3.1.2有机合成路线的设计有机合成的应用导学案高二化学选择性必修3

第2课时有机合成路线的设计有机合成的应用课程标准1．初步学会利用逆推法分析有机合成路线的思想。2．熟知有机合成的基本规律，学会评价、优选合理的有机合成路线。3．了解原子经济和绿色化学的思想。学法指导1.对比学习法。通过正向合成分析法和逆向合成分析法的对比，体会有机合成的基本方法；通过原料分子与目标化合物分子的结构对比，设计合理的合成路线。2．交流与讨论法。在有机合成路线设计过程中，与同学交流、讨论，确定最佳的合成路线。3．案例法。通过对典型有机合成案例(苯甲酸苯甲酯的合成)的分析，体会有机合成路线的设计思路、方法。必备知识·自主学习——新知全解一遍过知识点一有机合成路线的设计1.正推法(1)路线：某种原料分子目标分子。(2)过程：首先比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同，包括________和________两个方面的异同；然后，设计由原料分子转向目标化合物分子的合成路线。2．逆推法(1)路线：目标分子逆推(2)过程：在逆推过程中，需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的________________，直至选出合适的起始原料。3．优选合成路线依据(1)合成路线是否符合________。(2)合成操作是否________。(3)绿色合成绿色合成主要出发点是：有机合成中的__________；原料的________；试剂与催化剂的________________。4．利用逆合成分析法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线(1)观察目标分子的结构(2)逆推设计合成路线(3)合成方法的设计(设计四种不同的合成方法)①②③④(4)合成方法的优选①路线由甲苯分别制取________和________，较合理。②④路线中制备苯甲酸的________多、________高，且Cl2的使用不利于________。③的________虽然少，但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求________操作，成本高。微点拨与Cl2反应时，条件不同产物不同。光照时，氯原子取代侧链甲基上的氢原子；而当Fe存在时，氯原子取代苯环上甲基邻、对位上的氢原子。学思用以乙烯为原料生产环氧乙烷的方法很多。经典的方法是氯代乙醇法，它包括两步反应：①CH2=CH2＋Cl2＋H2O→ClCH2CH2OH＋HCl现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成，反应方程式为2CH2=CH2＋O2Ag与经典方法相比，现代方法的突出优点是()A．所使用的原料没有爆炸的危险B．符合绿色化学中的最理想的“原子经济”C.对设备的要求较低D．充分利用了加成反应的原理知识点二有机合成的应用1.有机合成是化学学科中最活跃、最具创造性的领域之一，人工合成的有机物广泛应用于农业(如高效低毒杀虫剂)、轻工业(如表面活性剂)、重工业(如工程塑料)、国防工业(如高能燃料)等众多领域。2．有机合成是化学基础研究的一个重要工具。学思用以2010年诺贝尔化学奖获得者的名字命名的赫克反应、根岸反应和铃木反应已成为化学家们制造复杂化学分子的“精致工具”，在科研、医药和电子等领域已经广泛应用。下面反应的生成物就是由铃木反应合成出来的一种联苯的衍生物：下列叙述正确的是()A．该反应为加成反应，且原子利用率达100%B．该联苯的衍生物属于芳香烃C．该联苯的衍生物苯环上的一硝基取代产物有7种D．该联苯的衍生物可使酸性高锰酸钾溶液褪色关键能力·课堂探究——学科素养全通关提升点有机合成路线的设计及应用1.有机合成的三种常见方法(1)正向合成法：此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物，其思维程序是：原料→中间产物→产品。(2)逆向合成法：简称逆推法，此法采用逆向思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品→中间产物→原料。(3)类比分析法：此法要点是采用综合思维的方法，其思维程序为“比较题目所给知识原型→找出原料与合成物质的内在联系→确定中间产物→产品”。2．有机合成路线设计应遵循的四个原则(1)符合绿色化学思想。(2)原料价廉，原理正确。(3)路线简捷，便于操作，条件适宜。(4)易于分离，产率高。3．有机合成常见的三条合成路线(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(3)芳香化合物合成路线互动探究问题请设计以乙烯为原料制备乙二酸乙二环酯的合成路线。典例示范[典例]有机碱，例如二甲基胺()、苯胺()、吡啶()等，在有机合成中应用很普遍，目前“有机超强碱”的研究越来越受到关注，以下为有机超强碱F的合成路线：已知如下信息：③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体回答下列问题：(1)A的化学名称为____________。(2)由B生成C的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________。(3)C中所含官能团的名称为________________。(4)由C生成D的反应类型为________。(5)D的结构简式为____________________。(6)E的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，且核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有________种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为________________。素养训练[训练]已知RXMg/醚RMgX(X表示卤素原子)，以苯甲醇为原料制备，画出合成路线图________________________________________________________________________(无机试剂及有机溶剂任选)。已知：(R、R1、R2均表示烃基)。·课堂总结·知识导图误区警示有机合成综合题中容易出错的地方1．物质转化缺乏依据。在所给合成路线中，有时存在一步或两步的变化是中学有机化学中未曾学习过的，此时推断过程往往难以进行下去。遇到这种情况，应该结合变化前后两种有机物在碳骨架、官能团等方面的差异去寻找突破口，切勿主观臆造化学反应使物质转化缺乏依据。2．容易混淆反应条件。有机化学反应大多需要在一定条件下才能进行，如酯化反应一般用浓硫酸，而酯的水解反应用稀硫酸即可；卤代烃的取代反应需在NaOH的水溶液中进行，而卤代烃的消去反应则需在NaOH的醇溶液中进行等。有些催化剂可能是与反应物发生反应的生成物，如苯的卤代反应，一般加入铁粉，而实际起催化作用的是卤化铁，有时题目给出了卤化铁，但学生由于思维定式，就会出现错误。3．不能忽视在有机合成过程中对某些官能团的保护。有机合成中主要涉及酚羟基、醛基、碳碳双键、氨基的保护。随堂检测·强化落实——基础知能练到位1.乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途，其结构简式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品，则甲醛与氨的物质的量之比为()A．1∶1B．2∶3C．3∶2D．2∶12．用乙炔为原料制取CH2Br—CHBrCl，可行的反应途径是()A．先加Cl2，再加Br2B．先加Cl2，再加HBrC．先加HCl，再加HBrD．先加HCl，再加Br23．以溴乙烷为原料制备1，2二溴乙烷，下列方案中最合理的是()A．CH3CH2BrNaOH溶液CH3CH2OH浓硫酸、170℃CH2=CH2B．CH3CH2BrBr2CH2BrCH2C．CH3CH2BrNaOH醇溶液CH2=CH2HBrCH3CH2BrBr2CH2D．CH3CH2BrNaOH醇溶液CH2=CH2Br2CH24．由有机物X合成有机高分子黏合剂G的流程图如下：下列叙述错误的是()A．有机物X中的含氧官能团是羧基和羟基B．Z的结构简式一定是C．由X生成1molY时，有1molH2O生成D．反应Ⅲ是加聚反应5．工业上以丙酮为原料制取有机玻璃的合成路线如图所示。(1)写出A、B的结构简式：A________________，B________________。(2)写出B→C、C→D的化学方程式：B→C______________________________________________________________________________________________________________________________________；C→D__________________________________________________________________________________________________________________________________________。第2课时有机合成路线的设计有机合成的应用必备知识[知识点一]1．（2）官能团碳骨架2．（2）中间有机化合物3．（1）化学原理（2）安全可靠（3）原子经济性绿色化无公害性4．（4）苯甲酸苯甲醇步骤成本环境保护步骤无水[学思用]解析：“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放和零污染，经典方法：除生成环氧乙烷外还有CaCl2和H2O的生成，还使用有毒气体氯气，不符合绿色化学的原则；现代工艺：乙烯和氧气反应全部生成了环氧乙烷，原子利用率为100%，符合绿色化学的原则。答案：B[知识点二][学思用]解析：从反应看，反应物不是一种，所以不是加成反应，原子利用率也不是百分之百；该联苯的衍生物中含有氧元素，不属于芳香烃；该联苯的衍生物苯环上的位置有8个，有5种不同的环境，所以一硝基取代产物有5种；该联苯的衍生物和苯直接相连的碳原子上有氢原子，所以可使酸性高锰酸钾溶液褪色。答案：D关键能力提升点[互动探究]问题：提示：逆推法寻找中间体，逐步推向已知原料乙烯。正确的合成路线：[典例]解析：（1）由题中信息可知，A的分子式为C2HCl3，其结构简式为ClHC=CCl2，其化学名称为三氯乙烯。（2）B与氢氧化钾的醇溶液共热发生消去反应生成C（），该反应的化学方程式为（3）由C的分子结构可知其所含官能团有碳碳双键和氯原子。（4）C（）与过量的二环己基胺生成D，D与E发生信息②的反应生成F，由F的分子结构可知，C的分子中的两个氯原子被二环己基胺所取代，则由C生成D的反应类型为取代反应。（5）由D的分子式及F的结构可知D的结构简式为。（6）已知苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体。E（）的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，则其分子中也有羟基；核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶2∶1的有共6种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为答案：（1）三氯乙烯（2）（3）碳碳双键、氯原子（4）取代反应（5）（6）6答案：随堂检测1．解析：该物质中的碳原子来自于甲醛，而氮原子来自于氨，根据元素守恒关系可确定甲醛与氨的物质的量之比为6∶4，即3∶2。答案：C2．解析：由目标产物与原料对比可得知，乙炔应先与HCl按照1∶1发生加成反应，其产物再与Br2加成即可。答案：D3．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