3.1.2 有机合成路线的设计与应用 学案 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修3

第2课时　有机合成路线的设计与应用 ［核心素养发展目标］　1.了解逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序。2.掌握设计有机合成路线的核心——碳骨架的构建和官能团的引入及转化。3.了解有机合成的原则及应用。4.增强绿色合成的意识，初步形成可持续发展的思想。 一、正向合成分析法 　　有机合成路线的确定，需要在掌握　　　构建和　　　　引入或转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的成本和较高的产率，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。  1.正向合成的概念 从确定的某种原料分子开始，逐步经过　　　　的构建和　　　　的引入或转化来完成。  2.设计程序 3.常见的合成路线的设计方法 (1)单官能团合成 CH2CH2卤代烃　　 　　 　 酯。 (2)双官能团合成 CH2CH2CH2X—CH2X　　　　 　　　　 　　　 链酯、环酯等。 (3)芳香族化合物合成 ①　　　　　　　　 。 ②　　　　　　　 　　　　　　  　　　　　　　 芳香酯。 4.合成路线的表示方法 有机合成路线用反应流程图表示。 示例：原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……目标化合物 5.有机合成路线的基本要求 (1)起始原料要廉价易得、低毒性、低污染。 (2)应尽量选择步骤最少的合成路线，步骤越少，最后产率越高。 (3)合成路线要符合“绿色环保”的要求。 (4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。 (5)要按一定的反应顺序和规律引入官能团。 6.案例分析 以乙烯为起始原料合成某种医用胶的合成路线分析： CH2CH2CH3—CH2—OH 对比 原料分子 目标分子 实现变化的措施 碳链 　　个C  　　个C  先引入　　　　；在羧基的α⁃碳上引入　　　；通过取代反应羧基变为　　　　、　　　变为　　　　；最后再引入　　　　，发生消去反应得碳碳双键  官能团 _____________、 _____________、 _____________  请设计以CH2CHCH3为主要原料(无机试剂任选)制备CH3CH(OH)COOH的合成路线流程图(需注明反应条件)。 ____________________________________________________________________________________  ____________________________________________________________________________________  1.在一次有机化学课堂小组讨论中，某同学设计了下列合成路线，你认为最不可行的是 (　　) A.用氯苯合成环己烯： B.用甲苯合成苯甲醇： C.用乙烯合成乙酸：CH2CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH D.用乙烯合成乙二醇：CH2CH2CH3CH3CH2ClCH2ClHOCH2CH2OH 2.请用流程图表示出最合理的合成路线。 (1)将乙醇转化成乙二醇(改变官能团的数目)。 ____________________________________________________________________________________  ____________________________________________________________________________________  (2)将1⁃丙醇转化成2⁃丙醇(改变官能团的位置)。 ____________________________________________________________________________________  ____________________________________________________________________________________  二、逆合成分析法 1.概念 逆合成分析法就是从　　　逆推　　　　、设计合理的合成路线的方法。在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的　　　　有机化合物，直至选出合适的　　　　。如图所示：  2.优选合成路线原则 3.逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序 4.案例分析 利用逆合成分析法设计由甲苯制苯甲酸苯甲酯的合成路线。 (1)观察目标分子的结构 (2)逆推原料分子 (3)设计合成路线(设计四种不同的合成路线) 注：分子中一个碳原子上同时连有两个羟基时很不稳定，易转变为羰基，形成醛、酮类化合物。 (4)评价优选合成路线 a：路线①由甲苯分别制备　　　和　　　较合理。  b：路线②和路线④制备苯甲酸的步骤多、成本较高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护。 c：路线③的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4，并要求无水操作，成本较高。 5.绿色合成思想 主要指有机合成中的原子经济性，原料的绿色化，试剂与催化剂的无公害性。 原子经济性：高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使反应达到零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量：原子利用率(%)=×100%。 6.有机合成中基团的保护 基团保护：在合成时先将要保护的基团反应掉，待条件适宜时，再将其复原。 (1)醛基的保护，例如： (2)碳碳双键的保护，例如： RCHCHR'+HBrRCH2CHBrR'，RCH2CHBrR'+NaOHRCHCHR'+NaBr+H2O。 (3)羟基的保护，例如： +CH3IHI+，+HI CH3I+。 (4)羧基的保护，例如： RCOOH+HOR'RCOOR'+H2O， RCOOR'+H2ORCOOH+R'OH。 (5)氨基的保护，例如： R—NH2+(CH3CO)2O+CH3COOH，+H2OCH3COOH+R—NH2。 7.有机合成的应用 (1)有机合成改变了我们的生活，促进了国防、科技的发展，带动了基础化学的研究。 (2)通过有机合成，可以得到许多　　　　、　　　　、　　　　等物质并广泛应用于　　　　、 　　　　、　　　　、　　　　等众多领域。  (3)在化学基础研究方面，有机合成也是一个重要的工具。 1.(1)下列有机合成中①②步骤的目的是什么？ ____________________________________________________________________________________  ____________________________________________________________________________________  (2)下列有机合成设计流程的目的是什么？ ____________________________________________________________________________________  ____________________________________________________________________________________  2.请用逆合成分析法分析合成草酸二乙酯()的路线。 按要求解答下列问题： (1)逆推原料： 根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2CH2)。 (2)设计合成路线： (3)完成各步的化学方程式。 ____________________________________________________________________________________  ____________________________________________________________________________________  解决有机合成题的基本步骤 第一步：要正确判断合成的目标有机物属于何种有机物，它带有什么官能团，它和哪些知识、信息有关，它所在的位置的特点等。 第二步：根据现有原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标有机物解剖成若干片段，或寻找官能团的引入、转化、保护方法，或设法将各片段(小分子化合物)拼接衍变，尽快找出合成目标有机物的关键和突破点。 第三步：将正向思维和逆向思维、纵向思维和横向思维相结合，选择出最佳合成方案。 答案精析 一、 碳骨架　官能团 1.碳骨架　官能团 2.碳骨架　官能团 3.(1)醇　醛　酸　 (2)HOCH2—CH2OH　OHC—CHO　HOOC—COOH (3)①　②　　 6.2　8　　　　　羧基　卤素原子　酯基　卤素原子　氰基　—CH2OH　 深度思考 CH2CHCH3CH3— 应用体验 1.D　[氯苯与H2发生加成反应生成一氯环己烷，一氯环己烷在NaOH的乙醇溶液、加热条件下发生消去反应生成环己烯，可以实现，A项不符合题意；乙烯与水发生加成反应生成乙醇，乙醇发生催化氧化反应生成乙醛，乙醛可以进一步被氧化生成乙酸，可以实现，C项不符合题意；乙烯与H2发生加成反应生成乙烷，但乙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，其产物有多种，无法控制反应只生成CH2ClCH2Cl，不可以实现，D项符合题意。] 2.(1)CH3CH2OHCH2CH2 (2)CH3CH2CH2OHCH3CHCH2 二、 1.产物　原料　中间　起始原料　 2.化学原理　安全可靠　绿色合成思想 4.(1)相同　相同　苯环　 (3)①　　 ②　 ③ ④　　 (4)苯甲醇　苯甲酸　 7.(2)药物　材料　催化剂　农业　轻工业　重工业　国防工业　 深度思考 1.(1)①保护酚羟基不被氧化；②引入羧基。 (2)保护羰基不被反应。 2.①CH2CH2+Cl2 ②+2NaOH+2NaCl ③+O2+2H2O ④+O2 ⑤CH2CH2+H2OCH3CH2OH ⑥+2CH3CH2OH+2H2O 学科网（北京）股份有限公司 $$