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文檔簡介
重難點16有機合成與推斷綜合題
題趨引』
考向2025考向預測
預測2025年有機合成與推斷綜合題的命題方式:
1.合成方法:①識別有機物的類別;②據(jù)現(xiàn)有原料,信息及反應規(guī)
律,合理把目標分子分成若干片斷;③正逆推,綜合比較選擇最佳方
案;
有機合成與推斷綜合題2.合成原則:①原料價廉,原理正確;②路線簡捷,便于操作,條件
適宜③易于分離,產率高;
3.解題思路:①剖析要合成的物質,選擇原料,路線;②合理的合成路
線由什么基本反應構成,明確分子骨架;③明確分子中官能團引
入。
重難詮釋◎
【思維導圖】
【高分技巧】
一.掌握有機合成中碳骨架構建的方法
(1)碳鏈的增長:
①與HCN的加成反應;
②加聚或縮聚反應;
③酯化反應。
(2)碳鏈的減短:
_CaO
①脫竣反應:R—COONa+NaOH-R-R—H+Na2co3。
②氧化反應:
H2cH3KMn()/H,),^^COOH
KMnO4(H+)
R—CH=CH2------------------>RCOOH+CO2to
③酯類、糖類、蛋白質等的水解反應。
日
④煌的裂化或裂解反應:Cl6H34例*QH18+C8H16。
(3)常見碳鏈成環(huán)的方法
①二元醇成環(huán),如
濃H2so4
TT
HOCH2cH20H---------->H2c---------CH2Z?N
△'\/+H20O
()
②羥基酸酯化成環(huán),如
O
01
IICH--------C
II濃硫酸2\+H?()。
HO(CH2)3—C—OH二』()2
CH?—CH/
③氨基酸成環(huán),如
O
/
MNCH2cH2coOH—>NH—C+H2OO
CH?—CH2
④二元酸酸成環(huán),如
CH2—CH2
濃H2SO4||,,、
HOOCCH2cH2co0H------------>CC+%()。
()。()
⑤利用題目所給信息成環(huán),如常給信息二烯煌與單烯煌的聚合成環(huán):
二.掌握有機合成中官能團的轉化
(1)官能團的引入
官能團引入方法
①煌、酚的取代;
碳鹵鍵②不飽和嫌與HX、X2的加成;
③醇與氫鹵酸(HX)的取代
①烯妙與水加成;
②醛、酮與氫氣加成;
羥基③鹵代煌在堿性條件下的水解;
④酯的水解;
⑤葡萄糖發(fā)酵產生乙醇
①某些醇或鹵代煌的消去;
碳碳雙鍵②煥煌的不完全加成;
③烷煌的裂化
①醇的催化氧化;
②連在同一個碳上的兩個羥基脫水;
碳氧雙鍵
③低聚糖和多糖水解可引入醛基;
④含碳碳三鍵的物質與水加成
①醛基氧化;
②酯、酰胺基、蛋白質、炭酸鹽的水解;
竣基
③含一CH20H結構的醇、苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的碳
上有氫原子)被酸性高錦酸鉀溶液氧化;
苯環(huán)上引入不同的官能團
①鹵代:X2和Fe(或X2和FeX3);
x((D)
[(②)②硝化:濃硝酸和濃硫酸共熱;
(③)y[NO2
③燃基氧化;
HOOC^J
④先鹵代后水解
OH(④)
(2)官能團的消除
①通過加成反應消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵、苯環(huán)等)。
②通過消去、氧化或酯化反應等消除羥基。
③通過加成或氧化反應消除醛基。
④通過水解反應消除酯基、酰胺基、碳鹵鍵。
(3)官能團的改變
。20
①利用官能團的衍生關系進行衍變,如R—CH2OH^=^R—CHO—--^R—COOHo
②通過某種化學途徑使一個官能團變?yōu)閮蓚€,如
消去“2。與X2加成水解
CH3cH20H----->CH2=CH2——------->X—CH2CH2—X------->H0—CH2CH2—OHo
ClCl
③通過某種手段改變官能團的位置,如
CH3cH2cH2clCH3—CH—CH3。
Cl
消去(一HCD加成(+HC1"
---------------------->1^113Cri—C-H2----------------------
消去“2。與“a加成水解
CH3cH2cH20H--------->CH3CH=CH2----------------->CH3CHC1CH3---?CH3CH(OH)CH3O
三.有機合成路線的設計與實施
1.有機合成路線的設計
(1)正推法
基礎原料-中間體T目標化合物。
即從某種原料分子開始,對比目標分子與原料分子的結構(碳骨架及官能團),對該原料分子進行碳骨架的構
建和官能團的引入(或者官能團的轉化),從而設計出合理的合成路線。如以乙烯為原料合成乙酸乙酯,可采
用正推法:
CH2=CH2fCH3CH2OHfCH3CHOfCH3C(X)H
CH3aX)CH2cH3
(2)逆推法
目標化合物一中間體T基礎原料。
即從目標分子著手,分析目標分子的結構,然后由目標分子逆推出原料分子,并進行合成路線的設計。如
采用逆推法,通過對苯甲酸苯甲酯()的結構分析可知合成該有機化合物的是苯甲酸與苯
甲醇,繼續(xù)逆推可得出原料分子為甲苯,如圖所示:
原
料
分
子
CH2OH-CH2CI-
設計合成路線時,要選擇反應步驟少,試劑成本低,操作簡單,毒性小,污染小,副產物少的路線,即
2.最佳合成途徑的選擇
(1)合成基本原則:原理正確,原料價廉,操作簡便,步驟簡單,條件適宜,易于分離。
具體而言:
①起始原料、溶劑和催化劑要廉價、易得、低毒性、低污染。
②應盡量選擇步驟較少的合成路線。為了減少合成步驟,應盡量選擇與目標化合物結構相似的原料。
③合成路線要符合“綠色、環(huán)?!钡囊?,高效的有機合成應最大限度地利用原料分子中的每一個原子,使
之轉化到目標化合物中。
④有機合成反應要操作簡單、條件溫和、能耗低、易于實現(xiàn)、不污染環(huán)境或污染小。
⑤要按一定的反應順序和規(guī)律引入官能團,不能臆造不存在的反應。綜合運用有機反應中官能團的衍變規(guī)
律及有關的信息,掌握正確的解題方法,有時則要綜合運用順推和逆推的方法導出最佳的合成路線。
對于多種合理路線的選擇,要綜合考慮諸多因素:原料的來源和價格、能耗、反應速率、反應物的利用率、
生產設備和技術條件是否具備、是否有污染物產生或排放等。
(2)有機合成路線的選擇
①一元合成路線
鹵
烯代
煌一元醇
煌
以乙烯為例:②CH3cH2Cl+Na()H今CH3cH?()H+NaCl,
三Cu或Ag.CTT八
③2cH3cH2OH+O2——>2CH3CH()+2H?O,
、濃
⑤CH3cH2OH+CH3COOHCOOC2HS+H2OO
②二元合成路線
二
烯①澳單質鹵
代I二元竣酸
煌加成煌
CHBr
2+2NaOH2|2
以乙烯為例:@|+2NaBr,
CH.Br△CH,C)H
CHO催化劑,:)OH
@|+。2
CHOCOOH
()
COOHCH()H
2afeH2SO4O=Z\
⑤I+I+2H?0。
COOHCH()H
2()
③芳香族化合物合成路線
引入,合成”,脫除,,
R—0H------二*R—0—R'f—R—0—R'---------*R—0H
保護基反應保護基+
—合成反應影響羥基,無法直接轉化一
(1)酚羥基的保護:
因酚羥基易被氧化,所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應,把一0H變?yōu)橐籓Na將其保護起來,
待氧化后再酸化將其轉變?yōu)橐?H。
(2)碳碳雙鍵的保護:
碳碳雙鍵也容易被氧化,在氧化其他基團前可以利用其與HC1等的加成反應將其保護起來,待氧化后再利
用消去反應轉變?yōu)樘继茧p鍵。
(3)氨基(一NHz)的保護:
如在利用對硝基甲苯(CH3YZ^NC>2)合成對氨基苯甲酸(N氏Y3^C°°H)的過程中應先把
一CE氧化成一COOH之后,再把一NO2還原為一NH2,防止當KMnC%氧化一CH時,一NH2(具有還原性)
也被氧化。
四.熟悉有機合成與推斷的突破口
1.通過物理特征突破
有機化合物中各類代表物的狀態(tài)、氣味、溶解性、密度、熔點、沸點等往往各有特點,解題時可考慮通過
物理特征找到題眼。
2.根據(jù)反應物、產物分子式特征推斷有機物結構及反應類型
分析反應物、產物的分子式特征,根據(jù)其差異,聯(lián)想已有有機化學知識,猜想可能的有機反應類型,由此
確定反應物、產物的結構特點,結合框圖中的其他物質,確定具體的結構。如:鼠從。|—%受。]:對比
F與G的分子式,G比F的分子式少1個H,多1個NO2,可判斷反應類型可能為取代反應,F(xiàn)若為苯酚,
則G可能為硝基苯酚。
3.從實驗現(xiàn)象突破
反應現(xiàn)象思考方向
澳水褪色可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵或酚羥基、醛基等
可能含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、醛基、酚羥基或有機物為
使酸性KMnC>4溶液褪色苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的碳原子上含有H)、醇(含
一—OH結構)等
①遇FeCl3溶液顯紫色
含有酚羥基
②與濃澳水反應產生白色沉淀
加入新制Cu(0H)2并加熱有磚
紅色沉淀生成,或加入銀氨溶液含有醛基或甲酸酯基或甲酸
水浴加熱有銀鏡出現(xiàn)
加入Na,有H2產生可能有一0H或一COOH
加入NaHCO3溶液有氣體放出含一COOH
4.從反應條件突破
反應條件可能的有機化合物及反應
①醇的消去反應;
濃硫酸,加熱②酯化反應;
③苯的硝化反應
濃硝酸、濃硫酸,加熱苯環(huán)上的取代
①酯的水解反應;
稀硫酸,加熱
②二糖、多糖的水解反應等
氫鹵酸(HX),加熱醇的取代
①鹵代燃的水解反應;
強堿的水溶液,加熱
②酯的水解反應等
強堿的醇溶液,加熱鹵代煌的消去反應
新制Cu(0H)2或銀氨溶
醛基(醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等)的氧化反應
液,加熱
①烯燒、煥炫的氧化反應;
酸性KMnCU溶液或酸
②某些苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的碳原子上含有H)的氧化反應;
性重銘酸鉀溶液
③醇、醛、苯酚的氧化反應
。2、Cu(或Ag),加熱①醇的催化氧化反應;
②醛的氧化;
①烯煌、煥脛的加成反應;
②芳香煌的加成反應;
H>催化劑,加熱
2③醛、酮還原為醇
特別注意:竣基、酯基、酰胺基中的碳氧雙鍵不能加成
濱水或澳的CCL溶液烯燒、煥煌的加成反應
①苯酚的取代反應;
濃澳水②碳碳雙鍵和碳碳三鍵的加成;
③醛的氧化
①煌的取代反應;
光照
Cl2,②二pR中側鏈的取代反應
鐵粉或鹵化鐵、x2苯環(huán)上的鹵代反應
如:
CH30H
(1)回濃正焉72「畦反應類型可能為取代反應(酯化反應),聯(lián)想乙酸乙酯的制備,則F結構中可能有竣
基,G結構中可能有酯基。
(2)2T曳"1gHMo1反應類型可能為加成反應,通過分子式即可驗證,聯(lián)想乙烯與澳的四
氯化碳溶液反應,則C結構中應該存在一個碳碳雙鍵。
5.根據(jù)相關數(shù)據(jù)確定官能團的數(shù)目
⑴煌和鹵素單質的取代:取代1mol氫原子,消耗1mol鹵素單質區(qū))。
\/
(2)/C=C的加成:與H2、Br2>HCK比0等加成時按物質的量之比為1:1反應。
(3)含一OH的有機物與Na反應時:2mol—OH生成1molH2=
(4)1mol—CHO對應2molAg;或1mol—CHO對應1molCu2O(注意:ECHO中相當于有2個
—CHO)。
(5)物質轉化過程中相對分子質量的變化
0RCH2C)H—>RCHO―>RCOOH
MM—2M+14
@RCH2OH—>CH3COOCH2R
MM+42
③RCOOH—>RCOOCH2cH3
MM+28
(關系式中M代表第一種有機化合物的相對分子質量)
6.從轉化關系突破
(1)連續(xù)氧化關系:
濃硫酸,△
y
D
結論IA為醇、B為醛、C為較酸、D為酯
結論IIA、B、C三種物質中碳原子數(shù)相同,碳骨架結構相同
結論niA分子結構中與羥基相連的碳原子上至少有2個氫原子,即含一CH20H
結論IV若D能發(fā)生銀鏡反應,則A為CH30H,B為HCHO,C為HC00H,D為HC00CH3
(2)重要的“三角”轉化關系:
鹵代煌一^醇
\/
烯煌
①鹵代燒在強堿的醇溶液中加熱,醇在濃硫酸、加熱條件下均發(fā)生消去反應生成烯垃。
②烯姓在一定條件下分別與HX(X為鹵素原子)、比0發(fā)生加成反應生成鹵代燒、醇。
③鹵代燃在強堿的水溶液中加熱發(fā)生取代反應生成醇,醇與濃HX在加熱條件下發(fā)生取代反應生成鹵代燃。
在有機推斷中靈活運用以上轉化關系,并根據(jù)題目的限制條件拓展和完善,可起到事半功倍的效果。
(3)有機反應各類物質的轉化關系:
7.有機推斷中常考的“陌生信息”
稀NaOHR'一
(1)羥醛縮合:RCHO+RCH2cH0-一飛——>|+H2O(R,R,表示妙基或氫)
RCH=CCHO
(2)利用格氏試劑發(fā)生加成反應
O0H
nvMg…vR'—1一R"R'—c—R"(R代表煌基,R\R"代表煌基或氫)。
無水乙醛HQ+?
R
CH3
/
(3)烯燃的氧化:CH3CH2CH=C
CH.
()
①。3
CH3cH2cHO+C%—C—Cq
②Zn/H?()
(4)成環(huán)反應:
限時提升練
(建議用時:40分鐘)
1.(2024?吉林?高考真題)特戈拉贊(化合物K)是抑制胃酸分泌的藥物,其合成路線如下:
⑴(K1
已知:
/=\八
I.:611為《/—CH2—,咪嗖為NNH;
回答下列問題:
(1)B中含氧官能團只有醛基,其結構簡式為o
(2)G中含氧官能團的名稱為和o
(3)J-K的反應類型為o
(4)D的同分異構體中,與D官能團完全相同,且水解生成丙二酸的有種(不考慮立體異構)。
(5)E-F轉化可能分三步:①E分子內的咪哇環(huán)與竣基反應生成X;@X快速異構化為Y,Y與(CH3CO)2O
反應生成F。第③步化學方程式為o
(6)苯環(huán)具有與咪噗環(huán)類似的性質。參考E-X的轉化,設計化合物I的合成路線如下(部分反應條件已略
去)。其中M和N的結構簡式為和=
2.(2025?遼寧省?聯(lián)考)有機物G是合成新型降脂藥物的中間體,G的一種合成路線如圖,回答下列問題:
DF
(1)已知D生成F時的另一產物為H2。,有機物E的名稱為
(2)化合物G中官能團除酯基外,還有—(填名稱),B-C的反應類型為
(3)下列關于反應D-F的說法錯誤的是(填標號)。
A.反應過程中,有C=O鍵和N-H鍵斷裂
B.反應過程中,有C=N鍵和H-O鍵形成
C.有機物D中,碳原子均采取sp3雜化
D.F分子中所有的原子均可以共平面
(4)B有多種同分異構體,滿足下列條件的有一種(不考慮立體異構);其中核磁共振氫譜有4組峰且峰
面積之比為1:1:2:6的有機物的結構簡式為—(只寫1個)。
①能發(fā)生水解反應②能發(fā)生銀鏡反應③能與NaHCO3溶液反應放出CO2
(5)參照上述合成路線和信息,設計以CH3cHzCHO和E為原料,制備路線(部分條件已略)
如下,其中M和N的結構簡式分別為—和.
3.(2025?遼寧名校聯(lián)盟?聯(lián)考)化合物I是藥物合成的中間體,其合成路線如圖所示?;卮鹣铝袉栴}:
HOOC-^7—C00HCH30HB康H0OCD(C1CH2CN)
COOCH
3Na2cb31
\=N濃H2sO4
H
AC
HCOOCCOOCH'蘭尼「一定條件._______0
3Ni.LiAlH4
^-----?p------------------?rl3dJUC
N
G
H0H2C
(1)G中含氧官能團的名稱為,B->C的反應類型為0
(2)CfE反應中,Na2c的作用為o
(3)F的結構簡式為o
(4)G與足量的氫氧化鈉溶液在加熱條件下反應的化學方程式為.
(5)關于化合物I,下列說法正確的是________(填字母)。
a.I可以發(fā)生銀鏡反應,也可以與鹽酸發(fā)生反應
b.1個I分子中含有2個手性碳原子
c.Imoll分子含有sd雜化的原子個數(shù)為8右
d.I分子間只存在氫鍵,不存在范德華力
(6)符合下列條件的A的同分異構體有種。
①分子中含有苯環(huán)
②分子中含有一NO2,且一NO2與苯環(huán)直接相連
③可以與新制氫氧化銅懸濁液在加熱的條件下產生磚紅色沉淀
(7)由H3co0CCH2cH2NH2合成OHCCH2CH2NHCH的路線如下(反
應條件略去),其中J和K的結構簡式分別為和
^-y-COOCHj,_.._.
H3COOC—C^-CH2CH2NH2-^--------------->]T|—>|T]—?OHC-/j—CH2CH2NHCH2-^^
4.(2025?東北三省?聯(lián)考)H是合成某藥物的中間體,H的一種合成路線如下:
回答下列問題:
(1)NaBH《中B的雜化類型是o
(2)CfD的反應類型是oE中含氧官能團是(填名稱)。
(3)①檢驗C中碳碳雙鍵的試劑宜選擇(填標號)。
A.酸性KM11O4溶液B.澳的四氯化碳溶液C.酸性KzCrz。?溶液D.H2/Ni
②ImolG與足量銀氨溶液共熱,最多生成molAg。
(4)在H2、10%Pd-C,加熱條件下,E中最活潑的結構是(填標號)。
A.苯環(huán)B.醛基C.碳碳雙鍵
(5)寫出B-?C的化學方程式:o
(6)在E的芳香族同分異構體中,同時具備下列條件的結構有種(不考慮立體異構)。
①含有00結構②遇FeCL溶液發(fā)生顯色反應
(7)測定F中化學鍵和官能團的儀器是(填標號)。
a.元素分析儀b.核磁共振氫譜儀c.紅外光譜儀d.質譜儀
5.(2025?哈爾濱九中?期中)以胭鹽離子液體(GIL)為催化劑合成化合物G的路線如下。
(1)B的名稱為,H的官能團名稱為=
(2)E—F的反應類型為o
(3)同時滿足下列條件的C的同分異構體有種,寫出任意一種的結構簡式,
①含兩個苯環(huán)且均只有一個支鏈;②不含酸鍵、脂肪環(huán);③兩個雙鍵不能相鄰。
(4)制備O的合成路線流程圖(無機試劑和有機溶劑任用,合成路線流程圖示例見本題題干)。
CN
oCH20
GILH①?H
CH3CHO+M-v~>?CH3CH=CH-C-CH3-^>CH3-CH-CH-C-C
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