高中化学 第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物 第一节 有机化合物的合成第2课时有机合成路.docx

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高中化学第三章有机合成及其应用合成高分子化合物第一节有机化合物的合成第2课时有机合成路

第2课时　有机合成路线的设计

及有机合成的应用

1．了解有机合成路线的设计。

2．掌握有机合成的分析方法——逆推法。

（重点）

3．掌握简单有机物的合成。

（重难点）

有机合成路线的设计及有机合成的应用

1．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，包括官能团和碳骨架两个方面的异同；然后，设计由原料分子转向目标化合物分子的合成路线。

（2）逆推法

①路线：

目标分子

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合成路线是否符合化学原理。

②合成操作是否安全可靠。

③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。

（4）逆推法设计有机合成路线的一般程序

（5）利用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线

①合成路线的设计

②以甲苯为原料合成苯甲酸苯甲酯的4条路线：

a.

b.

c.

d.

③评价优选合成路线

a路线中由甲苯制取苯甲酸和苯甲醇，较合理。

b、d路线中制备苯甲酸步骤多、成本高，且Cl2的使用不利于环境保护。

c的步骤虽然少，但使用了价格昂贵的催化剂LiAlH4和要求无水操作，成本较高。

2．有机合成的应用

（1）有机合成是化学学科中最活跃、最具有创造性的领域之一。

（2）在化学基础研究方面，有机合成也是一个重要的工具。

请设计以乙烯为原料制备乙二酸乙二酯的合成路线。

【提示】　

1．有机合成题的解题思路

（1）分析碳链的变化：

有无碳链的增长或缩短，有无成环或开环。

（2）分析官能团的改变：

引入了什么官能团，是否要注意官能团的保护。

（3）读懂信息：

题中的信息可能会成为物质转化中的重要一环，因而要认真分析信息中牵涉的官能团（或碳链的结构）与原料、产品或中间产物之间的联系。

（4）可以由原料正向推导产物，也可以从产物逆向推导出原料，也可以从中间产物出发向两侧推导，还可以由原料和产物推导中间产物。

2．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：

题组1　有机合成路线的设计

1．A（C2H2）是基本有机化工原料。

由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线（部分反应条件略去）如下所示：

回答下列问题：

（1）A的名称是________，B含有的官能团是________。

（2）①的反应类型是________，⑦的反应类型是________。

（3）C和D的结构简式分别为________、________。

（4）异戊二烯分子中最多有________个原子共平面，顺式聚异戊二烯的结构简式为________。

（5）写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体________（填结构简式）。

（6）参照异戊二烯的上述合成路线，设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3丁二烯的合成路线________。

【解析】　

（1）由A的分子式为C2H2知，A为乙炔。

由B的加聚反应产物的结构简式可逆推B的结构简式为CH2===CHOOCCH3，分子中含有碳碳双键和酯基。

（2）由HC≡CH＋CH3COOH―→CH2===CHOOCCH3可知，反应①为加成反应；由

可知，反应⑦为醇的消去反应。

（3）由反应物和反应条件可知，C应是聚酯的水解产物，故C为

由聚乙烯醇缩丁醛的结构简式可知，该产物是由2分子聚乙烯醇与m分子丁醛发生缩合反应的产物，故D为CH3CH2CH2CHO。

（4）如右所示，碳碳双键两端直接相连的6个原子一定共面，单键a旋转，可使两个双键直接相连的10个原子共面，单键b旋转，可使甲基上最多有1个氢原子在上述平面内，因此共面的原子最多有11个。

顺式聚异戊二烯是指结构单元中两个CH2均在双键的同一侧，其结构简式为

。

（5）C2H2中含碳碳三键，因此含有碳碳三键的异戊二烯的同分异构体主要是碳链异构和三键位置异构，共有CH3CH2CH2C≡CH、CH3CH2C≡CCH3、

3种同分异构体。

（6）由合成路线可知，反应⑤为乙炔与丙酮羰基的加成反应，反应⑥为碳碳三键的加成反应，反应⑦为醇的消去反应。

模仿题中合成路线，可设计如下合成路线：

【答案】　

（1）乙炔　碳碳双键和酯基

（2）①加成反应　②消去反应

2．化合物F是一种抗心肌缺血药物的中间体，可以通过以下方法合成：

（1）化合物A中的含氧官能团为________和________（填官能团名称）。

（2）化合物B的结构简式为________；由C→D的反应类型是________。

（3）写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

Ⅰ.分子中含有2个苯环

Ⅱ.分子中含有3种不同化学环境的氢

（4）已知：

RCH2CN

RCH2CH2NH2，

化合物X请写出以

为原料制备化合物X（结构简式见右图）的合成路线流程图（无机试剂可任选）。

合成流程图示例如下：

CH3CHO

CH3COOH

CH3COOCH2CH3

【解析】　

（1）由化合物A的结构简式知，其含氧官能团有醚键和醛基。

（2）由结构简式可推知化合物A的分子式为C14H12O2，结合B的分子式C14H14O2可知，B是A中醛基还原为羟基的反应产物，故B的结构简式为

观察C、D的结构简式，可看出D是C中—Cl被—CN取代的产物，故C→D的反应类型为取代反应。

（3）E的同分异构体中含有2个苯环，这一结构特点与E相同；由于E的分子中碳原子数较多，要求其同分异构体中含有3种不同化学环境的氢，则结构必须高度对称。

据此，满足条件的E的同分异构体的结

【答案】　

（1）醚键　醛基

【规律总结】　有机合成路线的选择

有机合成往往有多条路线，经过多步反应才能完成，因此确定有机合成的路线及途径时就要进行合理的选择。

选择的基本要求是：

原料廉价、原理正确、路线简捷、便于操作、条件适宜、易于分离、产率高。

题组2　有机推断

3．在一定条件下发生转化。

已知：

2RCHO＋O2

2RCOOH。

试回答下列问题：

（1）有机物的名称：

A________，B________，C________。

（2）有机物的结构简式：

D________。

（3）反应A―→B的化学方程式是_________________________________

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

（4）B―→C的反应类型属于________反应，B＋D―→E的反应类型属于________反应。

【解析】　B―→C―→D为连续氧化过程，则B为醇，C为醛，D为酸；B＋D―→E为酯化反应，E为乙酸乙酯，则B为乙醇，D为乙酸，C为乙醛，A为乙烯。

（1）三种物质的名称分别为乙烯、乙醇、乙醛。

（2）D为乙酸，其结构简式为CH3COOH。

（3）乙烯与水加成得乙醇，故反应A―→B的化学方程式是CH2===CH2＋H2O

CH3CH2OH；（4）B―→C的反应类型是氧化反应，B＋D―→E的反应类型是酯化反应。

【答案】　

（1）乙烯　乙醇　乙醛　

（2）CH3COOH

（3）CH2===CH2＋H2O

CH3CH2OH

（4）氧化　酯化或取代

请回答下列问题：

（1）分别写出A、C的结构简式：

A：

_____________________、

C：

____________。

（2）如果不考虑⑥、⑦反应，对于反应⑤得到D的可能结构简式为

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

（3）写出反应②、⑦的化学方程式：

②____________________________________________________________，

⑦____________________________________________________________。

【解析】　由原料分子可正推A、B、C的分子结构，兼顾目标分子的结构逆推D、E的分子结构。

【答案】　

5．“张烯炔环异构化反应”被《NameReactions》收录。

该反应可高效构筑五元环状化合物：

（R、R′、R″表示氢、烷基或芳基）

合成五元环有机化合物J的路线如下：

已知：

（1）A属于炔烃，其结构简式是________。

（2）B由碳、氢、氧三种元素组成，相对分子质量为30。

B的结构简式是________。

（3）C、D含有与B相同的官能团，C是芳香族化合物。

E中含有的官能团是________。

（4）F与试剂a反应生成G的化学方程式是________________，试剂b是________。

（5）M和N均为不饱和醇。

M的结构简式是________。

（6）N为顺式结构，写出N和H生成I（顺式结构）的化学方程式：

______________________。

【解析】　

（1）A的分子式为C3H4，且属于炔烃，故其结构简式只能为

（2）B的相对分子质量为30，且只含C、H、O三种元素，由合成路线可知A与B发生加成反应生成M，M再与H2加成生成N，N分子中有4个C和1个O，故B的分子式中应含有1个C和1个O，B的结构简式为HCHO。

【答案】　

（1）CH3C≡CH

（2）HCHO

（3）碳碳双键、醛基