内容正文:
有机合成推断的思路和方法
[素养突破]
有机推断与有机合成综合题是考查有机化学知识的主流题型,为高考必考题,常以框图题形式出现,解题的关键是找出解题的突破口,一般采用“由特征反应推知官能团的种类,由反应机理推知官能团的位置,由转化关系和产物结构推知碳架结构,再综合分析验证,最终确定有机物的结构”的思路求解。
一、有机合成中官能团的消除与保护
1.官能团的消除
(1)通过加成反应可以消除或—C≡C—:如CH2===CH2在催化剂作用下与H2发生加成反应。
(2)通过消去、氧化或酯化反应可消除—OH
如CH3CH2OH消去生成CH2===CH2,CH3CH2OH氧化生成CH3CHO。
(3)通过加成(还原)或氧化反应可消除—CHO
如CH3CHO氧化生成CH3COOH,CH3CHO加H2还原生成CH3CH2OH。
(4)通过水解反应可消除
如CH3COOC2H5在酸性条件下水解生成CH3COOH和C2H5OH。
(5)通过消去反应或水解反应消除碳卤键
如CH3CH2Br在NaOH醇溶液中发生消去反应生成乙烯和溴化钠,在NaOH水溶液中发生水解反应生成乙醇和溴化钠。
2.官能团的保护
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反应,把—OH变为—ONa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:如在对硝基甲苯合成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。防止当酸性KMnO4(氧化)—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
二、有机推断中常用方法
1.根据反应中的特殊条件进行推断
(1)NaOH的水溶液——卤代烃、酯类的水解反应。
(2)NaOH的醇溶液,加热——卤代烃的消去反应。
(3)浓H2SO4,加热——醇消去、酯化、苯环的硝化等反应。
(4)溴水或溴的CCl4溶液——烯烃、炔烃的加成反应,酚的取代反应。
(5)O2,Cu或Ag,加热——醇的催化氧化反应。
(6)新制的Cu(OH)2,加热(或银氨溶液,水浴加热)——醛氧化成羧酸的反应。
(7)稀H2SO4——酯的水解等反应。
(8)H2,催化剂——烯烃、炔烃的加成、芳香烃的加成,醛还原成醇的反应。
(9)光照——烷基上的氢原子被卤素原子取代。
(10)Fe或FeX3(X为卤素原子)—苯环上的氢原子被卤素原子取代。
2.根据特征现象进行推断
(1)使溴水褪色,则表示物质中可以含有碳碳双键、碳碳三键、酚羟基(产生白色沉淀)等。
(2)使酸性KMnO4溶液褪色,则表示该物质中可能含有碳碳双键、碳碳三键或苯的同系物等。
(3)遇FeCl3溶液显紫色,说明该物质中含有酚羟基。
(4)与新制的Cu(OH)2在加热沸腾时有砖红色沉淀生成,或能与银氨溶液在水浴加热时发生银镜反应,说明该物质中含有—CHO。
(5)与金属钠反应有H2产生,表示物质中可能有—OH或—COOH。
(6)与Na2CO3或NaHCO3溶液反应有气体放出,表示物质中含有—COOH。
(7)遇浓硝酸变黄,则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。
(8)遇I2变蓝,则说明该物质为淀粉。
[典题应用]
(2022·河北卷)舍曲林(Sertraline)是一种选择性5羟色胺再摄取抑制剂,用于治疗抑郁症,其合成路线之一如下:
已知:
(ⅰ)手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子
回答下列问题:
(1)①的反应类型为 __________ 。
(2)B的化学名称为 __________ 。
(3)写出一种能同时满足下列条件的D的芳香族同分异构体的结构简式 __________ 。
(a)红外光谱显示有C===O键;(b)核磁共振氢谱有两组峰,峰面积比为1∶1。
(4)合成路线中,涉及手性碳原子生成的反应路线为 __________ 、 __________ (填反应路线序号)。
(5)H→I的化学方程式为 __________ ,反应还可生成与I互为同分异构体的两种副产物,其中任意一种的结构简式为 __________ (不考虑立体异构)。
解析:(1)据分析,①是中的甲基被KMnO4氧化为羧基,反应类型是氧化反应。(2)据分析,B的结构简式是,名称是3,4二氯苯甲酸。(3)从D的结构简式可知,其分子式为C13H8Cl2O,能满足核磁共振氢谱两组峰,且峰面积比为1∶1的结构应是高度对称结构,又含有C=O,则该芳香族同分异构体的结构简式为:。(4)手性碳原子连接四个不同原子或原子团的碳,题给合成路线中涉及手性碳原子的物质