3.5.1　有机合成 导学案 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

有机合成 学习目标　1.认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。掌握官能团的引入和转化的一些技巧。2.理解逆合成分析法在有机合成中的应用,了解设计有机合成路线的一般方法,知道“绿色合成”原则,体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面的重要贡献。 一、有机合成的主要任务　　　　　　　　　　　　　　　　 (一)知识梳理 1.有机合成的意义 使用相对简单易得的原料,通过有机化学反应来　　　　　　　　和　　　　　　　　,合成具有特定结构和性质的目标分子。  2.构建碳骨架 (1)碳链增长 ①炔烃与HCN先加成后水解生成　　　  CH≡CH ②醛与HCN先加成后还原生成　　　  ③羟醛缩合反应生成烯醛 (2)碳链的缩短 氧化反应等可以使烃分子链缩短。如烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成碳链缩短的　　　　　　。  +R—COOH RC≡CHRCOOH (3)碳链的成环 共轭二烯烃与含有碳碳双键的化合物发生加成反应,得到环加成产物。1,3-丁二烯与丙烯酸反应的化学方程式为　　　　　　　 　　　　　　　　。  3.引入官能团 有选择的通过取代、加成、消去、氧化、还原等有机化学反应,可以实现有机化合物类别的转化,并引入目标官能团。 4.官能团的保护 含有多个官能团的有机物在进行反应时,非目标官能团也可能受到影响。此时需要将该官能团保护起来,先将其转化为不受该反应影响的其他官能团,反应后再转化复原。例如,羟基的保护方法: (二)互动探究 食品添加剂中的防腐剂G可由有机物A经多步反应制得: --→ 【问题讨论】 问题1　根据以上信息判断,能否将 直接氧化得到? 若不能,如何得到? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题2　根据上述转化流程中B→D可知KMnO4(H+)溶液氧化甲基引入了羧基(—COOH)。请你结合具体反应,说明还有哪些反应可以引入羧基。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题3　以上合成过程设计A→B和D→E的目的是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【探究归纳】 1.常见官能团的引入 官能团 常见引入方法 碳碳 双键 卤代烃、醇的消去或炔烃的不完全加成 碳卤键 烷烃、苯及苯的同系物、醇(酚)的取代或烯烃(炔烃)的加成 羟基 烯烃、炔烃与水的加成或卤代烃、酯的水解或醛的还原 醛基 炔烃的水化或烯烃的氧化或醇的催化氧化 羧基 烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化或酯、含—CN化合物的水解 2.有机合成中常见官能团的保护 被保护的 官能团 常用保护方法 酚羟基 用氢氧化钠溶液先转化为酚钠,后酸化恢复为酚 氨基 先用盐酸转化为铵盐,后加氢氧化钠溶液重新转化为氨基 碳碳双键 可先与氯化氢通过加成反应转化为氯代物,后用氢氧化钠醇溶液通过消去反应恢复为碳碳双键 醛基 可以先还原为醇,再氧化为醛 1.(2024·江苏泰州中学高二月考)在有机合成中,常需将官能团消除或增加,下列合成路线合理的是(　　) A. B.CH3CH2OHCH2==CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH C.CH≡CHCH2==CHCNCH2==CHCOOH D. 2.合成重要化合物H,设计路线如下: 已知:2; 以HCHO、化合物M、为原料合成化合物E。 二、有机合成路线的设计与实施　　　　　　　　　　　　　　　　 (一)知识梳理 1.有机合成路线确定的要素 有机合成路线的确定,需要在掌握　　　　　　构建和　　　　　　转化基本方法的基础上,进行合理的设计与选择,以较低的　　　　　　和较高的　　　　　　,通过简便而对　　　　　的操作得到目标产物。  2.有机合成的过程(正合成分析法) 3.逆合成分析法 (1)基本思路 (2)实例——合成乙二酸二乙酯 ①思维过程 根据原料性质按顺序写出最佳合成化学方程式确定合成有机物的必需物质(草酸、乙醇)首先确定合成有机物的类别(二元羧酸与一元醇形成的酯) ②合成路线 ③化学方程式依次为 a.　　　　　　　　;  b.　　　　　　　　;  c.　　　　　　　  　　　　　　　　;  d.　　　　　　　　;  e.　　　　　　　  　　　　　　　　。  4.合成路线设计遵循的原则 5.有机合成的发展 (1)发展过程 (2)发展的作用 可以通过人工手段合成天然产物,设计合成新物质;为生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供物质基础;促进了人类健康水平和社会发展进步。 (二)互动探究 Glivec(甲磺酸伊马替尼)在治疗慢性粒细胞白血病和胃肠道间质瘤上效果显著,其一种合成路线如图所示。 已知:①A为甲苯(),H为。 ②—NH2+—C≡N--→ ③ 【问题讨论】 问题1　指出由F生成G的反应类型。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题2　若B→C发生的是加成反应,写出B→C的化学方程式。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题3　以CH3CH2OH、和 为原料制备 ,设计合成路线(无机试剂与有机溶剂任选)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【探究归纳】 1.常见有机物的转化 2.有机合成的分析方法 (1)正合成法 此法是采用正向思维方法,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,逐步推向待合成有机物,其思维程序是原料→中间产物→产品。 (2)逆合成法 此法是采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向已知原料,其思维程序是产品→中间产物→原料。 (3)综合比较法 此法是采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,从而得到最佳的合成路线。其思维程序是原料→中间产物→目标产物。 3.以1-氯丙烷为原料制备1,2-丙二醇的路径如下所示: CH3CH2CH2ClCH2==CHCH3 对应的反应类型先后顺序为(　　) A.消去、水解、加成 B.消去、加成、水解 C.加成、水解、消去 D.水解、加成、消去 4.(2024·云南曲靖民族中学高二期末)实验室合成乙酰苯胺的路线如下(反应条件略去): 下列说法错误的是(　　) A.反应①完成后,可通过碱洗和水洗除去混合酸 B.为使反应更充分,反应②中需加入过量酸 C.乙酰苯胺的结构中含有酰胺键,可发生水解反应 D.上述合成路线中的反应有两种反应类型 5.染料中间体DSD酸的结构可表示为。请选用甲苯和其他合适的试剂,并设计合理方案合成DSD酸(本合成过程反应条件可不写) 。 已知:①; ②(弱碱性,苯胺易被氧化); ③。 6.W()是一种姜黄素类似物,以香兰素()和环己烯()为原料,设计合成W的路线(无机及两个碳以下的有机试剂任选) 。 已知:+。 有机合成 一、 (一)1.构建碳骨架　引入官能团　2.(1)①羧酸　②胺　(2)羧酸或酮　(3)+ (二) 问题1　不能;。 问题2　①醛的氧化反应:2CH3CHO+O22CH3COOH; ②酯的水解: +H2O+CH3OH; ③酰胺的水解: RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl。 问题3　保护官能团酚羟基。 对点训练 1.C　[到,是苯环侧链甲基中的H被取代,光照条件下和氯气反应才能实现,合成路线不合理,A不符合题意;乙醇发生消去反应生成乙烯需控制温度为170 ℃,140 ℃ 时会生成乙醚,合成路线不合理,B不符合题意;乙炔和HCN发生加成反应可生成丙烯腈,丙烯腈中的氰基容易发生水解生成羧基,故乙炔先加成后水解可得到丙烯酸,合成路线合理,C符合题意;该合成路线中的第二步和最后一步都涉及卤代烃的消去反应,应在加热条件下与氢氧化钠乙醇溶液反应,加热条件下与氢氧化钠水溶液反应发生的是氯原子的取代反应,该合成路线不合理,D不符合题意。] 2. 解析　根据“已知”的第一个反应可知,和HCHO可以反应生成;结合A→D的系列反应可得, 和CH3COCH2COOCH2CH3反应生,可再转化为 ,最终生成;综上所述,以HCHO、CH3COCH2COOCH2CH3、为原料生成 合成路线为 。 二、 (一)1.碳骨架　官能团　成本　产率　环境友好 3.(2)③a.CH2==CH2+H2OCH3CH2OH b.CH2==CH2+　c.+2NaOH+2NaCl　d.+2O2+2H2O　e.+2CH3CH2OH+2H2O　4.较少　少　产率　价廉易得　温和　简便　分离提纯　绿色化学　经济成本　环境代价　5.(1)有机合成技术　有机反应理论　逆合成　计算机 (二) 问题1　还原反应。 问题2　+H2N—CN--→。 问题3　 乙醇被催化氧化生成乙醛,与反应生成,与反应生成目标产物。 对点训练 3.B　[由化学键的不饱和度变化得知,第一步为消去反应,第二步为加成反应,第三步为取代(或水解)反应。] 4.B　[苯的硝化反应中浓硫酸作催化剂,反应后硫酸和剩余的硝酸可用氢氧化钠中和后通过分液分离得到硝基苯,A正确;苯胺具有碱性,若反应②中加入过量的酸会消耗部分苯胺,从而降低了苯胺的产率,B错误;乙酰苯胺中的酰胺键在强酸催化或强碱性条件下能发生水解反应,C正确;合成路线中的反应①、③均为取代反应,反应②为还原反应,D正确。] 5. 解析　甲苯发生硝化反应在甲基对位引入硝基,发生磺化反应在甲基邻位引入—SO3H生成,发生已知③反应原理生成,然后将硝基还原为氨基,故流程为 。 6. 解析　以香兰素()和环己烯()为原料合成,和环己酮发生题给已知的反应得到W,环己烯和水发生加成反应生成环己醇,环己醇发生氧化反应生成环己酮。 学科网（北京）股份有限公司 $$