第三章烴的衍生物

第五節(jié)有機(jī)合成

第2課時

有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.了解設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的一般方法。2.理解逆向合成法的思維方法及其在有機(jī)合成中的應(yīng)用。3.體會有機(jī)合成在創(chuàng)造新物質(zhì)、提高人類生活質(zhì)量及促進(jìn)社會發(fā)展方面的重要貢獻(xiàn)。有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施碳骨架構(gòu)建官能團(tuán)轉(zhuǎn)化有機(jī)合成路線的確定進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與選擇較低的成本和較高的產(chǎn)率簡便而對環(huán)境友好的操作得到目標(biāo)產(chǎn)物。【思考】在掌握碳骨架構(gòu)建和官能團(tuán)轉(zhuǎn)化基本方法的基礎(chǔ)后，如何進(jìn)一步確定有機(jī)合成路線呢？1.有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法

(1)正向合成分析法（又稱順推法）簡單、易得碳骨架和官能團(tuán)等方面的異同的比較增加一段碳鏈或連上一個官能團(tuán)

此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產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)化合物。（1）人們最初是通過發(fā)酵法由糧食制備乙酸，現(xiàn)在食醋仍主要以這種方法生產(chǎn)，工業(yè)上大量使用的乙酸是通過石油化學(xué)工業(yè)人工合成的。請以乙烯為原料，設(shè)計(jì)合理的路線合成乙酸?！舅伎寂c討論】P85（2）目前已經(jīng)出現(xiàn)了將乙烯直接氧化生成乙酸的工藝。假定該工藝涉及的反應(yīng)和(1)中合成路線的每一步反應(yīng)的產(chǎn)率均為70%，請計(jì)算并比較這兩種合成路線的總產(chǎn)率。假定合成路線(1)和(2)中的每一步反應(yīng)的產(chǎn)率均為70%，合成路線(1)經(jīng)歷三步反應(yīng)，總產(chǎn)率應(yīng)為:70%x70%x70%=34.3%，遠(yuǎn)低于合成路線(2)的70%。由此可見，在設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線時，應(yīng)盡量減少反應(yīng)步驟。目標(biāo)化合物適當(dāng)位置斷開相應(yīng)的化學(xué)鍵較小片段所對應(yīng)的中間體經(jīng)過反應(yīng)適當(dāng)位置斷開相應(yīng)的化學(xué)鍵中間體確定最適宜的基礎(chǔ)原料和合成路線(2)逆向合成分析法（又稱逆推法）

其特點(diǎn)是從產(chǎn)物出發(fā)，由后向前推，先找出產(chǎn)物的前一步原料（中間體），并同樣找出它的前一步原料，如此繼續(xù)直至到達(dá)簡單的初始原料為止。用符號“

”表示逆推過程，用箭頭“→”表示每一步轉(zhuǎn)化反應(yīng)。2.實(shí)例分析

以乙二酸二乙酯這種醫(yī)藥和染料工業(yè)原料的合成為例，說明有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)和選擇。COCOOC2H5OC2H5COCOOHOHCH3CH2OHCH2CH2ClClCH2CH2OHOHCH2=CH2CH2=CH2（1）從目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)出發(fā)，逐步逆推（2）歸納整理，設(shè)計(jì)路線

確定乙二酸二乙酯的基礎(chǔ)原料為乙烯，通過以下5步反應(yīng)完成合成：課本P90

(5)在進(jìn)行有機(jī)合成時，要貫徹“綠色化學(xué)”理念等。3.設(shè)計(jì)合成路線的基本原則

(1)步驟較少，副反應(yīng)少，反應(yīng)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(yīng)條件溫和，操作簡便，產(chǎn)物易于分離提純；(4)污染排放少；

對比兩種合成路線，不難發(fā)現(xiàn):首先，從原料成本的角度考慮，路線一使用了氯氣和NaOH，而路線二使用了O2和H2O，成本更低；其次，從原子利用率的角度考慮，路線一第三步的取代反應(yīng)有副產(chǎn)物，原子利用率低，而路線二的原子利用率較高;最后，從環(huán)境保護(hù)的角度考慮，路線一使用了有毒的氯氣和有腐蝕性的NaOH，對環(huán)境不夠友好。綜合考慮以上因素，路線二更為合理。思考與討論4.常見的合成路線

有機(jī)合成發(fā)展史20世紀(jì)初，維爾施泰特通過十余步反應(yīng)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(yīng)便完成合成，總產(chǎn)率達(dá)90%。顛茄酮有機(jī)合成發(fā)展史20世紀(jì)中后期，伍德沃德與多位化學(xué)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(fù)雜的天然產(chǎn)物。維生素B12

科里提出了系統(tǒng)化的逆合成概念，開始利用計(jì)算機(jī)來輔助設(shè)計(jì)合成路線?？傊?，有機(jī)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(shí)際需要設(shè)計(jì)合成具有特定結(jié)構(gòu)和性能的新物質(zhì)。恒壓滴液漏斗球形冷凝管三頸燒瓶有機(jī)合成的操作

練一練1、寫出以2-丁烯為原料制備1,3-丁二烯的各步反應(yīng)的方程式。CH3CH=CHCH3+Cl2CH3CHCHCH3ClClCH3CHCHCH3+2NaOHClCl

醇CH2=CHCH=CH2+2NaCl+2H2O2、以

為基礎(chǔ)原料，無機(jī)原料可以任選，合成3、

寫出以

為原料制備

的各步反應(yīng)的方程式。CH2—CH2—CH2—CH2—OHClCH2CH2CH2OC=O(無機(jī)試劑可自選)CH2-CH2-CH2-CH2-OHCl+O22+2H2OCH2-CH2-CH2-CHOCl2催化劑△+O2CH2-CH2-CH2-CHOCl2CH2-CH2-CH2-COOHCl2催化劑△CH2-CH2-CH2-COOHOH△濃H2SO4CH2CH2CH2OC=O+H2O+HClCH2-CH2-CH2-COONaOHCH2-CH2-CH2-COOH

+NaClOH+2NaOHCH2-CH2-CH2-