专题5 第3单元 第2课时 有机合成的1般过程-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案课件PPT（苏教版2019）

0 专题5　药物合成的重要原料——卤代烃、胺、酰胺 第三单元　有机合成设计 第2课时　有机合成的一般 过程 1.能运用逆合成分析法设计简单的有机合成路线。2.能根据官能团之间的转化关系完成有机物的推断和合成。 2 学生自主学习 01 课时作业 03 目录 CONTENTS 师生课堂互动 02 学生自主学习 1.有机合成的常用方法 (1)正合成分析法 从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团)，对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化)，从而设计出合理的合成路线。 正合成分析可用如下图示表示： 学生自主学习 5 (2)逆合成分析法 ①基本思路 将目标分子中的化学键切断或转换官能团，推出拟合成目标分子的前体，再根据前体推出最初的原料。逆合成分析可用如下图示表示： 学生自主学习 6 ②用“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯 a.具体步骤如下： 学生自主学习 7 学生自主学习 8 (Ⅲ)_______________________________________、 ______________________________， (Ⅳ)______________________________________________， (Ⅴ)________________________________________________________。 学生自主学习 9 b.根据以上逆合成分析，可得合成步骤如下： 学生自主学习 10 (3)正逆双向结合法 采用正推和逆推相结合的方法，是解决合成路线题的最实用的方法，其思维模型如图所示： 学生自主学习 11 2.有机合成的基本原则 (1)确定合成路线中的各步反应时，应尽可能选择反应条件______、________的反应。 (2)所使用的基础原料和辅助原料应该是_______、_______、易得和廉价的。 (3)在进行有机合成时，要贯彻“绿色化学”理念，注重“原子经济性”等。 温和 产率高 低毒性 低污染 学生自主学习 12 学生自主学习 13 学生自主学习 14 答案： 学生自主学习 15 师生课堂互动 知识点一　有机合成路线 1.合成路线选择的原则 (1)原料的选择 ①原料要廉价、易得、低毒、低污染。 ②原料一般含有目标产品的某个“子结构”(或可转化为某个“子结构”)。 师生课堂互动 17 (2)路线的选择 ①尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少，副反应越少，目标产物产率越高。 ②合成路线要符合“绿色、环保”的要求。原料中的原子利用率要高，污染排放少。 (3)条件的选择 要求操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。 师生课堂互动 18 2.合成方法 (1)识别有机物的类别，含何种官能团，它与哪些知识信息有关。 (2)根据现有原料、信息及反应规律，尽可能合理地把目标分子分成若干片断，或寻求官能团的引入、转换、保护方法或设法将各片断拼接衍变。 (3)正、逆推断相结合，综合比较选择最佳方案。 师生课堂互动 19 师生课堂互动 20 师生课堂互动 21 师生课堂互动 22 师生课堂互动 23 师生课堂互动 24 师生课堂互动 25 师生课堂互动 26 4.有机合成题解题思路 师生课堂互动 27 1.有机物I是一种药物合成的中间体，其合成路线如下： 师生课堂互动 28 写出以苯、甲苯、 为原料制备 的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线示例见本题题干)。 答案： 师生课堂互动 29 知识点二　有机推断思维 1.根据有机物的性质推断官能团种类或含有的结构 (1)能使溴水褪色的有机物通常含有碳碳双键、碳碳三键或—CHO。 (2)能使酸性KMnO4溶液褪色的有机物通常含有碳碳双键、碳碳三键、—CHO或为苯的同系物等。 (3)能发生加成反应的有机物通常含有碳碳双键、碳碳三键、—CHO或苯环，其中—CHO和苯环一般只与H2发生加成。 师生课堂互动 30 (4)能发生银镜反应或与新制的氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀的有机物必含—CHO。 (5)能与Na或K反应放出H2的有机物含有—OH或—COOH。 (6)能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2或使紫色石蕊溶液变红的有机物必含—COOH。 (7)遇FeCl3溶液显紫色的有机物含酚羟基。 (8)能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃。 (9)能发生连续氧化的有机物具有—CH2OH结构。 (10)能发生水解反应的有机物有卤代烃、酯、酰胺等。 师生课堂互动 31 师生课堂互动 32 师生课堂互动 33 师生课堂互动 34 4.有机推断题的解题思维模型 师生课堂互动 35 2.羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物，合成路线如图所示： 师生课堂互动 36 硝基 取代反应 师生课堂互动 37 (3)E属于酯类。仅以乙醇为有机原料，选用必要的无机试剂合成E，写出有关化学方程式： _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 师生课堂互动 38 答案： 师生课堂互动 39 师生课堂互动 40 本课归纳总结 师生课堂互动 41 课时作业 1 2 3 4 5 课时作业 43 回答下列问题： (1)试剂a是_________________(填化学式)，试剂b的结构简式为_________________，b中官能团的名称是__________________。 (2)③的反应类型是__________。 (3)心得安的分子式为_____________。 NaOH(或Na2CO3) ClCH2CH===CH2 碳氯键、碳碳双键 氧化反应 C16H21O2N 1 2 3 4 5 课时作业 44 (4)试剂b可由丙烷经三步反应合成： 反应1的试剂与条件为__________，反应2的化学方程式为______________ ____________________________________________________________，反应3的反应类型是_________。 Cl2/光照 取代反应 1 2 3 4 5 课时作业 45 1 2 3 4 5 课时作业 46 1 2 3 4 5 课时作业 47 2.Hagemann酯(H)是一种合成多环化合物的中间体，可由下列路线合成(部分反应条件略去)： 1 2 3 4 5 课时作业 48 (1)A→B为加成反应，则B的结构简式是___________________；B→C的反应类型是__________。 (2)H中含有的官能团名称是_____________________；F的名称(系统命名)是____________。 (3)E→F的化学方程式是 ______________________________________________________________。 CH2===CH—C≡CH 加成反应 碳碳双键、羰基、酯基 2­丁炔酸乙酯 1 2 3 4 5 课时作业 49 (4)TMOB是H的同分异构体，具有下列结构特征：①除苯环外仅有1种化学环境的氢原子；②存在甲氧基(CH3O—)。 TMOB的结构简式是_______________。 (5)下列说法正确的是_______(填字母)。 a.A能和HCl反应得到聚氯乙烯的单体 b.D和F中均含有2个π键 c.1 mol G完全燃烧生成7 mol H2O d.H能发生加成、取代反应 ad 1 2 3 4 5 课时作业 50 解析：(5)HC≡CH与HCl反应生成的CH2===CHCl是聚氯乙烯的单体，a正确；F中的碳碳三键中有2个π键，碳氧双键中有1个π键，b错误；G的分子式为C11H16O3，1 mol G完全燃烧生成8 mol H2O，c错误；H中含有碳碳双键和酯基，所以能发生加成、取代反应，d正确。 1 2 3 4 5 课时作业 51 3.(2024·江西省高三联合考试)有机物I是合成药物的重要中间体，某课题组设计的合成路线如下： 1 2 3 4 5 课时作业 52 2­醛基苯甲酸或邻醛基苯甲酸 羟基、氨基 取代反应 1 2 3 4 5 课时作业 53 (4)下列说法不正确的是_____(填字母)。 A.化合物D中所有碳原子不可能共平面 B.化合物E可以发生加成、取代、消去、加聚反应 C.1 mol I最多能与2 mol NaOH反应 D.D＋E―→F对应N原子的杂化方式由sp3变为sp2 AB 1 2 3 4 5 课时作业 54 (5)G→H的化学方程式是______________________________________________。 (6)在E的同分异构体中、同时符合下列条件的(不包括立体异构体)有____种。 ①属于芳香族化合物　②1H核磁共振谱显示4组吸收峰 6 1 2 3 4 5 课时作业 55 1 2 3 4 5 课时作业 56 1 2 3 4 5 课时作业 57 4.某课题组研制了药物Kenolide­A的中间体H，合成路线如下： 1 2 3 4 5 课时作业 58 请回答： (1)化合物D的结构简式是_____________________。 (2)下列说法正确的是_______(填字母)。 A.化合物B分子中所有的碳原子一定共平面 B.化合物E含有3个手性碳原子 C.化合物C和D发生加成反应生成E D.化合物H的分子式为C15H24O3 CH3CH===C(CH3)CHO BCD 1 2 3 4 5 课时作业 59 (3)写出E→F的化学方程式：___________________________。 (4)以甲醇和丙酮为原料，设计A的合成路线 ________________________________________________________________ (用流程图表示，无机试剂、有机溶剂任选)。 1 2 3 4 5 课时作业 60 1 2 3 4 5 课时作业 61 5.(2024·青海省西宁市高三一模)具有广泛生物活性的某丁内酯类化合物K的合成路线如下： 1 2 3 4 5 课时作业 62 1 2 3 4 5 课时作业 63 醛基 HCHO 1 2 3 4 5 课时作业 64 (5)试剂b的结构简式为____________________。 (6)H→I的反应类型为__________，J的结构简式为__________________。 氧化反应 1 2 3 4 5 课时作业 65 1 2 3 4 5 课时作业 66 1 2 3 4 5 课时作业 67 　　　　　　　　　　　　　 R 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(CH2===CH2)，通过五步反应进行合成，写出反应的化学方程式： (Ⅰ)________________________________________， (Ⅱ)___________________________________________， CH2=CH2＋Cl2eq \a\vs4\al(―→) eq \o(――→,\s\up17(H2O),\s\do15(△)) ＋2NaCl O2＋eq \o(――→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△)) ＋2H2O ＋O2eq \o(――→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△)) CH2===CH2＋H2Oeq \o(――→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))CH3CH2OH ＋2CH3CH2OHeq \o(,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△))＋2H2O 1.以为原料，并以Br2等其他试剂制取，写出合成路线。 合成路线的表示形式：甲→乙→丙…… 答案：eq \o(――→,\s\up17(Br2),\s\do15(　))eq \o(――→,\s\up17(NaOH/H2O),\s\do15(△))eq \o(――→,\s\up17(Cu，O2),\s\do15(△)) eq \o(――→,\s\up17(△，O2),\s\do15(催化剂))eq \o(――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△)) 2.以和为原料合成，请用合成反应的流程图表示出最合理的合成方案(注明必要的反应条件)。 提示：①＋―→ ②RCH2CH===CH2＋Cl2eq \o(――→,\s\up17(500 ℃),\s\do15(　))RCHClCH===CH2＋HCl； ③合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选)： Aeq \o(―――→,\s\up17(反应物),\s\do15(反应条件))Beq \o(―――→,\s\up17(反应物),\s\do15(反应条件))C……→H 3.有机合成中的碳骨架构建 (1)增长碳链 ①炔烃与HCN的加成反应 CH≡CHeq \o(――――→,\s\up17(HCN),\s\do15(催化剂))CH2===CH—CNeq \o(―――→,\s\up17(H2O，H＋),\s\do15(△))CH2===CH—COOH ②醛与HCN的加成反应 RCHOeq \o(―――→,\s\up17(HCN),\s\do15(催化剂))eq \o(―――→,\s\up17(H2),\s\do15(催化剂)) ③卤代烃与NaCN反应 CH3CH2Br＋NaCN―→CH3CH2CN＋NaBr 丙腈 CH3CH2CNeq \o(――――→,\s\up17(H2O，H＋))CH3CH2COOH ④格氏试剂与卤代烃的反应 CH3CH2MgBr＋CH3CH2Br→CH3CH2CH2CH3＋MgBr2 ⑤羟醛缩合反应：含有α－H的醛在一定条件下可发生加成反应，先生成β－羟基醛，进而发生消去反应。 eq \o(―――→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))＋H2O (2)缩短碳链 ①脱羧反应 R—COONa＋NaOHeq \o(―――→,\s\up17(CaO),\s\do15(△))R—H＋Na2CO3 ②氧化反应 eq \o(―――――――――→,\s\up17(KMnO4（H＋，aq）)) R—CH===CH2eq \o(―――――――――→,\s\up17(KMnO4（H＋，aq）))RCOOH＋CO2↑ ③水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解等。 ④烃的裂化或裂解反应 C16H34eq \o(――→,\s\up17(高温))C8H18＋C8H16；C8H18eq \o(――→,\s\up17(高温))C4H10＋C4H8 (3)成环 ①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应) ＋ eq \o(――→,\s\up17(△)) ②形成环酯 ＋ eq \o(,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△)) ＋2H2O。 ③形成环醚 HOCH2CH2OHeq \o(――――→,\s\up17(一定条件))＋H2O (4)开环 ①环酯水解开环 ②环烯烃氧化开环 eq \o(――→,\s\up17([O])) 2.根据性质和有关数据推知官能团的数目 (1)eq \a\vs4\al\co1(—CHO) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\o(―――――――→,\s\up17(2Ag（NH3）2OH),\s\do5(　))2Ag,\o(―――――――→,\s\up17(2Cu（OH）2))Cu2O)) (2)2—OHeq \o(――→,\s\up17(2Na))H2、2—COOHeq \o(――→,\s\up17(2Na))H2 (3)2—COOH2－,3)eq \o(――→,\s\up17(CO)) CO2、—COOH－,3)eq \o(――→,\s\up17(HCO)) CO2 (4)eq \o(――→,\s\up17(加成),\s\do15(Br2)) (5)—C≡C—eq \o(――→,\s\up17(加成),\s\do15(2Br2)) 3.根据某些产物推知官能团的位置 (1)由醇氧化成醛(或羧酸)，—OH一定在链端(即含—CH2OH)；由醇氧化成酮，—OH一定在链中(即含)；若该醇不能被氧化，则必含(与—OH相连的碳原子上无氢原子)。 (2)由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。 (3)由取代产物的种类可确定碳骨架结构。 已知：＋eq \o(――→,\s\up17(H＋),\s\do15(△)) RCOOR′＋R″OHeq \o(――→,\s\up17(H＋),\s\do15(△))RCOOR″＋R′OH(R、R′、R″代表烃基) (1)A属于芳香烃，其结构简式是　　　　。B中所含的官能团是　　　　。 (2)C→D的反应类型是____________。 2C2H5OH＋O2eq \o(―――→,\s\up17(Cu或Ag),\s\do15(△))2CH3CHO＋2H2O 2CH3CHO＋O2eq \o(―――→,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2CH3COOH CH3COOH＋C2H5OHeq \o(,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(△))CH3COOC2H5＋H2O (4)已知：2Eeq \o(――――→,\s\up17(一定条件))F＋C2H5OH。F所含官能团有和___________。 (5)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为三步反应，写出有关化合物的结构简式： ＋ ―→eq \x(\a\al(中间,产物1))―→eq \x(\a\al(中间,产物2))―→ 解析：A属于芳香烃，结合C的分子式可推出A为苯；E为酯，且仅以乙醇为原料就可合成，推出E为CH3COOCH2CH3；结合2Eeq \o(――――→,\s\up17(一定条件))F＋C2H5OH及羟甲香豆素的结构可推出F为。 1.“心得安”是治疗心脏病的药物，下面是它的一种合成路线(具体反应条件和部分试剂略)： eq \o(――→,\s\up17(a),\s\do15(①)) eq \o(――――――→,\s\up17(b（C3H5Cl）),\s\do15(②))eq \o(――――→,\s\up17(CH3CO3H),\s\do15(③))eq \o(―――――――→,\s\up17(（CH3）2CHNH2),\s\do15(④)) C3H8eq \o(――→,\s\up17(反应1))Xeq \o(――→,\s\up17(反应2))Yeq \o(――→,\s\up17(反应3))试剂b (或CH2ClCH2CH3)＋NaOHeq \o(――――→,\s\up17(CH3CH2OH),\s\do15(△))CH2==CH—CH3↑＋NaCl＋H2O 解析：酚羟基具有弱酸性，可与NaOH或Na2CO3反应转化为钠盐。由A、B的结构简式及b的分子式可推知b为ClCH2CH===CH2，和ClCH2CH===CH2发生取代反应生成B()，继而被CH3COOOH氧化为C()，有机物C与(CH3)2CHNH2发生反应生成心得安。 (4)由丙烷(CH3CH2CH3)合成ClCH2CH===CH2可分为以下三步：CH3CH2CH3eq \o(―――→,\s\up17(Cl2/光照),\s\do15(　)) (或CH2ClCH2CH3)eq \o(――――→,\s\up17(NaOH/乙醇),\s\do15(△))CH3CH===CH2eq \o(―――→,\s\up17(Cl2),\s\do15(500 ℃))ClCH2CH===CH2。 CH3C≡CCOOH＋CH3CH2OHeq \o(,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(△))CH3C≡CCOOCH2CH3＋H2O 已知：①A中有两个环，其中一个为苯环 ②R1NH2＋R2CHO→R1N===CHR2＋H2O ③R1COOR2＋R3NH2eq \o(――――→,\s\up17(C2H5ONa))R1CONHR3＋R2OH (1)C的化学名称是______________________________。 (2)E中官能团的名称是____________；B的结构简式是______________。 (3)由H生成I的反应类型为_____________。 eq \o(――――→,\s\up17(C2H5ONa))＋C2H5OH 解析：由D的结构和C生成D的反应条件，可知C→D为酯化反应，则C为，已知A中有两个环，其中一个为苯环，结合A的分子式知A为，A发生卤代反应生成的B为，D和E发生已知信息②反应生成F，则F为，由F和G的分子式可知G比F多2个H原子，说明发生加成反应，则G为，G发生已知信息③反应生成H，则H为，H中羟基与HBr发生取代反应生成I。 (6)E为，其同分异构体属于芳香族化合物，且1H核磁共振谱显示4组吸收峰，则其同分异构体结构对称，满足条件的结构简式为、、、、、，共6种。 已知：①＋‖eq \o(――→,\s\up17(△)) ②R1CHO＋eq \o(――→,\s\up17(碱),\s\do15(△)) CH3OHeq \o(――→,\s\up17(O2),\s\do15(Cu，△))HCHOeq \o(――――→,\s\up17(CH3COCH3),\s\do15(碱))eq \o(――――→,\s\up17(H2),\s\do15(催化剂)) 解析：由有机物的转化关系可知，与D发生信息①的加成反应生成E，则D为CH3CH===C(CH3)CHO；在碱存在条件下E发生信息②反应生成F()；在Pt作催化剂作用下，F与氢气发生加成反应生成G()；G在一定条件下反应得到H。 已知： ⅰ.R1CH2COOR2＋R3CHO eq \o(―――→,\s\up17(KHCO3)) ⅱ. ＋‖eq \o(――→,\s\up17(△)) ⅲ.R—Br＋ eq \o(――→,\s\up17(Zn),\s\do15(乙醚)) eq \o(――→,\s\up17(H＋)) eq \o(――→,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△))CH2==CH—CHO＋2H2O (1)A能发生银镜反应，A中官能团的名称是_______。 (2)B→C的化学方程式为_________________________________________ ________________________________。 (3)C＋2aeq \o(――――→,\s\up17(KHCO3))D，则试剂a是_________。 (4)已知：同一个碳原子连有2个羟基的分子不稳定，F为醇类。F→G的化学 方程式为____________________________________________。 HOOC—CH2—COOH＋2C2H5OHeq \o(,\s\up17(浓硫酸),\s\do15(△)) C2H5OOC—CH2—COOC2H5＋2H2O (7)已知：eq \o(――――→,\s\up17(H＋/H2O)) eq \o(――→,\s\up17(－CO2))RCH2COOH，请将某实验小组设计的D→E流程图补充完整。中间产物x、y的结构简式分别为： _____________________、___________________。 解析：根据B的分子式及B与C2H5OH、浓H2SO4发生酯化反应得到C，得出B为HOOCCH2COOH，C为C2H5OOCCH2COOC2H5。A能发生银镜反应且氧化得到B，则A为OHCCH2CHO。从条件看C→D发生了已知反应ⅰ，则试剂a为甲醛，D为。由已知反应ⅱ知H如图断键可得到G为CH2===CHCHO和试剂b为。结合H的结构简式及I的分子式知，I为，从反应条件看E＋I―→J发生已知反应ⅲ，则J为。J→K形成环内酯。 $$