备战2021届高考化学《有机合成与推断》逐空突破05 有机合成线路设计.doc 18页

有机合成线路的设计【必备知识】一、有机合成中官能团的衍变1、官能团的引入(或转化)方法(1)引入或转化为碳碳双键的三种方法①醇的消去反应引入CH3CH2OHCH2==CH2↑＋H2O②卤代烃的消去反应引入CH3CH2Br＋NaOHCH2==CH2↑＋NaBr＋H2O③炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应CH≡CH＋H2CH2==CH2，CH≡CH＋Br2―→CHBr==CHBrCH≡CH＋HClCH2==CHCl(2)引入卤素原子的三种方法①烷烃、苯及其同系物与卤素单质发生取代反应CH3CH3＋Cl2HCl＋CH3CH2Cl(还有其他的卤代烃),②不饱和烃与卤素单质、卤化氢的加成反应CH2==CHCH3＋Br2―→CH2Br—CHBrCH3CH≡CH＋HClCH2==CHClCH2==CHCH3＋HBrCH3—CHBrCH3③醇与氢卤酸的取代反应R—OH＋HXR—X＋H2O(3)引入羟基的四种方法①烯烃与水加成生成醇CH2==CH2＋H2OCH3CH2—OH②卤代烃的碱性水解成醇CH3CH2—Br＋NaOHCH3CH2—OH＋NaBr③醛或酮与氢气加成生成醇CH3CHO＋H2CH3CH2—OH，CH3COCH3＋H2④酯水解生成醇CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH(4)引入醛基(或羰基)的方法①醇的催化氧化2RCH2OH＋O22RCHO＋2H2O(5)引入羧基的四种方法①醛被氧化成酸2CH3CHO＋O22CH3COOH②酯在酸性条件下水解CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH③含侧链的芳香烃被强氧化剂氧化18 ④醇被强氧化剂氧化CH3CH2OHCH3COOH＋H2O⑤羧酸盐酸化CH3COONH4＋HCl―→CH3COOH＋NH4Cl2、官能团的消除(1)通过加成消除不饱和键的双键或三键(2)通过加成或氧化等消除醛基(—CHO)(3)通过消去、氧化、与氢卤酸取代或酯化反应等消除羟基(—OH)(4)通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子3、官能团的保护：在引入一个新官能团或将某一官能团加以转换时，若反应会影响分子中原有的官能团，则应对这一官能团进行保护。如：在含有碳碳双键的分子中，欲将羟基氧化时，应先把碳碳双键保护起来，以防被破坏。为了保护其他官能团而人为引入的基团，称为保护基。保护基的选择应满足以下条件：①易于引入且不影响分子中其他部位结构；②形成的保护基在后续反应中保持稳定；③在保持分子其他部位结构不被破坏的情况下易于除去。有时在引入多官能团时，还需要选择恰当的顺序保护特定官能团被保护的官能团被保护的官能团性质保护方法酚羟基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化①用NaOH溶液先转化为酚钠，后酸化重新转化为酚：②用碘甲烷先转化为苯甲醚，后用氢碘酸酸化重新转化为酚：碳碳双键易与卤素单质加成，易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化用氯化氢先通过加成转化为氯代物，后用NaOH醇溶液通过消去重新转化为碳碳双键氨基易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化先用盐酸转化为盐，后用NaOH溶液重新转化为氨基醛基易被氧化乙醇(或乙二醇)加成保护：二、有机合成中碳骨架的构1、使有机物碳链增长的反应①乙炔自身加成2CH≡CH―→CH2==CH—C≡CH②卤代烃与NaCN的反应CH3CH2Cl＋NaCN―→CH3CH2CN(丙腈)＋NaClCH3CH2CNCH3CH2COOH③卤代烃与炔钠的反应2CH3C≡CH＋2Na2CH3C≡CNa＋H2CH3C≡CNa＋CH3CH2Cl―→CH3C≡CCH2CH3＋NaCl④卤代烃和钠反应2R—Cl＋2Na―→R—R+2NaCl18 ⑤醛、酮与氢氰酸的加成反应CH3CHO⑥醛、酮与格氏试剂反应CH3CHOCH2CH3⑦羟醛缩合反应⑧烯烃、炔烃加聚反应nCH2==CH2⑨苯环与卤代烃反应(傅克反应)+R—Cl+HCl⑩苯环与酰卤反应++HCl⑪缩聚反应＋(n－1)H2On+n+nH2O2、使有机物碳链缩短的反应①脱羧反应R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3②氧化反应R—CH==CH2RCOOH＋CO2↑R1—CH==CH—R2R1CHO+R2CHO③水解反应酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解④烃的裂化或裂解反应C16H34C8H18＋C8H16；C8H18C4H10＋C4H83、使有机物碳链的成环的反应①二烯烃成环反应(双烯合成)②羟基酸酸的酯化成环＋H2O③多元羧酸与多元醇的酯化成环18 ④氨基酸的成环，⑤二元羧酸与二氨基化合物成环⑥形成环醚4、使有机物碳链的开环的反应①环酯水解开环②环烯烃氧化开环三、有机合成路线的设计答题思路1、解决有机合成题的基本步骤(1)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(2)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。(3)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2、常见的有机合成路线(1)一元化合物合成路线R—CH==CH2R—CH2—CH2XR—CH2—CH2OHR—CH2—CHOR—CH2—COOH酯(2)二元化合物合成路线CH2===CH2CH2X—CH2XHOH2C—CH2OHOHC—CHOHOOC—COOH链酯、环酯、聚酯(3)芳香化合物合成路线①18 ②芳香酯【真题感悟】1、[2020年山东高考·节选]化合物F是合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体，其合成路线如下：已知：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ar为芳基；X=Cl，Br；Z或Z′=COR，CONHR，COOR等。(1)Br2和的反应与Br2和苯酚的反应类似，以和为原料合成，写出能获得更多目标产物的较优合成路线(其它试剂任选)2、[2020年天津高考·节选]天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性，可通过以下路线合成18 已知：(Z=—COOR，—COOH等)(1)以和为原料，合成，写出路线流程图(无机试剂和不超过2个碳的有机试剂任选)3、[2020年江苏高考·节选]化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体，其合成路线如下：(1)写出以CH3CH2CHO和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)18 4、[2019·全国卷Ⅰ·节选]化合物G是一种药物合成中间体，其合成路线如下：(1)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线(无机试剂任选)5、[2019·全国卷III·节选]氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法：(1)利用Heck反应，由苯和溴乙烷为原料制备，写出合成路线(无机试剂任选)6、[2019·天津卷·节选]我国化学家首次实现了膦催化的环加成反应：(、可以是或)18 (1)参考合成路线及条件，选择两种链状不饱和酯，通过两步反应合成化合物M()，写出路线流程图(其他试剂任选)7、[2019·江苏卷·节选]化合物F是合成一种天然茋类化合物的重要中间体，其合成路线如下：(1)已知：（R表示烃基，R"和R"表示烃基或氢）写出以和CH3CH2CH2OH为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)8、[2018·全国卷Ⅰ·节选]化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路线如下：18 (1)苯乙酸苄酯（）是花香型香料，设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线(无机试剂任选)9、[2018·江苏卷·节选]已知：，写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和乙醇任用，合成路线流程图示例见本题题干)【经典模拟】1、已知：＋R3—COOH(R1、R2、R3均代表烃基)。应用上述信息，以1—丁醇为有机原料(无机试剂任选)，设计制备丙酸正丁酯的合成路线2、已知18 参照上述合成路线，以和化合物B为原料(无机试剂任选)，设计制备的合成路线3、已知：参照上述合成路线，以丙醛和为原料，设计制备的合成路线。4、高分子化合物G是一种聚酯材料，其一种合成路线如下：18 (1)以CH3CH2CH2OH为原料，设计制备的合成路线5、有机物W在医药和新材料等领域有广泛应用。W的一种合成路线如图：已知部分信息如下：(1)设计以苯乙烯和丙酮为原料制备药物中间体的合成路线(无机试剂自选)6、莫沙朵林是一种镇痛药，它的合成路线如下：18 (1)已知：．化合物是合成抗病毒药阿昔洛韦的中间体，请设计合理方案以和为原料合成该化合物(用合成路线流程图表示，并注明反应条件)7、高血脂是一种常见的心血管疾病，治疗高血脂的新药I的合成路线如下：(1)设计用甲苯和乙醛为原料制备的合成路线，其他无机试剂任选8、季戊四醇()是合成高效润滑剂、增塑剂、表面活性剂等的原料。设计由甲醛和乙醇为原料制备季戊四醇的合成路线(无机试剂任选)18 已知：【有机合成线路的设计】答案【真题感悟】1、解析：以苯胺和H5C2OOCCH2COCl为原料制得目标产物，可将苯胺与溴反应生成2,4,6—三溴苯胺，再将2,4,6—三溴苯胺与H5C2OOCCH2COCl反应发生已知条件Ⅱ的取代反应，再发生已知条件Ⅲ的成环反应即可得到目标产物，反应的流程为2、解析：利用和反应制得，可先将环己醇脱水得环己烯，将环己烯（）与溴发生加成反应再发生消去反应制得1,3-环己二烯（），将1,3-环己二烯与发生已知条件的反应制得，反应的具体流程为：18 ；故答案为：。3、解析：生成,根据E生成F，应是与H2O2发生反应得到，按照D→E，应由CH3CH2CH2Br与反应得到，CH3CH2CHO与H2发生加成反应生成CH3CH2CH2OH，CH3CH2CH2OH在PBr3作用下生成CH3CH2CH2Br，合成路线是CH3CH2CHOCH3CH2CH2OHCH3CH2CH2Br。4、18 5、6、7、8、9、【经典模拟】1、CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH==CH2CH3CH2COOHCH3CH2COOCH2CH2CH2CH3解析：要制备丙酸正丁酯，缺少丙酸，利用上述流程中的信息制备出丙酸，再与1-丁醇酯化即可。2、18 解析：由A＋B→C的原理是B中两酯基之间的碳原子取代A中的溴原子，构成四元环，因而应先将转化成卤代烃，之后完全类比C→D→E的变化即可。3、4、CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO5、解析：与H2发生加成反应产生，和浓硝酸在浓硫酸存在条件下加热发生取代反应生成对硝基乙苯，被酸性高锰酸钾溶液氧化生成，被还原生成，与丙酮反应生成，故合成路线为：18 。6、解析：可发生催化氧化生成，然后发生消去反应生成，然后发生取代反应生成，进而与作用可生成目标物，反应流程为。7、解析：根据题目已知信息和有关有机物的性质，用甲苯和乙醛为原料制备的合成路线具体如下：。8、CH3CH2OHCH3CHO18 18