2020_2021学年新教材高中化学第五章合成高分子专题提升课有机合成路线的设计课件新人教版选择性必修第三册

1、专题提升课有机合成路线的设计 【归纳整合归纳整合】1.1.有机合成的原则有机合成的原则: :(1)(1)起始原料要廉价易得起始原料要廉价易得, ,低毒性、低污染。低毒性、低污染。(2)(2)应尽量选择步骤最少的合成路线。应尽量选择步骤最少的合成路线。(3)(3)原子经济性高原子经济性高, ,具有较高产率。具有较高产率。(4)(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。2.2.表达方式表达方式: :合成路线图合成路线图a b c da b c d3.3.常用的有机合成路线常用的有机合成路线(1)(1)一元合成路线一元合成路线 (2

2、)(2)二元合成路线二元合成路线 (3)(3)芳香合成路线芳香合成路线(4)(4)常见官能团的引入常见官能团的引入官能团官能团引入方法引入方法碳碳双键碳碳双键卤代烃的消去卤代烃的消去 醇的消去醇的消去炔烃的不完全加成炔烃的不完全加成碳卤键碳卤键醇醇( (酚酚) )的取代的取代 烯烃烯烃( (炔烃炔烃) )的加成的加成烷烃烷烃( (苯及苯的同系物苯及苯的同系物) )的取代的取代羟基羟基烯烃与水的加成烯烃与水的加成 卤代烃的水解卤代烃的水解醛的还原醛的还原 酯的水解酯的水解醛基醛基醇的催化氧化烯烃的氧化醇的催化氧化烯烃的氧化羧基羧基醇的氧化醛的氧化醇的氧化醛的氧化 酯的水解酯的水解 烯烃的氧化烯烃

3、的氧化酯基酯基酯化反应酯化反应(5)(5)改变官能团的位置改变官能团的位置4.4.合成路线设计思路合成路线设计思路 【典例示范典例示范】【典例典例】(2020(2020江苏高考江苏高考) )化合物化合物f f是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体, ,其其合成路线如下合成路线如下: : (1)a(1)a中的含氧官能团名称为硝基、中的含氧官能团名称为硝基、_和和_。(2)b(2)b的结构简式为的结构简式为_。(3)cd(3)cd的反应类型为的反应类型为_。(4)c(4)c的一种同分异构体同时满足下列条件的一种同分异构体同时满足下列条件, ,写出该同分异构体的结构简式写出

4、该同分异构体的结构简式_。能与能与feclfecl3 3溶液发生显色反应。溶液发生显色反应。能发生水解反应能发生水解反应, ,水解产物之一是水解产物之一是-氨基酸氨基酸, ,另一产物分子中不同化学环境另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为的氢原子数目比为1111且含苯环。且含苯环。(5)(5)写出以写出以chch3 3chch2 2chocho和和 为原料制备为原料制备 的合成路线流程图的合成路线流程图( (无无机试剂和有机溶剂任用机试剂和有机溶剂任用, ,合成路线流程图示例见本题题干合成路线流程图示例见本题题干) )。【思维建模思维建模】解答有机合成问题的解题思路如下解答有机合成问题的解

5、题思路如下: : 【解析解析】(1)cho(1)cho为醛基为醛基,oh,oh为羟基。为羟基。(2)(2)由由a a、c c的结构简式推知的结构简式推知,a,a中中hoho转变为转变为chch3 3o,ao,a中中chocho转化为转化为chch2 2oh,oh,由转化条件分析由转化条件分析,a,a与与chch3 3i i反应反应, ,为为hoho转变为转变为chch3 3o,o,则推知则推知b b的结构简式为的结构简式为 。(3)c(3)c中中ohoh被被brbr所代替所代替, ,则则为取代反应。为取代反应。(4)(4)能与能与feclfecl3 3发生显色反应说明含有酚羟基发生显色反应说明

6、含有酚羟基, ,能发生水解反应能发生水解反应, ,说说明含有酯基明含有酯基, ,水解产物之一为水解产物之一为-氨基酸氨基酸, ,则说明氨基和羧基连在同一个碳原子则说明氨基和羧基连在同一个碳原子上上, ,另一个产物不同化学环境的另一个产物不同化学环境的h h原子数目比为原子数目比为11,11,说明该分子中取代基的基说明该分子中取代基的基团是对称的。硝基的不饱和度为团是对称的。硝基的不饱和度为1,1,酯基的不饱和度也为酯基的不饱和度也为1,1,酯基水解得羟基酯基水解得羟基, ,原原来苯环上必须连有羟基来苯环上必须连有羟基, ,由对称性知由对称性知, ,水解所得有机物中三个酚羟基是对称的水解所得有机

7、物中三个酚羟基是对称的, ,剩余的原子刚好组成一个氨基酸分子剩余的原子刚好组成一个氨基酸分子, ,由此写出结构简式为由此写出结构简式为 。(5)(5)分析目标产物分析目标产物, ,其中含有其中含有s=os=o双键双键, ,类比流程中类比流程中e e到到f,f,目标产物可由目标产物可由 与与h h2 2o o2 2反应而得反应而得, ,进一步逆推进一步逆推, ,模拟模拟d d至至e,e,可知可知chch3 3chch2 2chch2 2brbr与与 可生成可生成 。chch3 3chch2 2chch2 2brbr可以由可以由chch3 3chch2 2chocho先还原为先还原为chch3 3

8、chch2 2chch2 2oh,oh,再再与与pbrpbr3 3反应而得。反应而得。答案答案: :(1)(1)醛基醛基( (酚酚) )羟基羟基(2) (2) (3)(3)取代反应取代反应(4) (4) 【素养训练素养训练】1.1.在一次有机化学课堂小组讨论中在一次有机化学课堂小组讨论中, ,某同学设计了下列合成路线某同学设计了下列合成路线, ,你认为不合你认为不合理的是理的是 ( () )a.a.用氯苯合成环己烯用氯苯合成环己烯: : b.b.用甲苯合成苯甲醇用甲苯合成苯甲醇: : c.c.用乙烯合成乙酸用乙烯合成乙酸: :d.d.用乙烯合成乙二醇用乙烯合成乙二醇: : 【解析解析】选选d

9、d。氯苯能与氢气发生加成反应生成一氯环己烷。氯苯能与氢气发生加成反应生成一氯环己烷, ,一氯环己烷在氢一氯环己烷在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成环己烯氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成环己烯, ,可以实现可以实现,a,a合理合理; ;甲苯甲苯与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成 , , 在氢氧化钠水在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生取代反应生成溶液、加热条件下发生取代反应生成 , ,可以实现可以实现,b,b合理合理; ;乙烯与水发生加乙烯与水发生加成反应生成乙醇成反应生成乙醇, ,乙醇可以发生催化氧化生成乙醛乙醇可以发生催化氧化生

10、成乙醛, ,乙醛可以进一步氧化生成乙乙醛可以进一步氧化生成乙酸酸, ,可以实现可以实现,c,c合理合理; ;乙烯与氢气发生加成反应生成乙烷乙烯与氢气发生加成反应生成乙烷, ,但乙烷在光照条件下但乙烷在光照条件下与氯气发生取代反应与氯气发生取代反应, ,各种取代产物都会产生各种取代产物都会产生, ,无法控制生成无法控制生成chch2 2clchclch2 2cl,dcl,d不合不合理。理。2.2.乙酰水杨酸乙酰水杨酸, ,又名邻乙酰氧基苯甲酸又名邻乙酰氧基苯甲酸, ,是阿司匹林的主要成分。白色晶体或是阿司匹林的主要成分。白色晶体或粉末粉末, ,略有酸味略有酸味, ,易溶于乙醇等有机溶剂易溶于乙醇

11、等有机溶剂, ,微溶于水微溶于水, ,是常用的解热镇痛药。下是常用的解热镇痛药。下面是某化学小组利用逆推法设计乙酰水杨酸合成路线的过程面是某化学小组利用逆推法设计乙酰水杨酸合成路线的过程: :(1)(1)查阅资料查阅资料通过查阅资料得知通过查阅资料得知: :以水杨酸为原料合成乙酰水杨酸的反应为以水杨酸为原料合成乙酰水杨酸的反应为 由苯酚制备水杨酸的途径由苯酚制备水杨酸的途径: :(2)(2)实际合成路线的设计实际合成路线的设计观察目标分子观察目标分子乙酰水杨酸的结构。乙酰水杨酸的结构。乙酰水杨酸分子中有乙酰水杨酸分子中有2 2个典型的官能团个典型的官能团, ,即即_、_。 由目标分子逆推原料分

12、子并设计合成路线。由目标分子逆推原料分子并设计合成路线。首先首先, ,考虑酯基的引入考虑酯基的引入, ,由水杨酸与乙酸酐反应制得由水杨酸与乙酸酐反应制得; ;然后分头考虑水杨酸和乙然后分头考虑水杨酸和乙酸酐的合成路线。其中酸酐的合成路线。其中, ,乙酸酐的合成路线为乙酸酐的合成路线为 。(3)(3)根据信息和以前所学知识根据信息和以前所学知识, ,水杨酸可以有以下几种不同的合成路线水杨酸可以有以下几种不同的合成路线途径途径1:1: 途径途径2: 2: 以上两种合成路线中较合理的为以上两种合成路线中较合理的为_;_;理由是理由是_。【解析解析】通过观察通过观察, ,乙酰水杨酸分子中有乙酰水杨酸分

13、子中有2 2个典型的官能团个典型的官能团, ,即羧基、酯基。根即羧基、酯基。根据所学知识逆推据所学知识逆推, ,乙酸酐可由乙酸合成乙酸酐可由乙酸合成, ,乙酸可由乙醛氧化得到乙酸可由乙醛氧化得到, ,乙醛可由乙烯乙醛可由乙烯氧化得到氧化得到, ,而乙烯是一种基本的原料。因此乙酸酐的合成路线为而乙烯是一种基本的原料。因此乙酸酐的合成路线为chch2 2=ch=ch2 2 chch3 3cho chcho ch3 3cooh cooh 。水杨酸的第。水杨酸的第2 2种合成路线中种合成路线中, ,邻甲基苯酚邻甲基苯酚上的甲基氧化为羧基时上的甲基氧化为羧基时, ,所用的氧化剂所用的氧化剂( (如酸性高

14、锰酸钾溶液如酸性高锰酸钾溶液) )还会将酚羟基氧还会将酚羟基氧化。需要在氧化甲基前将酚羟基转化为不能被氧化剂氧化的基团化。需要在氧化甲基前将酚羟基转化为不能被氧化剂氧化的基团, ,在氧化甲基在氧化甲基后再把酚羟基还原出来。由于此过程较为复杂后再把酚羟基还原出来。由于此过程较为复杂, ,因此一般不采用此合成路线合因此一般不采用此合成路线合成水杨酸。在工业上常由苯酚出发成水杨酸。在工业上常由苯酚出发, ,采用由干燥苯酚钠与二氧化碳在加热、加采用由干燥苯酚钠与二氧化碳在加热、加压下生成邻羟基苯甲酸钠压下生成邻羟基苯甲酸钠, ,邻羟基苯甲酸钠酸化得到水杨酸邻羟基苯甲酸钠酸化得到水杨酸, ,进而合成乙酰

15、水杨进而合成乙酰水杨酸的合成方法。酸的合成方法。这种合成水杨酸的方法原料易得这种合成水杨酸的方法原料易得, ,工艺相对简单工艺相对简单, ,适合大规模生产。途径适合大规模生产。途径2 2氧化氧化甲基时还需要对羟基进行保护甲基时还需要对羟基进行保护, ,然后再恢复羟基然后再恢复羟基, ,会使产率降低。会使产率降低。答案答案: :(2)(2)羧基酯基羧基酯基chch2 2=ch=ch2 2 ch ch3 3cho chcho ch3 3cooh cooh (3)(3)途径途径1 1途径途径1 1原料易得原料易得, ,工艺相对简单工艺相对简单; ;而途径而途径2 2过程复杂过程复杂3.3.在药物、香料合成中常利用醛和醇反应生成缩醛来保护醛基在药物、香料合成中常利用醛和醇反应生成缩醛来保护醛基, ,此类反应在酸此类反应在酸催化下进行。例如催化下进行。例如: : 提示提示: :合成反应流程图表示方法示例如下合成反应流程图表示方法示例如下【解析解析】从信息来看从信息来看, ,两个羟基的引入是通过碳碳双键的氧化来实现的两个羟