有机合成过程题及答案

有机合成过程题及答案有机合成过程题1.以苯和乙烯为原料合成对乙基苯乙酮（−C2.由丙烯合成2甲基2戊醇3.从环己醇出发合成反1,2环己二醇4.以乙炔和丙烯为原料合成4己烯2酮5.用甲苯合成3硝基4溴苯甲酸答案1.以苯和乙烯为原料合成对乙基苯乙酮（−C第一步：苯的烷基化反应合成乙苯在无水三氯化铝（AlC）的催化作用下，苯与乙烯发生傅克烷基化反应。乙烯在反应中作为烷基化试剂，反应式为：+反应机理：Al第二步：乙苯的硝化反应合成对硝基乙苯将乙苯与浓硝酸和浓硫酸的混合酸在一定温度下反应。浓硫酸作为催化剂和脱水剂，浓硝酸提供硝基（N）。由于乙基是邻、对位定位基，在反应中主要提供对硝基乙苯和邻硝基乙苯，通过分离提纯可以得到对硝基乙苯。反应式为：−反应机理：浓硫酸使硝酸质子化，然后硝酸失去一分子水形成硝酰正离子（N）。硝酰正离子作为亲电试剂进攻乙苯苯环上的邻、对位，形成σ络合物，最后失去一个质子得到硝基乙苯。第三步：对硝基乙苯的还原反应合成对氨基乙苯使用铁和盐酸作为还原剂，将对硝基乙苯还原为对氨基乙苯。铁在盐酸的作用下提供亚铁离子，亚铁离子具有还原性，能够将硝基还原为氨基。反应式为：p反应机理：铁与盐酸反应提供亚铁离子（F），亚铁离子将硝基逐步还原为亚硝基、羟胺基，最终得到氨基。第四步：对氨基乙苯的重氮化反应在低温（0C）下，将对氨基乙苯与亚硝酸钠和盐酸反应，提供重氮盐。亚硝酸钠与盐酸反应提供亚硝酸（H反应式为：p反应机理：亚硝酸与对氨基乙苯发生亲电取代反应，提供重氮盐。第五步：重氮盐的水解反应合成对羟基乙苯将重氮盐在加热条件下水解，重氮基被羟基取代，提供对羟基乙苯。反应式为：p反应机理：重氮盐在加热时不稳定，重氮基分解产生氮气和碳正离子，水进攻碳正离子，然后失去一个质子得到对羟基乙苯。第六步：对羟基乙苯的乙酰化反应合成对乙基苯乙酮使用乙酰氯（CCOCl）和无水三氯化铝（反应式为：p反应机理：Al2.由丙烯合成2甲基2戊醇第一步：丙烯的溴化氢加成反应合成2溴丙烷在过氧化物存在的条件下，丙烯与溴化氢发生反马氏规则的加成反应。过氧化物的存在引发了自由基反应，使溴原子加到丙烯分子中含氢较多的碳原子上。反应式为：C反应机理：过氧化物分解产生自由基（RO·），自由基夺取溴化氢中的氢原子，提供溴自由基（第二步：2溴丙烷与镁反应提供格氏试剂将2溴丙烷与镁在无水乙醚中反应，提供异丙基溴化镁（格氏试剂）。镁与2溴丙烷发生氧化还原反应，镁失去电子形成镁离子，2溴丙烷得到电子形成碳负离子。反应式为：C反应机理：镁原子的外层电子与2溴丙烷的碳溴键发生相互作用，使碳溴键断裂，形成异丙基溴化镁。第三步：格氏试剂与丙醛反应将异丙基溴化镁与丙醛在无水乙醚中反应，提供一个新的醇镁化合物。格氏试剂中的碳负离子作为亲核试剂进攻丙醛的羰基碳原子，发生亲核加成反应。反应式为：C反应机理：格氏试剂的碳负离子进攻丙醛的羰基碳原子，羰基的π键断裂，形成一个氧负离子中间体，然后氧负离子与镁离子结合形成醇镁化合物。第四步：醇镁化合物的水解反应提供2甲基2戊醇将醇镁化合物在酸性条件下水解，得到2甲基2戊醇。水解过程中，醇镁化合物中的镁离子被氢离子取代，提供醇和镁盐。反应式为：C反应机理：氢离子进攻醇镁化合物中的氧原子，使镁氧键断裂，形成醇和镁的氢氧化物和溴化物。3.从环己醇出发合成反1,2环己二醇第一步：环己醇的消去反应合成环己烯将环己醇与浓硫酸在加热条件下反应，发生消去反应提供环己烯。浓硫酸作为催化剂和脱水剂，促使环己醇分子中的羟基和相邻碳原子上的氢原子以水的形式脱去。反应式为：O反应机理：在浓硫酸的作用下，环己醇的羟基先被质子化，形成一个较好的离去基团（水）。然后，相邻碳原子上的氢原子以质子的形式离去，同时碳氧键断裂，形成环己烯。第二步：环己烯的环氧化反应合成环氧环己烷使用过氧酸（如过氧苯甲酸）与环己烯反应，提供环氧环己烷。过氧酸中的过氧键具有氧化性，能够将环己烯的双键氧化成环氧键。反应式为：+反应机理：过氧酸的过氧键发生异裂，其中一个氧原子进攻环己烯的双键，形成一个三元环的环氧中间体，同时过氧酸的另一部分形成羧酸。第三步：环氧环己烷的开环水解反应合成反1,2环己二醇将环氧环己烷在酸性条件下水解，提供反1,2环己二醇。在酸性条件下，水分子进攻环氧环的碳原子，发生亲核开环反应。反应式为：O反应机理：在酸性条件下，环氧环的氧原子先被质子化，使环氧环的碳原子带有部分正电荷。水分子作为亲核试剂进攻环氧环中带有部分正电荷的碳原子，发生开环反应，提供反1,2环己二醇。由于环氧环的结构特点，水分子的进攻是从环氧环的背面进行的，所以得到的是反式构型的1,2环己二醇。4.以乙炔和丙烯为原料合成4己烯2酮第一步：丙烯的高温氯化反应合成3氯丙烯将丙烯在高温（约500510°C）下与氯气反应，发生α氢的取代反应，提供3氯丙烯。高温条件下，反应主要发生在丙烯的α碳原子上，这是因为α氢原子受到双键的影响，具有较高的活性。反应式为：C反应机理：在高温下，氯气分子发生均裂，产生氯自由基（Cl第二步：乙炔的烷基化反应合成1丁炔将乙炔在液氨中与氨基钠（Na反应式为：HH反应机理：氨基钠在液氨中提供氨基负离子（N），氨基负离子夺取乙炔分子中的氢原子，形成乙炔钠。乙炔钠中的碳负离子作为亲核试剂进攻3氯丙烯的碳氯键，发生亲核取代反应，提供1丁炔。第三步：1丁炔的部分加氢反应合成1丁烯使用林德拉（Lindlar）催化剂（如钯碳酸钙，用醋酸铅和喹啉处理过）对1丁炔进行部分加氢反应，提供1丁烯。林德拉催化剂能够使炔烃选择性地加氢提供顺式烯烃。反应式为：C反应机理：氢气在林德拉催化剂的表面发生吸附和活化，然后与1丁炔的三键发生加成反应，形成顺式的1丁烯。第四步：1丁烯的硼氢化氧化反应合成1丁醇将1丁烯与乙硼烷（）反应，发生硼氢化反应，提供三丁基硼。然后，三丁基硼在碱性条件下用过氧化氢氧化，提供1丁醇。反应式为：3(反应机理：乙硼烷在溶液中以二聚体形式存在，它与1丁烯发生协同反应，硼原子加到含氢较多的双键碳原子上，氢原子加到含氢较少的双键碳原子上，形成三丁基硼。在碱性条件下，过氧化氢分解产生氢氧根离子和过氧氢根离子，过氧氢根离子进攻三丁基硼的硼原子，发生氧化反应，最终提供1丁醇和硼酸。第五步：1丁醇的氧化反应合成丁醛使用温和的氧化剂（如三氧化铬吡啶络合物，PCC）将1丁醇氧化为丁醛。PCC是一种选择性的氧化剂，能够将伯醇氧化为醛而不进一步氧化为羧酸。反应式为：C反应机理：PCC中的铬（VI）原子具有氧化性，它与1丁醇发生氧化还原反应，铬（VI）被还原为铬（IV）或铬（III），1丁醇被氧化为丁醛。第六步：丁醛的羟醛缩合反应合成4己烯2酮在稀碱（如稀氢氧化钠溶液）的作用下，两分子丁醛发生羟醛缩合反应。首先，一分子丁醛在碱的作用下形成烯醇负离子，然后烯醇负离子进攻另一分子丁醛的羰基碳原子，发生亲核加成反应，提供一个β羟基醛。接着，β羟基醛在加热条件下发生脱水反应，提供4己烯2酮。反应式为：2C反应机理：在稀碱的作用下，丁醛分子中的α氢原子被碱夺取，形成烯醇负离子。烯醇负离子作为亲核试剂进攻另一分子丁醛的羰基碳原子，发生亲核加成反应，形成β-羟基醛。在加热条件下，β羟基醛发生分子内的脱水反应，通过一个六元环过渡态，羟基和相邻碳原子上的氢原子以水的形式脱去，形成4己烯2酮。5.用甲苯合成3硝基4溴苯甲酸第一步：甲苯的溴化反应合成对溴甲苯将甲苯与溴在铁粉（或三溴化铁）的催化作用下反应，发生苯环上的亲电取代反应，提供对溴甲苯和邻溴甲苯，通过分离提纯可以得到对溴甲苯。由于甲基是邻、对位定位基，在反应中主要提供邻、对位取代产物。反应式为：−反应机理：铁粉与溴反应提供三溴化铁（FeB），三溴化铁作为路易斯酸，使溴分子极化，形成溴正离子（第二步：对溴甲苯的硝化反应合成3硝基4溴甲苯将对溴甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合酸在一定温度下反应。由于溴原子是邻、对位定位基，甲基也是邻、对位定位基，但溴原子的定位效应相对较弱，在甲基的邻位（相对于溴原子的对位）引入硝基，提供3硝基4溴甲苯。反应式为：p反应机理：浓硫酸使硝酸质子化，然后硝酸失去一分子水形成硝酰正离子（N）。硝酰正离子作为亲电试剂进攻对