专题5 药物合成的重要原料——卤代烃、胺、酰胺 整理与提升-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（苏教版2019）

热点一　卤代烃在有机合成中的应用 1.引入羟基 R—X＋NaOHROH＋NaX 2.引入不饱和键 ＋NaOH＋NaX＋H2O 3.改变某些官能团的数目 通过卤代烃的消去反应获得烯烃，再通过烯烃与X2的加成反应，得到二卤代烃。如由1­溴丁烷制取1，2­二溴丁烷，制取过程示例如下： CH3CH2CH2CH2Br CH3CH2CH===CH2CH3CH2CHBrCH2Br 4.改变某些官能团的位置 通过卤代烃的消去反应获得烯烃，再通过烯烃与HX在一定条件下的加成反应，又得到卤代烃，但卤素原子的位置发生了变化。如由1­溴丙烷制取2­溴丙烷，制取过程示例如下： CH3CH2CH2BrCH3CH===CH2CH3CHBrCH3 5.增长碳链或构成碳环 通过卤代烃与镁（用醚作溶剂）作用得到烃基卤化镁（RMgX，也称为格氏试剂），烃基卤化镁与其他物质（如卤代烃、醛、二氧化碳等）反应可以实现碳链增长，得到烃、醇、羧酸、酮等多种有机化合物。 　现以氯苯制取1，2，3，4­四氯环己烷。其合成途径为 ABC （1）从左至右依次填写每步反应的反应类型　　　　（填字母）。 a.取代反应 b.加成反应 c.消去反应 d.加聚反应 （2）写出A、B、C的结构简式：A　　　　、B　　　　、C　　　　。A→B所需的试剂和条件是　　　　　　　　。 （3）写出―→的所有反应的化学方程式。 [解析]　根据已知物质及有关物质的性质可推测出合成途径： 。 [答案]　（1）bcbcb （2） 　　NaOH的醇溶液，加热 （3）＋2NaOH ＋2NaCl＋2H2O、＋2Cl2―→ 1.化合物F是合成一种镇痛药物的重要中间体，其合成路线如图所示。 注：Ts—为。 （1）设计“B→C”步骤的目的是　　　　　。 （2）可用于鉴别B和C的常用化学试剂为　　　　　。 （3）F的同分异构体同时满足下列条件： ①分子中含有苯环；②能发生银镜反应，但不能水解；③1H核磁共振谱中有3组吸收峰。 写出符合条件的同分异构体的结构简式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）已知： RCHO＋。请设计以为原料制备的合成路线（无机试剂任选，合成路线示例见本题题干）。 答案：（1）保护酚羟基　（2）FeCl3溶液 （3）、 （4） 2.H是一种新型香料的主要成分之一，其合成路线如下（部分产物和部分反应条件略去）： 已知：①RCH===CH2＋CH2===CHR′CH2===CH2＋RCH===CHR′； ②B的1H核磁共振谱显示分子中有6种不同化学环境的氢原子。 请回答下列问题： （1）（CH3）2C===CH2的同分异构体中存在顺反异构的有机物的名称为　　　　。 （2）A的1H核磁共振谱中除苯环上的H外，还显示　　　　组峰，峰面积比为　　　　。 （3）D分子中含氧官能团名称是　　　　　　，E的结构简式为　　　 　 　　　　　　　　。 （4）发生加聚反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　； D和G反应生成H的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （5）G的同分异构体中，同时满足下列条件的有　　　　种（不考虑立体异构）。 ①苯的二取代物　②与FeCl3溶液发生显色反应　③含“”结构 （6）参照上述合成路线，以丙烯为原料（无机试剂任选），设计制备2，3­丁二醇的合成路线。 答案：（1）2­丁烯　（2）2　1∶6（或6∶1） （3）羟基、羧基　 （4） ＋ ＋2H2O （5）12 （6）CH3CH===CH2CH3CH===CHCH3 解析：由A与氯气在加热条件下反应生成，苯乙烯与（CH3）2C===CH2发生已知信息反应①生成A，故A的结构简式为，与HCl反应生成B，结合B的分子式可知，发生的是加成反应，且B的1H核磁共振谱图显示分子中有6种不同化学环境的氢原子，故B为，顺推可知C为 ，D为。苯乙烯与HO—Br发生加成反应生成E，E被氧化生成F（C8H7O2Br），故E为，F为，F在氢氧化钠溶液、加热条件下水解，酸化得到G，则G为 ，D与G反应生成H。 （5）的同分异构体中，同时满足下列条件：①苯的二取代物，说明有两个取代基且有邻、间、对三种位置关系；②与FeCl3溶液发生显色反应，说明含有酚羟基；③含“—COO—”结构，可能是羧基，也可能是酯基。如果是羧基，只有—CH2COOH，共有3种结构；如果是酯基，有HCOOCH2—、CH3COO—、—COOCH3，共有9种结构，故满足条件的共有12种结构（不考虑立体异构）。 热点二　对比法在有机推断中的应用 1.对比所学知识，根据反应中的重要试剂、特征条件等进行推断 所谓对比所学知识，就是将试题中提供的合成路线中的条件、试剂和基团的引入方法等与所学过的经典反应条件、反应中的重要试剂和通过哪类反应引入某个基团等知识进行对比、分析，从而得出或确定合成过程中最可能发生的反应。 2.对比题干信息，读懂信息并模仿信息进行推断 所谓对比题干信息，就是把试题中所提供的合成过程中的条件、重要试剂和基团的引入方式等，与题干所提供的信息进行对比，从而确定可能发生的反应。 3.对比分子式的变化，根据碳、氢、氧等原子数目的变化进行推断 所谓对比分子式的变化，就是比较合成路线中反应前后物质的化学式中各原子数目的变化，从而确定可能发生的反应。 4.对比相对分子质量的变化，根据相对分子质量的差值和题中信息进行推断 在有机推断合成题中，经常结合分子的相对分子质量来命题，解答这类试题要学会残基分析法，即根据题中物质的性质，确定基团和数目，然后用总的相对分子质量减去这些基团中各原子的相对原子质量，再用差值除以12，以确定还可能有的碳原子数和氢原子数。 5.对比结构上的变化，根据引入的基团和基团的位置进行推断 所谓对比结构上的变化，就是通过对合成路线中的各个物质的结构进行对比，分析每一步反应物质结构上的变化，从而确定最可能发生的反应。有时能对比的物质之间相隔几步反应，此时要猜测这之间可能发生的反应，再放入合成路线中看能否行得通，有时需要反复猜测和验证，直到吻合为止。 　某天然有机化合物A仅含C、H、O元素，与A相关的反应框图如下： （1）写出下列反应的反应类型： S→A第①步反应　　　　；B→D　　　　；D→E第①步反应　　　　；A→P　　　　。 （2）B所含官能团的名称是　　　　　　　　。 （3）写出A、P、E、S的结构简式： A：　　　　　　　　；P：　　　　　　　　； E：　　　　　　　　；S：　　　　　　　　。 （4）写出在浓H2SO4存在并加热的条件下，F与足量乙醇反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （5）写出与D具有相同官能团的D的所有同分异构体的结构简式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 [解析]　物质B与Br2/CCl4应发生加成反应，因此B是氯代有机酸先消去后酸化的产物，应含有碳碳双键和羧基；由G的分子式和B→F→G的反应条件可知，G的结构简式为NaOOCCH2CH2COONa，由逆推法分别得到F为HOOCCH2CH2COOH，B为 HOOCCH===CHCOOH，S为；由反应条件可知，A为，P为；由B推出D为HOOCCHBrCHBrCOOH，E为HOOCC≡CCOOH。 [答案]　（1）取代（或水解）反应　加成反应　消去反应　酯化（或取代）反应 （2）碳碳双键、羧基 （3）A： P： E：HOOCC≡CCOOH　 S： （4）＋2C2H5OH＋2H2O （5）HOOCCBr2CH2COOH、、 3.（2024·江西省宜春市高三月考）美托洛尔可用于治疗高血压及心绞痛，某合成路线如下： 回答下列问题： （1）写出C中能在NaOH溶液里发生反应的官能团的名称　　　　　　。 （2）C→D的反应类型是　　　　，H的分子式为　　　　　　。 （3）反应E→F的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）试剂X的分子式为C3H5OCl，则X的结构简式为　　　　　　　　。 （5）B的同分异构体满足条件：①含有苯环；②能发生银镜反应；③苯环上只有一个取代基且能发生水解反应。写出符合条件的有机物的结构简式：　　　　　　　　。 （6）4­苄基苯酚（）是一种药物中间体，请设计以苯甲酸和苯酚为原料制备4­苄基苯酚的合成路线：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　（无机试剂任用）。 答案：（1）羟基、碳氯键 （2）还原反应　C15H25O3N （3）＋CH3OH ＋H2O （4）　 （5） （6） 解析：由B的分子式、C的结构，可知B与氯气发生取代反应生成C，故B为，C发生还原反应生成D。对比D的结构与E的分子式，结合反应条件，可知D经水解、酸化得到E（）。由G的结构可知，E中醇羟基与甲醇发生分子间脱水反应生成F，F中酚羟基上的H原子被取代生成G，故F为。G与H2NCH（CH3）2反应生成美托洛尔。 4.A～J均为有机化合物，它们之间的转化如图所示： 实验表明： ①D既能发生银镜反应，又能与金属钠反应放出氢气； ②1H核磁共振谱表明F分子中有三种氢原子，且其峰面积之比为1∶1∶1； ③G能使溴的四氯化碳溶液褪色； ④1 mol J与足量金属钠反应可放出22.4 L氢气（标准状况）； ⑤ROH＋R′XROR′ 请根据以上信息回答下列问题： （1）A的结构简式为　　　　　　　　　　　（不考虑立体异构），由A生成B的反应类型是　　　　反应。 （2）D的结构简式为　　　　　　　。 （3）由E生成F的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　，E中的官能团有　　　　（填名称），与E具有相同官能团的E的同分异构体还有　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（写出结构简式，不考虑立体异构）。 （4）G的结构简式为　　　　。 （5）由I生成J的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：（1）BrCH2CH===CHCH2Br　取代（或水解） （2） （3） 　羧基、羟基　、、 、 （4）　（5） 解析：根据A、B、C、D、E、F的分子式可知，CH2===CHCH===CH2与Br2以物质的量之比1∶1发生加成反应生成A；A与OH－/H2O发生取代反应生成B，B中含2个—OH和1个碳碳双键；B与H2发生加成反应生成C，C中含2个—OH；C发生氧化反应生成D，D既能发生银镜反应，又能与金属Na反应放出H2，D中含1个—CHO和1个—OH；D发生银镜反应后酸化生成E，E中含1个—COOH和1个—OH；E在浓硫酸作用下脱去一分子水生成F，F分子中有三种氢原子且峰面积之比为1∶1∶1，F中不含甲基；由此逆推出CH2===CHCH===CH2与Br2以物质的量之比1∶1发生1，4­加成反应生成A，A的结构简式为BrCH2CH===CHCH2Br，B的结构简式为HOCH2CH===CHCH2OH，C的结构简式为HOCH2CH2CH2CH2OH，D的结构简式为HOCH2CH2CH2CHO，E的结构简式为HOCH2CH2CH2COOH，F的结构简式为。B在浓硫酸作用下脱去一分子水生成G，G能使溴的四氯化碳溶液褪色，G的结构简式为；G与Cl2/H2O反应生成H，结合H的分子式，H的结构简式为；对比H和I的分子式，结合信息⑤可知，H在Ca（OH）2作用下脱去一分子HCl生成I，I与H2O作用生成J，1 mol J与足量金属Na反应可放出标准状况下22.4 L H2，J中含2个羟基，则I的结构简式为，J的结构简式为。 热点三　限定条件下同分异构体的书写 1.限定条件下同分异构体的书写方法 （1）不饱和度（Ω）与结构之间的关系 不饱和度 思考方向 Ω＝1 1个双键或1个环 Ω＝2 1个三键或2个双键或1个环和1个双键 Ω＝3 考虑可能是3个双键或1个双键和1个三键等 Ω≥4 考虑可能含有苯环 （2）限定条件与结构的关系 常见的限定条件 对应的官能团或结构 能与NaHCO3或Na2CO3反应放出气体 —COOH 能与钠反应产生H2 —OH或—COOH 能与Na2CO3反应 —OH（酚）或—COOH 能与NaOH溶液反应 —OH（酚）或—COOH或—COOR或—X或—CONH— 能发生银镜反应[或与新制Cu（OH）2反应] —CHO（包括HCOOR） 能与FeCl3溶液发生显色反应 —OH（酚） 能发生水解反应 —COOR或—X或—CONH— 既能发生水解反应又能发生银镜反应（或水解产物能发生银镜反应） HCOOR 1H核磁共振谱峰的组数、峰面积之比 ①峰的组数代表氢原子的种类； ②峰的面积比代表各类氢原子的个数比； ③从峰的面积比可以分析分子结构上的对称性 2.限定条件下同分异构体的书写流程 （1）思维流程 ①根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。 ②结合所给有机物有序思维：碳链异构→官能团异构→位置异构。 ③确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。 （2）注意事项 限定范围书写和补写同分异构体，解题时要看清所限范围，分析已知同分异构体的结构特点，对比联想找出规律补写，同时注意碳的四价原则和官能团存在位置的要求。如书写酯类物质的同分异构体时，可采用逐一增加碳原子的方法。如C8H8O2含苯环的属于酯类的同分异构体有甲酸某酯： 、（邻、间、对）；乙酸某酯： ；苯甲酸某酯：。 　H是G（）的同系物，其碳原子数比G少4个，则H可能的结构有　　　　种（不考虑立体异构），其中—NH2在链端的结构简式为　　　　　　　　　　　　。 [解析]　①审限定条件，确定官能团：H是G的同系物，其碳原子数比G少4个，即H中有4个碳原子，又因其与G具有相同的官能团，则H中含有氨基和羧基。②根据不饱和度，确定其他官能团：观察G的结构及由①可知，H的不饱和度为1，H中含有1个氨基、1个羧基，其余为3个饱和碳原子。③写出碳链，组装官能团：用“定一移一”法可得， ④确定同分异构体的种类或结构简式：符合条件的同分异构体共有5种。 [答案]　5　、 5.帕金森病与多巴胺（）有关，写出多巴胺同时符合下列条件的同分异构体的结构简式：　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。 ①1H­NMR谱和IR谱检测表明：分子中不同化学环境的氢原子个数比为1∶2∶2∶6，有羧基和碳碳双键。 ②分子中含一个六元环。 答案：、、 6.化合物F（）的同系物N比F的相对分子质量大14，N的同分异构体中同时满足下列条件的共有　　　　种（不考虑立体异构）；其中1H核磁共振谱图有六组吸收峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1∶1∶1的化合物的结构简式为　　　　　　　　　　 　　　（任写一种）。 ①含有碳碳双键　②与新制的Cu（OH）2悬浊液共热生成砖红色沉淀　③苯环上有两个取代基 答案：18　（或） 解析：化合物F的同系物N比F的相对分子质量大14，因此N的分子式为C10H10O，满足条件的结构中苯环上可以连接①—CHO、 —CH===CHCH3，②—CHO、—CH2CH===CH2，③—CHO、，④—CH2CHO、 —CH===CH2，⑤—CH3、—CH===CHCHO，⑥—CH3、，每组取代基在苯环上都有邻、间、对三种位置关系，因此共有18种。 7.NBS（N­溴代丁二酰亚胺）是有机合成中一种重要的溴代试剂，其结构简式为。其同分异构体中能同时满足以下三个条件的有　　　　种（不考虑立体异构，填字母）。 ①最少有3个碳原子在一条直线上；②不含有环状结构；③含有—NO2。 a.4 b.6 c.8 d.10 其中，在同一直线上的碳原子最多且含有手性碳原子（连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子）的结构简式为　　　　。 答案：d　CH3C≡CCHBr（NO2） 解析：审限定条件，确定官能团：由信息①可知，其同分异构体中含有碳碳三键；由信息②、③可知，该物质为链状、含有—NO2。根据不饱和度，确定其他官能团：由可知，该物质结构中含有1个碳碳三键、1个—NO2和1个—Br，其余为2个饱和碳原子。写出碳链，组装官能团：根据“定一移一”法先确定—Br的位置，即存在、（数字表示—Br所在的位置），再确定—NO2的位置，即存在、、、（数字表示—NO2所在的位置）。 确定同分异构体的种类或结构简式：满足条件的同分异构体共有10种；其中，在同一直线上的碳原子最多且含有手性碳原子的结构简式为（其中*表示手性碳原子）。 17 学科网（北京）股份有限公司 $$