第3章 第5节 第2课时 有机合成路线的设计与实施(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修3（人教版2019 多选版）

第2课时　有机合成路线的设计与实施 ◆素养目标 1．通过有机合成中原料的选择，使学生知道“绿色合成”思想是优选合成路线的重要原则，关注有机化合物的安全生产，培养学生科学的价值观，形成科学态度与社会责任的学科素养。 2．通过有机化合物合成路线的分析，形成正向、逆向合成法的思维模型，并能在有机合成中进行应用，形成证据推理与模型认知的学科素养。 [对应学生用书P93] 知识点一　正合成分析法 有机合成路线的确定，需要在掌握__碳骨架__构建和__官能团__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．常见有机物的转化 2．正合成分析法 (1)单官能团合成 R—CH===CH2卤代烃__醇____醛____酸__酯。 (2)双官能团合成 CH2===CH2CH2X—CH2X__HOCH2—CH2OH____OHC—CHO____HOOC—COOH__―→链酯、环酯等。 (3)芳香族化合物合成 3．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。 食醋的主要成分是乙酸，主要通过发酵法由粮食制备。工业乙酸是通过石油化学工业人工合成的。 (1)请以乙烯为原料，设计合理的路线合成乙酸，写出反应流程图。 (2)目前已经出现了将乙烯直接氧化生成乙酸的工艺。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。 提示　(1)CH2===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH。 (2)若每一步反应的产率均为70%，第一种合成路线的总产率为70%×70%×70%＝34.3%，远小于第二种工艺反应的产率70%。 1．(2024·河北唐山高二期末)以2­丁醇为主要原料制取1,3­丁二烯时，需要经过三步反应是(　　) A．取代反应、消去反应、加成反应 B．消去反应、加成反应、消去反应 C．消去反应、取代反应、加成反应 D．取代反应、加成反应、消去反应 解析　以2­丁醇为主要原料制取1,3­丁二烯时，先发生醇的消去反应生成2­丁烯，再发生2­丁烯与Br2的加成反应生成2,3­二溴丁烷，最后2,3­二溴丁烷发生卤代烃的消去反应得到目标产物，故选B。 答案　B 2．(2024·四川高二期中)下列有机合成路线设计合理的是(　　) 解析　酸性高锰酸钾溶液有强氧化性，氧化醛基的同时也会氧化碳碳双键，A错误；第一步反应，催化剂条件下取代的是苯环上的氢原子，取代侧链上的氢原子应该是光照条件，B错误；第二步反应，卤代烃的消去反应需要氢氧化钠醇溶液加热，C错误；第一步丙炔与水加成反应生成的烯醇不稳定转化为丙酮，第二步反应丙酮与氢气加成得到2­丙醇，D正确；故选D。 答案　D 知识点二　逆合成分析法 1．基本思路 可用示意图表示： 2．基本原则 (1)合成路线的各步反应，反应的条件必须比较温和，并具有较高的__产率__。 (2)使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、__低污染__、易得和廉价的。 3．实例 用逆推法分析以CH2===CH2为原料合成 (草酸二乙酯)。 具体可以用下列流程表示(线上填写相关有机物的结构简式)。 1．实际工业生产中常采用以下路线合成乙二醇： 与教材中合成乙二酸二乙酯路线中合成乙二醇的方法比较分析，选择该方案的原因是什么？ 提示　该方案未使用有毒的氯气，无污染，原子利用率100%，符合绿色化学。 2．下图是以石油和煤为原料制取乙酸苯甲酯的一种合成路线(部分反应物、产物和反应条件略去)。 运用逆合成分析法推断C的结构简式。 提示　利用逆合成分析法的原理可得解答该题的思维过程如下： 故C为CH3CHO。 有机合成途径和路线选择的基本要求 (1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。 (2)合成路线最简捷，易于分离，产率较高。 (3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现。 (4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。在引入官能团的过程中，要注意先后顺序，以及对先引入的官能团的保护。 1．(2024·合肥高二检测)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，你认为不可行的是(　　) 解析　CH3CH3与Cl2在光照条件下反应并不能得到CH2ClCH2Cl，而是得到多种氯代物，故D项不可行。 答案　D 2．(2023·榆林高二检测)某同学设计了由乙醇合成乙二醇的路线如下。下列说法正确的是(　　) A．X可以发生加成反应 B．步骤①的反应类型是水解反应 C．步骤②需要在氢氧化钠醇溶液中反应 D．等物质的量的乙醇、X完全燃烧，消耗氧气的量不相同 解析　乙醇与浓硫酸混合加热发生消去反应产生的X是乙烯，可以发生加成反应，A正确；步骤①的反应类型是消去反应，B错误；X是乙烯，与Br2的CCl4溶液发生加成反应产生CH2Br—CH2Br，CH2Br—CH2Br在NaOH的水溶液中，加热发生取代反应，产生乙二醇，C错误；乙醇化学式是C2H6O，可变形为C2H4·H2O，因此等物质的量的乙醇、X完全燃烧，消耗氧气的量相同，D错误。 答案　A [对应学生用书P96] 1．(2024·江苏盐城高二段考)用丙醛制取聚丙烯的过程中发生的反应类型依次为(　　) ①取代　②消去　③加聚　④酯化　⑤氧化　⑥还原 A．①④⑥ B．⑤②③ C．⑥②③ D．②④⑤ 解析　聚丙烯需要丙烯经加聚反应得到，而丙烯需要通过CH3CH2CH2OH消去反应得到，CH3CH2CHO与H2的还原反应得到CH3CH2CH2OH，所以发生的反应类型依次为还原反应、消去反应、加聚反应；故选C。 答案　C 2．(2024·山东烟台检测) ABC，下列有关该合成路线的说法正确的是(　　) A．反应①的反应条件为NaOH的水溶液、加热 B．A分子中所有碳原子不可能共平面 C．B和C分子中均含有1个手性碳原子 D．反应③为加成反应 解析　由原料到目标产物，去掉溴原子、引入羟基和醛基，由逆合成分析法可知，C为，羟基可通过卤代烃的水解引入，则B为，与溴水发生加成反应可得到B，则A为。反应①为卤代烃的消去反应，反应条件为NaOH的乙醇溶液、加热，A错误；苯分子和碳碳双键均是平面形结构，则通过碳碳单键的旋转，A()分子中所有碳原子可能共平面，B错误；手性碳原子为连有4个不同原子或原子团的碳原子，B和C分子中均含有1个手性碳原子，C正确；反应③为卤代烃的水解反应，D错误。 答案　C 3．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　) A. B．CH3CH2BrCH2===CH2CH2—CH2 C．CH3CHOCH3COOHCH3CO18OC2H5 D．CH2===CH2CH3CH2OHCH3COOH 解析　苯在FeBr3作催化剂的条件下，与溴发生取代反应，故A不符；溴乙烷在NaOH的醇溶液中加热发生消去反应，故B不符；乙醛与新制氢氧化铜、加热、酸化后生成乙酸，乙酸和C2H518OH在浓硫酸作用下，酸脱羟基醇脱氢生成CH3CO18OC2H5，故C符合；CH3CH2OHCH3CHO，故D不符。 答案　C 4．(2024·西安高二检测)已知＋H2O。现有A、B、C、D、E、F六种有机物有如下转化关系，其中A的分子式为C4H8O3。下列判断正确的是(　　) A．有机物A的结构可能有四种 B．反应①属于氧化反应 C．有机物B、D的最简式相同 D．有机物E是交警检测酒驾的重要物证 解析　由B与新制Cu(OH)2反应生成C，再结合A的分子式可推知B为CH3CHO、C为CH3COONa、D为CH3COOH、E为CH3CH2OH；由B的结构简式、题给已知反应，结合A的分子式C4H8O3，可知A为，只有一种结构，A错误；反应①中，CH3CHO发生还原反应生成CH3CH2OH，B错误；CH3CHO和CH3COOH的最简式不同，C错误；检测酒驾就是检测CH3CH2OH的含量，D正确。 答案　D 5．(2023·淄博高二检测)A～E都是有机化合物，这些物质的转化关系如下图： ―→ 已知信息：CH3CH2C≡CH＋2HBr―→ 请回答下列问题： (1)已知标准状况下，1.12 L有机物B完全燃烧生成6.6 g二氧化碳和2.7 g水；而且B对氢气的相对密度为21，则B的分子式为________。 (2)B生成C选用的最佳条件是________(填字母)。 a．溴水 b．溴蒸气 c．溴的四氯化碳溶液 d．溴化氢 (3)A为一溴代烷烃，那么A的结构简式为________________，名称为________________。 (4)写出C生成D的化学方程式： _______________________________________。 (5)除E外，E的同分异构体中不含甲基的同分异构体的结构简式为________________，其核磁共振氢谱有________组吸收峰。 解析　根据题意，B是烯烃，且B相对分子质量M＝21×2＝42，根据烯烃分子式通式CnH2n，解得n＝3，故B是C3H6，结构简式是CH2===CH—CH3，A是一溴代烷烃，则A可能结构简式为CH3CH2CH2Br或CH3CHBrCH3；则C为CH2BrCHBr—CH3，C与NaOH的醇溶液共热，发生消去反应产生D：CH≡C—CH3，D与HBr发生信息的加成反应产生E：。 (2)B是CH2===CH—CH3，难溶于水，故与Br2反应时最好的溶剂是CCl4。 (5)E是，E的同分异构体还有CH3CHBrCH2Br、CH2BrCH2CH2Br、CH3CH2CHBr2，其中分子中不含甲基的同分异构体的结构简式为BrCH2CH2CH2Br，分子中含2种不同环境的氢原子，所以核磁共振氢谱中含2组峰。 答案　(1)C3H6　(2)c　(3)CH3CH2CH2Br或CH3CHBrCH3　1­溴丙烷或2­溴丙烷　 (4)CH3CHBrCH2Br＋2NaOHCH3C≡CH↑＋2NaBr＋2H2O (5)BrCH2CH2CH2Br　2 学科网（北京）股份有限公司 $$