适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第9章有机化学基础第52讲有机合成与综合推断课件

第52讲有机合成与综合推断【课标指引】

1.掌握有机物合成中碳骨架的构建、官能团的转化、官能团的保护等方法。2.根据题给信息设计合成路线,或类比转化关系图,提取关键信息,设计指定有机物的合成路线。3.分析合成路线图中有机物的转化条件及部分有机物的分子结构,推断未知有机物的结构简式,掌握推断未知有机物分子结构的技巧。考点一有机合成及合成路线的设计考点二有机综合推断目录索引

素养发展进阶考点一有机合成及合成路线的设计必备知识•梳理1.有机合成有机合成使用相对简单易得的原料,通过有机化学反应来构建________和引入________,由此合成出具有特定________和________的目标分子。

2.有机合成中碳骨架的构建碳骨架是有机化合物分子的结构基础,进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成,包括碳链的增长和________、________等过程。

(1)碳链增长当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数时,可通过引入含碳原子的________等方式使碳链增长。

碳骨架

官能团

结构

性质缩短成环官能团①醛、酮与HCN的加成反应

②炔烃与HCN的加成反应

(2)碳链缩短氧化反应等则可以使烃分子链缩短,如________、________及芳香烃的侧链被酸性KMnO4溶液氧化,生成碳链缩短的羧酸或酮。

烯烃

炔烃

3.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碳卤键①烃、酚的取代;②不饱和烃与HX、X2的加成;③醇与氢卤酸(HX)反应羟基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通过加成反应可以消除不饱和键(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、碳卤键。4.有机合成中官能团的保护

官能团保护方法碳碳双键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酚羟基(—OH)酚羟基易被氧化,在氧化其他基团前,先与CH3I反应,—OH转化为—OCH3,待氧化后再与HI反应转化为—OH醛基(—CHO)醛基可被弱氧化剂氧化,为防止被氧化,可与乙二醇反应生成缩醛,待氧化反应结束后,再水解转化为—CHO氨基在氧化其他基团前可以用醋酸酐将氨基转化为酰胺,待氧化后再水解转化为氨基关键能力•提升考向1有机合成中碳骨架的构建和官能团的转化例1(2023·江苏卷)化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如下:下列说法正确的是(

)A.X不能与FeCl3溶液发生显色反应B.Y中的含氧官能团分别是酯基、羧基C.1molZ最多能与3molH2发生加成反应D.X、Y、Z可用饱和NaHCO3溶液和2%银氨溶液进行鉴别D解析

X中含有酚羟基,能与FeCl3溶液发生显色反应,A错误;Y中的含氧官能团分别是酯基、醚键,B错误;Z中1

mol苯环可以和3

mol

H2发生加成反应,1

mol醛基可以和1

mol

H2发生加成反应,故1

mol

Z最多能与4

mol

H2发生加成反应,C错误;X可与饱和NaHCO3溶液反应产生气泡,Z可以与2%银氨溶液反应产生银镜,Y无明显现象,故X、Y、Z可用饱和NaHCO3溶液和2%银氨溶液进行鉴别,D正确。[对点训练1]

有机物甲的分子式为C7H7NO2,可以通过如图路线合成(分离方法和其他产物已经略去)。下列说法不正确的是(

)C.步骤Ⅱ在苯环上引入醛基,步骤Ⅳ的反应类型是取代反应D.步骤Ⅰ和Ⅳ在合成甲过程中的目的是保护氨基不被氧化答案

A

考向2类比原合成路线中转化关系设计合成路线例2(2023·江苏卷,15节选)化合物I是鞘氨醇激酶抑制剂,其合成路线如下:[对点训练2]

一种药物中间体(H)的合成路线如下:归纳总结1.利用“逆合成分析法”设计简单有机合成路线2.明确有机物之间的转化关系,构建有机合成体系考点二有机综合推断必备知识•梳理2.根据有机反应中定量关系推断官能团的数目(1)烃和卤素单质的取代:取代1mol氢原子,消耗1mol卤素单质(X2)。(2)碳碳双键的加成:与H2、Br2、HCl、H2O等加成时按物质的量之比为1∶1加成。(3)含—OH的有机物与Na反应时:2mol—OH生成1molH2。(4)1mol—CHO对应2molAg;或1mol—CHO对应1molCu2O(注意:HCHO中相当于有2个—CHO)。关键能力•提升考向1侧重考查有机物的性质及转化关系例1(2023·湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:回答下列问题:(1)由A→B的反应中,乙烯的碳碳________(填“π”或“σ”)键断裂。

(2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有________种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为________________。

(3)E与足量酸性KMnO4溶液反应生成的有机物的名称为________、________。

(4)G的结构简式为________________。

π7乙酸

丙酮

ab解析

本题考查有机物的推断与合成,涉及π键断裂、同分异构体的数目判断、结构简式书写、有机物命名及合成路线评价。(1)CH2=CH2+HBr→CH3CH2Br的反应为加成反应,碳碳双键中的π键断裂。(2)D的分子式为C5H12O,属于醇类物质,同分异构体即戊醇(C5H11—OH)有8种(包含D),所以与D具有相同官能团的同分异构体有7种,其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为9∶2∶1的同分异构体应有三个—CH3,即为(3)酸性条件下KMnO4的氧化性强,能使碳碳双键断裂,将E氧化为CH3COOH(乙酸)、

(丙酮)。(4)从H的结构结合与G反应的反应物的结构可知,该反应为“双烯合成反应”,则G的结构简式为

。(5)由于J为α,β-不饱和酮,则J的结构简式为

。若经此路线由H合成I,由于有副产物的产生,故原子利用率低,a正确;I和J均为不饱和酮,性质相似,难以分离,b正确;I和J是在相同条件下生成的,反应条件(碱性溶液)不苛刻,c错误,该过程中没有有毒物质生成,不会严重污染环境,d错误。考向2侧重考查有机物的分子结构推断例2(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。(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________。

(1)A中含有羧基,A→B的化学方程式是________________。

醛基

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______________。

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(4)下列说法正确的是________(填字母)。

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ac(5)L分子中含有两个六元环。L的结构简式是

。

素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东广州二模)化合物Ⅷ是一种用于制备神经抑制剂的中间体,其合成路线如下:回答下列问题:(1)化合物Ⅰ的分子式是________。化合物Ⅷ中的含氧官能团的名称是________。

(2)化合物Ⅰ的沸点高于化合物Ⅱ,其原因是_________________________。(3)反应①是原子利用率100%的反应,则a为__________________。

(4)反应②的反应类型为________。

(5)化合物Ⅲ有多种同分异构体,其中含

结构的有__________种

(不计Ⅲ),其中核磁共振氢谱的峰面积比为6∶1∶1的结构简式为___________________________________(写出其中一种)。

C7H7OF酯基

的分子间存在氢键

H2O加成反应

5(CH3)2CHCOOH、(CH3)2CHOOCH(6)根据所给物质及已知反应条件,涉及醛基和酯基的加成,所以先将醇羟基氧化为醛基,再氧化成羧酸,然后酯化生成酯基,酯基再与醛基反应生成碳碳双键得到单体,合成路线为进阶2练热点·提素能2.(2023·广东佛山一模)有机物Ⅸ是合成一种治疗细胞白血病药物的前体,其合成路线如图所示:回答下列问题:(1)Ⅱ的结构简式为_____________。

(2)Ⅲ+Ⅴ→Ⅵ+2W,则W的化学式为________________。

(3)由Ⅵ生成Ⅶ的化学方程式为________________。

(4)Ⅷ的化学名称为__________________________,Ⅸ中所含官能团的名称为______________。

HCl4-溴苯甲酸或对溴苯甲酸

酰胺基和碳溴键

(5)Ⅲ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苯环上有2个取代基;②能发生银镜反应,不能发生水解反应;③核磁共振氢谱显示有5种不同化学环境的氢原子,且峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1。(6)参照上述合成路线,设计由Ⅲ和1,3-丁二烯合成

的路线(其他无机试剂任选)。(5)由题干合成流程图中Ⅲ的结构简式可知其分子式为C8H9NO,①苯环上有2个取代基;②能发生银镜反应即分子中含有醛基,不能发生水解反应,不含甲酸酰胺基;③核磁共振氢谱显示有5种不同化学环境的氢原子,且峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1,说明含有甲基,符合上述条件的同分异构体的结构简式为进阶3研真题·明考向3.(2023·广东卷,20)室温下可见光催化合成技术,对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于CO、碘代烃类等合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略)。(1)化合物ⅰ的分子式为________。化合物x为ⅰ的同分异构体,且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为_____________(写一种),其名称为________________。

(2)反应②中,化合物ⅲ与无色无味气体y反应,生成化合物ⅳ,原子利用率为100%。y为___________。

(3)根据化合物ⅴ的结构特征,分析预测其可能的化学性质,完成下表。序号反应试剂、条件反应形成的新结构反应类型a

消去反应b

氧化反应(生成有机产物)C5H10O3-戊酮(或2,2-二甲基丙醛或3,3