【课件】2024届高三化学第一轮复习：有机合成路线的设计与实施++课件.pptx

第三章 烃的衍生物 第五节 有机合成第三课时有机合成路线的设计与实施 多姿多彩的有机材料2001年5月10日格列卫（甲磺酸伊马替尼片）诞生！把白血病人的5年存活率从原来的不到30%提高到89%！一、有机合成路线的设计碳骨架构建官能团转化有机合成路线的确定进行合理的设计与选择较低的成本和较高的产率简便而对环境友好的操作得到目标产物学习任务:设计有机合成路线1.正向合成分析法（又称顺推法）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，逐步推向目标化合物简单、易得碳骨架和官能团等方面的异同的比较二、有机合成路线分析方法这种按一定顺序进行的一系列反应就构成了合成路线增加一段碳链或连上一个官能团教材P85【思考与讨论】正向合成分析法示意图正向合成分析法示意图基础原料基础原料中间体中间体1目标目标化合物化合物中间体中间体2任务一：请以石油化工产品乙烯（C2H4）为原料（无机试剂任选），设计合理的路线合成乙酸(CH3COOH)C2H4C2H5OHCH3CHOCH3COOHH2O催化剂，加压O2Cu，O2催化剂，课本P86多步递进反应的总产率=各步反应产率的乘积(1)中合成路线总产率=70%70%70%34.3%产率(70%)(1)中合成路线总产率=70%70%70%34.3%产率(70%)(70%)合成步骤应尽可能少，以提高产率。

练后反思:(1)中每一步产率都较高，总产率却较低，分析原因合成步骤多是导致产率较低的重要原因之一思考:有机合成应遵循什么样的原则？【课堂练习1】1.请设计合理方案用 合成(无机试剂任选，用反应流程图表示，并注明反应条件)提示：RCH=CH2RCH2CH2BrHBr过氧化物C2H4C2H5OHCH3CHOCH3COOHH2O催化剂，加压O2催化剂，O2催化剂，正合成分析法逆合成分析法烃类C2H4C2H5OHCH3CHO目标目标化合物化合物中间体中间体1中间体中间体2基础基础原料原料2.逆向合成分析法（又称逆推法）采用逆向思维方法，从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止确定最适宜的确定最适宜的基础原料基础原料和和合成路线合成路线逆合成分析法示意图逆合成分析法示意图苯巴比妥(镇静催眠抗惊厥药)自体免疫性慢性活动性肝炎适用于肠道感染乙二酸二乙酯主要用于医药工业，是苯巴比妥、硫唑嘌呤、周效磺胺、磺胺甲基噁唑、羧苯酯青霉素、乙哌氧氨苄青霉素、乳酸氯喹、噻苯咪唑等药物的中间体任务二：请设计以简单的烃类物质为原料合成乙二酸二乙酯的合成路线（无机试剂任选）。

2C2H5OHCOC2H5COC2H5OO+CH2CH2任务二：请设计以简单的烃类物质为原料合成乙二酸二乙酯的合成路线（无机试剂任选）CH2CH2逆合成步骤的表示：可以用符号“”表示逆推过程，用箭头“”表示每一步转化反应石油裂解气)课本P86如何合成乙二酸二乙酯？课本P86再整理合成思路和路线，写出相关的反应方程式12345 确定乙二酸二乙酯的基础原料为乙烯，通过以下5步反应完成合成CH2=CH2+H2O催化剂，加压CH3CH2OH1.CH2=CH2+Cl2CH2CH2ClCl2.CH2CH2ClCl+2NaOHH2OCH2CH2OHOH+2NaCl3.CH2CH2OHOH+2O2催化剂HOOCCOOH+2H2O4.HOOCCOOH+2CH3CH2OH+2H2O催化剂H5C2OOCCOOC2H55.1.1,4二氧杂环己烷(又称1,4二氧六环或1,4二噁烷，)是一种常用的溶剂，在医药、化妆品、香料等精细化学品的生产中有广泛应用使用逆合成分析法设计它的合成路线提示:参考乙醇分子间脱水生成乙醚的反应）CH2OHCH2OHCH2BrCH2Br分析:合成路线:CH2CH2Br2NaOH/H2OCH2BrCH2BrCH2OHCH2OHH2SO4【课堂练习2】CH2CH22.苯甲酸苯甲酯是一种有水果香气的食品香料。

请以甲苯为基础原料，使用逆合成分析法设计它的合成路线分析:合成路线:例.氟他胺是一种抗肿瘤药，在实验室由芳香烃A制备氟他胺的合成路线如下：方法：先用“顺推法”缩小范围和得到一个大致结构，再用“逆推法”来确定细微结构这样，比单一的“顺推法”或“逆推法”快速而准确3)顺推、逆推法结合运用综合分析法(1)芳香烃A的名称是_，反应和的反应类型分别是_、_2)请写出反应的化学方程式_吡啶是一种有机碱，请推测其在反应中的作用_3)对甲氧基乙酰苯胺()是合成染料和药物的中间体，请写出由苯甲醚()制备对甲氧基乙酰苯胺的合成路线(其他试剂任选)解析】(1)反应发生取代反应，Cl原子取代苯环取代基上的氢原子，根据C的结构简式和的化学式可确定A为甲苯；反应苯环碳原子上引入NO2，发生取代反应；应是将硝基还原为氨基，还原反应；吡啶显碱性，其作用是吸收反应产生的HCl提高转化率；(3)根据目标产物和流程图，苯甲醚应首先与硝酸反应，在对位上引入硝基，然后在铁和盐酸作用下将NO2转化成NH2，最后在吡啶作用下与CH3COCl反应生成目标产物，(2)根据氟他胺的结构简式可知，反应发生取代反应有机合成的分析方法方法内容正合成分析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体,逐步推向待合成有机化合物,其思维程序:原料中间体产品逆合成分析法采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需要的直接或间接的中间体,逐步推向已知原料,其思维程序:产品中间体原料综合比较法采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,从而得到最佳合成路线ClCl2 2 (1)(1)NaOHNaOH/H H2 2O,O,(2)(2)H H2 2O/O/，加压，加压 (2)(2)CHCH2 2-CH-CH2 2 O OO O2 2/催化剂，催化剂，(1)(1)有机合成路线的选取原则（工业制备）途径一 CHCH2 2=CH=CH2 2+Cl+Cl2 2CHCH2 2-Cl-ClCHCH2 2-Cl-Cl2.2.CHCH2 2CHCH2 2-Cl-Cl-Cl-Cl+2NaOH+2NaOHH H2 2O O CHCH2 2-OH-OHCHCH2 2-OH-OH+2NaCl+2NaCl3.3.对比：途径二【课本P88】(1)途径二采用Cl2、NaOH，可能腐蚀设备，污染环境；途径一采用氧气和水，成本低，对环境污染小。

思考:有机合成还应遵循什么样的原则？(2)途径二原子利用率小于100%；而上述途径一原子利用率100%原料无毒、无污染；原子利用率高有机合成路线的选取原则思考：以下是两种由2-丙醇制备丙酮的方法:原子经济性反应目标产物的总质量生成物的总质量原子利用率=X100%2.原子利用率和产率相同吗?最理想的“原子经济性反应”就是原子利用率为100%的反应!5858+18原子利用率=X100%=76.3%3x583x58+392+6x18原子利用率=X100%=25.8%某产物的实际产量该产物的理论产量产率=X100%1.计算两种制备方法的原子利用率配平反应由相关概念可知哪些属于原子利用率为100%的反应？哪些路线对利用率很高？(5)要贯彻“绿色化学”理念等三、设计合成路线的基本原则(1)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；通常采用4个C以下的单官能团化合物和单取代苯P87有机合成中的原子经济；原料的绿色化；试剂与催化剂的无公害化；【典例】卡托普利为血管紧张素抑制剂，其合成线路几各步反应的转化率如下：则该合成路线的总产率是A58.5%B93.0%C76%D68.4%A路线1：步骤多，反应条件复杂，成本高，且使用较多的Cl2，不利于环境保护路线2：步骤少，反应条件简单，成本低，且使用Cl2较少【课堂练习3】以下已甲苯为原料合成苯甲酸苯甲酯的两种路线，哪种方案更科学？【课堂小结】有机合成合成的任务构建碳骨架增长和缩短、成环等过程官能团的引入、转化、消除及保护合成路线的设计原则成本低、产率高环境友好、路线短方法正向、逆向设计合成路线u有机合成发展史有机合成发展史20世纪初，世纪初，维尔施泰特维尔施泰特通过十余步反应合成颠茄酮，总产通过十余步反应合成颠茄酮，总产率仅有率仅有0.75%。

十几年后，十几年后，罗宾逊罗宾逊仅用仅用3步反应便完成合成，步反应便完成合成，总产率达总产率达90%颠茄酮颠茄酮20世纪中后期，世纪中后期，伍德沃德与多位化学家伍德沃德与多位化学家合作，合作，成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素成功合成了奎宁、胆固醇、叶绿素、红霉素、维生素维生素B12等一系列结构复杂的天然产物等一系列结构复杂的天然产物科科里里提出了系统化的逆合成概念提出了系统化的逆合成概念，开始开始利用计算机来辅助设计合成路线利用计算机来辅助设计合成路线维生素B12有机合成的应用工程塑料工程塑料聚碳酸酯聚碳酸酯 迄今为止迄今为止，人类已知的物质中，人类已知的物质中95%以上为以上为有机物有机物，而这些，而这些有机物有机物大大多数是由人工合成的通过有机合成制得的药物、材料等物质广泛地多数是由人工合成的通过有机合成制得的药物、材料等物质广泛地应用于农业、轻工业、重工业、国防工业等众多领域应用于农业、轻工业、重工业、国防工业等众多领域上海世博会的石油馆上海世博会的石油馆“油立方油立方”比比TNT爆炸威力大得多爆炸威力大得多的的超级炸药八硝基立方烷3、有机合成的一种装置：（1）仪器a的名称是 （2）仪器b的名称是 （3）仪器c的名称是 作用是 三颈烧瓶或三口烧瓶恒压分液漏斗冷凝管或球形冷凝管冷凝回流【思考】有机合成是如何实现合成目标的？恒压滴液漏斗 球形冷凝管 三颈烧瓶 有机合成的常用装置 P891.由异丁烯合成甲基丙烯酸，合成路线如下：回答下列问题：【同步练习】H2C=C-CH3CH3A溴水BC催化剂/催化剂/D浓硫酸/H2C=C-COOHCH3反应的条件 .B生成C的反应方程式 。

NaOH水溶液，加热2HOC(CH2HOC(CH3 3)2 2CHCH2 2OH+OOH+O2 2 2HOC(CH 2HOC(CH3 3)2 2CHO+2HCHO+2H2 2O O催化剂异丁烯异丁烯甲基丙烯酸甲基丙烯酸BrBrH2C-C-CH3CH3BrHOH2C-C-CH3CH3OHO OHC-C-CH3CH3OHH H3 3C-C-COOHCH3OH水解氧化氧化醇的消去醇的消去不能被氧化不能被氧化2.2.苯佐卡因，结构简式：学名：氨苯甲酸乙酯它是一种白色结晶粉末,无臭、味微苦可作为局部麻醉药，可使疼痛感减轻请从乙烯、丙烯、1,3-丁二烯、苯、甲苯、苯酚中挑选合适原料合成苯佐卡因已知：已知：苯胺，有强还原性，易被氧化+分析过程分析过程:原料原料乙烯目标分子目标分子【同步练习】你认为哪种合成路线合理？为什么？你认为哪种合成路线合理？为什么？+？氨基易被氧化归纳说明引入或转化官能团时，引入或转化官能团时，注意综合考虑，必要时需要对有些注意综合考虑，必要时需要对有些官能团进行保护官能团进行保护练练33：推断：A、B、C、D、E、F的结构简式?乙烯乙醇乙酸C2H4O2CH2OHCH2COOHCH2OOCCH3CH2COOCH2CH3【同步练习】练习4已知：分析下图变化，加成写出A、B、C、D、E、F的结构简式?CHCH3 3C C C CO OCHCH3 3=CH3C COCH3-CNH HCH3C COHCH3-COOH CHCH2 2C C C CCHCH3 3-COOHCOOH=CHCH2 2C C C CCHCH3 3-COCOOCHOCH3 3=注意读懂题干信息注意读懂题干信息加聚反应加成加成消去酯化【同步练习】酚是重要的化工原料，通过下列流程可合成阿司匹林、香料和一些高分子化合物。

COOHOHCOOHOOCCH3OHBrBrOH取代反应消。