2022届高中化学新教材同步选择性必修第三册 第3章 第五节 第2课时 有机合成路线的设计与实施

第2课时 有机合成路线的设计与实施

[核心素养发展目标] 1. 结合碳骨架的构建及官能团衍变过程中的反应规律，能利用反应规律进行有机物的推断与合成。2.落实有机物分子结构分析的思路和方法，建立对有机反应多角度认识模型、并利用模型进一步掌握有机合成的思路和方法。

一、有机合成路线的设计

1．常见有机物的转化关系

若以乙醇为原料合成乙二酸(HOOC—COOH)，则依次发生反应的类型是消去反应、加成反应、水解(或取代)反应、氧化反应、氧化反应。

2．常见的有机合成路线 (1)一元化合物合成路线

R—CH==CH 2――→HX

卤代烃―――――→NaOH 水溶液

△一元醇――→[O]

一元醛――→[O]

一元羧酸―――――――→醇、浓H 2SO 4，△

酯 (2)二元化合物合成路线 CH 2==CH 2

――→

X 2CH 2X—CH 2X

―――――→NaOH 水溶液

△

HOCH 2—CH 2OH ――→

[O]

OHC—CHO ――→

[O]

HOOC—COOH ―――→一定条件

链酯、环酯、聚酯

(3)芳香族化合物合成路线

①

――→Cl 2

FeCl

3

―――――――→NaOH 水溶液、H

＋

△

②

――→Cl 2

光照

―――――→NaOH 水溶液

△

―――――――→醇，浓硫酸，△

芳香酯

3．有机合成中常见官能团的保护

(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH 溶液反应，把—OH 变为—ONa(或使其与ICH 3反应，把—OH 变为—OCH 3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH 。

(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与HCl 等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。

(3)氨基(—NH 2)的保护：如在对硝基甲苯――→合成

对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH 3氧化成—COOH 之后，再把—NO 2还原为—NH 2。防止当KMnO 4氧化—CH 3时，—NH 2(具有还原性)也被氧化。

已知：

请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步主要反应的化学方程式(不必写出反应条件)。

答案 (1)CH 2==CH 2＋H 2O ―→CH 3CH 2OH (2)2CH 3CH 2OH ＋O 2―→2CH 3CHO ＋2H 2O

(3)2CH 3CHO ―→

(4)―→CH 3CH==CHCHO ＋H 2O

(5)CH 3CH==CHCHO ＋2H 2―→CH 3CH 2CH 2CH 2OH

解析 由题给信息知：两个醛分子在一定条件下通过自身加成反应，得到的不饱和醛分子中的碳原子数是原参加反应的两个醛分子的碳原子数之和。根据最终产物正丁醇中有4个碳原子，原料乙烯分子中只有2个碳原子，运用题给信息，将乙烯氧化为乙醛，两个乙醛分子再进行自身加成变成丁烯醛，最后用H 2与丁烯醛中的碳碳双键和醛基进行加成反应，便可得到正丁醇。本题基本采用正向思维方法。

乙烯――→[O]

乙醛――――→自身加成

丁烯醛――→H 2

正丁醇。 本题中乙烯合成乙醛的方法有两种： 其一：乙烯――→H 2O

乙醇――→[O]

乙醛； 其二：乙烯――――→O 2(催化剂)乙醛。

解决有机合成题的基本步骤

第一步：要正确判断合成的有机物属于何种有机物，它带有什么官能团，它和哪些知识、信息有关，它所在的位置的特点等。

第二步：根据现有原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标有机物解剖成若干片段，或寻找

官能团的引入、转换、保护方法，或设法将各片段(小分子化合物)拼接衍变，尽快找出合成目标有机物的关键和突破点。

第三步：将正向思维和逆向思维、纵向思维和横向思维相结合，选择出最佳合成方案。

二、逆合成分析法

1．逆合成分析法

从目标化合物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间体，逐步推向已知原料，其合成示意图为

2．逆合成分析法应用例析

由“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯 (1)具体步骤如下：

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(CH 2==CH 2)，通过六步反应进行合成，写出反应的化学方程式：

①________________________________________________________________________， ②________________________________________________________________________， ③________________________________________________________________________， ④________________________________________________________________________， ⑤________________________________________________________________________， ⑥________________________________________________________________________。

答案 ①CH 2==CH 2＋Cl 2――→

催化剂

②

＋2NaOH ――→H 2O

△

＋2NaCl

③

④

⑤CH 2==CH 2＋H 2O ――→催化剂

CH 3CH 2OH