有機合成路線的設計和應用 學案 高二下學期化學魯科版（2019）+選擇性必修3

有機合成路線的設計和應用學習目標1.初步學會利用逆推法分析有機合成路線的思想。2.熟知有機合成的基本規(guī)律,學會評價、優(yōu)選合理的有機合成路線。3.了解原子經濟和綠色化學的思想。一、有機正向合成路線的設計1.正向合成分析法(1)含義從確定的某種原料分子開始,逐步經過的構建和的引入或轉化來完成。(2)設計方法首先要比較原料分子和目標化合物分子在結構上的異同,包括和兩個方面的異同;然后設計由原料分子轉化為分子的合成路線。2.正向合成的表示方法有機合成路線用反應流程圖表示。示例:原料中間體(Ⅰ)中間體(Ⅱ)……目標化合物3.正向合成的基本要求(1)起始原料要廉價易得、低毒性、低污染。(2)應盡量選擇步驟最少的合成路線,步驟越少,最后產率越高。(3)合成路線要符合“綠色環(huán)?！钡囊?。(4)有機合成反應要操作簡單、條件溫和、能耗低、易于實現(xiàn)。(5)要按一定的反應順序和規(guī)律引入官能團。4.常見正向合成的設計方法方法舉例一元官能團合成路線CH3—CH2XCH3—CH2OHCH3—CHOCH3—COOH酯二元官能團合成路線CH2X—CH2XCH2OH—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH鏈酯、環(huán)酯、聚酯芳香族化合物的合成路線(1)(2)芳香酯(3)芳香酯1.已知RXRMgX(X表示鹵素原子),以苯甲醇為原料制備,畫出合成路線圖(無機試劑及有機溶劑任選)。已知R1COOR2+R2—OH(R、R1、R2均表示烴基)。二、有機逆向合成分析法1.概念逆合成分析法就是從逆推、設計合理的合成路線的方法。在逆推過程中,需要逆向尋找能順利合成目標化合物的有機化合物,直至選出合適的。如圖所示:2.優(yōu)選合成路線原則3.一般程序4.實例分析(1)逆推法分析苯甲酸苯甲酯的合成(2)設計合成路線(設計四種不同的合成路線)②(3)評價優(yōu)選合成路線路線①由甲苯分別制備和較合理。路線②④制備苯甲酸的步驟多、成本較高,且使用較多的Cl2,不利于環(huán)境保護。路線③的步驟雖然少,但使用了價格昂貴的還原劑LiAlH4并要求無水操作,成本較高。2.以和為原料合成,請用合成反應的流程圖表示出最合理的合成方案(注明必要的反應條件)。提示:①+②RCH2CHCH2+Cl2RCHClCHCH2+HCl;③合成反應流程圖示例如下(無機試劑可任選):ABC……→H微專題4有機推斷題的突破1.通過物理特征突破有機物中各類代表物的顏色、狀態(tài)、氣味、溶解性、密度、熔點、沸點等往往各有特點,解題時可考慮通過物理特征找到突破口。2.從反應條件突破反應條件可能的有機反應濃硫酸,加熱①醇的消去反應②酯化反應③苯的硝化反應④醇的分子間脫水稀硫酸,加熱①酯的水解反應②二糖、多糖的水解反應強堿的水溶液,加熱①鹵代烴的水解反應②酯的水解反應強堿的醇溶液,加熱鹵代烴的消去反應新制Cu(OH)2或銀氨溶液,加熱醛基的氧化反應酸性KMnO4溶液①烯烴、炔烴的氧化反應②某些苯的同系物的氧化反應③醇、醛、苯酚的氧化反應O2、Cu(或Ag),加熱醇的催化氧化反應H2、催化劑,加熱①烯烴、炔烴的加成反應②芳香烴的加成反應③醛、酮還原為醇(羧基、酯基、肽鍵中的碳氧雙鍵不能加成)濃溴水①烯烴、炔烴的加成反應②苯酚的取代反應Cl2,光照①烴的取代反應②中側鏈的取代反應3.從轉化關系突破(1)連續(xù)氧化關系結論ⅠA為醇、B為醛、C為羧酸、D為酯結論ⅡA、B、C三種物質中碳原子數(shù)相同,碳骨架結構相同結論ⅢA分子結構中與羥基相連的碳原子上至少有2個氫原子,即含—CH2OH結論Ⅳ若D能發(fā)生銀鏡反應,則A為CH3OH,B為HCHO,C為HCOOH,D為HCOOCH3(2)重要的“三角”轉化關系①鹵代烴在強堿的醇溶液中加熱、醇在濃硫酸催化下加熱均發(fā)生消去反應生成烯烴。②烯烴在一定條件下分別與HX(X為鹵素原子)、H2O發(fā)生加成反應生成鹵代烴、醇。③鹵代烴在強堿的水溶液中發(fā)生取代反應可生成醇,醇與濃的HX發(fā)生取代反應可生成鹵代烴。4.從實驗現(xiàn)象突破實驗現(xiàn)象結論使溴水褪色可能含碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基、酚羥基(產生白色沉淀)等使酸性KMnO4溶液褪色可能含碳碳雙鍵、碳碳三鍵,也可能是苯的同系物、醇、醛、酚等遇FeCl3溶液顯紫色說明含酚羥基加入新制Cu(OH)2懸濁液并加熱有磚紅色沉淀生成,或加入銀氨溶液水浴加熱有銀鏡出現(xiàn)說明該物質中含有—CHO加入Na,有H2產生可能有—OH或—COOH或—OH和—COOH加入NaHCO3溶液有氣體放出說明含—COOH5.根據(jù)相關數(shù)據(jù)確定官能團的數(shù)目(1)烴和鹵素單質的取代:每取代1mol氫原子,消耗1mol鹵素單質(X2)。(2)的加成:與H2、Br2、HCl、H2O等加成時按物質的量之比1∶1加成。(3)含—OH的有機物與Na反應時:2mol—OH生成1molH2。(4)(5)物質轉化過程中相對分子質量的變化:a.RCb.RCc.RCOOH1.化合物M可用作消毒劑、抗氧化劑、醫(yī)藥中間體。實驗室由芳香烴A制備M的一種合成路線如下:已知:R1COOR2請回答:(1)B的化學名稱為。(2)下列說法不正確的是。A.化合物A能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B.C生成D的反應類型是加成反應C.化合物F與苯甲酸互為同系物D.可用新制Cu(OH)2檢驗物質B中的官能團(3)M的結構簡式為。(4)由F轉化為G的化學方程式為。2.端炔烴在催化劑存在下可發(fā)生偶聯(lián)反應,稱為Glaser反應。2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2該反應在研究新型發(fā)光材料、超分子化學等方面具有重要價值。下面是利用Glaser反應制備化合物E的一種合成路線:回答下列問題:(1)B的結構簡式為,D的化學名稱為。(2)①和③的反應類型分別為、。(3)E的結構簡式為。用1molE合成1,4-二苯基丁烷,理論上需要消耗mol氫氣。(4)化合物也可發(fā)生Glaser偶聯(lián)反應生成聚合物,該聚合反應的化學方程式為。(5)寫出以2-苯基乙醇為原料(其他無機試劑任選)制備化合物D的合成路線。1.按下列路線制備聚氯乙烯,沒有發(fā)生的反應類型是()C2H5BrCH2CH2CH2Cl—CH2ClCH2CHClA.加成反應 B.消去反應C.取代反應 D.加聚反應2.最理想的“原子經濟性反應”是指反應物的原子全部轉化為期望的最終產物的反應。下列屬于最理想的“原子經濟性反應”的是()A.用電石與水制備乙炔的反應B.用溴乙烷與NaOH的乙醇溶液共熱制備乙烯的反應C.用苯酚稀溶液與飽和溴水制備2,4,6-三溴苯酚的反應D.用乙烯與氧氣在Ag催化下制備環(huán)氧乙烷()的反應3.由1-氯丁烷制取少量的1,2-丁二醇時,需要經過下列哪幾步反應()A.加成—消去—取代 B.消去—加成—水解C.取代—消去—加成 D.消去—加成—消去4.化合物A()可由環(huán)戊烷經三步反應合成:,則下列說法錯誤的是()A.反應1可用試劑是氯氣B.反應3可用的試劑是氧氣和銅C.反應1為取代反應,反應2為消去反應D.A可通過加成反應合成Y5.已知CH2CHCH3+H2OCH3CH(OH)CH3,試以1-丁烯為主要原料合成CH3CH2COCOOCH(CH3)CH2CH3,并寫出有關的化學方程式。有機合成路線的設計和應用一、1.(1)碳骨架官能團(2)官能團碳骨架目標化合物對點訓練1.見解析解析苯甲醇為,目標產物為,根據(jù)已知信息可知,可以由和反應得到?？梢杂珊桶l(fā)生酯化反應得到,而苯甲醇可以被氧化成苯甲酸,根據(jù)RXRMgX可知可以由生成,而可以由和HBr發(fā)生取代反應得到,由此可得出合理的合成路線如圖:二、1.產物原料中間起始原料2.化學原理安全可靠綠色合成思想3.碳骨架特征官能團碳骨架引入轉化綠色合成4.(2)①②③④(3)苯甲醇苯甲酸對點訓練2.解析本題可用逆合成分析法解答,其思維過程為→……→中間體→……→起始原料其逆合成分析思路為?由此確定可按以上6步合成。微專題4有機推斷題的突破遷移應用1.(1)對甲基苯甲醛或4-甲基苯甲醛(2)BC(3)(4)+CH3CH2OH+H2O解析(1)(3)由A的分子式以及B的結構簡式可知A為,由C的分子式可知,B中醛基被氧化為羧基,C為,結合F的結構簡式可知,C發(fā)生苯環(huán)上的取代反應生成D為,D與氫氣發(fā)生加成反應生成的E為,E發(fā)生消去反應生成F,F與乙醇發(fā)生酯化反應生成G,G為,G發(fā)生已知信息中同類型的反應生成M,M為。B的化學名稱為對甲基苯甲醛或4-甲基苯甲醛。(2)化合物A為,甲基可被酸性高錳酸鉀氧化,使酸性高錳酸鉀溶液褪色,故A正確;C生成D的反應類型是取代反應,故B錯誤;化合物F為,與苯甲酸結構不同,不互為同系物,故C錯誤;B為,官能團為醛基,則可用新制Cu(OH)2檢驗物質B中的官能團,故D正確。(4)F與乙醇發(fā)生酯化反應生成G,則由F轉化為G的化學方程式為+CH3CH2OH+H2O。2.(1)苯乙炔(2)取代反應消去反應(3)4(4)(5)解析(1)B(C8H10)與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應可生成(C),則B的結構簡式為。A與CH3CH2Cl在AlCl3、加熱條件下反應生成(B),顯然反應①為取代反應,(D)經④Glaser反應得到E(C16H10),結合Glaser反應原理推知,E的結構簡式為。D的化學名稱為苯乙炔。(2)反應①是苯與CH3CH2Cl的取代反應;反應③中轉化為,生成了碳碳三鍵,故該反應為鹵代烴的消去反應。(3)用1molE()合成1,4-二苯基丁烷,理論上需要消耗4mol氫氣。(4)化合物可發(fā)生Glaser偶聯(lián)反應生成聚合物,結合Glaser偶聯(lián)反應的反應原理及原子守恒寫出化學方程式:。(5)2-苯基乙醇的結構簡式為,根據(jù)乙醇和鹵代烴的性質,可先在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生消去反應生成,再與Br2發(fā)生加成反應生成,最后在NaNH2、H2O條件下發(fā)生消去反應生成(D)。課堂達標訓練1.C[①為消去反應,②為加成反應,③為消去反應,④為加聚反應。]2.D[CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2↑,不是“原子經濟性反應”,A項不符合題意;C2H5Br+NaOHCH2CH2↑+NaBr+H2O,不是“原子經濟性反應”,B項不符合題意;苯酚與飽和溴水的反應是取代反應,有副產物HBr生成,C項不符合題意;乙烯與O2生成環(huán)氧乙烷的反應為CH2CH2+12O2,無副產物生成,屬于“原子經濟性反應”,D項符合題意。]3.B[由1-氯丁烷制取1,2-丁二醇,官能團由—Cl轉化為—OH,且官能團數(shù)目由1個變?yōu)?個,應先在NaOH醇溶液和加熱條件下發(fā)生氯代烴的消去反應生成CH2CHCH2CH3,然后與溴發(fā)生加成反應生成CH2BrCHBrCH2CH3,最后在NaOH水溶液、加熱條件下發(fā)生水解反應生成。]4.C[由制取,環(huán)戊烷和氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應生成,和氫氧化鈉的水溶液在加熱條件下發(fā)生取代反應生成Y,Y為,在銅作催化劑加熱條件下發(fā)生催化氧化反應生成,所以反應1的試劑和條件為Cl2、光照,反應2的化學方程式為+NaOH+NaCl,反應3可用的試劑為O2、Cu,由上述分析可知,反應1可用的試劑是氯氣,故A正確;反應3是將羥基氧化成酮羰基,所以可用的試劑是氧氣和銅,故B正確;反應1為取代反應,反應2為鹵代烴的水解反應,屬于取代反應,故C錯誤;A為,Y為,則羰基與氫氣發(fā)生加成反應可實現(xiàn)轉化,故D正確。]5.①CH3CH2CHCH2+Br2CH3CH2CHBrCH2Br②CH3CH2CHBrCH2Br+2NaOHCH3CH2CH(OH)CH2OH+2NaBr③CH3CH2CH(OH)CH2OH+O2CH3CH2COCHO+2H2O④2CH3CH2COCHO+O22CH3CH2COCOOH⑤CH2CHCH2CH3+H2OCH3CH(OH)CH2CH3⑥CH3CH2COCOOH+HOCH(CH3)CH2CH3CH3CH2COCOOCH(CH3)CH2CH3+H2O解析①明信息:通過分析找規(guī)律,從給出的反應中可找出丙烯與水反應的規(guī)律。即水與