专题：有机合成与推断

.z.专题：有机合成与推断【题型说明】有机合成与推断型综合题是高考有机化学选做题的重要考查形式，该题型多以新型有机物的合成路线为载体，并结合题目所给物质结构、性质反应信息，综合性考查有机化合物的推断、官能团的结构与性质、有机反应类型的判断、有机化学方程式的书写、同分异构体的书写等知识点，通常有4～5个设问，题目综合性强，情境新，考查全面，难度稍大，大多以框图转化关系形式呈现，能够很好地考查学生综合分析问题和解决问题的能力，获取信息、整合信息和对知识的迁移应用能力，在复习备考中应予以重视。有机合成路线的综合分析[题型示例]【示例1】(2014·全国大纲卷，30)"心得安”是治疗心脏病的药物，下面是它的一种合成路线(具体反应条件和部分试剂略)：回答下列问题：(1)试剂a是________，试剂b的结构简式为________，b中官能团的名称是________。(2)③的反应类型是________。(3)心得安的分子式为________。(4)试剂b可由丙烷经三步反应合成：C3H8eq\o(→,\s\up7(反应1))*eq\o(→,\s\up7(反应2))Yeq\o(→,\s\up7(反应3))试剂b反应1的试剂与条件为________，反应2的化学方程式为______________，反应3的反应类型是________。(5)芳香化合物D是1­萘酚的同分异构体，其分子中有两个官能团，能发生银镜反应，D能被KMnO4酸性溶液氧化成E(C2H4O2)和芳香化合物F(C8H6O4)，E和F与碳酸氢钠溶液反应均能放出CO2气体，F芳环上的一硝化产物只有一种。D的结构简式为________；由F生成一硝化产物的化学方程式为________________，该产物的名称是________。思路点拨(1)反应①可用NaOH(或Na2CO3)与1­萘酚中酚羟基反应生成1­萘酚钠；根据A、B的结构简式和b的分子式(C3H5Cl)，可推测出b的结构简式为ClCH2CH=CH2，故b分子中含有的官能团为氯原子、碳碳双键。(2)反应③由B()→C()是断了碳碳双键，加了一个氧原子，故属于加氧型的氧化反应。(3)根据心得安的结构简式即可确定其分子式为C16H21O2N。(4)由丙烷(CH3CH2CH3)经三步反应合成ClCH2CH=CH2的流程图如下：CH3CH2CH3eq\o(→,\s\up7(Cl2),\s\do5(光照))eq\o(→,\s\up7(NaOH/乙醇),\s\do5(△))CH2=CHCH3eq\o(→,\s\up7(一定条件下),\s\do5(Cl2))ClCH2CH=CH2，由此得反应1的试剂与条件为Cl2、光照；反应2的化学方程式为：＋NaOHeq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH),\s\do5(△))CH2=CHCH3↑＋NaCl＋H2O；反应3的反应类型为取代反应。(5)根据1­萘酚的结构简式()可确定D的分子式为C10H8O，又知芳香族化合物D可发生银镜反应，故确定含有醛基，D能被酸性KMnO4氧化成E(C2H4O2)和芳香化合物F(C8H6O4)，且均与NaHCO3溶液反应放出CO2，可确定E为CH3COOH，又由F芳环上的一硝基代物只有一种，故F为结合D的分子式可确定D的结构简式为由F的结构简式即可得出其一硝基取代物的结构简式为该硝化产物的名称为2­硝基­1,4­苯二甲酸或硝基对苯二甲酸。硝化反应所需试剂为浓硝酸和浓硫酸，所以由F生成一硝化产物的化学方程式为eq\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))答案(1)NaOH(或Na2CO3)ClCH2CH=CH2氯原子、碳碳双键(2)氧化反应(3)C16H21O2N(4)Cl2、光照eq\o(→,\s\up7(CH3CH2OH),\s\do5(△))CH2=CH—CH3↑＋NaCl＋H2O取代反应【归纳总结】1．常见的有机合成路线(1)一元合成路线R—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(H*),\s\do5(一定条件))卤代烃eq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))一元醇→一元醛→一元羧酸→酯。(2)二元合成路线CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(*2))eq\o(→,\s\up7(NaOH/H2O),\s\do5(△))二元醇→二元醛→二元羧酸→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(链酯,环酯,高聚酯))。(3)芳香化合物合成路线：2．有机合成中官能团的引入、消去和转化(1)官能团的引入eq\a\vs4\al(①引,入碳,碳双,键)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(卤代烃的消去：CH3CH2Br＋NaOH\o(→,\s\up7(醇),\s\do5(△)),CH2=CH2↑＋NaBr＋H2O,醇的消去：CH3CH2OH\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(170℃))CH2=CH2↑＋H2O,,,炔烃的不完全加成：HC≡CH＋HCl\o(→,\s\up7(一定条件)),CH2=CHCl))②引入卤素原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(烷烃,或苯,及其,同系,物的,卤代)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CH3CH3＋Cl2\o(→,\s\up7(光照))HCl＋CH3CH2Cl还有其他的卤代烃,＋Br2\o(→,\s\up7(FeBr3))＋HBr,＋Cl2\o(→,\s\up7(光照))HCl＋,CH2=CHCH3＋Cl2\o(→,\s\up7(500～600℃)),CH2=CHCH2Cl＋HCl)),不饱和烃与H*、*2的加成：CH2=CH2＋HBr\o(→,\s\up7(一定条件))CH3CH2Br,醇与氢卤酸的取代：CH3CH2OH＋HBr\o(→,\s\up7(△))CH3CH2Br＋H2O))③引入羟基eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(烯烃与水的加成：CH2=CH2＋H2O\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热、加压))CH3CH2OH,醛酮的加成：＋H2\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△)),卤代烃的水解：R—*＋NaOH\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))ROH＋Na*,酯的水解：RCOOR′＋NaOH\o(→,\s\up7(△))RCOONa＋R′OH))④引入羧基eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(醛的氧化：2CH3CHO＋O2\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2CH3COOH,酯的水解：CH3COOC2H5＋H2O\o(,\s\up7(H＋),\s\do5(△))CH3COOH＋C2H5OH,烯烃的氧化：R—CH=CH2\o(→,\s\up7(KMnO4H＋))RCOOH＋CO2↑,苯的同系物的氧化：\o(→,\s\up7(KMnO4H＋)),))(2)官能团的消去①通过加成反应消除不饱和键。②通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(—OH)。③通过加成(还原)反应或氧化反应消除醛基(—CHO)。④通过消去反应或水解(取代)反应消除卤素原子。(3)官能团的转化①利用衍变关系引入官能团，如卤代烃eq\o(,\s\up7(水解),\s\do5(取代))伯醇(RCH2OH)eq\o(,\s\up7(氧化),\s\do5(还原))醛eq\o(→,\s\up7(氧化))羧酸。②通过不同的反应途径增加官能团的个数，如③通过不同的反应，改变官能团的位置，如3．有机合成中常见官能团的保护(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH变为—ONa(或—OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，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。(3)氨基(—NH2)的保护：如对硝基甲苯eq\o(→,\s\up7(合成))对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。[题组精练]1．(2013·，10)华法林是一种治疗心脑血管疾病的药物，可由化合物E和M在一定条件下合成得到(部分反应条件略)(1)A的名称为________，A→B的反应类型为________。(2)D→E的反应中，加入的化合物*与新制Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________。(3)G→J为取代反应，其另一产物分子中的官能团是________。(4)L的同分异构体Q是芳香酸，Qeq\o(→,\s\up7(Cl2),\s\do5(光照))R(C8H7O2Cl)eq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(水，△))Seq\o(→,\s\up7(K2Cr2O7，H＋))T，T的核磁共振氢谱只有两组峰，Q的结构简式为________，R→S的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)上图中，能缩合成体型高分子化合物的酚类单体是________。(6)已知：L→M的原理为①C6H5OH＋eq\o(→,\s\up7(催化剂))＋C2H5OH和②＋＋C2H5OH，M的结构简式为__________________________。解析(1)A→B的反应为CH3—C≡CH＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化剂))属于加成反应。(2)D→E的反应为(3)G→J的反应为(4)根据T的核磁共振氢谱只有两组峰，Q应为(5)能和醛类缩合成体型高分子化合物。答案(1)丙炔加成反应(6)2．(2014·，17)非诺洛芬是一种治疗类风湿性关节炎的药物，可通过以下方法合成：请回答下列问题：(1)非诺洛芬中的含氧官能团为________和________(填名称)。(2)反应①中加入的试剂*的分子式为C8H8O2，*的结构简式为________。(3)在上述五步反应中，属于取代反应的是________(填序号)。(4)B的一种同分异构体满足下列条件：Ⅰ.能发生银镜反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应。Ⅱ.分子中有6种不同化学环境的氢，且分子中含有两个苯环。写出该同分异构体的结构简式：________。(5)根据已有知识并结合相关信息，写出以的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下：CH3CH2Breq\o(→,\s\up7(NaOH溶液),\s\do5(△))CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(CH3COOH),\s\do5(浓硫酸，△))CH3COOCH2CH3解析(1)由非诺洛芬的结构简式，可知含有醚键和羧基。(2)对比A、B结构可知A中—Br被取代，结合*的分子式可推知*的结构简式为(3)上述五步反应中，①为取代反应，②为还原(或加成)反应(酮羰基还原为醇羟基)，③为取代反应(羟基被—Br取代)，④为取代反应(—Br被—取代)，⑤为水解反应(—生成—COOH)。(4)B的结构除掉2个苯环外还有2个碳原子，2个氧原子，1个不饱和度。能发生银镜反应，其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应，说明同分异构体中存在甲酸酚酯结构另外还有一个饱和碳原子，1个苯环，结合分子中有6种不同化学环境的氢原子，可写出同分异构体的结构简式。(5)由题中反应信息采用逆向分析法，由原料发生还原反应生成对比官能团的位置发生改变，可先通过醇消去反应，然后再与HBr发生加成反应实现官能团的位置转化。答案(1)醚键羧基(3)①③④【题型模板】有机合成题的解题思路有机推断题的解题策略[题型示例]【示例2】(2014·**，8)从薄荷油中得到一种烃A(C10H16)，叫α­非兰烃，与A相关反应如下：(1)H的分子式为________________________________________________________________________。(2)B所含官能团的名称为________。(3)含两个—COOCH3基团的C的同分异构体共有________种(不考虑手性异构),其中核磁共振氢谱呈现2个吸收峰的异构体结构简式为________。(4)B→D，D→E的反应类型分别为________、________。(5)G为含六元环的化合物，写出其结构简式：____________________。(6)F在一定条件下发生聚合反应可得到一种高吸水性树脂，该树脂名称为________。(7)写出E→F的化学反应方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(8)A的结构简式为______________________，A与等物质的量的Br2进行加成反应的产物共有________种(不考虑立体异构)。思路点拨A→H是碳碳双键的加成反应，碳架结构没有改变，根据已知信息，再结合A、B分子式和C的结构简式，可以判断：A为，B为再根据各物质之间的转化条件，可知：D为(1)根据碳原子的成键特点，可知化合物H的分子式为C10H20。(2)由B的结构简式可知其所含有的官能团的名称为羰基和羧基。(3)含有两个—COOCH3基团的C的同分异构体有：CH3OOCCH2CH2CH2COOCH3、共4种，其中核磁共振氢谱呈现2个吸收峰(即有2种不同的氢原子)的结构为(4)由B和D的结构及反应条件，可知B→D为加成反应或还原反应。由D和E的结构及反应条件，可知D→E的反应为取代反应。(6)F发生加聚反应得到树脂的结构为其名称为聚丙烯酸钠。(7)E→F为卤代烃的消去反应，其化学方程式为：＋2NaOHeq\o(→,\s\up7(C2H5OH),\s\do5(△))CH2=CHCOONa＋NaBr＋2H2O。(8)A与等物质的量的Br2进行加成反应共有3种方式，其加成产物分别为：共3种。答案(1)C10H20(2)羰基羧基(4)加成反应(或还原反应)取代反应【知识归纳】1．确定官能团的方法性质结构代表物质酸性