内容正文:
第九讲 有机合成与推断综合题解题策略(综合应用课)
有机合成综合题多以生活生产实际为背景,以合成新物质新材料、合成医药等学术探索情境作为命题的切入点,充分体现了化学学科素养中的“科学态度与社会责任”。试题具有情境载体新、知识跨度大等特点,对学生的综合能力要求较高,很多学生解决此类试题感觉难度较大。具体表现为学生不能够理清合成路线,找不到解题的关键信息,进而推断不出未知物质,导致得分情况不理想。因此,如何快速获取有效信息形成顺畅的解题思路,成为解决这类试题的关键。
真题集训——悟多彩考法
1.(2024·江苏卷)F是合成含松柏基化合物的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中的含氧官能团名称为醚键和 。
(2)A→B中有副产物C15H24N2O2生成,该副产物的结构简式为 。
(3)C→D的反应类型为 ;
C转化为D时还生成H2O和
(填结构简式)。
(4)写出同时满足下列条件的F的一种芳香族同分异构体的结构简式: 。
碱性条件下水解后酸化,生成X、Y和Z三种有机产物。X分子中含有一个手性碳原子;Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子,Y能与FeCl3溶液发生显色反应,Z不能被银氨溶液氧化。
(5)已知:HSCH2CH2SH与HOCH2CH2OH性质相似。写出以、、HSCH2CH2SH和HCHO为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
2.(2023·江苏卷)化合物I是鞘氨醇激酶抑制剂,其合成路线如下:
(1)化合物A的酸性比环己醇的 (填“强”“弱”或“无差别”)。
(2)B的分子式为C2H3OCl,可由乙酸与SOCl2反应合成,B的结构简式为 。
(3)AC中加入(C2H5)3N是为了结合反应中产生的 (填化学式)。
(4)写出同时满足下列条件C的一种同分异构体的结构简式: 。
碱性条件水解后酸化生成两种产物,产物之一的分子中碳原子轨道杂化类型相同且室温下不能使2%酸性KMnO4溶液褪色;加热条件下,铜催化另一产物与氧气反应,所得有机产物的核磁共振氢谱中只有1个峰。
(5)G的分子式为C8H8Br2,FH的反应类型为 。
(6)写出以、和CH2CH2为原料制备的合成路线流图(须用NBS和AIBN,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)。
命题点(1)——有机化合物结构的推断
1.根据特定的反应条件进行推断
反应条件
反应
类型
常见反应
取代
反应
烷烃的取代
芳香烃侧链烷基的取代
不饱和烃中烷基的取代
加成
反应
、、
与H2加成
消去反应
醇消去H2O生成烯烃或炔烃
取代反应
酯化反应
醇分子间脱水生成醚的反应
消去反应
卤代烃消去HX生成不饱和有机物的反应
取代(水解)
反应
卤代烃水解生成醇
酯类水解
水解反应
酯类水解
糖类水解
油脂的酸性水解
氧化反应
醇氧化
取代反应
苯及其同系物苯环上的氢原子被卤素原子取代的反应
溴的CCl4溶液
加成反应
不饱和烃加成反应
氧化反应
醛氧化生成羧酸
2.根据特征产物推断碳骨架结构和官能团的位置
(1)若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构—CH2OH;若能氧化成酮,则醇分子中应含有结构—CH(OH)—。
(2)由消去反应的产物可确定—OH或—X的位置。
(3)由一卤代物的种类可确定碳骨架结构。由加氢后的碳骨架结构,可确定或
—C≡C—的位置。
(4)由有机物发生酯化反应能生成环酯或链酯或聚酯,可确定有机物是羟(氨)基酸,并根据环的大小,可确定—OH与—COOH的相对位置。
3.根据关键数据推断官能团的数目
(1)
(2)2—OH(醇、酚、羧酸)H2
(3)2—COOHCO2,—COOHCO2
(4),
—C≡C—(或二烯、烯醛、烯酮)—CH2CH2—,
[应用体验]
1.已知用A合成G的路线如图所示。
已知:Ⅰ.RCHORCH2OH
Ⅱ.R—COOH+R'—NH2+H2O
Ⅲ.R—CNR
请分别推断出醛X、有机物B、C、F和Y的结构简式。
X: ,B: ,
C: ,F: ,
Y: 。
2.降压药厄贝沙坦的关键中间体K的合成路线如图:
(1)A的水溶液显酸性,A的名称是 。
(2)B的结构简式为 ,B中含有的官能团是 (写名称)。
(3)C→D的化学方程式是 。
(4)D→E中,—NH2发生取代反应,E的结构简式是 。
(5)化合物F→G的反应类型为 。
(6)H与NaOH反应的化学方程式为 。
(7)J转化为K的过程如图,写出中间产物L的结构简式 。
命题点(2)——限定条件下同分异构体的书写及数目判断
1.理清结构与性质的关系
限定条件下的同分异构体的书写,限定条件一般是由性质或结构指向特定官能团的,这就要求学生对结构决定性质,性质反映结构熟记于心。对考题中常见的性质进行总结如下表。
性质或结构
官能团
酸性条件下可水解为酸和醇
R(H)—COO—
既能发生银镜反应,又能发生皂化反应(一种官能团)
HCOO—
能与饱和碳酸氢钠(或碳酸钠)溶液反应放出CO2
—COOH
核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6∶2∶1∶1
有两个对称的—CH3
能发生银镜反应
—CHO
能与FeCl3溶液发生显色反应
(酚)羟基
2.熟记苯环上的同分异构体
下表中列出苯环上的常见的几种取代情况,以便遇到相同情况时,做出快速准确的判断。目前高考涉及1~3元取代居多;4元取代考查简单情况;5~6元取代简单情况可了解,更复杂的高考一般不考。另外要注意上述均未考虑取代基本身存在的异构体。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
一取代
A1
二取代
AB3
AA3
三取代
ABC10
AAB6
AAA3
四取代
ABCD
30
AABC
16
AABB
11
AAAB
6
AAAA
3
五取代
ABCDE
60
AABCD
30
AABBC
16
AAABC
10
AAABB
6
AAAAB
3
AAAAA
1
六取代
ABCDEF
60
AABCDE
30
AABBCD
16
AABBCC
11
AAABCD
10
AAABBC
6
AAABBB
3
AAAABC
3
AAAABB
3
[应用体验]
1.(2025·扬州期初考试)的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①分子中有4种不同化学环境的氢原子;
②苯环上有2个取代基,能发生银镜反应。
2.写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体X的结构简式: 。
①分子中含有手性碳原子,且1 mol X与浓溴水反应,可消耗3 mol Br2;
②酸性条件下水解产物中属于芳香族化合物的分子核磁共振氢谱只有两个峰。
3.(1)抗结肠炎药物的有效成分的结构简式为,它的同分异构体中,符合下列条件的有 种。
①遇FeCl3溶液发生显色反应 ②分子中甲基与苯环直接相连 ③苯环上共有三个取代基
(2)写出符合下列要求的的同分异构体的结构简式: 。
①苯环上只有两个取代基 ②能使溴的CCl4溶液褪色,且在酸性条件下能发生水解
③核磁共振氢谱显示吸收峰面积之比为1∶1∶2∶2∶2
(3)D是化合物B(CH2CHCH2Br)的一种同分异构体,其核磁共振氢谱显示有两种不同化学环境的氢,且峰面积之比为4∶1,D的结构简式为 。
命题点(3)——有机合成路线的设计
1.常见有机物的衍变关系
(1)常见烃的性质及转化
(2)常见烃的衍生物之间的转化关系
2.设计有机合成路线的方法
(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。
(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。
(3)正、逆两方向推断
注意:先分析原料和目标产物在结构上的差异和官能团的变化,再结合常见衍变关系和题中新信息反应原理(如何断键或成键以及官能团变化)进行设计。
[应用体验]
1.请设计合理方案用合成(无机试剂任选,用反应流程图表示,并注明反应条件)。
已知:R—CHCH2R—CH2—CH2—Br
2.染料中间体DSD酸的结构可表示为。请选用甲苯和其他合适的试剂,并设计合理方案合成DSD酸(本合成过程反应条件可不写)。
已知
①
②
③
3.(2023·浙江6月选考·节选)某研究小组按下列路线合成胃动力药依托比利。
已知:
则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)。
4.(2025·泰州中学期初调研)有机物F是一种新型大环芳酰胺的合成原料,可通过以下方法合成:
已知:RCOOH+,写出以CH3CH2OH、CH3CH2CH2NH2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)。
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