高中化学 第三章 第四节 第2课时 逆合成分析法学案 新人教版选修5.doc

第2课时逆合成分析法学习目标定位熟知有机合成遵循的基本规律，学会设计合理的有机合成路线和逆合成分析方法，学会有机合成推断题的解答方法。1烃和烃的衍生物转化关系如图所示：(1)将相应的烃或烃的衍生物类别填入空格内。(2)若以ch3ch2oh为原料合成乙二酸hooccooh，则依次发生的反应类型是消去、加成、水解、氧化、氧化。2某有机物a由c、h、o三种元素组成，在一定条件下，a、b、c、d、e之间的转化关系如下：已知c的蒸气密度是相同条件下氢气的22倍，并可发生银镜反应。(1)写出下列物质的结构简式：a_；b_；c_。(2)写出下列变化的化学方程式：ab：_；c与银氨溶液反应：_；ade：_。答案(1)c2h5ohch2=ch2ch3cho(2)c2h5ohch2=ch2h2och3cho2ag(nh3)2ohch3coonh42ag3nh3h2och3ch2ohch3coohch3cooch2ch3h2o解析分析题目所给五种物质之间的转化关系：由acd，且c可发生银镜反应，可知c为醛，则a为醇，d为羧酸，e应是酯。再根据题意c的蒸气密度是相同条件下氢气的22倍，可得mr(c)44，所以c为乙醛。故a为乙醇，b为乙烯，d为乙酸，e为乙酸乙酯。探究点一有机合成路线的设计1有机合成路线设计思路(1)设计有机合成路线时，首先要正确判断需合成的有机物的类别，它含有哪些官能团，与哪些知识信息有关；(2)其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片段，或寻找官能团的引入、转换、保护方法，或设法将各片段拼凑衍变，尽快找出合成目标化合物的关键；(3)最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较，选择最佳的合成方案。2乙醛有三种工业制法：最早是用粮食发酵制取乙醇，再用乙醇氧化法制乙醛。2ch3ch2oho22ch3cho2h2o后来采用乙炔水化法，产率和产品纯度高。chchh2och3cho现在采用乙烯直接氧化法，产率和产品纯度高。2ch2=ch2o22ch3cho请你说说、两种方法被淘汰的原因是什么？答案第种方法成本高；第种方法生产过程中用到重金属盐(hg2盐)，毒性强，故被淘汰。3请设计合理方案：以ch2=ch2为原料，合成。答案ch2=ch2ch3ch2ohch3choch3cooh归纳总结常见的有机合成路线(1)一元合成路线：rch=ch2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯(2)二元合成路线：ch2=ch2ch2xch2xch2ohch2oh hooccooh链酯、环酯、聚酯(3)芳香化合物合成路线：活学活用1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：在光照条件下，将2氯丁烷直接与氯气发生取代反应。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？答案第二种途径更为合理。其原因是在第一种途径中，副反应多，所得产物中除2,3二氯丁烷外还有其他多种副产品。2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：答案在第二步的氧化过程中，键也会被氧化，使产率降低。对上述设计可做如下改进：探究点二逆合成分析法1正向合成分析法从已知的原料入手，找出合成所需的直接或间接的中间体，逐步推向合成的目标有机物，其合成示意图为2逆向合成分析法将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物，而这个中间体，又可由更上一步的中间体得到，依次类推，最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。3利用“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯的过程：逆合成分析思路，思维过程概括如下：(1)分析草酸二乙酯，分子中有2个酯基。(2)逆推，酯是由酸和醇合成的，则反应物为乙二酸ocohcooh和2倍比例的乙醇ch3ch2oh。(3)逆推1，乙二酸是由乙二醇氧化得来，乙二醇与乙醇的不同之处在于乙二醇有2个羟基(oh)。此醇羟基的引入可用1,2二氯乙烷()水解得到，而1,2二氯乙烷又可以用乙烯ch2=ch2与cl2加成而得。(4)逆推2，乙醇的引入可用乙烯(ch2=ch2)水化法制得，或氯乙烷水解。上述分析可概括为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)，通过五步反应进行合成，写出反应的化学方程式：_，_，_，_，_。归纳总结逆合成分析法设计有机合成路线的一般程序活学活用3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)答案解析利用逆合成分析法，首先分析目标分子中含有酯基，为酯类化合物，对于酯类化合物一般可采用酸与醇的酯化反应来合成，以此为出发点，依据烃及其衍生物的转化关系，可以按以下思路由目标分子逆推原料分子：因此以甲苯为原料进行合成苯甲酸苯甲酯，可以确定如下路线：路线1：路线2：对以上路线进行优选：路线2制备苯甲酸的步骤多，成本高，且使用较多的cl2，不利于环境保护。路线1由甲苯分别制备苯甲酸和苯甲醇，然后由它们发生酯化反应制备苯甲酸苯甲酯，是比较合理的合成路线。4写出以ch2clch2ch2ch2oh为原料制备的各步反应方程式(无机试剂自选)：_；_；_；_。答案2ch2clch2ch2ch2oho22ch2clch2ch2cho2h2o2ch2clch2ch2choo22ch2clch2ch2coohch2clch2ch2coohnaohhoch2ch2ch2coohnaclhoch2ch2ch2coohh2o解析对比给出的原料与目标产物可知，原料为卤代醇，产品为等碳原子数的环酯，因此，制备过程是醇羟基氧化成羧基，卤素原子再水解成羟基，最后发生酯化反应。1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中间体目标化合物c逆合成分析法可以简单表示为目标化合物中间体中间体基础原料d为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物答案d解析有机合成中需要一些必要的辅助原料，且使用的辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。2下面是有机合成的三个步骤：对不同的合成路线进行优选；由目标分子逆推原料分子并设计合成路线；观察目标分子的结构。逆合成分析法正确的顺序为()a bc d答案b3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取代消去加成答案b4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，已知1 mol x能与2 mol naoh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：_。5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：提示：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_，bc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分别生成和，鉴别i和j的试剂为_。(4)a的另一种同分异构体k用于合成高分子材料，k可由制得，写出k在浓硫酸作用下生成的聚合物的结构简式_。答案(1)醛基取代反应解析(1)bch3och3，可知b为甲醇，ch3oh与o2反应生成d，d不与nahco3溶液反应，d一定不是hcooh，则d应为hcho。基础过关一、逆合成分析法的应用1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()氧化消去加成酯化水解加聚a bc d答案c解析逆向分析法：再从乙醇开始正向分析反应过程，反应类型依次为消去反应加成反应水解反应氧化反应酯化反应。2以氯乙烷为原料制取乙二酸(hooccooh)的过程中，要依次经过下列步骤中的()与naoh的水溶液共热与naoh的醇溶液共热与浓硫酸共热到170在催化剂存在情况下与氯气反应在cu或ag存在的情况下与氧气共热与新制的cu(oh)2悬浊液共热a bc d答案c解析采取逆向分析可知，乙二酸乙二醛乙二醇1,2二氯乙烷乙烯氯乙烷。然后再逐一分析反应发生的条件，可知c项设计合理。3根据以下合成路线判断烃a为()a1丁烯 b1,3丁二烯c乙炔 d乙烯答案d二、有机合成路线的选择解析利用逆推法合成有机物，从产物入手，根据官能团的转化，推出原料即可。本题可设计为产物醛醇卤代烃。对照起始反应物与目标产物，需要在原料分子中引入cooh，而碳骨架没有变化，可逆推需要先制得醛，依次为醇、卤代烃。在原料分子中引入卤原子可以利用加成反应来完成。6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？答案方案(1)为最佳方案解析烷烃与溴蒸气发生取代反应时会生成一溴代物和多溴代物，产品的纯度低，故方案(2)、(3)不是最佳方案。7请认真阅读下列3个反应：现利用甲苯为原料，合成染料中间体dsd酸(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)写出后续合成路线的两种可能的设计，并对它们进行简要的评价，从中选出合理的合成路线。答案(1)前两步的顺序不能颠倒，若颠倒即先生成，再与hno3作用时不会得到所需产品。由于苯胺易被氧化且naclo有强氧化性，而双键加成与no2被还原条件不同，故以第种方案最合理。三、有机合成推断8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()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、的化学方程式_，_；(3)上述反应中属于取代反应的有_(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。解析(1)a物质应该是乙醇在cuo的作用下被催化氧化生成的乙醛，b物质是与卤素单质光照条件下发生取代反应生成的卤代烃，由在的条件下卤代烃发生的水解反应生成苯甲醇知，b中只有一个卤素原子即；(2)是乙醇的催化氧化，是乙酸与苯甲醇发生的酯化反应；(3)是加成反应，均是氧化反应，是与卤素发生的取代反应，是卤代烃发生的水解反应，也属于取代，是酯化反应属于取代；(4)原子利用率若是100%，实际找化合、加成反应类型的即可。能力提升9有以下一系列反应，最终产物为草酸。已知b的相对分子质量比a的大79，请推测用字母代表的化合物的结构简式。a_，b._，c._，d_，e._，f._。答案ch3ch3ch3ch2brch2=ch2解析根据题意采用逆推法进行思考，由于最终产物为乙二酸，它是由e经两步氧化而得，则f为乙二醛，e为乙二醇；又根据ce的反应条件可知，碳链骨架未变，则d为1,2二溴乙烷，c为乙烯，又c是由b发生消去反应得到的，则b为溴乙烷，又由m(b)m(a)79知a中一个h被一个br取代，a为乙烷。结合反应条件及有机物转化规律逆推得各物质转化过程如下：10已知一个碳原子上连有两个羟基时，易发生下列转化：。请根据下图回答问题：(1)e中含有的官能团的名称是_；反应的化学方程式为_。(2)已知b的相对分子质量为162，其完全燃烧的产物中n(co2)n(h2o)21，则b的分子式为_。(3)f是高分子光阻剂生产中的主要原料，f具有如下特点：能跟fecl3溶液发生显色反应；能发生加聚反应；苯环上的一氯代物只有两种，则f在一定条件下发生加聚反应的化学方程式为_。(4)化合物g是f的同分异构体，属于芳香化合物，能发生银镜反应。g有多种结构，写出其中两种苯环上取代基个数不同的同分异构体的结构简式：_、_。答案(1)羧基ch3cho2cu(oh)2naohch3coonacu2o3h2o(2)c10h10o2解析本题的难点是acd的转化。a的分子中既有酯基，又有溴原子，所以a在碱性条件下水解时，除得到醋酸钠外，另一产物因同一个碳原子上连有两个羟基而不稳定，由已知信息可知脱水得到乙醛(ch3cho)。由b的相对分子质量为162，结合燃烧产物的量的关系可设其分子式为cnhno2，知：13n32162，得n10，即b的分子式为c10h10o2。由反应：c10h10o2h2och3coohf(c8h8o)，结合f特点知其分子结构中含有羟基(酚类)和碳碳双键。因其一氯代物只有两种，所以f为苯环上的对位二取代物，故f的结构简式为。因其同分异构体能够发生银镜反应，故分子内存在醛基(cho)，即可写出相应的同分异构体的结构简式。11已知a是一种重要的化工原料，其分子组成为c4h9cl，由a可合成一种有果香味的液体h：其中f不能发生催化氧化反应，e和g都