3.1.2 有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì) 有機(jī)合成的應(yīng)用 學(xué)案-魯科版選擇性必修3

第三章有機(jī)合成及其應(yīng)用合成高分子化合物第1節(jié)有機(jī)化合物的合成第2課時(shí)有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)有機(jī)合成的應(yīng)用1．落實(shí)有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)分析的思路和方法，建立對(duì)有機(jī)反應(yīng)多角度認(rèn)識(shí)模型，并利用模型進(jìn)一步掌握有機(jī)合成的思路和方法。2．知道有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的一般程序和方法，能對(duì)給出的有機(jī)合成路線進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和評(píng)價(jià)，了解原子經(jīng)濟(jì)性等綠色合成思想的重要性。合成路線的設(shè)計(jì)、逆向合成法1.合成路線設(shè)計(jì)，其核心在于，；2.構(gòu)建碳骨架，包括在原料分子及中間化合物分子的碳骨架上或碳鏈、或；3.寫(xiě)出生成乙烯兩個(gè)反應(yīng)：；。4.4.實(shí)驗(yàn)室制備甲烷的反應(yīng)式：。二、有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)【交流研討】某種醫(yī)用膠的分子結(jié)構(gòu)為。某同學(xué)以乙烯為起始物，為這種有機(jī)化合物設(shè)計(jì)了如下合成路線。在上述合成過(guò)程中，碳骨架是如何構(gòu)建的？官能團(tuán)是如何轉(zhuǎn)化的？【歸納總結(jié)】1.有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)(1)正推法：從確定的某種原料分子開(kāi)始，逐步經(jīng)過(guò)和來(lái)完成。在這樣的有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)中，首先要比較原料分子和目標(biāo)化合物分子在上的異同，包括和兩個(gè)方面的異同；然后設(shè)計(jì)由轉(zhuǎn)化為的合成路線。(2)逆合成分析法是指從逆推出、設(shè)計(jì)合理的合成路線的方法。在逆推過(guò)程中，需要逆向?qū)ふ夷茼樌铣赡繕?biāo)化合物的，直至選出合適的?！咀灾魈骄俊孔灾鏖喿x教材P117-118內(nèi)容，體會(huì)逆合成法的過(guò)程。【歸納總結(jié)】逆向合成的一般步驟2.有機(jī)合成路線選擇原則（1）成路線是否符合；（2）合成操作是否。（3）是否符合綠色化學(xué)思想。綠色化學(xué)化學(xué)思想的主要出發(fā)點(diǎn)是：有機(jī)合成中的原子性，原料的，試劑與催化劑的性。三、有機(jī)合成的應(yīng)用通過(guò)有機(jī)合成制得的、、等物質(zhì)廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、重工業(yè)、國(guó)防工業(yè)等眾多領(lǐng)域。在化學(xué)基礎(chǔ)研究方面，有機(jī)合成也是一個(gè)重要的工具?！菊n堂小結(jié)】1．以溴乙烷為原料制備乙二醇，下列方案最合理的是（））A．B．CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(Br2),\s\do4())CH2BrCH2Breq\o(→,\s\up11(水解),\s\do4())乙二醇C．CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(NaOH醇溶液),\s\do4(△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up11(HBr),\s\do4())CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(Br2),\s\do4())CH2BrCH2Breq\o(→,\s\up11(水解),\s\do4())乙二醇D．CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(NaOH醇溶液),\s\do4(△))CH2=CH2eq\o(→,\s\up11(Br2),\s\do4())CH2BrCH2Breq\o(→,\s\up7(水解))乙二醇2．在有機(jī)合成中，常需要將官能團(tuán)消除或增加，且要求過(guò)程科學(xué)、簡(jiǎn)捷，下列相關(guān)過(guò)程不合理的是()A．乙烯→乙二醇：CH2=CH2eq\o(→,\s\up11(加成),\s\do4())eq\o(→,\s\up11(取代),\s\do4())B．溴乙烷→乙醇：CH3CH2Breq\o(→,\s\up11(消去),\s\do4())CH2=CH2eq\o(→,\s\up11(加成),\s\do4())CH3CH2OHC．乙醛→乙烯：CH3CHOeq\o(→,\s\up11(加成),\s\do4())CH3CH2OHeq\o(→,\s\up11(消去),\s\do4())CH2=CH2D．乙醇→乙酸：CH3CH2OHeq\o(→,\s\up11(氧化),\s\do4())CH3CHOeq\o(→,\s\up11(氧化),\s\do4())CH3COOH3．在“綠色化學(xué)工藝”中，理想狀態(tài)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率為100%。①置換反應(yīng)②化合反應(yīng)③分解反應(yīng)④取代反應(yīng)⑤加成反應(yīng)⑥消去反應(yīng)⑦加聚反應(yīng)⑧縮聚反應(yīng)等反應(yīng)類(lèi)型中能體現(xiàn)這一原子經(jīng)濟(jì)性原則的是()A．只有①②⑤ B．只有②⑤⑦C．只有⑦⑧ D．只有⑦4．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)物的相對(duì)原子質(zhì)量總和與反應(yīng)物的相對(duì)原子質(zhì)量總和之比，在下列制備環(huán)氧乙烷的反應(yīng)中，原子利用率最高的是()eq\a\vs4\al()eq\a\vs4\al()eq\a\vs4\al()eq\a\vs4\al()5．以1-氯丙烷為原料制備1，2-丙二醇的路徑為CH3CH2CH2Cleq\o(→,\s\up11(KOH),\s\do4(醇))CH2=CHCH3，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)類(lèi)型先后順序?yàn)?)A．消去、水解、加成 B．消去、加成、水解C．加成、水解、消去 D．水解、加成、消去6．下列是以乙烯為原料合成丙酸(CH3CH2COOH)的途徑，不可能達(dá)到目的的是()A．乙烯eq\o(→,\s\up11(催化氧化),\s\do4())乙醛eq\o(→,\s\up11(甲醛、OH－),\s\do4())化合物Xeq\o(→,\s\up11(催化氧化),\s\do4())丙酸B．乙烯eq\o(→,\s\up11(加HBr),\s\do4())溴乙烷eq\o(→,\s\up11(NaCN),\s\do4())化合物Yeq\o(→,\s\up11(H2O、H＋),\s\do4())丙酸C．乙烯eq\o(→,\s\up11(HCN),\s\do4())化合物Zeq\o(→,\s\up11(H2O、H＋),\s\do4())丙酸D．乙烯eq\o(→,\s\up11(CO、H2),\s\do4(催化劑))丙醛eq\o(→,\s\up11(催化劑),\s\do4())丙酸7．已知：eq\a\vs4\al()請(qǐng)運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)和上述給出的信息寫(xiě)出由乙烯制正丁醇各步主要反應(yīng)的化學(xué)方程式(不必寫(xiě)出反應(yīng)條件)。8．軟性隱形眼鏡可由聚甲基丙烯酸羥乙酯制成超薄鏡片，其中聚甲基丙烯酸羥乙酯的合成路線如圖所示：試回答下列問(wèn)題：(1)A、E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為A__________，E__________________________________。(2)寫(xiě)出下列反應(yīng)的反應(yīng)類(lèi)型：A→B___________________________________________，E→F________________。(3)寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：I→G___________________________________________________________________。C→D___________________________________________________________________。檢測(cè)反饋答案1．【答案】D【解析】題干中強(qiáng)調(diào)的是最合理的方案，A項(xiàng)與D項(xiàng)相比，步驟多一步，且在乙醇發(fā)生消去反應(yīng)時(shí)，容易發(fā)生分子間脫水、氧化反應(yīng)等副反應(yīng)；B項(xiàng)步驟最少，但取代反應(yīng)不會(huì)停留在只生成“CH2BrCH2Br”階段，副產(chǎn)物多，分離困難，原料浪費(fèi)；C項(xiàng)比D項(xiàng)多一步取代反應(yīng)，顯然不合理；D項(xiàng)相對(duì)步驟少，操作簡(jiǎn)單，副產(chǎn)物少，較合理。2．【答案】B【解析】溴乙烷可以直接在氫氧化鈉水溶液中水解生成乙醇，不需要先發(fā)生消去反應(yīng)，再發(fā)生加成反應(yīng)。3．【答案】B【解析】根據(jù)原子利用率表示目標(biāo)產(chǎn)物的相對(duì)原子質(zhì)量總和與反應(yīng)物的相對(duì)原子質(zhì)量總和之比，比值越高，原子利用率越高，顯然原子利用率達(dá)到100%時(shí)最高，即反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物。4．【答案】C【解析】C中乙烯氧化制備環(huán)氧乙烷的反應(yīng)，所有原子全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，反應(yīng)完全，因此原子利用率最高。5．【答案】B【解析】由化學(xué)鍵的不飽和度變化得知，第一步為消去反應(yīng)，第二步為加成反應(yīng)，第三步為取代(或水解)反應(yīng)。6．【答案】A【解析】A同學(xué)的設(shè)計(jì)中化合物X為甲醛與乙醛在堿性環(huán)境下反應(yīng)生成HO—CH2—CH2—CHO，然后再發(fā)生催化氧化時(shí)不能生成丙酸，故不合理。7．【答案】(1)CH2=CH2＋H2O→CH3CH2OH(2)2CH3CH2OH＋O2→2CH3CHO＋2H2O【解析】由題給信息知：兩個(gè)醛分子在一定條件下通過(guò)自身加成反應(yīng)，得到的不飽和醛分子中的碳原子數(shù)是原參加反應(yīng)的兩個(gè)醛分子的碳原子數(shù)之和。再根據(jù)最終產(chǎn)物正丁醇中有4個(gè)碳原子，原料乙烯分子中只有2個(gè)碳原子，可推理得出合成路線：將乙烯氧化為乙醛，兩個(gè)乙醛分子再進(jìn)行自身加成反應(yīng)生成丁烯醛，最后用H2與丁烯醛中的碳碳雙鍵和醛基進(jìn)行加成反應(yīng)，便可得到正丁醇。本題基本采用正向思維方法。乙烯eq\o(→,\s\up11([O]),\s\do4())乙醛eq\o(→,\s\up11(自身加成),\s\do4())丁烯醛eq\o(→,\s\up11(H2),\s\do4())正丁醇。本題中由乙烯合成乙醛的方法有兩種：其一：乙烯eq\o(→,\s\up11(H2O),\s\do4())乙醇eq\o(→,\s\up11([O]),\s\do4())乙醛；其二：乙烯eq\o(→,\s\up11(O2（催化劑）),\s\do4())乙醛。8．【答案】(1)CH2=CHCH3(CH3)2C(OH)COOH(2)加成反應(yīng)消去反應(yīng)(3)CH2ClCH2Cl＋2NaOHeq\o(→,\s\up11(H2O),\s\do4(△))CH2OHCH2OH＋2NaCl2CH3CH(OH)CH3＋O2eq\o(→,\s\up11(催化劑),\s\do4(△))2CH3COCH3＋2H2O【解析】A與溴化氫發(fā)生加成反應(yīng)得到B(C3H7Br)，則A為丙烯(CH2=CHCH3)，C3H7Br在氫氧化鈉水溶液中發(fā)生取代反應(yīng)得到C(C3H7OH)；C催化氧化得到丙酮D(CH3COCH3)；丙酮與HCN、H2O及H＋等發(fā)生反應(yīng)，最終得到E[(CH3)2C(OH)COOH]；E在濃硫酸、加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)得到F[CH2=C(CH3)COOH]。乙烯(CH2=CH2)與氯氣發(fā)生加成反應(yīng)得到I，則I為1，2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)；1，2-二氯乙烷在氫氧化鈉水溶液中發(fā)生取代(水解)反應(yīng)，得到G，即乙二醇(CH2OHCH2