人教版高中化学选修5第三章第四节 第2课时《逆合成分析法》.docx

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人教版高中化学选修5第三章第四节第2课时《逆合成分析法》

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HOOC—COOH，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：

A→B：

__________________________________________________________；

C与银氨溶液反应：

___________________________________________________；

A＋D→E：

______________________________________________________。

答案　

（1）C2H5OH　CH2===CH2　CH3CHO

（2）C2H5OHCH2===CH2↑＋H2O

CH3CHO＋2Ag（NH3）2OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O

CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOCH2CH3＋H2O

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：

①最早是用粮食发酵制取乙醇，再用乙醇氧化法制乙醛。

2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O

②后来采用乙炔水化法，产率和产品纯度高。

CH≡CH＋H2OCH3CHO

③现在采用乙烯直接氧化法，产率和产品纯度高。

2CH2===CH2＋O22CH3CHO

请你说说①、②两种方法被淘汰的原因是什么？

答案　第①种方法成本高；第②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===CH2CH3CH2OH

CH3CHOCH3COOH

[归纳总结]

常见的有机合成路线

（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：

CH2===CH2CH2X—CH2XCH2OH—CH2OHHOOC—COOH―→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：

①在光照条件下，将2氯丁烷直接与氯气发生取代反应。

②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：

①________________________________________________________________________，

②________________________________________________________________________，

③________________________________________________________________________，

④________________________________________________________________________，

⑤________________________________________________________________________。

[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）：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________；

④________________________________________________________________________。

答案　①2CH2ClCH2CH2CH2OH＋O2

2CH2ClCH2CH2CHO＋2H2O

②2CH2ClCH2CH2CHO＋O2

2CH2ClCH2CH2COOH

③CH2ClCH2CH2COOH＋NaOH

HO—CH2—CH2—CH2—COOH＋NaCl

④HOCH2CH2CH2COOH＋H2O

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Ⅰ→中间体Ⅱ→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Ⅱ→中间体Ⅰ→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：

①对不同的合成路线进行优选；②由目标分子逆推原料分子并设计合成路线；③观察目标分子的结构。

逆合成分析法正确的顺序为（　　）

A．①②③B．③②①

C．②③①D．②①③

答案　B

3．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　B

4．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1molX能与2molNaOH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________，B→C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（　　）

①氧化　②消去　③加成　④酯化　⑤水解　⑥加聚

A．①⑤②③④B．①②③④⑤

C．②③⑤①④D．②③⑤①⑥

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（HOOC—COOH）的过程中，要依次经过下列步骤中的（　　）

①与NaOH的水溶液共热　②与NaOH的醇溶液共热

③与浓硫酸