（专题）有机合成及其应用合成高分子化合物12有机合成路线的设计及应用学案鲁科选择性必修304.docx

第2课时 有机合成路线的设计及应用新课程标准学业质量水平1 .初步学会利用逆推法分析有机合成 路线的思想2 .熟知有机合成的根本规律，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1 .证据推理与模型认知:可以通过分析、推理等方 法认识有机合成的本质特征，建立有机合成的具 体模型，并能运用相关的模型合成一些陌生的有 机化合物，设计合成路线提醒有机合成的本质和 规律2 .科学探究与创新意识:能从有机物的结构出发， 依据有机化合物结构的特点，设计多种合成方案， 运用多种方法优化合成路线，创新合成路线，养成 勤于实践、善于合作、敢于质疑、勇于创新的学 科素养必备知识•素养奠基一、有机合成路线的设计碳链的连接A⑴路线：某种原料分子 官能团的引人目标分子⑵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，包括宣能团和碳量架两个方 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⑴路线：目标分子 型原料分子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中间有机化合物,直至选出适 宜的起始原料⑴合成路线是否符合化学原理2)合成操作是否平安可靠⑶绿色合成绿色合成主要出发点是有机合成中的原子经济性;原料的绿色化;试剂与催化剂的无公害性。

丫CH3 cH2OOCH2 cH3CC/ \H 十/ \II R +2CH3cH2OH-R II +H2O⑴欲使上述反响顺利向右进行，你认为较适宜的催化剂是什么？ 提示:要使平衡向右移动，可以通过吸收水到达目的，故适宜的催化剂为浓硫酸⑵烯煌在一定条件下可以发生氧化反响:KMnCL/OH：rch=ch2丽—"RCH—CH2I IOH OHCH2—CH—CHO请设计合理方案由CH2=CH—CHO制备甘油醛OH OH提示: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，但如果将CH2=CH-CH0直 接氧化，那么醛基也会被氧化，故需先将醛基加以保护，其保护方式可以考虑题目中一开始的 信息，将醛基与醇进行反响，然后再通过条件的控制使平衡向左移动恢复醛基即可，故整个过 程可以设计如下:OCH2 cH3CH3cH2叟 CH2=CH-CH\CH2rH—CHOH7~~'OCH2 cH3KMnCVOH 二低温KMnCVOH 二低温CH2—CH—CH( OCH2 cH3) 2NOOil OH—>CH2—CH—CHOI IOH OH（逆推法（逆推法分析原料和产品的结构N合成路线的设计）构建碳骨架安装官能团【评价优选合成新物质有机合成的应用）验证新成果黑索新理论课堂检测•素养达标1 .绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率，原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质 量之比,在以下制备环氧乙烷的反响中，原子利用率最高的是ych2—ch22=CH2+ CH3—c—O-OH (过氧乙酸)一 O +CH3COOII2=CH2+Cl2+Ca(0H)2+CaCl2+H202=CH2+O22=CH2+O2催化剂2CH2—CH2\ /OD.D.3cH2 cH2I Ion onch2—ch2& V+HOCH2CII2—0—CI I2CH2OH+2II2O【解析】选c。

c中乙烯氧化制备环氧乙烷的反响中，所有原子全部转化为产物，反响完全，因 此原子利用率最高2 . （2021 •福州高二检测）由滨乙烷制取1, 2-二浪乙烷，以下转化方案中最好的是 3cH2Br "OH 水溶液到3cH2H答CH2rH2与OWOW3cH2Br 三cHzBrCHzBrNaOH小溶液-HB3CH2Br△"CII2=CH2-CH3CH2Br-%3I12BrCH2BrNaOH小溶液.Br3CH2BrA'CH2=CH2-CH2BrCH2Br【解析】选DA项步骤较多,B项副产物较多，浪费原料,C项步骤多,生成物不唯一,原子利用 率低,D项合理O. H2cq乩称为环氧乙烷，它在一定条件下，能与氢化物发生加成反响，氢原子加到氧原子 ? °\上，其他局部加到碳原子上以下对环氧乙烷的衍生物ch-ch-ch2的表达中，不正确的选 项是 （）ClOH OHII ICH2—CH—CH2” o/ \CH2—CH—CH23溶液能生成难溶于硝酸的白色沉淀Cl QCl OH OHI / \I I I【解析】选Do CH2-CH-CH2与H2o加成可生成CH2-CH-CH2 ；由A项中的产物继续水解CH2—CH—CH2可得OH on OH ,即为c项;该环氧乙烷衍生物水解，即得B项中产物;有机物中卤素原子 不电离，不能产生AgCl白色沉淀。

3 .工业上合成氨的原料之一一一也有一种来源是石油气，如丙烷有人设计了以下反响途径（假设反响都能进行、反响未配平），你认为最合理的是催化剂.3也+小0加热'C0+II23H8+2螂CO2+H2O,丛0里邂山+2【解析】选Co这是一道与化工生产实际相联系的题目,在工业生产中应考虑经济效益,反响机 理要低本钱、低能耗,从所给的几种反响途径来看A、B能耗都高,原料利用率低,而C项使用 催化剂,能耗低,原料利用率高,D项浪费资源且步骤较多4 .乙二酸二乙酯(D)可由石油气裂解得到的烯嫌合成答复以下问题：, ic]同 「囚嚓剂"QHe催化剂，园3 H5 cli n2o 1CH2 = CHCH2 OH 华hv ③COOC2 H5D COOC2 H5(1)B和A为同系物,B的结构简式为 o⑵反响①的化学方程式为,其反响类型为 O⑶反响③的反响类型为 0(4)C的结构简式为 o⑸反响②的化学方程式为 O【解析】根据流程图可知,A与水反响生成C2H60,氢原子数已经到达饱和，属于饱和一元醇，那 么为乙醇,故A为乙烯；乙醇与C生成乙二酸二乙酯，那么C为乙二酸,结构简式为HOOC-COOH, 又因B和A为同系物,B含3个碳,那么B为丙烯,结构简式为CH2rHe出,丙烯与氯气在光照的 条件下发生& -II的取代反响生成CH2rHe叱1。

⑵反响①为乙烯与水发生加成反响生成乙醇, 催化剂反响的化学方程式为CH2=CH2+H2O啕13cH2比反响类型为加成反响⑶反响③是卤代垃在NaOH水溶液中发生取代反响生成醇,那么反响类型为取代反响5)反响②是乙醇与乙二酸 发生酯化反响生成酯和水，反响的化学方程式为催化剂、2CH3CH2OH+HOOCCOOH' A CH3cH2OOCCOOCH2cH3+2H2O催化剂答案：⑴ CH2=CHCI13 (2) CH2rH2+H2O(H3cH20H 加成反响（3）取代反响（4）H00CC00H⑸ 2CHbCII20IIHI00CC00II^Z^CH3C^00CC00CH2CH3+2H20?情境-思考绿色化学又称“环境无害化学〃、“环境友好化学〃、“清洁化学〃，绿色化学是近十年才产 生和开展起来的，是一个“新化学婴儿〃绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的 科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染世界上很多国家已把“化学的绿色化〃作为 新世纪化学进展的主要方向之一在“绿色化学工艺〃中，理想状态是反响物中原子全部转化 为欲制得的产物，即原子利用率为100%o“绿色化学”标志思考:取代反响、加成反响和消去反响三大有机反响在有机合成中应用十分广泛，在这几个化学反响中，哪些反响才符合“绿色化学工艺〃 ？提示:所有反响物中的原子均转化到产物中，才符合“绿色化学〃的原理，只有加成反响符合“绿色化学工艺〃，而取代反响和消去反响均有原子进入非目标产物。

二、用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线.观察目标分子的结构：碳骨架相同，含有相同的碳原子数,且均含有基环.逆推,设计合成思路:目标化合物分子目标化合物分子.设计合成路线（设计四种不同的合成路线）：（1）4.合成方法的优选:⑴路线中由甲苯分别制取苯甲醇和苯甲酸较合理2）、（4）路线中制备苯甲酸步骤多、本钱 高，且Ck的使用不利于环境保护3）的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的复原剂LiAlk和要 求无水操作,本钱较高做一做 有下述有机反响类型:①消去反响；②水解反响；③加聚反响;④加成反响;⑤复原反响;⑥氧化反响以丙醛为原料制取1,2丙二醇，所需进行的反响类型依次是提示:⑤①④②ch2—ch—ch3ch2—ch—ch3用逆推法分析 OH Oil - Cl Cl-CH2-CH—CH3一HO—CII2—CH2—CH3-OHC—CH2—CH3,然后从原料到产品依次发生复原反响(或加成反响)、消去 反响、加成反响、水解反响三、有机合成的应用.有机合成是化学学科中最活泼、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(如外表活性剂)、重工业(如工程塑料)、国防工业(如高能燃料) 等众多领域。

1 .有机合成是化学根底研究的一个重要工具想一想;甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体，旧法合成的反响是(CH3) 2c=o+hcn — (ch3) 2c (oh) cn,(CHa) 2C (OH) CN+CHQH+H2soi 一ch2r (CID COOCH3+NH1HSO1020世纪90年代新法合成的反响是CH3C=CH+C0+CH30H-^CH2=C(CH3)COOCH3,与旧法比较,新法 的优点有哪些？提示：比较两种合成方法,新法的优点是没有副产物,原料利用率高关键能力•素养形成知识点 有机合成路线的设计— —修重点释疑⑴正向合成法:此法采用正向思维方法，从原料入手，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f中间产物一产品⑵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,逐步推向原料,其思维程序是:产品一中间产物 一原料⑶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一找出原料与合成物质的内在联系一确定中间产物一产品〃。

1)符合绿色化学思想⑵原料价廉，原理正确⑶路线简捷,便于操作,条件适宜⑷易于别离，产率高1) 一元合成路线:R—CH=CH2f卤代烧一一元醇f 一元醛f 一元竣酸f酯⑵二元合成路线CH3 cH2 OH -> CH2 = CH2 ―► CH2XCH2XHOOCCOOH-- OHCCHO-- HOCH2 cH2 0HI链酯、环酯、聚酯⑶芳香化合物合成路线――*一一 芳香酯—【思考•讨论】⑴试分析卤代煌在有机合成中有哪些重要应用？提示:①可以实现碳骨架增长,如：卤代燃与C2出ONa、CH3c三CNa、NaCN发生取代反响，使碳骨架 增长②卤代烽水解反响，使卤素原子转化为羟基,实现官能团转化③卤代燃消去反响,生成烯煌,使官能团发生转化⑵请设计以乙烯为原料制备乙二酸乙二酯的合成路线提示：X XX2 I I NaOH/HQCH2= ch2-^*ch2—CH2OH OHI o O)CH2-CH2-^CHO q COOHCHO COOHI,IICOOCHiI Icooch2一宓.案例示范一【典例】（2021 •山东等级考）化合物F是合成口引躲-2-酮类药物的一种中间体,其合成路线如下:①醉钠A 。