第2课时 有机合成路线的设计与实施
课标定向 心中有丘壑
1.能建立有机物合成推断的思维模型,明确有机物的结构推测有机物的转化路径,从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断,能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机合成的合理性。(证据推理与模型认知)
2.体会“绿色化学”思想在有机合成中的重要意义,关注有机化合物的安全使用。(科学态度与社会责任)
3.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。(科学态度与社会责任)
1.有机合成路线确定的要素
(1)基础:掌握碳骨架构建和官能团转化的基本方法。
(2)设计与操作: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。
2.有机合成的过程
3.逆合成分析法
(1)基本思路
表示合成步骤时,箭头含义不同:“ ”表示 ,“→”表示 。
(2)实例——乙二酸二乙酯的合成
①思维过程:
②合成路线:
③反应的化学方程式依次为
4.设计合成路线的基本原则
(1)合成步骤较少, 少, 高。
(2)原料、溶剂和催化剂应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。
(3)反应条件必须比较 ,操作简便,产物易于分离提纯。
(4)贯彻“ ”理念,通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)有机合成的路线要符合“绿色、环保”的要求。()
(2)设计有机合成路线的方法只有逆推法。()
(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)在有机合成中,利用醇或卤代烃的消去反应可以在碳链上引入碳碳双键或碳碳三键等不饱和键。()
探究任务:有机合成的路线设计与实施
【导学探究】
探究点一:有机合成的分析方法
如图所示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的结构简式为__________。
探究点二:常见的有机合成路线
设计以为原料制备的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。(合成路线常用的表示方式为A……目标产物)
【归纳总结】
常见的有机合成路线
(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—CH2X二元醇二元醛二元羧酸→链酯、环酯、聚酯。
(3)芳香化合物合成路线:
【针对训练】
1.以乙醇为原料设计合成乙二醇(),请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)。
注:合成路线的书写格式参照如图所示流程图:
CH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3
2.已知:①;
②酚羟基易被酸性高锰酸钾溶液氧化。
请以、乙醇、CH3I为原料(无机试剂任选),设计
的合成路线(不需要注明反应条件)。
[方法导引]利用逆合成分析法设计有机合成路线的一般思路:
(1)观察目标分子结构,分析目标分子的碳架特征,以及官能团的种类和位置。
(2)由目标分子逆推原料分子,并设计合成路线,完成目标分子碳架的构建,以及官能团的引入和转化。
(3)依据绿色合成的思想,选择最佳合成路线。
1.下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线,下列说法错误的是( )
A.A的结构简式为
B.①②③的反应类型分别为取代反应、消去反应、加成反应
C.反应④的反应试剂和反应条件是NaOH的水溶液、加热
D.环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成可生成2种产物
2.(2024·嘉兴高二检测)丙烯酸(CH2=CHCOOH)是一种重要的化工原料。用它合成的聚丙烯酸(PAA)对水中碳酸钙和氢氧化钙有优良的分解作用。它能发生如下转化:
请回答:
(1)反应①的反应类型为__________;物质B的官能团名称为__________。
(2)聚丙烯酸PPA的结构简式为__________。
(3)写出在浓硫酸、加热条件下发生反应③的化学方程式: ________。
(4)下列说法正确的是__________。
A.物质A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.可用NaOH溶液除去D中含有的少量A
C.物质A、B均能与NaOH反应
D.反应④为取代反应
(5)写出B的同分异构体,要求不同化学环境的氢只有一种:________________。
(6)已知R—CNR—COOH,请设计由乙炔(CH≡CH)和HCN为原料合成D的路线图。
(参考流程图CH2=CH2CH3CHO,无机试剂任选)第2课时 有机合成路线的设计与实施
课标定向 心中有丘壑
1.能建立有机物合成推断的思维模型,明确有机物的结构推测有机物的转化路径,从不同角度对有机化合物的转化关系进行分析和推断,能根据有机化合物的官能团的转化等分析有机合成的合理性。(证据推理与模型认知)
2.体会“绿色化学”思想在有机合成中的重要意义,关注有机化合物的安全使用。(科学态度与社会责任)
3.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。(科学态度与社会责任)
1.有机合成路线确定的要素
(1)基础:掌握碳骨架构建和官能团转化的基本方法。
(2)设计与操作: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。
2.有机合成的过程
3.逆合成分析法
(1)基本思路
表示合成步骤时,箭头含义不同:“ ”表示逆推过程,“→”表示每一步反应。
(2)实例——乙二酸二乙酯的合成
①思维过程:
②合成路线:
③反应的化学方程式依次为
4.设计合成路线的基本原则
(1)合成步骤较少,副反应少,反应产率高。
(2)原料、溶剂和催化剂应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。
(3)反应条件必须比较温和,操作简便,产物易于分离提纯。
(4)贯彻“绿色化学”理念,通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。
【质疑辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,并分析原因。
(1)有机合成的路线要符合“绿色、环保”的要求。(√)
提示:有机合成必须贯彻“绿色化学”理念。
(2)设计有机合成路线的方法只有逆推法。(×)
提示:设计有机合成路线的方法有正推法和逆推法。
(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。(√)
提示:逆推法设计合成路线时往往根据产物的结构简式先推出一些中间产物的结构简式,然后逐步推出原料分子的结构。
(4)在有机合成中,利用醇或卤代烃的消去反应可以在碳链上引入碳碳双键或碳碳三键等不饱和键。(√)
提示:醇或卤代烃的消去反应可以生成含碳碳双键或碳碳三键等不饱和键的有机物。
探究任务:有机合成的路线设计与实施
【导学探究】
探究点一:有机合成的分析方法
如图所示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的结构简式为__________。
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。
探究点二:常见的有机合成路线
设计以为原料制备的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。(合成路线常用的表示方式为A……目标产物)
提示:
【归纳总结】
常见的有机合成路线
(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—CH2X二元醇二元醛二元羧酸→链酯、环酯、聚酯。
(3)芳香化合物合成路线:
【针对训练】
1.以乙醇为原料设计合成乙二醇(),请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)。
注:合成路线的书写格式参照如图所示流程图:
CH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3
【解析】乙醇先发生消去反应生成CH2=CH2,CH2=CH2再和Cl2发生加成反应生成CH2ClCH2Cl,CH2ClCH2Cl在NaOH水溶液中加热发生取代反应生成,合成路线为CH3CH2OHCH2=CH2
CH2ClCH2Cl。
答案:CH3CH2OHCH2=CH2CH2ClCH2Cl
2.已知:①;
②酚羟基易被酸性高锰酸钾溶液氧化。
请以、乙醇、CH3I为原料(无机试剂任选),设计
的合成路线(不需要注明反应条件)。
【解析】 根据逆合成分析法可知,要合成目标化合物,需合成出中间体,该中间体可由被酸性KMnO4溶液氧化得到,由于酚羟基易被酸性KMnO4溶液氧化,需先根据已知信息①将酚羟基转化为CH3O—,据此得到合成路线。
答案:
[方法导引]利用逆合成分析法设计有机合成路线的一般思路:
(1)观察目标分子结构,分析目标分子的碳架特征,以及官能团的种类和位置。
(2)由目标分子逆推原料分子,并设计合成路线,完成目标分子碳架的构建,以及官能团的引入和转化。
(3)依据绿色合成的思想,选择最佳合成路线。
1.下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线,下列说法错误的是( )
A.A的结构简式为
B.①②③的反应类型分别为取代反应、消去反应、加成反应
C.反应④的反应试剂和反应条件是NaOH的水溶液、加热
D.环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成可生成2种产物
【解析】选C。与氯气在光照条件下发生取代反应生成,在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应生成A为,与溴发生加成反应生成B为,在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应生成。②为消去反应,产物为,A正确;①②③的反应类型分别为取代反应、消去反应、加成反应,B正确;④为卤代烃的消去反应,反应条件是NaOH的醇溶液、加热,C错误;环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成可生成、2种产物,D正确。
2.(2024·嘉兴高二检测)丙烯酸(CH2=CHCOOH)是一种重要的化工原料。用它合成的聚丙烯酸(PAA)对水中碳酸钙和氢氧化钙有优良的分解作用。它能发生如下转化:
请回答:
(1)反应①的反应类型为__________;物质B的官能团名称为__________。
(2)聚丙烯酸PPA的结构简式为__________。
(3)写出在浓硫酸、加热条件下发生反应③的化学方程式: ________。
(4)下列说法正确的是__________。
A.物质A能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.可用NaOH溶液除去D中含有的少量A
C.物质A、B均能与NaOH反应
D.反应④为取代反应
(5)写出B的同分异构体,要求不同化学环境的氢只有一种:________________。
(6)已知R—CNR—COOH,请设计由乙炔(CH≡CH)和HCN为原料合成D的路线图。
(参考流程图CH2=CH2CH3CHO,无机试剂任选)
【解析】CH2=CHCOOH与H2O发生加成反应得到CH2OHCH2COOH,在催化剂作用下发生加聚反应得到聚丙烯酸PAA,与乙醇可发生酯化反应生成具有芳香气味的丙烯酸乙酯CH2=CHCOOCH2CH3和水,与溴的四氯化碳溶液发生加成反应得到C,则C为CH2BrCHBrCOOH。
(1)反应①为CH2=CHCOOH与H2O发生加成反应得到CH2OHCH2COOH,故反应类型为加成反应;根据B的结构简式可知,B分子中含羟基和羧基。
(2)CH2=CHCOOH含有碳碳双键,可以发生加聚反应得到PPA,结构简式为。
(3)CH2=CHCOOH含有羧基,能与乙醇发生酯化反应生成具有芳香气味的丙烯酸乙酯和水:CH2=CHCOOH+C2H5OHCH2=CHCOOC2H5+H2O。
(4)A.CH2=CHCOOH分子中含有碳碳双键和羧基,其中碳碳双键能使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生氧化反应,A正确; B.D为酯类,可在氢氧化钠溶液中发生水解反应,所以不能用NaOH溶液除去D中含有的少量A,应该用饱和碳酸钠溶液,B错误;C.物质A、B均含有羧基,均能与NaOH溶液发生中和反应,C正确;D.反应④为加聚反应,D错误。
(5)B分子中含有3个碳、3个氧,不饱和度为1,其同分异构体,要求不同化学环境的氢只有一种,则分子结构对称,可以为。
(6)乙炔和HCN加成生成CH2=CHCN,酸性条件下转化为CH2=CHCOOH,乙炔和氢气加成生成CH2=CH2,CH2=CH2和水加成得到乙醇,乙醇和CH2=CHCOOH发生酯化反应生成D:CH2=CHCOOCH2CH3,故流程为
答案:(1)加成反应 羟基、羧基 (2)
(3)CH2=CHCOOH+C2H5OHCH2=CHCOOC2H5+H2O
(4)AC (5)
(6)
