3.5.2 有机合成路线设计-【爱上化学课】2022-2023学年高二化学系列教学课件（人教版选择性必修3）

第三章 烃的衍生物 第五节 有机合成 第2课时 有机合成路线设计及有机推断 高二化学 新人教化学选择性必修3《有机化学基础》 一.有机合成的设计 可以从简单、易得的原料出发,比较原料分子和产物分子在碳骨架和官能团等方面的异同，再有目的地选择每一步的转化反应。 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 1、正向合成分析法： 2 案例1：乙烯为原料，设计合成乙酸的路线。 假定该工艺涉及的反应和（1）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。 （2）中乙酸乙酯产率为70%。 （1） （2）目前已经出现了将乙烯直接氧化生成乙酸的工艺。 （1）中乙酸乙酯总产率：70% x70% x70% = 34.3% 由此可见，在设计有机合成路线时，应尽量减少反应步骤。 C O C O OC2H5 OC2H5 C O C O OH OH CH3CH2OH CH2 CH2 Cl Cl CH2 CH2 OH OH CH2=CH2 CH2=CH2 【案例2】 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。 C—OC2H5 C—OC2H5 O O CH2 CH2 ? 2、逆合成分析法 确定乙二酸二乙酯的基础原料为乙烯，通过以下5步反应完成合成： CH2=CH2 +H2O 催化剂 Δ ，加压 CH3CH2 OH 1. CH2=CH2 + Cl2 CH2 CH2 Cl Cl 2. CH2 CH2 Cl Cl + 2NaOH H2O Δ CH2 CH2 OH OH + 2NaCl 3. CH2 CH2 OH OH + 2O2 催化剂 Δ C C HO OH O O + 2H2O 4. + 2CH3CH2 OH C C HO OH O O + 2H2O 催化剂 Δ C C C2H5O OC2H5 O O 5. 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、△ O2 H2C—CH2 O 加压、△ H2O CH2—CH2 OH OH 思考与讨论 (1) 2，3两步反应采用氯气、氢氧化钠，可能污染环境，腐蚀设备；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% (5)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念等。 3.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； 有机合成 合成的任务 合成路线的设计 构建碳骨架 官能团的引入、转化、消除及保护 原则 成本低、产率高 环境友好、路线短 方法 逆向设计合成路线 增长和缩短、成环等过程 【模型构建】 Cl 切割法 分析： 碳氧双键一端补—OH，形成—COOH；另一端补上H，形成—OH。 H 苯甲醇 OH 苯甲酸 【学习评价】 教材P90 OH H Cl 苯甲酸甲酯的合成路线设计： 苯甲酸 苯甲醇 Cl2,光照 NaOH溶液，∆ KMnO4溶液 浓H2SO4 ∆ 引入酰胺基 最后一步引入硝基 逆推得出F的结构 抓住物质的碱性，讨论物质的碱性对该反应产生的影响。 发生在苯环侧链上的取代 CCl3 还原反应 取代反应 11 目标产物 原料反应物 模仿第⑤步 NH2 NO2 在苯环上引入硝基的方法？ （3）合成路线分析 有机合成中的推断技巧 审题并综合分析 突破口 （组成、结构、性质、反应条件、转变关系、新信息） 原题（题干、框图、新信息、问题） 正推或逆推 结论 验证 (1)顺推法：以题给信息顺序或层次为突破口，沿正向思路层层分析推理，逐步做出推断，得出结论。 (2)逆推法：根据题给信息或已有知识，先将产物拆分为若干部分，再根据所给步骤进行逆推，若最终所得物质和原料与题目吻合，则说明推断正确。 （1）根据特征现象进行推断 ①溴水褪色：一般含碳碳双键、碳碳三键或醛基。 ②酸性高锰酸钾溶液褪色：含碳碳双键、碳碳三键、醛基或为苯的同系物(与苯环相连的碳原子上连有氢原子)。 ③遇FeCl3溶液显紫色：含酚羟基。 ④加入新制的Cu(OH)2悬浊液(或银氨溶液)，加热后出现砖红色沉淀(或银镜)：含醛基。 ⑤加入Na，产生H2：含羟基或羧基。