(共37张PPT)
第三章 烃的衍生物
第五节 有机合成
第2课时 有机合成路线的设计与实施
1．结合碳骨架的构建及官能团衍变过程中的反应规律，能利用反应规律进行有机物的推断与合成。
2．体会有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献及对健康、环境造成的影响，能用“绿色化学”的理念指导合成路线的选择。
1．科学态度与社会责任：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，关注有机物的安全生产，培养学生科学的价值观。
2．科学探究与创新意识：能综合应用有关知识完成推断有机化合物、检验官能团、设计有机合成路线等任务。
有机合成路线的确定，需要在掌握_________构建和_________转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的_______和较高的_______，通过简便而对___________的操作得到目标产物。
一、正合成分析法
碳骨架
官能团
成本
产率
环境友好
1．常见有机物的转化
2．正合成分析法
(1)单官能团合成
HOCH2—CH2OH
OHC—CHO
HOOC—COOH
(3)芳香族化合物合成
在括号内打“√”或“×”。
(1)加聚反应可以使有机化合物碳链增长，取代反应不能。( )
(2)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。( )
×
√
D
2．已知：
参照上述合成路线，以苯酚和含1～2个碳原子的有机物为原料(无机
试剂任选)，设计制备 的合成路线： ___________________
___________________________________________________________。
1．逆合成分析法
在目标化合物的适当位置断开相应的化学键，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来，依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。
二、逆合成分析法
2．逆合成分析法的应用
由“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯。
(1)分析如下：
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)，通过六步反应进行合成，写出反应的化学方程式：
(2)合成路线如下：
表示合成步骤时，用箭头“→”表示每一步反应；而表示逆合成时，用“ ”表示逆推过程。
3．合成路线的设计原则
(1)合成步骤较少，副反应少，反应产率高。
(2)原料、溶剂和催化剂尽可能价廉易得、低毒。
(3)反应条件温和，操作简便，产物易于分离提纯。
(4)污染排放少，要贯彻“绿色化学”理念，选择最佳合成路线，以较低的经济成本和环境代价得到目标产物。
4．有机合成的发展及价值
发展 从生物体内提取有机物→人工设计并合成有机物→计算机辅助设计合成有机物
价值 为化学、生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供了坚实的物质基础，有力地促进了人类健康水平提高和社会发展进步
在括号内打“√”或“×”。
(1)逆推合成分析法的步骤是：目标产物→中间产物→基础原料。( )
(2)有机合成路线设计只有正推法和逆推法两种。( )
(3)随着科学技术的发展，开始利用计算机来辅助设计合成路线。( )
√
×
√
B
2．化合物A(分子式为C6H6O2)是一种有机化工原料，在空气中易被氧化。由A合成黄樟油(E)和香料F的合成路线如下(部分反应条件已略去)：
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
随着新的有机反应、新试剂的不断发现和有机合成理论的发展，有机合成技术和效率不断提高，利用计算机辅助设计合成路线，让合成路线的设计逐步成为严密思维逻辑的科学过程。实验室有机合成常用的装置：
随堂演练·知识落实
1．(2024·南昌高二检测)以1-丙醇制取 , 最简便的流程需要下列反应的顺序是( )
a．氧化 b．还原 c．取代 d．加成 e．消去 f．中和 g．加聚 h．酯化
A．b、d、f、g、h B．e、d、c、a、h
C．a、e、d、c、h D．b、a、e、c、f
B
2．(2024·湖南高二检测)甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体，早在几十年前就成功合成，现在又有新的合成方法。
旧的合成方法是(CH3)2C===O＋HCN―→(CH3)2C(OH)CN
(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4―→NH4HSO4＋CH2===C(CH3)
COOCH3
新的合成方法是CH3C≡CH＋CO＋CH3OH―→CH2=== C(CH3)
COOCH3
两种方法相比，新方法的优点是( )
A．原料无爆炸危险
B．没有副产物，原料利用率高
C．原料都是无毒物质
D．生产过程中产物的产量增大
解析：有可燃性气体原料，会有爆炸危险，A不符合题意；反应物全部转化成产物，没有副产物，原料利用率高，是优点，B符合题意；CO和CH3OH是我们熟知的有毒物质，在生产过程中要注意防护，故原料都是无毒物质是错误的，C不符合题意；无法判断两种方法对产物产量的影响，D不符合题意。
B
3．香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性，有的还具有抗菌和消炎作用。它的核心结构是芳香内酯A，其分子式为C9H6O2，该芳香内酯 A经如图所示步骤转变为水杨酸和乙二酸。
请回答下列问题：
(1)A中官能团的名称为_________________；化合物C的结构简式为
__________________________。
(2)写出 A→B的化学方程式：_______________________________。
(3)在上述转化过程中，步骤 B→C的目的是_____________________
_________。
碳碳双键、酯基
保护酚羟基，使之不
被氧化
__________________________________________________________
____________________________________。
解析：第三章 第五节 第2课时
对点训练
题组一 有机合成路线的设计
1．A、B、C都是有机化合物，具有如下的转化关系：ABC，A的相对分子质量比B大2，C的相对分子质量比B大16，C能与A反应生成酯(C4H8O2)，以下说法正确的是( C )
A．A是乙炔，B是乙醇 B．A是乙烯，B是乙炔
C．A是乙醇，B是乙醛 D．A是环己烷，B是苯
解析：由题给信息可知，A为醇，B为醛，C为酸，且三者碳原子数相同，碳链结构相同，又知C能与A反应生成酯(C4H8O2)，可知A为乙醇，B为乙醛，C为乙酸。
2．某有机化合物甲经多步氧化得乙(分子式为C2H3O2Cl)，而甲经水解可得丙，1 mol丙和2 mol乙反应得一种含氯的酯(C6H8O4Cl2)。由此推断甲的结构简式为( A )
A．ClCH2CH2OH B．HCOOCH2Cl
C．ClCH2CHO D．HOCH2CH2OH
解析：运用逆向分析法：由1 mol丙和2 mol乙反应得一种含氯的酯(C6H8O4Cl2)可知，丙为二元醇，乙为一元酸。丙由甲水解而来，则甲本身含有一个羟基，也与甲经氧化得乙相吻合；又因乙中含有两个碳原子，故甲为ClCH2CH2OH。
题组二 有机合成路线的选择
3．以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案最合理的是( D )
A．CH3CH2BrCH3CH2OH
CH2===CH2CH2BrCH2Br乙二醇
B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
C．CH3CH2BrCH2===CH2
CH3CH2BrCH2BrCH2Br乙二醇
D．CH3CH2BrCH2===CH2
CH2BrCH2Br乙二醇
解析：题干中强调的是最合理的方案，A项与D项相比，步骤多一步，且在乙醇发生消去反应时，容易发生分子间脱水、氧化反应等副反应；B项步骤最少，但取代反应不会停留在“CH2BrCH2Br”阶段，副产物多，分离困难，浪费原料；C项比D项多一步取代反应，显然不合理；D项相对步骤少，操作简单，副产物少，较合理。
4．从溴乙烷制取1,2-二溴乙烷，下列转化方案中最好的是( D )
A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2===CH2CH2BrCH2Br
B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C．CH3CH2BrCH2===CH2
CH2BrCH3CH2BrCH2Br
D．CH3CH2BrCH2===CH2
CH2BrCH2Br
解析：A项，为得到目标产物需发生三步转化，较复杂，消耗的试剂多，且反应需要加热，故不符合题意；B项，发生取代反应生成的产物较多，引入杂质，且反应不易控制，故不符合题意；C项，为得到目标产物需发生三步转化，较复杂，且最后一步转化为取代反应，产物不纯，故不符合题意；D项，发生消去反应、加成反应两步转化，节约原料、转化率高、操作简单、产物纯净，故D符合题意。
5．某同学设计了下列合成路线，你认为不可行的是( B )
A．用乙烯合成乙酸：H2C===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
B．用氯苯合成环己烯：
C．用乙烯合成乙二醇：H2C===CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH
D．用甲苯合成苯甲醇：
解析：乙烯与水发生加成反应生成乙醇，乙醇催化氧化生成乙醛，乙醛氧化生成乙酸，故A可行；苯环可与氢气发生加成反应，氯代烃在NaOH的乙醇溶液中可发生消去反应，反应条件不是浓硫酸加热，故B不可行；乙烯与氯单质发生加成反应生成1,2-二氯乙烷，1,2-二氯乙烷在氢氧化钠溶液中加热水解生成乙二醇，可实现转化，故C可行；光照条件下甲基上H被Cl取代，在NaOH水溶液中可发生水解反应生成，可实现转化，故D可行。
综合强化
6．由E(H3CCH2CHO)转化为对甲基苯乙炔(H3CC≡CH)的一条合成路线如下：
EFGHH3CC≡CHCH(G为相对分子质量为118的烃)
下列说法不正确的是( B )
A．G的结构简式：H3CCH===CH2
B．第④步的反应条件是NaOH的水溶液，加热
C．第②步的反应类型是消去反应
D．E能发生银镜反应
解析：根据E和对甲基苯乙炔的结构简式可知，由E合成对甲基苯乙炔的过程实际上就是由—CH2CHO转化成—CH===CH2，最终转化成—C≡CH的过程。
具体合成路线为
第④步的反应条件应是NaOH的醇溶液，加热，B项错误；第②步的反应类型是消去反应，C项正确；E结构中含有醛基，能发生银镜反应，D项正确。
7．化合物M是合成抗菌药物的一种中间体。实验室由芳香烃A制备M的一种合成路线如图所示。
请回答下列问题：
(1)A的结构简式为。
B的化学名称为_邻甲基苯甲醛(或2-甲基苯甲醛)__。
(2)C→D所用试剂和反应条件为_Cl2、光照__。
(3)D→E的反应类型为_酯化反应(或取代反应)__；
M中所含官能团的名称为_碳碘键、酯基__。
(4)F→G的第一步反应的化学方程式为＋CH3OH 。
(5)Q是F的同分异构体，同时满足下列条件的Q的结构有_24__种(不考虑立体异构)。
①能与FeCl3溶液发生显色反应；
②1 mol Q最多消耗2 mol NaOH；
③含有碳碳三键，苯环上连有3个取代基。
其中核磁共振氢谱中有5组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1的结构简式为
(任写一种)。
(6)参照上述合成路线和信息，以苯为原料(无机试剂任选)，设计制备苯甲酸苯甲酯的合成路线。
。
解析：A为芳香烃，与CO在AlCl3、HCl作催化剂的条件下反应生成，则A为，中醛基先与银氨溶液在加热条件下反应，再与酸反应生成C()，C再发生取代反应生成与甲醇在浓硫酸并加热条件下发生酯化反应生成E()，与HCHO在一定条件下反应生成，在NaOH溶液存在的条件下发生水解反应再酸化生成G()，G与I2在一定条件下反应生成M。的同分异构体Q满足：①能与FeCl3溶液发生显色反应，说明结构中含有酚羟基，②1 mol Q最多消耗2 mol NaOH，则1 mol Q含有2个酚羟基，③含有碳碳三键，苯环上连有3个取代基，除2个酚羟基外，该结构可能为 (R为苯环连接羟基的结构)，R为时，烃基有2个取代位置()，对应有4×2＝8种结构，R为时，烃基有3个取代位置(，对应有4×3＝12种结构，R为时，烃基有1个取代位置()，对应有4×1＝4种结构，满足条件的一共有8＋12＋4＝24种结构；其中核磁共振氢谱中有5组峰，说明该结构中存在5种化学环境的氢原子，且峰面积之比为3∶2∶2∶2∶1，该结构中总氢原子数为10，因此不同环境的氢原子个数分别为3、2、2、2、1，满足条件的结构简式为
。
8．叶酸拮抗剂(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如下：
已知：
回答下列问题：
(1)A的结构简式为；
(2)A→B，D→E的反应类型分别是_还原反应__，_取代反应__；
(3)M中虚线框内官能团的名称为a_酰胺基__，b_羧基__；
(4)B有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有_15__种(不考虑立体异构)；
①苯环上有2个取代基；
②能够发生银镜反应；
③与FeCl3溶液发生显色反应。
其中核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为 ；
(5)参照上述合成路线，以乙烯和为原料，设计合成 的路线(其他试剂任选)。 。
解析：(1)由已知信息①可知，与反应时断键与成键位置为，由此可知A的结构简式为。
(2)A→B的反应过程中失去O原子，加入了H原子，属于还原反应；D→E的反应过程中与醛基相连的C原子上的H原子被Br原子取代，属于取代反应。
(3)由题图可知，M中虚线框内官能团a为酰胺基，b为羧基。
(4) 的同分异构体满足：能发生银镜反应，说明结构中存在醛基，与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基，同时满足苯环上有2个取代基，酚羟基需占据苯环上的1个取代位置，支链与苯环的连接方式有(黑点代表苯环)：、，共五种且与酚羟基分别有邻位、间位、对位三种结构，因此一共有5×3＝15种结构；其中核磁共振氢谱有五组峰，因酚羟基和醛基均无对称结构，因此峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式一定具有对称性(否则苯环上的氢原子不等效)，即苯环上取代基位于对位，核磁共振氢谱中峰面积比为6的氢原子位于与同一碳原子相连的两个甲基上，因此该同分异构体的结构简式为。
(5)以乙烯和为原料合成的路线设计过程中，可利用E→G的反应类型实现，因此需先利用乙烯合成中醛基可通过羟基催化氧化而得，中溴原子可利用D→E的反应类型实现，因此合成路线为
。
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