313有机合成路线的设计(宋)

第3章第1节有机化合物的合成第3课时有机合成路线的设计1[学习目标]1.知道有机合成路线设计的一般程序，能对有机合成路线进行简单的分析和评价。2.会用逆合成分析法进行简单有机物合成路线的设计。【温故知新区】某同学以乙烯为起始物，设计了某种医用胶单体的合成路线如下。结合上节所学内容，体会下列合成路线中，是通过哪些反应改变碳骨架，如何引入酯基、氰基（-C≡N）、碳碳双键。在方框、括号内填入合适的物质，最终写出每一步的反应式。CH2=CH2――→（1）CH3CH2OH――→（2）CH3C||OH――→（3）――→（4）ClCH2C||OOH――――――――→（）（5）ClCH2C||OOCH2(CH2)2CH3―――――――――――→（）（6）N≡C-CH2C||OOCH2(CH2)2CH3――――――→（）（7）HOCH2-C|N≡CH-C||O-OCH2(CH2)2CH3――→（8）CH2=C|N≡C-C||OOCH2(CH2)2CH[课前预习区]一、1设计有机合成路线时遵循的原则1．符合有机合成中原子经济性的要求。所选择的每个反应的副产物应尽可能，所要得到的主产物的产率应尽可能且易于分离，避免采用副产物多的反应。2．发生反应的条件要适宜，反应的安全系数要高，反应步骤尽可能。3．所选用的合成原料要且易得、经济。催化剂无性。4．要按一定的反应顺序和规律引入官能团，必要时应采取一定的措施保护已引入的官能团。【预习检测】1.2以乙醇为起始原料可经过不同的途径得到1,2­二溴乙烷，以下三个制备方案，哪一个为最佳方案？(1)乙醇———→浓硫酸△CH2=CH2——→Br2/CCl4(2)乙醇—→HBrCH3—CH2|Br——→Br2CH2|Br—CH2|Br(3)乙醇———→浓硫酸△CH2=CH2———→H2催化剂CH3CH3——→Br2CH2|Br—CH2|Br2.3甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体。旧法合成的反应是：(CH3)2C=O＋HCN―→(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4―→CH2=C(CH3)COOCH3＋NH4HSO490年代新的反应是：CH3C≡CH＋CO＋CH3OH――→PdCH2=C(CH3)COOCH3与旧法比较，新法的优点是()①原料无爆炸危险②原料都是无毒物质③没有副产物，原料利用率高④对设备腐蚀性较小A．①②B．②③C．③④D．①④3.4乙醛有三种工业制法：①最早是用粮食发酵制取乙醇，再用氧化法制乙醛。2CH3CH2OH＋O2――→催化剂△2CH3CHO＋2H2O②后来采用乙炔水化法，产率和产品纯度高。CH≡CH＋H2O――――――→Hg2＋，H2SO4△CH3CHO③现在采用乙烯直接氧化法，产率和产品纯度高。2CH2=CH2＋O2――————→PdCl2～CuCl2△2CH3CHO请你说说①、②两种方法被淘汰的原因是什么？4.5以2­氯丁烷为原料合成2,3­二氯丁烷，某同学设计了下列两种途径：①在光照条件下，将2­氯丁烷直接与氯气发生取代反应。②先将2­氯丁烷在NaOH的醇溶液中发生消去反应，再与氯气发生加成反应。你认为哪一种途径更合理？为什么另一种途径不合理？5.6丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)可用于制造不饱和聚酯树脂，也可作食品的酸性调味剂。某同学以ClCH2CH=CHCH2Cl为原料，设计了下列合成路线：。你认为上述设计存在什么缺陷？请你提出具体改进措施？6.7有机物A是一种重要的化工原料，其结构简式为，下列检验A中官能团的试剂和顺序正确的是()A．先加KMnO4酸性溶液，再加银氨溶液，微热B．先加溴水，再加KMnO4酸性溶液C．先加银氨溶液，微热，再加溴水D．先加入足量的新制Cu(OH)2悬浊液，微热，酸化后再加溴水第3章第1节有机化合物的合成第3课时有机合成路线的设计2【课堂互动区】二、8有机合成路线设计的思路1．正推法：从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和官能团的安装来完成。首先要比较原料分子和目标化合物分子在上的异同，包括和两个方面的异同；然后，设计由转向的合成路线。2．逆推法：采取从逆推，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中间有机化合物，直至选出合适的起始原料。【知识点一】合成路线的正推法应用例1.9请设计合理方案：以CH2=CH2为原料，合成CH3C||OOCH2CH3。用反应式表示。例2.10《茉莉花》是一首脍炙人口的中国民歌。茉莉花香气的成分有多种，乙酸苯甲酯(CH3COOCH2—)是其中的一种，它可以从茉莉花中提取，也可以乙烯和甲苯为原料进行人工合成。其中一种合成路线如下：回答下列问题：(1)A、B的结构简式为，；(2)写出反应②、⑥的化学方程式，；(3)上述反应中属取代反应的有(填写序号)；(4)反应(填序号)原子的理论利用率为100%，符合绿色化学的要求。[归纳总结]常见的有机合成路线(1)一元合成路线：R-CH=CH2――→HX卤代烃――――→NaOH水溶液△一元醇―→[O]一元醛―→[O]一元羧酸――――→醇、浓H2SO4△酯(2)二元合成路线：CH2=CH2――→X2CH2X—CH2X――――→NaOH水溶液△CH2OH—CH2OH―→[O]CHOCHO―→[O]HOOC—COOH→链酯、环酯、聚酯(3)芳香化合物合成路线：【课堂巩固区】练1.11由苯作原料不能经一步化学反应制得的是()A．硝基苯B．环己烷C．苯酚D．溴苯练2.12“绿色、高效”概括了2005年诺贝尔化学奖的特点。换位合成法在化学工业中每天都在应用，主要用于研制新型药物和合成先进的塑料材料。在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。①置换反应②化合反应③分解反应④取代反应⑤加成反应⑥消去反应⑦加聚反应⑧缩聚反应等反应类型中能体现这一原子最经济原则的是()A．①②⑤B．②⑤⑦C．⑦⑧D．⑦练3.13卤代烃能够发生下列反应：2CH3CH2Br＋2Na―→CH3CH2CH2CH3＋2NaBr，下列有机物可以合成环戊烷()的是()A．BrCH2CH2CH2CH2CH2BrD．CH3CH2CH2CH2CH2Br练4.14化合物丙可由如下反应得到：丙的结构简式不可能是()A．CH3CH(CH2Br)2B．(CH3)2CBrCH2BrC．CH3CH2CHBrCH2BrD．CH3(CHBr)2CH3练5.15食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下：(1)写出上述反应的化学方程式并注明反应类型。(2)苯氧乙酸的某种同分异构体X,1molX能与2molNaOH溶液反应，且X中含有1个醛基(—CHO)，写出符合上述条件的X的一种结构简式：。第3章第1节有机化合物的合成第3课时有机合成路线的设计3【知识点二】逆合成分析法的应用例3.16你能用原料库中的原料【有机原料库:苯、甲苯、乙烯、丙烯、1，3—丁二烯（其他原料和催化剂可自选）】合成吗？例4.17苯甲酸苯甲酯()存在于多种植物香精中，如在水仙花中就含有它，它可用作香料、食品添加剂及一些香料的溶剂，还可用于塑料、涂料的增塑剂。此外，它在医疗上也有很多应用。对于这样一种有机物，你能用原料库中的原料合成吗？【有机物原料库：苯、甲苯、乙烯、丙烯、1,3­丁二烯、2­丁烯等。】(无机原料任选)与小组同学交流你的设计路线，并进行对比评价优化，设计出小组最优化方案。【深度思考】信息：下列对应物质的沸点：物质名称苯甲酸苯甲酯苯甲酸苯甲醇硫酸沸点℃200249205338在制取苯甲酸苯甲酯的实验中，最后得到是苯甲酸苯甲酯、浓硫酸、苯甲酸、苯甲醇的混合物，要得到较纯的苯甲酸苯甲酯可依次通过什么操作？【课堂练习区】练1.18以乙醇为原料，用下述6种类型的反应来合成乙二酸乙二酯(结构简式为)，正确的顺序是()①氧化②消去③加成④酯化⑤水解⑥加聚A．①⑤②③④B．①②③④⑤C．②③⑤①④D．②③⑤①⑥练2.19利用“逆推法”分析由乙烯合成草酸二乙酯的过程，写出反应的化学方程式：①，②，③，④，⑤。练3.20请设计由乙烯制备聚氯乙烯的合成路线，并完成各步反应方程式。练4.21已知CH2=CH—CH=CH2+CH2=CH2→Δ，试以CH2=CH—CH=CH2+CH2CHO|CH2OH为原料合成COOH练5.22写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料制备的各步反应方程式(无机试剂自选)：①；②；③；④。第3章第1节有机化合物的合成第3课时有机合成路线的设计4【课后巩固区】1.23下列说法不正确的是()A．有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子碳骨架，并引入或转化成所需的官能团B．有机合成过程可以简单表示为基础原料→中间体Ⅰ→中间体Ⅱ→目标化合物C．逆推法可以简单表示为目标化合物→中间体Ⅱ→中间体Ⅰ→基础原料D．为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物2.24下面是有机合成的三个步骤：①对不同的合成路线进行优选；②由目标分子逆推原料分子并设计合成路线；③观察目标分子的结构。逆推法正确的顺序为()A．①②③B．③②①C．②③①D．②①③3.25某有机化合物X，经过下列变化后可在一定条件下得到乙酸乙酯，则有机物X是()A．C2H5OHB．C2H4C．CH3CHOD．CH3COOH4.26有机物可经过多步反应转变为，其各步反应的反应类型是A．加成→消去→脱水B．消去→加成→消去C．加成→消去→加成D．取代→消去→加成5.27用乙烯合成乙醇，事实上经过下列步骤：首先在较低温度下用浓硫酸吸收乙烯CH2=CH2＋H2SO4→CH3CH2OSO3H(Ⅰ)然后生成物(Ⅰ)再进一步吸收乙烯CH3CH2OSO3H＋CH2=CH2→(CH3CH2O)2SO2(Ⅱ)再加入水，(Ⅰ)和(Ⅱ)都与水反应生成乙醇CH3CH2OSO3H＋H2O→CH3CH2OH＋H2SO4(CH3CH2O)2SO2＋2H2O―→2CH3CH2OH＋H2SO4下列叙述中错误的是A．化合物(Ⅰ)(Ⅱ)都属于酯类B．以上四个反应类型相同C．以上四个反应类型不相同D．此方法的缺点是设备易腐蚀6.28以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中，要依次经过下列步骤中的()①与NaOH的水溶液共热②与NaOH的醇溶液共热③与浓硫酸共热到170℃④在催化剂存在情况下与氯气反应⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热⑥与新制的Cu(OH)2悬浊液共热A．①③④②⑥B．①③④②⑤C．②④①⑤⑥D．②④①⑥⑤7.29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8.30利用从冬青中提取的有机物A合成抗结肠炎药物Y及其他化学品，合成路线如下：根据上述信息回答：(1)D不与NaHCO3溶液反应，D中官能团的名称是，B→C的反应类型是。(2)写出A生成B和E的化学反应方程式。(3)A的同分异构体I和J是重要的医药中间体，在浓硫酸的作用下，I和J分别生成，鉴别I和J的试剂为。9.31请认真阅读下列3个反应：(1)前两步合成路线顺序不能颠倒，你认为可能的原因是什么？(2)后续合成路线还有两种可能的设计，请你对它们进行简要的评价，从中选出合理的合成路线。第3章第1节有机化合物的合成第3课时有机合成路线的设计510.32已知：中的醇羟基不能被氧化。以为原料，并以Br2等其他试剂制取，请写出合成路线。11.33由丙烯合成“硝化甘油”(三硝酸甘油酯)可采用下列四步反应：丙烯――→①――→②1,2,3­三氯丙烷(ClCH2CHClCH2Cl)――→③甘油。已知：CH2=CHCH3＋Cl2――→CCl4ClCH2CHClCH3；CH2=CHCH3＋Cl2――→500℃CH2===CHCH2Cl＋HCl(1)写出①②③各步反应的化学方程式，并分别注明其反应类型：①；②；③。(2)请写出用1­丙醇作原料，制丙烯的反应的化学方程式并注明反应类型：。(3)如果所用丙醇中混有异丙醇[CH3CH(OH)CH3]，对所制丙烯的纯度是否有影响？简要说明理由。1