内容正文:
第6课时:高考体现创新——“有机物的合成与推断”题的解题策略
一、解题必备知能
(一)有机合成题的解题思路
(二)有机合成中碳骨架的构建
1.碳链增长的方法
(1)炔烃、烯烃、醛、酮与HCN加成:
。
(2)醛酮的羟醛缩合(其中至少一种含有α-H):
(3)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、等的取代反应:RCl+NaCN―→RCN+NaCl。
(4)聚合反应
①加聚反应(烯烃、二烯烃、乙炔等):
nCH2===CH2CH2—CH2。
②缩聚反应:酯化反应类型(如乙二醇与乙二酸反应)、氨基酸缩合类型(如甘氨酸缩合)、甲醛与苯酚(酚醛树脂)。
(5)酯化反应:CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O。
2.碳链减短的方法
(1)氧化反应,包括烯烃、炔烃的部分氧化,苯的同系物氧化成苯甲酸等。
如:RCH===CH2RCOOH+CO2↑+H2O;
(2)水解反应,主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。如RCOOR′+H2ORCOOH+R′—OH。
(3)烷烃发生裂化或裂解反应:C16H34C8H18+C8H16;C8H18C4H10+C4H8。
(4)脱羧反应:R—COONa+NaOHR—H+Na2CO3。
(三)有机合成中官能团的转化
1.官能团的引入
官能团
引入方法
卤素原子
①烃、酚的取代;②不饱和烃与HX、X2的加成;③醇与氢卤酸(HX)的取代
羟基
①烯烃与水加成;②醛、酮与氢气加成;③卤代烃在碱性条件下水解;④酯的水解
碳碳双键
①某些醇或卤代烃的消去;②炔烃不完全加成;③烷烃裂化
碳氧双键
①醇的催化氧化;②连在同一个碳上的两个羟基脱水;③含碳碳三键的物质与水加成
羧基
①醛基氧化;②酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解
2.官能团的消除
(1)通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环)。
(2)通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。
(3)通过加成或氧化反应等消除醛基。
(4)通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。
3.官能团的改变
可根据合成需要(或题目中所给衍变途径的信息),进行有机物官能团的衍变,以使中间产物向产物递进。有以下三种方式:
(1)利用官能团的衍生关系进行衍变,如
R—CH2OHR—CHOR—COOH。
(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个,如
CH3CH2OHCH2===CH2
Cl—CH2—CH2—ClHO—CH2—CH2—OH。
(3)通过化学反应改变官能团的位置,如
4.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(或—OCH3)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:
如在利用对硝基甲苯()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KMnO4氧化 —CH3 时,—NH2(具有还原性)也被氧化。
(四)中学常见的有机合成路线
1.一元合成路线
R—CH===CH2卤代烃一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
2.二元合成路线
CH2===CH2XCH2—CH2X二元醇→二元醛→二元羧酸→
3.芳香化合物合成路线
(五)有机合成路线的设计方法
1.正推法。即从某种原料分子开始,对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团),对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化),从而设计出合理的合成路线。如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯,可采用正推法:
2.逆推法。即从目标分子着手,分析目标分子的结构,然后由目标分子逆推出原料分子,并进行合成路线的设计。如采用逆推法,通过对苯甲酸苯甲酯()的结构分析可知合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇,继续逆推可得原料分子为甲苯,如图所示:
设计合成路线时,要选择反应步骤少,试剂成本低,操作简单,毒性小,污染小,副产物少的路线,即
二、题型分类突破
类型(一) 根据转化关系解题
有机综合推断题常以框图或变相框图的形式呈现一系列物质的衍变关系,经常是在一系列衍变关系中有部分产物已知或衍变条件已知,因而解答此类问题的关键是熟悉烃及各种衍生物之间的转化关系及转化条件。
[例1] (2022·全国甲卷)用N杂环卡宾碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________________________。
(2)反应②涉及两步反应,已知第一步反应类型为加成