2018-2019版高中化学 第三章 有机合成及其应用 合成高分子化合物 微型专题5课件 鲁科版选修5.ppt

微型专题5 有机合成与推断综合应用,第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物,学习目标定位 1.掌握有机合成路线设计的一般程序和方法，能够结合绿色合成思想对给出的有机合成路线进行简单的分析和评价。学会结合题目信息设计新的有机合成路线。 2.掌握有机合成中碳链的增长和官能团引入及其转化的方法。 3.掌握烃及烃的衍生物的结构与性质，推测合成过程中某物质的结构简式或所含官能团。能写出某步反应的条件、反应方程式。能判断多官能团的某有机物所发生的反应类型并能分析合成路线中某些步骤发生的反应类型。,一、有机合成综合题的解题方法,1.有机合成路线的选择和优化 例1 局部麻醉药普鲁卡因E结构简式为 的三条合成路线如下图所示(部分反应试剂和条件已省略)：,完成下列填空： (1)比A多一个碳原子，且一溴代物只有3种的A的同系物的名称是_。,答案,解析,邻二甲苯,解析 A是甲苯 ，比A多一个碳原子，且一溴代物只有 3种的A的同系物应该是只有两个侧链的物质，它是邻二甲苯，结构简 式为,(2)写出反应试剂和反应条件。反应_；反应_。,答案,解析,浓HNO3/浓H2SO4，加热,酸性KMnO4溶液，加热,解析 甲苯与浓硝酸、浓硫酸混合加热，发生甲基对位的取代反应， 产生对硝基甲苯 对硝基甲苯与酸性KMnO4溶液 反应，甲基被氧化变为羧基，产生,(3)设计反应的目的是_。,答案,解析,保护氨基，使之在后续的氧化反应中不被氧化,解析 NH2有强的还原性，容易被氧化变为NO2，设计反应的目的是保护NH2，防止在甲基被氧化为羧基时，氨基也被氧化。,(4)B的结构简式为_；C的名称是_。,答案,解析,对氨基苯甲酸,解析 与酸性KMnO4溶液发生反应，甲基被 氧化变为羧基，得到B，则B的结构简式为 B发生水解反应，断开肽键，亚氨基结合H原子形成氨基，C的结构简式 是 名称为对氨基苯甲酸。,(5)写出一种满足下列条件的D的同分异构体的结构简式 _。 芳香族化合物 能发生水解反应 有3种不同环境的氢原子 1 mol 该物质与NaOH溶液共热最多消耗_ mol NaOH。,答案,解析,2,解析 D的分子式是C9H9NO4，它的同分异构体中，芳香族化合物，说明含有苯环；能发生水解，说明含有酯基，有3种不同化学环境的氢原子，说明分子中含有3种不同位置的氢原子，则其同分异构体是 也可能是 该物质中含有酯 基，酯基水解产生甲酸和酚羟基，二者都可以与NaOH发生反应，所以1 mol该物质与NaOH溶液共热最多消耗2 mol NaOH。,(6)普鲁卡因的三条合成路线中，第一条合成路线与第二条、第三条相比不太理想，理由是_。,答案,解析,合成路线较长，导致总产率较低(合理即可),解析 普鲁卡因的三条合成路线中，第一条合成路线与第二条、第三条相比不太理想，理由是合成路线较长，经过的反应步骤多，导致总产率低。,方法点拨,优先合成路线主要思路 (1)符合化学反应原理，反应条件温和，能耗低，操作简单，易于实现。 (2)合成路线步骤少，最终产率高。 (3)符合“绿色环保”要求，原子利用率高。 (4)起始原料廉价、易得、低毒性、低污染。 (5)官能团引入顺序要合理。,2.有机合成分析方法的应用 例2 (2017全国卷，36)化合物H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下：,回答下列问题： (1)A的化学名称为_。,答案,解析,苯甲醛,(2)由C生成D和E生成F的反应类型分别为_、_。,答案,解析,加成反应 取代反应(酯化反应),解析 CD发生的是加成反应，EF发生的是取代反应(酯化反应)。,(3)E的结构简式为_。,答案,(4)G为甲苯的同分异构体，由F生成H的化学方程式为 _。,答案,解析,(5)写出用环戊烷和2-丁炔为原料制备化合物 的合成路线 _ _(其他试剂任选)。,解析 要将两种物质组合在一起，由题给信息，一种含有碳碳叁键(2-丁炔)，另一种含有碳碳双键。环戊烷先与氯气取代生成一氯环戊烷，再在NaOH的醇溶液、加热条件下消去，生成环戊烯，再与2-丁炔发生反应，最后与溴加成。,答案,解析,方法点拨,解有机合成题首先要正确判断所需合成的有机物的类别，它含有哪种官能团，与哪些知识和信息有关；其次是根据题目中的信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片段，或寻找官能团的引入、转化、保护方法，或设法将各片段拼接衍变，尽快找出合成目标化合物的关键；最后将正向推导和逆向推导得出的若干合成线路加以综合比较，选出最佳的合成方案。,(1)逆向合成分析法的基本思路,(2)正向合成分析法的基本思路,(3)逆向合成分析法是设计复杂化合物合成路线的常用方法。有时正向合成分析法和逆向合成分析法结合使用。,3.有机化合物在转化过程中官能团的保护 例3 (2017天津理综，8)2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体，其制备流程图如下：,已知：,回答下列问题： (1) 分子中不同化学环境的氢原子共有_种，共面原子数 目最多为_。,答案,解析,4,13,解析 甲苯( )分子中不同化学环境的氢原子共有4种，由苯和 甲基的空间构型可推断甲苯分子中共面原子数目最多为13个。,(2)B的名称为_。写出符合下列条件B的所有 同分异构体的结构简式_。 a.苯环上只有两个取代基且互为邻位 b.既能发生银镜反应又能发生水解反应,答案,解析,2-硝基甲苯(或邻硝基甲苯),(3)该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B，而是经由三步反应制取B，其目的是_ _。,答案,解析,避免苯环上甲基对位的氢原子被硝基取代(或减少副产,物，或占位),解析 由三步反应制取B的信息可知，若甲苯直接硝化，甲苯中甲基的邻位和对位均可发生硝化反应，有副产物生成。,(4)写出的化学反应方程式：_ _，该步反应的主要目的是_。,答案,解析,(5)写出的反应试剂和条件：_；F中含氧官能团的名称为_。,答案,解析,Cl2/FeCl3(或Cl2/Fe),羧基,(6)在方框中写出以 为主要原料，经最少步骤制备含肽键 聚合物的流程。,答案,解析,目标化合物,答案,解析 由反应可知，以 为主要原料，经最少步骤制备含 肽键聚合物的流程为,相关链接 有机合成的三种常用策略例析 1.先消去后加成 典例1 在有机反应中，反应物相同而条件不同时，可以得到不同的产物。下图中的R代表烃基，副产物均已略去。请写出由CH3CH2CH2CH2Br转变为CH3CH2CHBrCH3的化学方程式(注明反应条件)。,答案,解析,教师用书独具,解析 本题是官能团不变而位置发生变化的情形，即Br 从1号碳原子移到了2号碳原子上。根据题给信息，产物CH3CH2CHBrCH3可由CH3CH2CH=CH2与HBr加成得到；而CH3CH2CH=CH2可由原料CH3CH2CH2CH2Br经消去反应得到。,2.先保护后复原 典例2 对乙酰氨基酚俗称扑热息痛(Paracetamol)，具有很强的解热镇痛作用，工业上通过下列方法合成(B1和B2、C1和C2分别互为同分异构体，无机产物已略去)。请按要求填空：,答案,解析,(1)上述反应中，属于取代反应的有_ (填序号)。 (2)工业上设计反应的目的是_。,保护酚羟基不被硝酸氧化,解析 (2)酚羟基易被硝酸氧化，为了防止酚羟基被氧化，在合成过程中要对酚羟基进行保护。,3.先占位后移除 典例3 已知下列信息： .在一定条件下甲苯可与Br2发生反应，生成邻溴甲苯与对溴甲苯； .C6H5SO3H可发生水解反应生成苯： C6H5SO3HH2OC6H6H2SO4 欲以甲苯为原料合成邻溴甲苯，设计的合成路线如下：,根据以上合成路线回答下列问题： (1)设计步骤的目的是_ _。 (2)写出反应的化学方程式：_ _。,答案,解析,在CH3的对位引入SO3H，防止在这个位置上引入溴原子而生成副产物对溴甲苯,HBr,解析 合成的最终结果，仅在甲基的邻位引入了一个溴原子。根据信息，如果让甲苯与溴直接反应，将生成邻溴甲苯与对溴甲苯，而对溴甲苯并不是我们需要的产物。为使之不生成对溴甲苯，利用题给信息，可让甲苯与浓硫酸先发生反应，在甲基对位引入一个SO3H，从而把甲基的对位占据，下一步与溴反应时溴原子只能取代甲基邻位上的一个H原子，最后根据信息将SO3H去掉即可。,已知以下信息： A的核磁共振氢谱为单峰；B的核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为611。 D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢；1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反应。,1.有机推断题的解题思路 例4 (2017全国卷，36)化合物G是治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体，一种合成G的路线如下：,二、有机推断题的解题思路和策略,回答下列问题： (1)A的结构简式为_。 (2)B的化学名称为_。 (3)C与D反应生成E的化学方程式为_ _。,答案,解析,2-丙醇(或异丙醇),(4)由E生成F的反应类型为_。,答案,解析,取代反应,解析 和 发生取代反应生成F。,(5)G的分子式为_。,答案,C18H31NO4,(6)L是D的同分异构体，可与FeCl3溶液发生显色反应，1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应，L共有_种；其中核磁共振氢谱为四组峰，峰面积比为 3221的结构简式为_、_。,答案,解析,6,解析 L是 的同分异构体，可与FeCl3溶液发生显色反 应，说明含有酚羟基，1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应，说明L的分子结构中含有2个酚羟基和一个甲基，当二个酚羟基在邻位时，苯环上甲基的位置有2种，当二个酚羟基在间位时，苯环上甲基的位置有3种，当二个酚羟基在对位时，苯环上甲基的位置有1种，满足条件的L共有6种；其中核磁共振氢谱为四组峰，峰面积比为3221的结构简式为,思路点拨,(1)结合A、B的分子式和氢谱信息及产物C的结构可推知A和B的结构简式；结合D的分子式、氢谱信息和特征反应及数据关系可推知D的结构简式。 (2)结合L分子式、特征性质及数据关系、氢谱信息可推知L的官能团和结构简式。 (3)正逆结合推断可得出E和F的结构简式及DEFG的各步反应类型。FG的转化与AC的转化相似。,方法规律,有机推断的基本思路,2.解有机推断题的一般方法 例5 (2015四川理综，10)化合物F(异戊巴比妥)是临床常用的镇静催眠药物，其合成路线如下(部分反应条件和试剂略)：,D,已知：,(1),R2BrC2H5ONa,C2H5OHNaBr (R1、R2代表烷基),(2)RCOOC2H5,(其他产物略),请回答下列问题： (1)试剂的化学名称是_，化合物B的官能团名称是_，第步的化学反应类型是_。,答案,解析,乙醇,醛基,取代反应(或酯化反应),D,试剂(C2H5OH)的化学名称为乙醇， 的官能团名称为醛基，第步属于酯化反应，又属于取代反应。,(2)第步反应的化学方程式是_ _。,答案,解析,CH3CH2CH(CH2OH)22NaBr,解析 根据第步的反应条件(NaOH水溶液，加热)可知，反应是 的水解反应，从而可写出该反应的化学方程式。,D,(3)第步反应的化学方程式是_ _。,答案,解析,解析 根据已知第一个反应信息，可写出第步反应的化学方程式。,(4)试剂的相对分子质量为60，其结构简式是_。,答案,解析,解析 根据试剂的相对分子质量为60和F的结构及已知第二个反应信息， 可知试剂为,D,D,(5)化合物B的一种同分异构体G与NaOH溶液共热反应，生成乙醇和化合物H。H在一定条件下发生聚合反应得到高吸水性树脂，该聚合物的结构 简式是_。,答案,解析,解析 由于化合物B的同分异构体G能与NaOH溶液共热水解生成乙醇，故G为CH2=CHCOOC2H5，则H为CH2=CHCOONa，H发生聚合反应生成 由于该聚合物含有吸水基团COONa，故具有吸水性。,方法规律,解答有机推断题的一般方法 (1)看转化过程中的反应条件判断反应的类型，观察变化前后的碳链或官能团间的差异，找出突破口进行推断。 (2)根据数据进行推断。数据往往起突破口的作用，常用来确定有机物的分子式，官能团的种类、位置和数目以及碳链结构。 (3)既可以从反应物正向推断，也可以从生成物逆向推断，还可以正逆结合推断，甚至可以选择中间易推断出的物质前后关联进行推断。,(4)综合运用有机反应中官能团的衍变关系。,3.解有机推断题的关键找准突破口 例6 化合物I(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一，其分子中含有醛基和酯基。I可以用E和H在一定条件下合成：,已知以下信息： A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢；,化合物F苯环上的一氯代物只有两种； 通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基。,回答下列问题： (1)A的化学名称为_。,答案,解析,2-甲基-2-氯丙烷(或叔丁基氯),解析 由信息可知A为 化学名称为2-甲基-2-氯丙烷。,(2)D的结构简式为_。 (3)E的分子式为_。,答案,解析,C4H8O2,(4)F生成G的化学方程式为_，该反应类型为_。 (5)I的结构简式为_。,答案,解析,(6)I的同系物J比I相对分子质量小14，J的同分异构体中能同时满足如下条件：苯环上只有两个取代基，既能发生银镜反应，又能与饱和NaHCO3溶液反应放出CO2，共有_种(不考虑立体异构)。J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰，且峰面积比为221，写出J的这 种同分异构体的结构简式_。,答案,解析,18,解析 J比I少一个“CH2”原子团。 由限制条件可知J中含有一个CHO，一个COOH,用CH2COOH在苯环上移动：,用CH2CH2COOH在苯环上移