3.5.3有機合成路線的設計與實施課件高二下學期化學人教版選擇性必修3

第三章

烴的衍生物2019人教版選擇性必修三第五節(jié)有機合成第三課時有機合成路線的設計與實施核心素養(yǎng)發(fā)展目標1.了解設計有機合成路線的一般方法。2.理解逆向合成法在有機合成中的應用，尤其在制藥行業(yè)中的重要作用，知道“綠色合成”原則。3.體會有機合成在創(chuàng)造新物質(zhì)、提高人類生活質(zhì)量及促進社會發(fā)展方面的重要貢獻。培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任的化學核心素養(yǎng)。1、正向合成分析法：從原料出發(fā)設計合成路線的方法適用于簡單有機物的合成設計基礎原料輔助原料中間體副產(chǎn)物輔助原料中間體副產(chǎn)物輔助原料目標化合物有機合成路線的確定，需要在掌握碳骨架構(gòu)建和官能團轉(zhuǎn)化基本方法的基礎上，進行合理的設計與選擇，以較低的成本和較高的產(chǎn)率，通過簡便而對環(huán)境友好的操作得到目標產(chǎn)物。第三課時有機合成路線的設計與實施簡單、易得碳骨架和官能團等方面的異同的比較乙二醇常用作汽車防凍液，請你以乙烯為基礎原料合成乙二醇？CH2

CH2溴水CH2CH2BrBrCH2CH2OHOHNaOH水溶液加熱原料→中間產(chǎn)物→目標產(chǎn)物正向合成分析法CH2

CH2CH2CH2OHOHEliasJamesCorey,1928-現(xiàn)任哈佛大學教授，伊萊亞斯·詹姆斯·科里，于1967年提出了“逆合成分析原理”，并開創(chuàng)了計算機輔助有機合成新紀元，獲得1990年諾貝爾化學獎。基礎原料中間體中間體目標化合物優(yōu)先在官能團處、碳雜鍵（如C—N、C—O）處切斷逆合成分析法乙二酸二乙酯是一種醫(yī)藥和染料工業(yè)原料，請以乙烯為原料設計合成的路線CH2=CH2COCOOC2H5OC2H5COCOOC2H5OC2H5COCOOHOHCH3CH2OHCH2CH2ClClCH2CH2OHOHCH2=CH2CH2=CH213245CH2=CH2+H2O催化劑Δ，加壓CH3CH2OH1.CH2=CH2+Cl2CH2CH2ClCl2.CH2CH2ClCl

+2NaOHH2OΔCH2CH2OHOH

+2NaCl3.逆合成分析法中間體中間體目標化合物基礎原料CH2CH2OHOH

+2O2催化劑ΔCCHOOHOO

+2H2O4.+2CH3CH2

OHCCHOOHOO

+2H2O催化劑ΔCCC2H5OOC2H5OO5.在實際工業(yè)生產(chǎn)中，乙二醇還可以通過環(huán)氧乙烷與水直接化合的方法合成，而環(huán)氧乙烷則可由乙烯直接氧化得到。請比較該方法與以上合成乙二酸二乙酯中的2、3兩步反應，分析生產(chǎn)中選擇該路線的可能原因。CH2＝CH2催化劑、△O2H2C—CH2O加壓、△H2OCH2—CH2OHOH(1)2，3兩步反應采用氯氣、氫氧化鈉，可能腐蝕設備，污染環(huán)境；實際工業(yè)生產(chǎn)工藝采用氧氣和水，成本低，對環(huán)境污染小(2)2，3兩步反應原子利用率小于100%；而實際工業(yè)生產(chǎn)工藝原子利用率100%逆合成分析法合成方法的優(yōu)選:(1)路線中由甲苯分別制取苯甲醇和苯甲酸較合理。(2)、(4)路線中制備苯甲酸步驟多、成本高,且Cl2的使用不利于環(huán)境保護。(3)的步驟雖然少,但使用了價格昂貴的還原劑LiAlH4和要求無水操作,成本較高。有機合成方法優(yōu)選制備苯甲酸苯甲酯設計了四種不同的合成路線(5)在進行有機合成時，要貫徹“綠色化學”理念等。設計合成路線的基本原則(1)步驟較少，副反應少，反應產(chǎn)率高(2)原料、溶劑和催化劑盡可能價廉易得、低毒；(3)反應條件溫和，操作簡便，產(chǎn)物易于分離提純；(4)污染排放少；1.脂肪烴為基礎原料到酯的合成路線(1)一元合成路線：鹵代烴一元醇一元醛一元羧酸酯HXRCH＝CH2RCH2CH2XNaOH水溶液ΔRCH2CH2OH[O]RCH2CHO[O]RCH2COOH濃硫酸Δ常見的合成路線(2)二元合成路線：二元醇二元醛二元羧酸鏈酯、環(huán)酯、聚酯X2CH＝CH2XCH2CH2XNaOH水溶液ΔHOCH2CH2OH[O]OHCCHO[O]HOOCCOOH濃硫酸Δ2.芳香族化合物合成路線CH3CH2ClCH2OHCHOCOOH芳香酯光照Cl2NaOH水溶液Δ[O][O]濃硫酸ΔClOHCl2FeCl3(2)NaOH水溶液Δ(1)常見的合成路線20世紀初，維爾施泰特通過十余步反應合成顛茄酮，總產(chǎn)率僅有0.75%。十幾年后，羅賓遜僅用3步反應便完成合成，總產(chǎn)率達90%。顛茄酮隨著新的有機反應、新試劑的不斷發(fā)現(xiàn)和有機合成理論的發(fā)展，有機合成的技術(shù)和效率不斷提高。有機合成發(fā)展史20世紀中后期，伍德沃德與多位化學家合作，成功合成了奎寧、膽固醇、葉綠素、紅霉素、維生素B12等一系列結(jié)構(gòu)復雜的天然產(chǎn)物。維生素B12總之，有機合成的發(fā)展，使人們不僅能通過人工手段合成原本只能從生物體內(nèi)分離、提取的天然產(chǎn)物，還可以根據(jù)實際需要設計合成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的新物質(zhì)?？评锾岢隽讼到y(tǒng)化的逆合成概念，開始利用計算機來輔助設計合成線，讓合成路線的設計逐步成為有嚴密思維邏輯的科學過程，使有機合成進入了新的發(fā)展階段。有機合成發(fā)展史有機合成的分析方法方法內(nèi)容正合成分析法采用正向思維方法,從已知原料入手,找出合成所需要的直接或間接的中間體,逐步推向待合成有機化合物,其思維程序:原料→中間體→產(chǎn)品逆合成分析法采用逆向思維方法,從產(chǎn)品的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手,找出合成所需要的直接或間接的中間體,逐步推向已知原料,其思維程序:產(chǎn)品→中間體→原料綜合比較法采用綜合思維的方法,將正向或逆向推導出的幾種合成途徑進行比較,從而得到最佳合成路線1、以2-丁烯為原料制備1,3-丁二烯CH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl醇CH2=CHCH=CH2+2NaCl+2H2O達標檢測認目標巧切斷再切斷……得原料得路線逆合成分析：+達標檢測2.用2-丁烯、乙烯為原料設計