第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物 本章总结-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（鲁科版2019）

一、有机物分子结构推断的思路与技巧 [方法突破] 1．有机物结构推断模型 2．有机合成路线中未知物质或反应的推断 (1)根据反应试剂及条件进行推断 合成路线图中箭头上一般标有该步反应的反应条件，据此判断反应类型以及反应前后物质中的官能团。如“NaOH、乙醇/△”为卤代物的消去反应条件，反应前物质中含有卤素原子，反应后物质中含有碳碳双键或碳碳三键；“Cu(或Ag)、O2/△”为醇被催化氧化的反应条件，反应前物质中含有(醇)羟基，反应后物质中含有醛基或酮羰基。 (2)根据分子式或相对分子质量进行推断 ①有机物的分子式－已知基团的化学式＝ ―→有机物的结构简式 ②有机物相对分子质量－已知基团的式量＝剩余部分的式量―→剩余部分的化学式―→有机物的结构简式 (3)根据已知信息推断 在合成路线图中，若遇到不常见的反应试剂及条件，或不常见的结构变化，一般可以从“已知”中找到提示，进而可类比判断合成路线图中某些物质间发生的反应及某些官能团的变化。 (4)细心比较，大胆猜测 对于没有给出反应试剂及反应条件，也没有新信息给予的步骤，可以对比该步反应前后物质分子式中元素种类及原子个数的差异，或者结构简式的差异，推测可能发生的反应。 3．思维流程 推断有机物的方法与推断的思维过程和题给相关推断信息密切相关，推断的一般方法有如下三类，与此对应的也就有三种思维过程： (1)顺向推(顺向思维——直接推断法) (2)逆向推(逆向思维——间接推断法) (3)多向推(立体思维——多向推断法) [真题演练] 1．(2023·北京卷)化合物P是合成抗病毒药物普拉那韦的原料，其合成路线如下。 (1)A中含有羧基，A→B的化学方程式是____________________________ __________________________。 (2)D中含有的官能团是________。 (3)关于D→E的反应： ①的羰基相邻碳原子上的C—H键极性强，易断裂，原因是________________________________________________________________________________。 ②该条件下还可能生成一种副产物，与E互为同分异构体。该副产物的结构简式是______________________。 (4)下列说法正确的是________(填序号)。 a．F存在顺反异构体 b．J和K互为同系物 c．在加热和Cu催化条件下，J不能被O2氧化 (5)L分子中含有两个六元环。L的结构简式是________________。 (6)已知：，依据D→E的原理，L和M反应得到了P。M的结构简式是__________________。 答案　(1)CH2BrCOOH＋CH3CH2OHCH2BrCOOCH2CH3＋H2O (2)醛基 (3)①羰基为强吸电子基团，使得相邻碳原子上的电子偏向羰基上的碳原子，使得相邻碳原子上的C—H键极性增强　② (4)ac　(5) (6) 解析　A中含有羧基，结合A的分子式可知A为CH2BrCOOH；A与乙醇发生酯化反应，B的结构简式为CH2BrCOOCH2CH3；D与2­戊酮发生加成反应生成E，结合E的结构简式和D的分子式可知D的结构简式为，E发生消去反应脱去1个水分子生成F，F的结构简式为，D→F的整个过程为羟醛缩合反应。结合G的分子式以及G能与B发生已知信息的反应可知G中含有酮羰基，说明F中的碳碳双键与H2发生加成反应生成G，G的结构简式为；B与G发生已知信息的反应生成J，J为；K在NaOH溶液中发生水解反应生成，酸化得到，结合题中信息可知L分子中含有两个六元环，由L的分子式可知中羧基与羟基发生分子内的酯化反应，L的结构简式为；由题意可知L和M可以发生类似D→E的加成反应得到，发生酮式与烯醇式互变得到，发生消去反应得到P，则M的结构简式为。 (3)②2­戊酮中酮羰基相邻的两个碳原子上均有C—H键，均可以断裂与苯甲醛的醛基发生加成反应，如图所示，1号碳原子上的C—H键断裂与苯甲醛的醛基加成得到E，3号碳原子上的C—H键也可以断裂与苯甲醛的醛基加成得到副产物。 (4)F的结构简式为，存在顺反异构体，a正确；K中含有酮羰基，J中不含有酮羰基，二者不互为同系物，b错误；J的结构简式为，与羟基直接相连的碳原子上无H原子，在加热和Cu作催化剂条件下，J不能被O2氧化，c正确。 2．(2023·辽宁卷)加兰他敏是一种天然生物碱，可作为治疗阿尔茨海默症的药物，其中间体的合成路线如下。 已知：①Bn为 ② (R1为烃基，R2、R3为烃基或H) 回答下列问题： (1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的________位(填“间”或“对”)。 (2)C发生酸性水解，新产生的官能团为羟基和________(填名称)。 (3)用O2代替PCC完成D→E的转化，化学方程式为____________________ ____________________________。 (4)F的同分异构体中，红外光谱显示有酚羟基、无N—H键的共有________种。 (5)H→I的反应类型为________。 (6)某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去)，其中M和N的结构简式分别为____________和____________。 答案　(1)对　(2)羧基 (3) (4)3　(5)取代反应 (6) 解析　由A的结构简式、B的分子式及C的结构简式可推知B为，C发生还原反应得到D，由D的分子式可知D为，D中—CH2OH氧化为—CHO得到E，E与F反应得到G，根据已知②及H的结构简式可推知F为，G为，G发生还原反应(加氢反应)得到H，H与HCOOCH2CH3发生取代反应得到I和CH3CH2OH。 (4)F()的同分异构体中红外光谱显示有酚羟基，说明含有结构，无N—H键，则含有结构，根据其分子式，符合条件的同分异构体中苯环上只有两个取代基：—OH、，有邻、间、对三种位置关系，故共有3种同分异构体。 3．(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反应，第二步的反应类型为________。 (3)写出C与Br2/CCl4反应产物的结构简式______________。 (4)E的结构简式为______________。 (5)H中含氧官能团的名称是________________________。 (6)化合物X是C的同分异构体，可发生银镜反应，与酸性高锰酸钾反应后可以得到对苯二甲酸，写出X的结构简式________________。 (7)如果要合成H的类似物H′()，参照上述合成路线，写出相应的D′和G′的结构简式____________、____________。H′分子中有____个手性碳(碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳)。 答案　(1)苯甲醇　(2)消去反应 (3) 　(4) (5)硝基、酯基和羰基　(6) (7)　　5 解析　A的分子式为C7H8O，在Cu作催化剂的条件下发生催化氧化反应生成B()，则A为，B与CH3CHO发生加成反应生成，再发生消去反应生成C()，C与Br2/CCl4发生加成反应得到，在碱性条件下发生消去反应生成D()，B与E发生反应得到F，根据E的分子式及F的结构简式，可推知E为，F与反应生成G，G与D反应生成H。 (6)C的结构简式为，分子式为C9H8O，其同分异构体X可发生银镜反应，说明含有醛基，又与酸性高锰酸钾反应后可得到对苯二甲酸，则X的取代基处于苯环的对位，满足条件的X的结构简式为。 二、有机合成路线设计思路与技巧 [方法突破] 1．有机合成路线设计的一般原则和程序 (1)所选原料易得、廉价、低毒或无毒。 (2)反应步骤尽可能少。 (3)副产物尽可能少。 (4)找出原料和目标分子的中间过渡物质。 (5)按一定的反应顺序引入官能团，必要时应采取一定的措施保护已引入的官能团。 2．有机合成路线设计的一般思路 设计时将原料与产品的结构从两方面对照分析：a.碳骨架如何变化；b.官能团有何变更。 中学常见的有机合成路线： (1)一元合成路线 R—CH==CH2R—CH2CH2XRCH2CH2OHRCH2CHORCH2COOH酯 (2)二元合成路线 (3)芳香化合物合成路线 芳香酯 3．有机合成题的几个注意事项 (1)认真研究题给信息，并加以充分地应用。如烯烃的臭氧化反应(是最常见信息之一)： 利用该反应，再进一步结合氧化或还原反应，可灵活实现有机物官能团之间的转化。 (2)苯环上官能团的衍变关系(括号内为反应的类型及条件) (3)基团的保护问题 酚羟基易被氧化，因此在其他基团被氧化之前可以先使其与NaOH反应，把—OH转化为—ONa，将其保护起来，以后再与酸反应转化为—OH。 也易被氧化，可用HCl加成将其保护，以后再利用消去反应转变为。 [真题演练] 4．(2023·浙江6月选考)某研究小组按下列路线合成胃动力药依托比利。 已知： 请回答： (1)化合物B的含氧官能团名称是____________________。 (2)下列说法不正确的是________。 A．化合物A能与FeCl3发生显色反应 B．A→B的转变也可用KMnO4在酸性条件下氧化来实现 C．在B＋C―→D的反应中，K2CO3作催化剂 D．依托比利可在酸性或碱性条件下发生水解反应 (3)化合物C的结构简式是____________。 (4)写出E→F的化学方程式________________________________________。 (5)研究小组在实验室用苯甲醛为原料合成药物N­苄基苯甲酰胺()，利用以上合成线路中的相关信息，设计该合成路线。(用流程图表示，无机试剂任选) (6)写出同时符合下列条件的化合物D的同分异构体的结构简式____________________________________。 ①分子中含有苯环 ②1H­NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种不同化学环境的氢原子，有酰胺基()。 答案　(1)羟基、醛基　(2)BC (3)ClCH2CH2N(CH3)2 (4) ＋2H2＋H2O (5) (6) 解析　由有机物的转化关系可知，(A)发生催化氧化反应生成(B)，在碳酸钾作用下B与C反应生成(D)，结合B、D的结构简式及C的分子式，可知C为ClCH2CH2N(CH3)2；D与NH2OH反应生成(E)；在催化剂作用下E与氢气发生还原反应生成(F)；与SOCl2发生取代反应生成3；与发生取代反应生成依托比利。 (2)酸性KMnO4溶液会将—CH3直接氧化为—COOH，且酚羟基具有强还原性，也会被酸性KMnO4溶液氧化，B错误；由分析可知，B＋C―→D的反应为在碳酸钾作用下与ClCH2CH2N(CH3)2发生取代反应生成和HCl，其中碳酸钾的作用是中和反应生成的氯化氢，提高反应物的转化率，C错误。 5．(2022·湖南高考)物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下： 已知：①； ② 回答下列问题： (1)A中官能团的名称为________、________。 (2)F→G、G→H的反应类型分别是____________、____________。 (3)B的结构简式为____________________。 (4)C→D反应方程式为_____________________________________________。 (5) 是一种重要的化工原料，其同分异构体中能够发生银镜反应的有________种(考虑立体异构)，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式为________。 (6)I中的手性碳原子个数为________(连四个不同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子)。 (7)参照上述合成路线，以和为原料，设计合成的路线(无机试剂任选)。 答案　(1)醚键　醛基　 (2)取代反应　加成反应 (3) (4) (5)5　　(6)1 (7) 解析　A和[Ph3CH2CH2COOH]Br－在碱的作用下反应生成B(C12H14O4)，根据“已知①”可以推出B的结构简式为；B和HCOONH4在Pd/C作用下发生反应得到C(C12H16O4)，C又转化为D(C12H14O3)，根据“已知②”可推出C的结构简式为，D的结构简式为；D和HOCH2CH2OH反应生成E；E在一定条件下转化为F；F和CH3I在碱的作用下反应得到G(C15H18O5)，G和反应得到H，对比F和H的结构简式可得知G的结构简式为；H再转化为I；I最终转化为J。 (5) 的同分异构体能发生银镜反应，说明该物质含有醛基，根据分子式C4H6O可得知，该物质还含有碳碳双键或者三元环，则符合条件的同分异构体有5种，它们分别是CH2==CHCH2CHO、、、和，其中核磁共振氢谱有3组峰，且峰面积之比为4∶1∶1的结构简式是。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$