“有机合成路线的设计”教案.doc

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“有机合成路线的设计”

一、借用各类有机物之间的相互转化关系进行有机顺合成线路的设计：

1）从石油（C8H18）出发的顺合成图

2）从天然气（甲烷）出发的顺合成图

3）、从粮食（淀粉）出发的顺合成图

4）、从甲苯出发的顺合成图

5）、

（1）一元合成路线：

RCH＝CH2→一卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯

—CH3

（2）二元合成路线：

RCH＝CH2→二卤代烃→二元醇→二元醛→二元羧酸→酯（链酯、环酯、聚酯）。

（3）芳香族化合物合成路线：

【归纳】有机顺合成策略：

借助各种有机物之间的相互转化关系从原料开始，利用发散性思维顺向而行完成有机顺合成路线的设计；符合绿色环保意识

二、有机逆合成

1、知识准备

（1）、官能团的引入法

①羟基的引入——从不同反应类型分析；

②卤原子的引入——从加成到取代、从引一个卤原子到引2个卤原子有序分析；

③C=C双键的引入——从消去到加成有序分析；

④羰基的引入——从醇的氧化分析；

⑤羧基的引入——从醛的氧化到酯、肽键的水解；

（2）官能团的消除法

①经从加成反应消除不饱和键

②经取代、消去、酯化、氧化等反应消去－OH

③经加成或氧化反应消除－CHO

④经水解反应消去酯基。

⑤经过水解、消去反应消去－X

（3）、碳骨架的增减法——引导学生分析下列所给材料，判定在合成信息中比较常见的增减方法：

大多通过高温或氧化缩短碳骨架；通过加成增长碳骨架；

（1）增长碳链的方法：

①不饱和化合物间的加成、聚合（如乙烯→聚乙烯）、不饱和烃与HCN的加成后水解等。

②酯化反应（如乙酸与乙醇转化为乙酸乙酯等）。

③有机合成题中碳链的增长，也有可能以信息给出，此类问题中应高度重视反应物与产物中的碳原子数的比较及连接位置关系等。

例1：

溴乙烷跟氰化钠反应后再水解可以得到丙酸：

CH3CH2BrNaCNCH3CH2CNH2OCH3CH2COOH

例2：

已知格氏试剂的合成方法是：

（Grignard试剂）。

格氏试剂是有机合成中用途很广的一种试剂，可用来合成烷烃、烯烃、醇、醛、酮、羧酸等一系列化合物。

如：

例3：

醛可以发生分子间的反应，生成羟基醛。

如：

（2）缩短碳链的方法，其方法主要有：

①烃的裂化裂解（石油的裂化、裂解）。

②某些烃的氧化（如苯的同系物、烯烃等），例：

③羧酸的脱羧反应。

④酯的水解反应

例题.写出用和饱和食盐水制乙二酸乙二醋的化学方程式。

（利用实验室制甲烷和苯的脱羧反应）

练．1请以乙烯为原料制备草酸二乙酯，设计合成线路。

2.一卤代烃RX与金属钠作用，可增加碳链制高级烷，反应如下：

2RX+2NaR—R+2NaX试以苯、乙炔、Br2、HBr、钠主要原料，制取

（4）官能团的保护法

为防一OH被氧化可先将其酯化

为保护C＝C不受氧化可先将其与HBr加成或与水加成

在含有C＝C和－CHO的化合物中欲用溴水检验C＝C，应先将－CHO用弱氧化剂（银氨溶液、新制Cu（OH）2）氧化等。

1.如何以丙烯醇（CH2=CH—CH2OH）为原料合成丙烯酸（CH2=CH—COOH）？

设计合成线路。

2.怎样以H2O、H218O、空气、乙烯为原料制取CH3C18OOCH2CH3？

写出设计合成线路。

3.写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料制备的各步反应方程式（必要的无机试剂自选）。

2、初步尝试有机逆合成线路的设计方法

例题1．以1-溴丙烷为原料和必要的无机试剂，通过最合理的反应途径合成：

（1）丙酮，

（2）丙酮酸，画出逆合成路线图，并写出各步化学方程式。

例2：

设计以CH2=CH2为初始原料制得正丁醇（CH3CH2CH2CH2OH）的流程图。

已知两个醛分子在一定条件下可以自身加成，其产物不稳定，受热即脱水而生成不饱和醛（烯醛）：

例3：

已知①溴单质通常与C=C起加成反应，但在高温下溴易取代与C=C直接相连的碳原子上的氢原子；②与苯环直接相连的侧链碳原子上的氢原子在光照下也易被溴取代

据以上信息：

设计以正丙苯为原料合成1-苯基丙三醇的流程图。

例4.已知：

试以1—丁烯为主要原料合成，并写出有关化学方程式。

【归纳】有机逆合成的总体策略

在明确合成目标的官能团结构特点、弄懂所给信息反应原理的基础上，直接从合成目标的官能团引入入手，进行逆推，按“目标物→中间产物Ⅰ→中间产物Ⅱ……→原料”的顺序确定合成顺序，并适时将新信息放在合成背景下进行类比，迁移应用，以完成有机逆合成路线的设计；

练习:

1.6－羰基庚酸是合成某些高分子材料和药物的重要中间体。

某实验室以溴代甲基环己烷为原料合成6－羰基庚酸。

已知：

请用合成反应流程图表示出最合理的合成方案（注明反应条件）

3、感受应用有机逆合成策略

14.狄尔斯­阿德耳（Diels­Alder）反应也称双烯合成反应。

试回答下列问题：

（1）Diels­Alder反应属于______反应（填有机反应类型）。

（2）某实验室以和合成，请用合成反应的流程图，表示出最合理的合成方案（注明反应条件）。

500℃

提示：

①RCH2CH====CH2＋Cl2――――→RCHClCH====CH2＋HCl

②合成过程中无机试剂任选。

③合成反应流程图可表示为

ABC―→……―→H

〖练习1〗已知

某课外活动小组用电石、一氯甲烷为基本原料合成聚丙烯酸甲酯，请用合成反应流程图表示出最合理的合成方案（注明反应条件，其它无机试剂可自选，有机物用结构简式表示）。

〖练习2〗利用芳香烃X和链烃Y可以合成紫外线吸收剂BAD，已知G不能发生银镜反应，BAD结构简式为：

BAD的合成路线如下：

试回答下列

（1）写出结构简式YD。

（2）属于取代反应的有（填数字序号）。

（3）1molBAD最多可与含molNaOH的溶液完全反应

（4）写出方程式

反应④。

B+G→H。

3、（醛基的保护）化合物A是石油化工的一种重要原料，用A和水煤气为原料经下列途径合成化合物D（分子式为C3H6O3）.

已知：

请回答下列问题：

（1）.写出下列物质的结构简式：

A：

__________；B：

____________；C：

_____________；D：

___________.

（2）.指出反应②的反应类型______________________.（3）.写出反应③的化学方程式_______________.

（4）.反应④的目的是___________________________________________________.

（5）.化合物D’是D的一种同分异构体，它最早发现于酸牛奶中，是人体内糖类代谢的中间产物.D’在浓硫酸存在的条件下加热，既可以生成能使溴水褪色的化合物E（C3H4O2），又可以生成六原子环状化合物F（C6H8O4）.请分别写出D’生成E和F的化学方程式：

D’→E：

______________________________D’→F：

________________________.

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