第3章 第5节 第2课时 有机合成路线的设计与实施-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 第三章　烃的衍生物 第五节　有机合成 第2课时　有机合成路线的设计与实施 教材基础·预习 核心能力·探究 课下巩固训练(十八) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 学习目标 素养解读 1.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。 2．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 1.通过学习合成路线的设计和在有机合成中构建目标分子骨架，引入、转化或消除官能团，培养证据推理与变化观念的核心素养。 2．鼓励学生通过实验探究、文献阅读等方式，自主学习和探索有机化学知识，提高科学探究和创新能力 1．合成的设计方法 (1)从原料出发设计合成路线 ①有机合成过程示意图 ②示例 乙烯合成乙酸的一种合成路线为 乙醇乙醛。 (2)从目标化合物出发的逆合成分析法 ①基本思路 ②示例 乙烯合成乙二酸二乙酯的合成路线 由此确定合成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，写出化学方程式： ⅰ.CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH ⅱ. ⅲ. ⅳ. ⅴ. 2．设计合成路线的基本原则 在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。基本原则有： (1)合成步骤较少，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。 √ √ 【易错辨析】 (1)绿色合成思想只要求所有原料都转化为目标化合物。( ) (2)由1­溴丁烷合成1，3­丁二烯：第一步消去反应，第二步加聚反应。( ) (3)逆推法设计合成路线时往往先推出一些中间产物，然后逐步推出原料分子。( ) (4)设计有机合成路线的方法有正推法和逆推法。( ) (5)有机合成应遵循低价、绿色、环保等要求。( ) (6)有机合成中原子利用率最高的反应是化合反应、加成反应、加聚反应等。( ) × × √ √ 以甲苯为原料合成某药物中间体TM，流程如下： 问题1：推断C的结构简式，并说明理由。 提示：C的结构简式为。已知B的结构简式，根据B→C转化的条件，可知B→C发生的是苯环上的硝基取代反应，结合D的结构简式可知，硝基取代的是苯环甲基邻位上的氢原子。 问题2：上述流程中，设计步骤A→B，C→D的目的是什么？ 问题3：根据上述合成路线，以A为原料合成邻溴苯甲醛，设计合成路线。 提示：起定位作用，在甲基邻位引入硝基。 提示： 【要点归纳】 1．常见有机物的转化 2．常见有机物合成路线设计 (1)一元合成路线 R—CH===CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸―→酯。 (2)二元合成路线 CH2===CH2CH2X—CH2XCH2OH—CH2OHCHO—CHO HOOC—COOH―→链酯、环酯等。 (3)芳香族化合物合成路线 【典例分析】 【典例】 化合物H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香族化合物A制备H的一种合成路线如下： 已知：①RCHO＋CH3CHORCH===CHCHO＋H2O ② 回答下列问题： (1)A的结构简式为______________，其化学名称为______________。 (2)由C生成D、E生成F的反应类型分别为___________、____________。 (3)E的结构简式为____________________________________________。 (4)G为甲苯的同分异构体，由F生成H的化学方程式为____________。 (5)芳香族化合物X是F的同分异构体，X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2，其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢，峰面积比为6∶2∶1∶1，写出所有符合要求的X的结构简式_____________________________。 (6)写出用环戊烷和2­丁炔为原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)。______________________________________________________。 解析：根据B中碳原子数目，结合信息①，可知A中含有碳原子数为7，且含有醛基，即与乙醛发生信息①反应生成，则A为、B为；B与新制氢氧化铜共热发生氧化反应后酸化生成C，则C为；C与溴的四氯化碳溶液发生加成反应生成D，则 D为；D与氢氧化钾醇溶液共热发生消去反应后再酸化生成E，则E为；在浓硫酸作用下E与乙醇共热发生酯化反应生成F，则F为；F与发生信息②反应生成H。 答案：(1) 苯甲醛 加成反应　酯化反应(或取代反应) (3) (4) (5) (6) 【对点练】 1.下列有机合成路线中先后顺序正确的是(　　 ) A．已知①—NH2易被氧化，②，则由甲苯制取对氨基苯甲酸的合成路线： B．已知R—CH2OHR—COOH，则由的合成路线： C．若已知CH3—CH===CH2＋Cl2HCl＋CH2Cl—CH===CH2，现由正丙醇合成丙三醇(CH2OH—CHOH—CH2OH)的合成路线： CH3CH2CH2OHCH3—CH===CH2CH2Cl—CH===CH2 CH2ClCHClCH2ClCH2OHCHOHCH2OH D.由CH2===CH—CH2OH来合成CH3CH2COOH的合成路线： CH2===CH—CH2OHCH2===CH—COOHCH3—CH2—COOH 解析：选C。因为—NH2易被氧化，则由甲苯制取对氨基苯甲酸的合成路线为，A错误;碳碳双键易被酸性高锰酸钾溶液氧化，则合成路线为 ，B错误；碳碳双键易被酸性高锰酸钾溶液氧化，由CH2===CH—CH2OH来合成 CH3CH2COOH的合成路线：CH2===CH—CH2OHCH3—CH2—CH2OH CH3CH2—COOH，D错误。 2．以苯酚为原料合成HOOH的路线如图所示。请按要求作答。 已知：产物E为有机物D和Br2按物质的量之比为1∶1反应所得。 (1)写出由苯酚制取有机物A的化学方程式：______________________。 (2)写出以下物质的结构简式：B________，F________，物质D中所含的官能团名称为________。 (3)写出反应④的化学方程式：__________________________________， 反应类型：___________。 (4)反应⑤可以得到E，同时可能得到的副产物的结构简式为___________。 (5)写出反应⑦的反应条件：___________。 解析：苯酚与H2发生加成反应生成的A为，A在浓硫酸并加热条件下反应生成的B为，B与Br2发生加成反应生成C的结构简式为，反应④的条件是氢氧化钠的乙醇溶液，则反应为消去反应，D的结构简式为，由于最终产物是1，4­环己二醇，因此反应⑤是1，4­加成，E的结构简式为；E通过加成反应生成F，F的结构简式为。 答案：(1) (2)　　碳碳双键 (3)＋2NaBr＋2H2O　消去反应 (4) (5)NaOH的水溶液、加热 3．(2024·江西景德镇高二期末)一种药物的关键中间体部分合成路线如下： 已知：—NH— —RN—(X＝Cl、Br、OH)。 (1)A的结构简式为________________。 (2)反应②要加入K2CO3，目的是________________________________。 (3)反应③先后涉及的反应类型为_______________________________。 (4)反应⑤的化学方程式为_____________________________________。 (5)B物质的同分异构体中符合下列条件的共有________种；其中核磁共振氢谱图中峰面积之比为1∶2∶2的结构简式为____________。 ①分子结构中有苯环和硝基；②可发生水解和银镜反应。 (6)设计以甲苯和乙烯为原料制备X( )的合成路线(无机试剂任选，用流程图表示)。 _________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：A转变为B少了一个氢原子，多了一个NO2，所以为硝化反应；由反应②产物可以推断B为，A为;反应⑤发生了给出的信息中的反应，根据生成物可推知D物质为，则C物质为。(2)反应②为HCl，加入K2CO3消耗HCl使得平衡正向移动，提高转化率、产率。 先利用醛基和—CH2—上的氢原子发生加成反应生成羟基，然后再消去生成碳碳双键，故C物质经历了加成反应、消去反应两个过程。(4)由图示可知，反应⑤中环状结构未发生变化，氨基部分进行了给出的信息中的取代反应。(5)化学式为C7H5NO4的化合物，满足①分子结构中有苯环和硝基；②可发生水解和银镜反应，所以分子结构中含HCOO—，即苯环上有两个取代基：硝基和HCOO—，相对位置有邻、间、对三种情况，有3种同分异构体，其中核磁共振氢谱图中峰面积之比为1∶2∶2的结构，两个取代基处于对位。 答案：(1) (2)消耗HCl，促进平衡正向移动，提高产率 (3)加成反应、消去反应 (4) (5)3　 (6) 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．物质A～E均为芳香族化合物，已知：A的结构中含有一个甲基，B能发生银镜反应。下列说法正确的是(　　 ) A．符合以上条件的A的结构有2种 B．物质E遇氯化铁溶液显紫色 C．B→C的反应中可能存在副产物C12H16O3 D．C→D的反应类型为取代反应 解析：选C。物质A～E均为芳香族化合物，已知A的结构中含有一个甲基，B能发生银镜反应，则B含有醛基，那么A中存在—CH2—OH，B和甲醛加成得到C，则B中醛基邻位C上有H(α­H)，C能发生消去反应，则B的α­H有2个，则A、B、E分别为；C为，D为。由分析可知，符合以上条件的A的结构有1种，A错误；物质E不含酚羟基，遇氯化铁溶液不显紫色，B错误；B→C的反应中可能存在1分子B与2分子甲醛反应生成，该副产物的分子式为C12H16O3，C正确；C→D的反应为消去羟基生成碳碳双键的反应，类型为消去反应，D错误。 2．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基，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 解析：选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；乙酰苯胺中的酰胺基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①③均为取代反应，反应②为还原反应，D正确。 3．下列合成路线不合理的是(　　 ) A．用氯苯合成环己烯： B.用乙醇合成乙二醇： CH3CH2OHCH2===CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH C．用乙烯合成乙酸： CH2===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH D.用BrCH2CH===CHCH2Br合成HOOCCH===CHCOOH： BrCH2CH===CHCH2BrHOCH2CH===CHCH2OHHOOCCH===CHCOOH 解析：选D。HOCH2CH===CHCH2OH被酸性高锰酸钾溶液氧化时，碳碳双键也会被氧化断开，不可能生成HOOCCH===CHCOOH，D错误。 4．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，设计合理方案合成DSD酸(本合成过程反应条件可不写) 。 ____________________________________________________________。 答案： 5．靛蓝的一种合成路线如图所示： 已知：RCHORCH===CHCOOH。 (1)B的化学名称为___________；A→B的反应类型为___________；D→E所需的试剂与条件为_________________________________________。 (2)写出E→F第一步反应的反应式：______________________________。 (3)写出满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式：______________。 ⅰ.苯环上有三个取代基，其中一个为氰基(—CN) ⅱ.能与NaHCO3溶液反应 ⅲ.核磁共振氢谱中共有三组峰，其面积之比为2∶2∶1 (4)写出由A合成B的另一种转化路线。 (合成路线常用表示方式：A B ……目标产物) _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________。 解析：由A的分子式可知A的结构简式为，其被MnO2氧化为(B)，结合已知的信息反应，可以得出C的结构简式为，继续与Br2加成得到(D)，结合F的结构可知D到E发生的是硝化反应，故E的结构简式为，E再发生消去反应、酸化后得F，F最后得到靛蓝。 答案：(1)苯甲醛　氧化反应　浓硫酸、浓硝酸、加热 (2)＋3NaOH＋2NaBr＋3H2O (3)(或) (4) 【基础达标练】 1．根据下面合成路线判断烃A为(　　 ) A．1­丁烯 B．1，3­丁二烯 C．乙炔 D．乙烯 解析：选D。由最后的产物是醚，结合最后一步的反应条件可知，最后一步反应是醇发生分子间脱水，所以C为HOCH2CH2OH，再结合B中有Br，B转化为C的条件是氢氧化钠的水溶液、加热，可知B为BrCH2CH2Br，则A是乙烯。 2．以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案最合理的是(　　 ) A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2===CH2CH2BrCH2Br乙二醇 B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇 C．CH3CH2BrCH2===CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇 D．CH3CH2BrCH2===CH2CH2BrCH2Br乙二醇 解析：选D。A项与D项相比，步骤多一步，且乙醇在发生消去反应时，容易发生分子间脱水、氧化反应等副反应；B项步骤最少，但取代反应不会停留在“CH2BrCH2Br”阶段，副产物多，分离困难，原料浪费；C项比D项多一步取代反应，显然不合理；D项相对步骤少，操作简单，副产物少，较合理。 3．已知乙醇可被强氧化剂氧化为乙酸。可经过三步反应制得，其中第二步的反应类型是(　　 ) A．水解反应 B．加成反应 C．氧化反应 D．消去反应 解析：选B。先和NaOH的水溶液发生水解反应产生，然后该物质和Cl2发生加成反应产生，然后该物质被氧化形成，故第二步的反应类型是加成反应。 4．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。 _____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 答案： 5．不饱和烃在化学工业、生物学、医学等领域都有重要的应用。芳香族化合物A是一种基本化工原料，可以从煤和石油中得到。A、B、C、D的转化关系如图所示： (1)A属于__________(填“饱和烃”或“不饱和烃”)。 (2)A→B的反应条件是____________。除了B之外，该反应还可能生成一种B的同分异构体，写出该物质的结构简式：________________。 (3)若D为邻苯二甲酸二乙酯()，请用A和乙醇为原料(无机试剂任选)，经两步反应合成D。写出该有机合成路线图。(合成路线的表示方式为甲 乙 目标产物) _____________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)不饱和烃 (2)光照 　 (3) 6．邻羟基桂皮酸(Ⅳ)是合成香精的重要原料，下列为合成邻羟基桂皮酸(Ⅳ)的路线之一： 试回答： (1)Ⅰ中含氧官能团的名称是__________和____________。 (2)Ⅱ→Ⅲ的反应类型是______________。 (3)①Ⅳ与乙醇和浓硫酸混合加热的化学方程式为_________________。 ②Ⅳ与过量NaOH溶液反应的化学方程式为_____________________。 (4)有机化合物X与Ⅳ互为同分异构体，且X有如下特点： ①是苯的对位取代物； ②能与NaHCO3反应放出气体； ③能发生银镜反应。 请写出X的一种结构简式：____________________________。 (5)下列说法正确的是________(填字母)。 A．Ⅰ的分子式为C7H8O2 B．Ⅰ遇氯化铁溶液呈紫色 C．Ⅱ能与NaHCO3溶液反应 D．1 mol有机化合物Ⅳ最多能与4 mol H2加成 解析：(1)由结构简式可知，Ⅰ中含氧官能团的名称为羟基、醛基。(2)Ⅱ→Ⅲ的反应类型为消去反应。(3)Ⅳ含有羧基、酚羟基，因此可以发生酯化反应、酸碱中和反应。(4)Ⅳ的分子式为C9H8O3，由已知条件可知其同分异构体由、—COOH(或—CH2COOH)、—CH2CHO(或—CHO)构成，且—COOH(或—CH2COOH)、—CH2CHO(或—CHO)位于苯环上的相对位置。(5)由结构简式可知，Ⅰ的分子式为C7H6O2，故A错；酚遇氯化铁溶液呈紫色，故B正确；Ⅱ不能与NaHCO3溶液反应，故C错；1 mol苯环最多与3 mol H2加成，1 mol 最多与1 mol H2加成，故D正确。 答案：(1)羟基　醛基 (2)消去反应 (3)①+H2O ② (4) (5)BD 7．香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性，有的还具有抗菌和消炎作用。它的核心结构是芳香内酯A，其分子式为C9H6O2，该芳香内酯A经如图所示步骤转变为水杨酸和乙二酸。 已知：CH3CH===CHCH2CH3CH3COOH＋CH3CH2COOH。 请回答下列问题： (1)A中官能团的名称为_________；化合物C的结构简式为__________。 (2)写出A→B的化学方程式__________________________________。 (3)在上述转化过程中，步骤B→C的目的是______________。 (4)已知：RCH===CH2R—CH2—CH2Br，请设计合理方案由合成。(其他无机原料自选，用反应流程图表示，并注明反应条件) 示例：原料产物 _____________________________________________________________ _____________________________________________________________。 解析：根据逆合成分析法可确定C为，进而确定B为，最后确定A为。 (4)可采用逆向分析法： 答案：(1)碳碳双键、酯基　 (2)＋H2O eq \o(⥫==⥬,\s\up18(H＋),\s\do6(△)) (3)保护酚羟基，使之不被氧化 (4) 【能力提升练】 8．如图是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线，下列说法正确的是(　　 ) A．A的结构简式为 B．环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成可生成 C．反应④的反应试剂和反应条件是浓H2SO4、加热 D．①②③的反应类型分别为卤代、水解、消去 解析：选B。环戊烷与氯气取代生成，发生消去反应生成，与Br2发生加成反应生成，发生消去反应生成。根据上述分析可知A是环戊烯()，A错误；环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成时，若发生1，4­加成反应，可生成，B正确；反应④是(或相似二元卤代烃)变为的反应，反应条件是NaOH的乙醇溶液，并加热，C错误；根据前面分析可知①是取代反应，②是消去反应，③是加成反应，D错误。 9．局部麻醉药福莫卡因的一种合成路线如图： 结合上图合成路线的相关信息，以苯甲醛和含两个碳的有机物为原料，设计路线合成COOH。 _________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案： 10．有机物G的结构简式为 ，G是合成药物奥美拉挫的重要中间体，实验室可以通过如下合成路线合成G。 回答下列问题： (1)苯转化为A的反应条件与试剂是____________。 (2)写出B所含有的官能团名称：_____________。 (3)C→D的反应类型是___________。 (4)X的结构简式为___________。 (5)试写出D转化为E的化学方程式：_____________________________。 (6)D的同分异构体中，能够与FeCl3发生显色反应的有___________种。 (7)以甲苯为有机原料(无机试剂任选)合成 ，设计合成路线。 解析：由有机物的转化关系可知，氯化铁做催化剂作用下与氯气发生取代反应生成，浓硫酸作用下与浓硝酸发生硝化反应生成B，B为；甲醇钠作用下B与甲醇发生取代反应生成C，C为；C与铁、盐酸发生还原反应生成D，D为；一定条件下D与乙酸发生取代反应生成E，E经多步转化得到F，F与X生成G，则X为。 (6)D为 ，能够与FeCl3发生显色反应则羟基直接与苯环相连，同分异构体有：、、、、共16种。 答案：(1)FeCl3、Cl2 (2)硝基、碳氯键 (3)还原反应 (4) (5) (6)16 (7) 11．黄酮哌酯是一种解痉药，可通过如图路线合成： 回答问题： (1)A→B的反应类型为__________。 (2)已知B为一元强酸，室温下B与NaOH溶液反应的化学方程式为_______________________________________________________________。 (3)C的化学名称为__________，D的结构简式为__________。 (4)E和F可用__________(写出试剂)鉴别。 (5)X是F的同分异构体，符合下列条件。X可能的结构简式为_______(任写一种)。 ①含有酯基　②含有苯环　③核磁共振氢谱有两组峰 (6)已知酸酐能与羟基化合物反应生成酯。写出下列F→G反应方程式中M和N的结构简式：_________________、______________________。 (7)设计以为原料合成的路线：______________________ ______________________________________________(其他试剂任选)。 已知：。 解析：A和浓硫酸发生取代反应生成B，B发生取代反应生成C，根据C、E结构简式的区别知，C中酚羟基邻位发生反应生成—COOH，则D为，D中酚羟基上的氢原子被取代生成E，E发生异构生成F，F和苯甲酸酐发生取代反应生成G，G发生一系列反应生成黄酮哌酯。(4)F含酚羟基，含有酚羟基的有机物能和氯化铁溶液发生显色反应，所以E和F可用氯化铁溶液鉴别。(5)X含有两种氢原子，F的不饱和度是6，根据F中不饱和度及氧原子个数知，X中含有两个酯基且X的结构对称，符合条件的 结构简式为。(6)F中酚羟基和苯甲酸酐发生取代反应生成苯甲酸，F中亚甲基和羰基发生加成反应生成醇羟基，醇羟基发生消去反应生成G和H2O，F→G反应方程式中M和N的结构简式为、H2O。(7)以为原料合成，对二甲苯中苯环上的氢原子发生A生成B、B生成C的反应引入酚羟基；酚羟基发生取代反应；然后苯环上两个甲基发生氧化反应生成羧基；最后发生异构化得到目标产物。 答案：(1)取代反应(或磺化反应) (2) (3)苯酚　　(4)氯化铁溶液 (5) (6)　H2O $$