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第二課時(shí) 有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)
第1節(jié) 有機(jī)化合物的合成
第3章 有機(jī)合成及其應(yīng)用 合成高分子化合物
1.熟練逆推、正推的解題方法,掌握有機(jī)合成的分析方法；
2.知道有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的一般程序和方法,能對給出的有機(jī)合成路線進(jìn)行簡單的分析和評價(jià)；了解原子經(jīng)濟(jì)等綠色合成思想的重要性。
一、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)
1.正合成分析法：
從確定的某種原料分子開始,逐步經(jīng)過碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入和轉(zhuǎn)化來完成。
先比較原料分子和目標(biāo)分子在結(jié)構(gòu)上的異同,包括官能團(tuán)和碳骨架兩個(gè)方面的異同；然后,設(shè)計(jì)由原料分子轉(zhuǎn)向目標(biāo)化合物分子的合成路線。
中間體2
基礎(chǔ)原料
中間體1
目標(biāo)化合物
（順推法）
交流 · 研討
交流 · 研討
某種醫(yī)用膠的分子結(jié)構(gòu)為 。若以乙烯為起始物，該如何設(shè)計(jì)合成路線？
對比 原料分子 目標(biāo)分子
結(jié)構(gòu) 簡式
碳鏈 變化
官能團(tuán) 變化
2個(gè)C
8個(gè)C
C C
C C
—C—O—
O
—C≡N
交流 · 研討
交流 · 研討
某種醫(yī)用膠的分子結(jié)構(gòu)為 。某同學(xué)以乙烯為起始物，為這種有機(jī)化合物設(shè)計(jì)了如下合成路線。
在上述合成過程中，碳骨架是如何構(gòu)建的？官能團(tuán)是如何轉(zhuǎn)化的？
碳碳雙鍵
羥基
醛基
羧基
引入氯原子
引入酯基
碳鏈增長
碳鏈增長
引入碳碳雙鍵
對于復(fù)雜的有機(jī)化合物如何更高效的設(shè)計(jì)合成路線呢？
赤霉素
喜樹堿
逆合成分析原理
科學(xué)史話
1990 年，科里因在喜樹堿、赤霉素等近 100 個(gè)天然產(chǎn)物的全合成工作中總結(jié)和提出了“逆合成分析法”而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，直接影響到合成路線的策略，促進(jìn)了有機(jī)合成化學(xué)的快速發(fā)展。
美國有機(jī)化學(xué)家EJ.Corey
2.逆合成分析法：
在逆推過程中，需要逆向?qū)ふ夷茼樌铣赡繕?biāo)化合物的中間有機(jī)化合物，直至選出合適的起始原料。
2.優(yōu)選合成路線原則
化學(xué)原理
安全可靠
綠色合成思想
符合綠色合成思想：
①原子經(jīng)濟(jì)性
②原料綠色化
③試劑和催化劑無公害性
原子經(jīng)濟(jì)性
1991 年 , 美國著名有機(jī)化學(xué)家特勞斯特（B.Trost）提出了原子經(jīng)濟(jì)性概念，認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子，使反應(yīng)達(dá)到零排放。原子經(jīng)濟(jì)性可以用原子利用率來衡量：
資料在線
(3)原料價(jià)廉，原理正確。(4)路線簡捷，便于操作，條件適宜。(5)易于分離，產(chǎn)率高。
案例：利用逆合成分析法設(shè)計(jì)苯甲酸苯甲酯的合成路線
路線②制備苯甲酸的步驟多、成本高，且使用較多的氯氣，不利于環(huán)境保護(hù)。
路線①由甲苯分別制備苯甲酸和苯甲醇，然后由它們發(fā)生酯化反應(yīng)制備苯甲酸苯甲酯，是比較合理的實(shí)驗(yàn)室合成路線。
優(yōu)選
以甲苯為原料合成苯甲酸苯甲酯，運(yùn)用已學(xué)知識可以確定以下幾條路線。
路線③的步驟較少，但所用還原劑LiAlH4價(jià)格昂貴，要求無水操作，成本高。
④制備苯甲酸的步驟多、成本高，且使用較多的氯氣，不利于環(huán)境保護(hù)。
一種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)
分子中一個(gè)碳原子上同時(shí)連有兩個(gè)羥基時(shí)是很不穩(wěn)定的，其中
易轉(zhuǎn)變?yōu)轸驶纬扇⑼惢衔铩＠纾?br/>氯甲基苯(芐基氯)
閱讀課本第121頁《化學(xué)與技術(shù)》苯甲酸苯甲酯的工業(yè)合成。
工業(yè)合成苯甲酸苯甲酯為什么不用實(shí)驗(yàn)室合成路線①？
工業(yè)合成苯甲酸苯甲酯的路線是怎樣的？
苯甲酸鈉
二、有機(jī)合成的應(yīng)用
(1)醫(yī)學(xué)：合成有機(jī)藥物等
(2)農(nóng)業(yè)：高效低毒殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長激素等
(3)輕工業(yè)：醫(yī)藥、染料、香料、涂料、合成塑料、黏合劑、表面活性劑等
(4)重工業(yè)：工程塑料、合成橡膠、發(fā)動機(jī)燃料及添加劑等
(5)國防工業(yè)：炸藥、高能燃料、特殊合成材料等
1．有機(jī)合成是化學(xué)學(xué)科中最活躍、最具有創(chuàng)造性的領(lǐng)域之一。2．在化學(xué)基礎(chǔ)研究方面，有機(jī)合成也是一個(gè)重要的工具。
八硝基立方烷被稱為“超級炸藥”，其爆炸威力大約是TNT的2.7倍，爆炸分解產(chǎn)物無毒無害，沒有煙霧，是當(dāng)之無愧的環(huán)保炸藥。
總結(jié)：常見的有機(jī)合成方式：
1、單一種類官能團(tuán)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化：
如：R—CH＝CH2→鹵代烴→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
練習(xí)3、用流程圖的方式呈現(xiàn)出由 制取 的合成路線。
2、多官能團(tuán)、多物質(zhì)的合成合路線（二元合成路線）：如
3、芳香化合物合成路線：
完成合成路線：乙烯→乙醛→正丁醛→正丁醇
2.請?jiān)O(shè)計(jì)以CH2==CHCH3為主要原料(無機(jī)試劑任用)制備
CH3CH(OH)COOH的合成路線流程圖(需注明反應(yīng)條件)。
請用逆合成分析法分析合成草酸二乙酯( )。
深度思考
按要求解答下列問題
(1)逆推原料：
根據(jù)以上逆合成分析，可以確定合成草酸二乙酯的有機(jī)基礎(chǔ)原料為乙烯(CH2==CH2)。
(2)設(shè)計(jì)合成路線
(3)完成各步的化學(xué)方程式：
4、由環(huán)己醇制取己二酸己二酯，最簡單的流程途徑順序正確的是( 　)　
①取代反應(yīng)　②加成反應(yīng)　③氧化反應(yīng)　④還原反應(yīng)　⑤消去反應(yīng)　⑥酯化反應(yīng)　⑦中和反應(yīng)　⑧聚合反應(yīng)
A．③②⑤⑥ B．⑤③④⑥ C．⑤②③⑥ D．⑤③④⑦
B
練習(xí)
5、已知： ，如果要合成 ，所
用的起始原料可以是(　　)
①2 甲基 1,3 丁二烯和2 丁炔 ②1,3 戊二烯和2 丁炔
③2,3 二甲基 1,3 戊二烯和乙炔 ④2,3 二甲基 1,3 丁二烯和丙炔
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
A
環(huán)戊烷光照條件下與鹵素生成環(huán)鹵代烴，然后經(jīng)消去反應(yīng)生成環(huán)戊烯，環(huán)戊烯與丁炔發(fā)生題給信息的反應(yīng)，再與溴加成即得目標(biāo)產(chǎn)物。
6、已知: ||+||| 。寫出用環(huán)戊烷和2-丁炔為原料制
備化合物 的合成路線 (其他試劑任選)。
(合成路線常用的表示方式為A B…… 目標(biāo)產(chǎn)物)
7、(2019·全國Ⅰ卷)化合物G是一種藥物合成中間體，其合成路線如下：
回答下列問題：(1)A中的官能團(tuán)名稱是________。(2)碳原子上連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)時(shí)，該碳稱為手性碳。寫出B的結(jié)構(gòu)簡式，用星號(*)標(biāo)出B中的手性碳______________。
(3)寫出具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)，并能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的B的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式________________________________________________________________________________________________________________________。(不考慮立體異構(gòu)，只需寫出3個(gè))
(4)反應(yīng)④所需的試劑和條件是______________________。(5)⑤的反應(yīng)類型是________。(6)寫出F到G的反應(yīng)方程式___________________________________________________________________________________。
(7)設(shè)計(jì)由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制備
的合成路線(無機(jī)試劑任選)。
【練一練】
1.下列關(guān)于有機(jī)合成的幾種說法不正確的是(　　)
A.有機(jī)合成的關(guān)鍵是目標(biāo)化合物分子碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入
B.設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的方法有正推法和逆推法
C.逆推法設(shè)計(jì)合成路線時(shí)往往先推出一些中間產(chǎn)物,然后逐步推出原料分子
D.綠色合成思想只要求所有原料都轉(zhuǎn)化為目標(biāo)化合物
D
2.在綠色化學(xué)工藝中,理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物,即原子利用率為100%。在下列反應(yīng)中:①置換反應(yīng)　②化合反應(yīng)　③分解反應(yīng)　④取代反應(yīng)⑤加成反應(yīng)　⑥消去反應(yīng)　⑦加聚反應(yīng)　⑧乙烯在Ag做催化劑時(shí)被氧氣氧化制環(huán)氧乙烷,原子利用率為100%的是(　　)
A.①②⑤ B.②⑤⑦⑧ C.只有② D.只有⑦
B
3.氨是制造化肥和生產(chǎn)其他某些化工產(chǎn)品的原料,下列有關(guān)氨生產(chǎn)的三種化工產(chǎn)品的說法不正確的是(　　)
A.H2NCH2COOH是一種氨基酸
B.CO(NH2)2是首次由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物
C.聚丙烯腈的單體為CH2==CHCN
D.上述流程涉及的反應(yīng)中,氨氣均做氧化劑
D
4.由乙烯和其他無機(jī)原料合成環(huán)狀化合物E的流程如下:
(1)請寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式。
A　　　　 　　　　　;
B　　　　 　　　　　;
C　　　　 　　　　　;
D　　　　 　　　　　。
(2)寫出A水解的化學(xué)方程式:　 　　 　 　　　　　　　。
水

BrCH2—CH2Br+2NaOH HOCH2—CH2OH+2NaBr
BrCH2—CH2Br(或ClCH2—CH2Cl等合理即可)
(合理即可)
HOCH2—CH2OH
OHC—CHO
HOOC—COOH
5.化合物M是二苯乙炔類液晶材料的一種,最簡單的二苯乙炔類化合物是 。以互為同系物的單取代芳香烴A、G為原料合成M的一種路線(部分反應(yīng)條件略去)如下:
回答下列問題:
(1)A的結(jié)構(gòu)簡式為　　　　　。
—
C2H5
(2)D分子中最多有　 　個(gè)碳原子共平面,與D化學(xué)式相同且符合下列條件
的同分異構(gòu)體有　 　種。
①與D具有相同的官能團(tuán),②苯環(huán)上有3個(gè)取代基。
(3)①的反應(yīng)類型是　　　　 ； ⑤的化學(xué)方程式為：
10
取代反應(yīng)
6
—
CHBrCH2Br +2KOH
—
C2H5
—
C≡CH +2KBr +2H2O
—
C2H5
乙醇
△
有機(jī)合成
有機(jī)合成的關(guān)鍵
有機(jī)合成路線
有機(jī)合成應(yīng)用
碳骨架的構(gòu)建
官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)化
正合成分析法
逆合成分析法
優(yōu)選
一般程序
化學(xué)合成
化學(xué)基礎(chǔ)研究

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