高中化学第五节 有机合成第2课时学案设计

第三章 第五节　有机合成第2课时　有机合成路线的设计与实施学案及课堂检测

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。

知识梳理

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

(2)二元化合物合成路线

(3)芳香族化合物合成路线

①

②

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ICH3反应，把—OH变为—OCH3)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(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。

归纳总结：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(CH2==CH2)，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　①CH2==CH2＋Cl2

②＋2NaOH＋2NaCl

③

④

⑤CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH

⑥＋2CH3CH2OH

＋2H2O

(2)根据以上逆合成分析，合成步骤如下：

归纳总结：逆合成分析法设计有机合成路线的思维程序

(1)观察目标分子结构，即目标分子的碳架特征，以及官能团的种类和位置。

(2)由目标分子逆推原料分子，并设计合成路线，即目标分子碳架的构建，以及官能团引入和转化。

(3)依据绿色合成的思想，对不同的合成路线进行优选。

课堂检测

1．以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中，要依次经过下列步骤中的(　　)

①与NaOH的水溶液共热　②与NaOH的醇溶液共热　③与浓硫酸共热到170 ℃　④在催化剂存在的情况下与氯气反应　⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热　⑥与新制的Cu(OH)2共热

A．①③④②⑥   B．①③④②⑤

C．②④①⑤⑥   D．②④①⑥⑤

答案　C

解析　采取逆合成分析法可知，乙二酸→乙二醛→乙二醇→1,2­二氯乙烷→乙烯→氯乙烷。然后再逐一分析反应发生的条件，可知C项设计合理。

2．(2020·北京市第三十一中学高二期中)下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线，下列说法正确的是(　　)

A．A的结构简式为

B．反应④的反应试剂和反应条件是浓H2SO4、加热

C．①②③的反应类型分别为卤代、水解、消去

D．环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成可生成

答案　D

解析　根据上述分析可知A是环戊烯()，A错误；反应④是变为的反应，反应条件是NaOH的乙醇溶液，并加热，B错误；根据前面分析可知①是取代反应，②是消去反应，③是加成反应，C错误；环戊二烯与Br2以1∶1的物质的量之比加成时，若发生1,4加成反应，可生成，D正确。

3．根据下列流程图提供的信息，判断下列说法中错误的是(　　)

A．属于取代反应的有①④

B．反应②③均是加成反应

C．B的结构简式为CH2BrCHClCH2Br

D．A还有三种同分异构体(不考虑立体异构)

答案　C

解析　①④属于取代反应，故A正确；②③属于加成反应，故B正确；丙烯(C3H6)经反应①②得到产物CH2BrCHBrCH2Cl，故C错误；A是CH2==CHCH2Cl，它的链状同分异构体还有两种CH3CH==CHCl、，环状同分异构体有一种，故D正确。

4．(2020·黑龙江省铁人中学高二月考)从溴乙烷制取1,2­二溴乙烷，下列制备方案中最好的是(　　)

A．CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br

B．CH3CH2BrCH2BrCH2Br

C．CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br

D．CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br

答案　D

解析　转化中发生三步转化，较复杂，消耗的试剂多，反应需要加热，不选A；转化中发生取代反应的产物较多，引入杂质，且反应不易控制，不选B；转化中发生三步转化，较复杂，且最后一步转化为取代反应，产物不容易控制纯度，不选C；步骤少，产物纯度高，选D。

5．己烷雌酚的一种合成路线如下：

下列叙述不正确的是(　　)

A．用FeCl3溶液可以鉴别化合物X和Y

B．Y的苯环上的二氯取代物有7种同分异构体

C．在氢氧化钠水溶液中加热，化合物X可发生消去反应

D．X转化为Y的反应类型为取代反应

答案　C

解析　X不含酚羟基，Y含有酚羟基，所以可以用氯化铁溶液鉴别X和Y，选项A正确；由图可以看出，苯环上的二氯代物有1、2；1、6；1、5；2、6；1、3；1、4；2、3，共7种同分异构体，选项B正确；在氢氧化钠溶液中发生水解反应，应在氢氧化钠乙醇溶液中发生消去反应，选项C不正确；由官能团的变化可知，X发生取代反应生成Y，选项D正确。

6．(2020·张家口一中高二期中)华法林(Warfarin)又名杀鼠灵，为心血管疾病的临床药物。其合成路线(部分反应条件略去) 如下所示：

回答下列问题：

(1)A的名称为________，E中官能团名称为________。

(2)B的结构简式为________。

(3)由C生成D的化学方程式为_______________________________________________。

(4)⑤的反应类型为________，⑧的反应类型为______。

(5)F的同分异构体中，同时符合下列条件的同分异构体共有________种。

a．能与 FeCl3 溶液发生显色反应

b．含有—CHO

其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为_________________________________________。

答案　(1)甲苯　酯基

(2)

(3)＋O2＋2H2O

(4)取代反应　加成反应

(5)13　

解析　(1)A为，名称为甲苯，E为，官能团名称为酯基。

(2)由题图分析知，B 的结构简式为。

(3)C()催化氧化生成D()，化学方程式为＋O2＋2H2O。

(4)⑤为与(CH3CO)2O在浓硫酸的催化作用下反应生成和CH3COOH，则反应类型为取代反应，⑧为与反应生成，反应类型为加成反应。

(5)F 的同分异构体中，同时符合：a.能与 FeCl3 溶液发生显色反应，b.含有—CHO条件的同分异构体共有13种。它们为苯环上有—OH(酚)、—CH2CHO两个取代基的同分异构体3种，苯环上有—OH(酚)、—CHO、—CH3三个取代基的同分异构体10种。其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为。