第53講 有機(jī)合成與推斷
1.進(jìn)一步掌握官能團(tuán)的性質(zhì)及不同類別有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.能準(zhǔn)確分析有機(jī)合成路線圖,提取相關(guān)信息推斷中間產(chǎn)物,能根據(jù)常見官能團(tuán)的性質(zhì)和已知信息設(shè)計有機(jī)合成路線。
2.有機(jī)合成中官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化(1)官能團(tuán)的引入。
(2)官能團(tuán)的消除。①通過加成反應(yīng)消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵)。②通過消去、氧化、酯化反應(yīng)消除羥基。③通過加成或氧化反應(yīng)消除醛基。④通過水解反應(yīng)消除酯基、酰胺基、碳鹵鍵。
(4)官能團(tuán)的保護(hù)。?①酚羥基的保護(hù):酚羥基易被氧化,在氧化其他基團(tuán)前,可以利用其與NaOH反應(yīng),把—OH 變?yōu)椤狾Na將其保護(hù)起來,待氧化后再酸化轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。 ②碳碳雙鍵的保護(hù):碳碳雙鍵容易被氧化,在氧化其他基團(tuán)前,可以利用其與HCl的加成反應(yīng)將其保護(hù)起來,待氧化后再利用消去反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。
③氨基的保護(hù):如在將對硝基甲苯轉(zhuǎn)化成對氨基苯甲酸的過程中應(yīng)先將—CH3氧化成 —COOH,再將—NO2還原為—NH2,防止當(dāng)KMnO4氧化 —CH3時,—NH2(具有還原性)也被氧化。
解析:由溴乙烷→乙醇,只需溴乙烷在堿性條件下水解即可,路線不合理,且由溴乙烷→乙烯為消去反應(yīng)。
3.(2024·東莞高三測試)4-溴甲基-1-環(huán)己烯的一種合成路線如下。下列說法正確的是(  )??A.化合物W、X、Y、Z中均有一個手性碳原子B.①②③的反應(yīng)類型依次為還原反應(yīng)、加成反應(yīng)和取代反應(yīng)C.由化合物Z一步制備化合物Y的轉(zhuǎn)化條件是NaOH水溶液、加熱D.化合物Y先經(jīng)酸性高錳酸鉀溶液氧化,再與乙醇在濃硫酸催化下酯化可制得化合物X
解析:A項,X、Y、Z連接支鏈的碳原子為手性碳原子,W中沒有手性碳原子,錯誤;B項,由官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化可知,1,3-丁二烯與丙烯酸乙酯發(fā)生加成反應(yīng)生成X,X發(fā)生還原反應(yīng)生成Y,Y發(fā)生取代反應(yīng)生成Z,錯誤;C項,由化合物Z一步制備化合物Y,發(fā)生水解反應(yīng),轉(zhuǎn)化條件為氫氧化鈉水溶液、加熱,正確;D項,Y含有碳碳雙鍵,可被酸性高錳酸鉀溶液氧化,無法制得化合物X,錯誤。
考點(diǎn)二 有機(jī)合成路線的設(shè)計與實(shí)施?1.正推法分析合成路線(1)從某種原料分子開始,對比目標(biāo)分子與原料分子的結(jié)構(gòu)(碳骨架及官能團(tuán)),對該原料分子進(jìn)行碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)化,從而設(shè)計出合理的合成路線,其思維程序如下:(2)舉例:以乙烯為原料合成乙酸乙酯,可采用正推法。
2.逆推法分析合成路線(1)基本思路。(2)一般程序。
3.正、逆雙向結(jié)合分析合成路線采用正推和逆推相結(jié)合的方法,是解決有機(jī)合成路線題最實(shí)用的方法,其思維程序如下:4.有機(jī)合成路線的設(shè)計與選擇(1)合成步驟較少,副反應(yīng)少,反應(yīng)產(chǎn)率高。(2)原料、溶劑和催化劑盡可能廉價易得、低毒,污染排放少。(3)反應(yīng)條件溫和,操作簡便,產(chǎn)物易于分離提純。
1.請設(shè)計以CH2===CHCH3為主要原料(無機(jī)試劑任選)制備CH3CH(OH)COOH的合成路線流程圖:____________________________(注明反應(yīng)條件)。
考點(diǎn)三 有機(jī)合成與推斷?1.根據(jù)官能團(tuán)的衍變推斷反應(yīng)類型
2.根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象推斷官能團(tuán)或基團(tuán)
3.根據(jù)反應(yīng)條件推斷有機(jī)反應(yīng)類型
1.(2024·廣州階段訓(xùn)練)有機(jī)化合物M是合成阿托伐他汀(用于治療高膽固醇血癥等疾病)的重要中間體,其合成路線如圖所示。
答案:醚鍵、碳氯鍵(或氯原子) 
(2)C中碳原子的軌道雜化類型有____________種。解析:C中碳碳雙鍵和羧基中的碳原子采用sp2雜化,飽和碳原子采用sp3雜化。答案:2 
(3)F→M的反應(yīng)類型為________________。解析:由以上分析可知,F(xiàn)→M發(fā)生加成反應(yīng)或還原反應(yīng)。答案:加成反應(yīng)(或還原反應(yīng))
(4)D→F的化學(xué)方程式為________________。
(5)在E的同分異構(gòu)體中,屬于酯類的物質(zhì)有________種;其中,核磁共振氫譜顯示為4組峰,且峰面積之比為6∶4∶1∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為______________________________________________________。解析:E中有6個碳原子,若為甲酸與戊醇形成的酯,戊醇有8種結(jié)構(gòu),則對應(yīng)8種酯;若為乙酸和丁醇形成的酯,丁醇有4種結(jié)構(gòu),則對應(yīng)4種酯;若為丙酸和丙醇形成的酯,丙醇有2種結(jié)構(gòu),則對應(yīng)2種酯;若為丁酸和乙醇形成的酯,丁酸有2種結(jié)構(gòu),則對應(yīng)2種酯;若為戊酸和甲醇形成的酯,戊酸有4種結(jié)構(gòu),則對應(yīng)4種酯,共有20種,除去E外還有19種;其中,核磁共振氫譜顯示為4組峰,且峰面積之比為6∶4∶1∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為HCOOCH(CH2CH3)2。
答案:19 HCOOCH(CH2CH3)2
2.(2024·廣州執(zhí)信中學(xué)月考)苯丁酸氮芥是一種抗腫瘤藥物,臨床上用于治療慢性淋巴細(xì)胞白血病。如圖是苯丁酸氮芥的一種合成路線。
回答下列問題:(1)A的化學(xué)名稱為________。
答案:1,4-丁二酸 
(2)C中官能團(tuán)的名稱為___________________________。解析:由結(jié)構(gòu)簡式可知,C中官能團(tuán)的名稱為羧基、酮羰基、酰胺基。答案:羧基、酮羰基、酰胺基(3)F→G的反應(yīng)類型是________。解析:F中的羥基發(fā)生取代反應(yīng)引入氯原子得到G。答案:取代反應(yīng)
1.(2023·高考新課標(biāo)卷)莫西賽利(化合物K)是一種治療腦血管疾病的藥物,可改善腦梗塞或腦出血后遺癥等癥狀。以下為其合成路線之一。
回答下列問題:(1)A的化學(xué)名稱是____________________。解析:由A的結(jié)構(gòu)簡式可知,其化學(xué)名稱為間甲基苯酚或3-甲基苯酚。答案:間甲基苯酚(或3-甲基苯酚) (2)C中碳原子的軌道雜化類型有____________________種。解析:C中苯環(huán)上的碳原子為sp2雜化,苯環(huán)側(cè)鏈上的碳原子均為飽和碳原子,均為sp3雜化,故C中碳原子有2種雜化類型。答案:2 
(3)D中官能團(tuán)的名稱為________、________。
答案:氨基 (酚)羥基 
(4)E與F反應(yīng)生成G的反應(yīng)類型為_____________________。解析:對比E、G的結(jié)構(gòu),結(jié)合F的分子式可知,F(xiàn)的結(jié)構(gòu)簡式為ClCH2CH2N(CH3)2,E和F發(fā)生取代反應(yīng)生成G和HCl。答案:取代反應(yīng) 
(5)F的結(jié)構(gòu)簡式為________________________。
(6)I轉(zhuǎn)變?yōu)镴的化學(xué)方程式為___________________________。
(7)在B的同分異構(gòu)體中,同時滿足下列條件的共有________種(不考慮立體異構(gòu))。①含有手性碳;②含有三個甲基;③含有苯環(huán)。其中,核磁共振氫譜顯示為6組峰,且峰面積比為3∶3∶3∶2∶2∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為________________。
2.(2023·新高考遼寧卷)加蘭他敏是一種天然生物堿,可作為阿爾茨海默癥的藥物,其中間體的合成路線如下。
回答下列問題:(1)A中與鹵代烴成醚活性高的羥基位于酯基的______位(填“間”或“對”)。解析:根據(jù)A→B可知,酯基的對位羥基形成醚鍵,而間位沒有,說明A中與鹵代烴成醚活性高的羥基位于酯基的對位。答案:對 (2)C發(fā)生酸性水解,新產(chǎn)生的官能團(tuán)為羥基和______(填名稱)。解析:C中酯基可以水解,新產(chǎn)生的官能團(tuán)為羧基和羥基。答案:羧基 
(3)用O2代替PCC完成D→E的轉(zhuǎn)化,化學(xué)方程式為___________________。解析:注意羥基被O2氧化為醛基的條件為催化劑Cu或Ag、加熱。
(4)F的同分異構(gòu)體中,紅外光譜顯示有酚羥基、無N—H的共有________種。
(5)H→I的反應(yīng)類型為________。解析:H→I的反應(yīng)為N原子上—H變成—CHO,是取代反應(yīng)。答案:取代反應(yīng)
(6)某藥物中間體的合成路線如下(部分反應(yīng)條件已略去),其中M和N的結(jié)構(gòu)簡式分別為________________和________________。
3.(2023·新高考湖南卷)含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性。一種合成該類化合物的路線如下(部分反應(yīng)條件已簡化):
回答下列問題:(1)B的結(jié)構(gòu)簡式為________________。
(2)從F轉(zhuǎn)化為G的過程中所涉及的反應(yīng)類型是________、________。解析:由F、中間體、G的結(jié)構(gòu)簡式可知,F(xiàn)先發(fā)生消去反應(yīng)得到中間體,中間體再與呋喃發(fā)生加成反應(yīng)得到G。答案:消去反應(yīng) 加成反應(yīng)
(3)物質(zhì)G所含官能團(tuán)的名稱為__________、__________。
答案:醚鍵 碳碳雙鍵 
(4)依據(jù)上述流程提供的信息,下列反應(yīng)產(chǎn)物J的結(jié)構(gòu)簡式為________________。

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