāo)分子中含有碳碳雙鍵或三鍵，我們可以將雙鍵或三鍵還原成鹵代烴。為此我們要熟練掌握課本上所學(xué)到的各個(gè)有機(jī)反應(yīng)。2.高中教材沒有涉及的陌生反應(yīng)需要通過模仿題目中的信息來進(jìn)行逆合成分析。在大多數(shù)情況下，陌生反應(yīng)代表的是一類反應(yīng)，因此我們?cè)谀７聲r(shí)不要拘泥于取代基的差異，而是要抓住碳骨架的核心特征。還是拿酯化反應(yīng)做例子，看到酯鍵我們都知道是要將其切斷得到酸和醇，但具體是什么酸和什么醇并不影響我們切斷的化學(xué)鍵。如何正確模仿題目中出現(xiàn)的陌生反應(yīng)？陌生反應(yīng)應(yīng)該主要