第2課時有機合成路線的設(shè)計及應(yīng)用

第2課時課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練課前自主學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)探究整合應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1．使學(xué)生通過苯甲酸苯甲酯的合成路線的分析提煉出有機合成路線設(shè)計的一般程序——逆推法。2．在分析苯甲酸苯甲酯的合成路線的過程中培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和處理信息的能力。3．了解原子經(jīng)濟(jì)等綠色合成思想的重要性。4．使學(xué)生體驗有機化學(xué)合成對人類社會的巨大貢獻(xiàn)及光明的發(fā)展前景。課前自主學(xué)案自主學(xué)習(xí)一、有機合成路線的設(shè)計1．正推法從確定的某種原料分子開始，逐步經(jīng)過_________________和______________來完成。首先要比較原料分子和目標(biāo)分子在________上的異同，包括________和__________兩個方面的異同。然后，設(shè)計由____________轉(zhuǎn)向________________分子的合成路線。碳鏈的連接官能團(tuán)的安裝結(jié)構(gòu)官能團(tuán)碳骨架原料分子目標(biāo)化合物2．逆推法采取從____________________逆推___________，設(shè)計合理的合成路線的方法。在逆推過程中，需要逆向?qū)ふ夷茼樌铣赡繕?biāo)分子的_____________________，直至選出合適的______________。目標(biāo)化合物分子原料分子中間有機化合物起始原料3．優(yōu)選合成路線依據(jù)(1)合成路線是否符合_____________。(2)合成操作是否____________。(3)綠色合成綠色合成的主要出發(fā)點是：有機合成中的______________，原料的_________，試劑與催化劑的____________?；瘜W(xué)原理安全可靠原子經(jīng)濟(jì)性綠色化無公害性4．一般程序1．綠色化學(xué)在有機合成中體現(xiàn)在哪些方面？【提示】

(1)原子經(jīng)濟(jì)性；(2)原材料無毒害；(3)產(chǎn)品無污染；(4)最大限度節(jié)約能源。思考感悟二、利用逆推法設(shè)計苯甲酸苯甲酯的合成路線1．合成路線的設(shè)計2．合成方法的設(shè)計(設(shè)計四種不同的合成方法)3．合成方法的優(yōu)選(1)路線由甲苯制取__________和________，較合理。(2)(4)路線中制備苯甲酸______多、______高，且Cl2的使用不利于環(huán)境保護(hù)。(3)的步驟雖然少，但使用了價格昂貴的催化劑___________和要求___________操作，成本高。苯甲酸苯甲醇步驟價格LiAlH4無水工藝思考感悟2．正推法和逆推法是否是獨立分開的？【提示】不是。有機合成中有時把兩種方法優(yōu)化結(jié)合，從而得到最佳合成路線。三、有機合成的應(yīng)用有機合成的應(yīng)用主要有______________和應(yīng)用在__________________方面?；ず铣苫瘜W(xué)基礎(chǔ)研究自主體驗1．下面是有機合成的三個步驟：①對不同的合成路線進(jìn)行優(yōu)選②由目標(biāo)化合物分子逆推原料分子并設(shè)計合成路線③觀察目標(biāo)化合物分子的結(jié)構(gòu)，正確順序為(

)A．①②③

B．③②①C．②③①

D．②①③解析：選B。觀察目標(biāo)化合物分子的結(jié)構(gòu)―→設(shè)計合成路線―→優(yōu)選。2．“綠色化學(xué)”提倡化工生產(chǎn)應(yīng)提高原子利用率。原子利用率表示目標(biāo)產(chǎn)物的質(zhì)量與生成物總質(zhì)量之比。在下列制備環(huán)氧乙烷的反應(yīng)中，原子利用率最高的是(

)解析：選C。依據(jù)綠色合成的具體要求分析，只有C項無副產(chǎn)物，原子利用率為100%，其他A、B、D原子利用率均小于100%。3．(2011年銀川高二檢測)下圖是一些常見有機物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，關(guān)于反應(yīng)①～⑦的說法不正確的是(

)A．反應(yīng)①是加成反應(yīng)B．只有反應(yīng)②是加聚反應(yīng)C．只有反應(yīng)⑦是取代反應(yīng)D．反應(yīng)④⑤⑥是取代反應(yīng)解析：選C。乙酸乙酯的水解及乙醇與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)均為取代反應(yīng)。課堂互動講練有機合成路線設(shè)計的一般程序特別提醒：有機合成路線分析或設(shè)計是高考有機綜合題的熱點，將逆推法思維應(yīng)用于分析試題，有利于提高學(xué)生分析的準(zhǔn)確性和速度，可以降低該類題的難度，提高學(xué)生的綜合能力。例1 (2010年高考山東卷)利用從冬青中提取的有機物A合成抗結(jié)腸炎藥物Y及其他化學(xué)品，合成路線如下：根據(jù)上述信息回答：(1)D不與NaHCO3溶液反應(yīng)，D中官能團(tuán)的名稱是____________________，B→C的反應(yīng)類型是________________________________________________________________________。(2)寫出A生成B和E的化學(xué)反應(yīng)方程式____________________________________。(3)A的同分異構(gòu)體I和J是重要的醫(yī)藥中間體，在濃硫酸的作用下I和J分別生成和，鑒別I和J的試劑為________。(4)A的另一種同分異構(gòu)體K用于合成高分子材料，K可由制得，寫出K在濃硫酸作用下生成的聚合物的結(jié)構(gòu)簡式。【解析】由B

C(CH3OCH3)，可知B為CH3OH，D為HCHO，A為某酸甲酯，由E→F→G→H→Y采用逆推法可知E為A為，由I和J在濃硫酸作用下分別生成和則I和J分別為、，二者一個是酚一個是醇，故可用FeCl3溶液或濃溴水鑒別，由K可由制得，可知A的同分異構(gòu)體K的結(jié)構(gòu)簡式為，其發(fā)生縮聚反應(yīng)生成的高聚物的結(jié)構(gòu)簡式為：或

【答案】

(1)醛基取代反應(yīng)【規(guī)律方法】有機推斷方法和步驟(1)根據(jù)官能團(tuán)特征反應(yīng)作出推理。如某有機物的“水溶液顯酸性，能跟碳酸鈉溶液反應(yīng)”，可推斷它含有羧基—COOH；若它“能使溴水退色”，說明含不飽和鍵。(2)根據(jù)現(xiàn)有的原料、信息和有關(guān)反應(yīng)規(guī)律，盡可能合理地把目標(biāo)化合物分成若干片斷，或?qū)ふ夜倌軋F(tuán)的引入、轉(zhuǎn)換、保護(hù)方法，或設(shè)法將各片斷拼接衍變，盡快找出合成目標(biāo)化合物的關(guān)鍵。(3)根據(jù)框圖已知信息利用將正向推導(dǎo)和逆向推導(dǎo)相結(jié)合的方法進(jìn)行推斷，一定要將題目中的信息理清，尋找突破口，同時結(jié)合性質(zhì)，按邏輯推理順序解題。變式訓(xùn)練1以CH2===CH2和H218O為原料，自選必要的其他無機試劑合成。用化學(xué)方程式表示實現(xiàn)上述合成的最理想的反應(yīng)步驟_______________________________________________________________________________________________________________________________。解析：采用逆推法：答案：CH2===CH2＋H218O

CH3—CH2—18OH，2CH2===CH2＋O2

2CH3CHO，2CH3CHO＋O2

2CH3COOH，CH3COOH＋CH3—CH2—18OHCH3CO18OC2H5＋H2O綠色合成思想1．綠色化學(xué)(1)綠色化學(xué)的目標(biāo)研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大限度地節(jié)約能源，在化工生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。(2)綠色化學(xué)的特點在始端應(yīng)采用預(yù)防實際污染的科學(xué)手段，其過程和終端均為零排放和零污染。(3)綠色化學(xué)的研究意義綠色化學(xué)是人類和自然界的生物和諧相處的化學(xué)，是對環(huán)境更友善的化學(xué)。這種綠色意識是人類追求自然完善的一種高級表現(xiàn)，它不把人看成自然界的主宰者，而是看做自然界中普通的一員，追求的是人對自然的尊重以及人與自然和諧的關(guān)系。2．綠色合成的具體要求(1)原料要廉價、易得、低毒性、低污染，選擇與目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)相似的四個碳以下的單官能團(tuán)化合物或單取代苯。(2)零排放，零污染。(3)減少步驟，合成反應(yīng)操作要簡單，條件要溫和，耗能低，易于實現(xiàn)。 (2011年蘇州質(zhì)檢)從原料和環(huán)境方面的要求看，綠色化學(xué)對生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)提出了提高原子利用率的要求，即盡可能不采用那些對產(chǎn)品的化學(xué)組成來說沒有必要的原料。現(xiàn)有下列3種合成苯酚的反應(yīng)路線：例2其中符合原子節(jié)約要求的生產(chǎn)過程是(

)A．只有①

B．只有②C．只有③

D．①②③【解析】根據(jù)題意，綠色化學(xué)要求原子利用率要高，盡可能不采用那些對產(chǎn)品的化學(xué)組成來說沒有必要的原料，①②兩種合成方法，步驟多，用的其他物質(zhì)較多，而③只有一步直接氧化，產(chǎn)率高，且生成的丙酮也是一種重要的化工試劑?！敬鸢浮?/p>

C【規(guī)律方法】綠色化學(xué)的核心是盡可能地將原料轉(zhuǎn)化為目標(biāo)生成物。變式訓(xùn)練2下列合成路線原子經(jīng)濟(jì)性最好的可能是(

)A．CH2=====

CH2→CH3CH2ClB.CH3CH3→CH3CH2ClC.CH3CH2OH→CH3CH2ClD.CH2ClCH2Cl→CH3CH2Cl解析：選A。經(jīng)濟(jì)性最好的路線應(yīng)是原料分子中的原子全部進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物中，分析4個選項，可看出僅有A(為加成反應(yīng))符合題意。探究整合應(yīng)用綠色合成思想的應(yīng)用【舉例】煤的“氣化”是使煤變成清潔能源的有效途徑之一，其主要反應(yīng)為：C＋H2O(g)CO＋H2甲酸苯丙酯(F)是生產(chǎn)香料和藥物的重要原料。下圖是用煤為原料合成甲酸苯丙酯的路線圖(部分反應(yīng)條件和生成物已略去)，其中D的分子式為C9H10O，且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。根據(jù)上述轉(zhuǎn)化關(guān)系回答下列問題：(1)寫出A、D的結(jié)構(gòu)簡式A：________，D：________。(2)D→E的反應(yīng)類型為________反應(yīng)。(3)B與新制Cu(OH)2反應(yīng)也生成C，寫出其化學(xué)方程式________________________________________________________________________。(4)