专题5药物合成的重要原料卤代烃胺酰胺高二化学单元速记巧练（2019选择性必修3）（教师版）

专题5药物合成的重要原料——卤代烃、胺、酰胺必背知识清单01卤代烃一、卤代烃的分类和性质1．卤代烃的概念和分类(1)概念烃分子中的氢原子被卤素原子取代后形成的化合物。(2)分类①按烃基结构不同分为：卤代烷烃、卤代烯烃、卤代芳香烃等。②按卤原子的不同分为：氟代烃、氯代烃、溴代烃、碘代烃等。③按卤原子的数目不同分为：一卤代烃和多卤代烃。2．卤代烃的物理性质(1)大多数卤代烃都具有特殊气味。(2)熔、沸点：常温下，卤代烃中除了一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外，其余多为液体或固体。(3)密度：除脂肪烃中的一氟代烃等部分卤代烃外，液态卤代烃的密度一般比水大。(4)溶解性：卤代烃不溶于水，易溶于乙醚、苯、环己烷等有机溶剂。某些卤代烷烃还是很好的有机溶剂，如二氯甲烷（CH2Cl2）、氯仿（CHCl3）和四氯化碳等。3．卤代烃的化学性质由于卤素原子吸引电子能力大于碳原子，使C—X键具有较强的极性，在极性试剂作用下，C—X较易发生断裂。(1)实验探究溴丙烷的消去反应和取代反应实验1：向试管中注入5mL1溴丙烷（或2溴丙烷）和10mL饱和氢氧化钾乙醇溶液，均匀加热，观察实验现象（小试管中装有约2mL稀酸性高锰酸钾溶液）。取试管中反应后的少量剩余物于另一试管中，再向该试管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸银溶液，观察实验现象。实验2：向试管中注入5mL1溴丙烷（或2溴丙烷）和10mL20%的氢氧化钾水溶液，加热，观察实验现象。取试管中反应后的少量剩余物于另一试管中，再向该试管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸银溶液，观察实验现象。实验1实验2实验现象酸性高锰酸钾溶液褪色加硝酸银溶液有淡黄色沉淀生成酸性高锰酸钾溶液不褪色加硝酸银溶液有淡黄色沉淀生成结论有不饱和烃生成溴丙烷发生了水解反应反应物溴丙烷溴丙烷反应条件KOH醇溶液、加热KOH水溶液、加热生成物丙烯丙醇或2丙醇化学方程式：1溴丙烷或2溴丙烷与KOH乙醇溶液反应的化学方程式为：CH3CH2CH2Br+KOHeq\o(→,\s\up7(醇),\s\do5(△))CH3CH=CH2↑+KBr+H2OCH3CHBrCH3+KOHeq\o(→,\s\up7(醇),\s\do5(△))CH3CH=CH2↑+KBr+H2O1溴丙烷或2溴丙烷与KOH水溶液反应的化学方程式为：CH3CH2CH2Br+KOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3CH2CH2OH+KBrCH3CHBrCH3+KOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3CHOHCH3+KBr(2)消去反应：卤代烃(R—X)在强碱的醇溶液和加热条件下发生消去反应。化学方程式为：R—X+KOHeq\o(→,\s\up7(醇),\s\do5(△))CH3CH=CH2↑+KBr+H2O(2)取代反应（水解反应）：卤代烃(R—X)在强碱的水溶液和加热条件下发生取代反应。化学方程式为：R—X+KOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3CH2CH2OH+KBr二、卤代烃的取代反应和消去反应1．卤代烃的水解反应和消去反应对比反应类型水解(取代)反应消去反应反应条件强碱的水溶液、加热强碱的醇溶液、加热断键规律有机反应物结构特点含C—X键即可与X相连的C的邻位C上有H原子产物特征在碳原子上引入—OH，生成含—OH的有机物(醇)消去HX，引入碳碳双键或碳碳三键2．卤代烃的消去反应规律(1)与—X相连碳原子的邻位碳上有氢原子的卤代烃才能发生消去反应，否则不能发生消去反应。(2)当卤素原子所在碳原子有两个邻位碳原子，且邻位碳原子上均有氢原子时，发生消去反应可能生成不同的产物，如发生消去反应的产物为CH3—CHCH—CH3、CH2CH—CH2—CH3。(3)二元卤代烃发生消去反应后可以在有机物中引入碳碳三键或两个碳碳双键。例如：CH3—CH2—CHCl2+2NaOHeq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(△))CH3—C≡CH+2NaCl+2H2O。3．卤代烃中卤素原子的检验方法取水解反应后的产物，加入足量稀硝酸酸化（目的是中和NaOH溶液），再加入硝酸银溶液，观察沉淀的颜色。若沉淀为白色，则卤原子为Cl，若沉淀为淡黄色，则卤原子为Br；若沉淀为黄色，则为I原子。三、卤代烃的合理使用1．卤代烃的用途(1)卤代烃广泛应用于药物合成、化工生产中。①溴乙烷是合成药物、农药、染料、香料的重要基础原料，是向有机化合物分子中引入乙基的重要试剂。②选取邻二氯苯为原料，经硝化、氟代、还原、缩合、水解等一系列反应，可合成治疗敏感菌引起的各类感染的“诺氟沙星”。③氯乙烷常用作局部麻醉剂。(2)卤代烃是制备高聚物的原料：氯乙烯是聚氯乙烯(PVC)的单体。2．卤代烃对环境的危害(1)部分卤代烃对大气臭氧层有破坏作用。(2)机动车尾气中的卤代烃主要是氯代烷烃、氯代烯烃，人吸入后会引起不同程度的中毒反应。(3)挥发性卤代烃有可能造成大气二次污染。必背知识清单02胺和酰胺一、胺的结构、分类和命名1．胺的定义、结构与分类(1)定义：氨分子中的氢原子被烃基取代而形成的一系列的衍生物称为胺。(2)结构：胺的分子结构与氨气相似，都是三角锥形。(3)分类：(1)根据氢原子被烷基取代的数目，可以将胺分为一级胺（伯胺）RNH2、二级胺（仲胺）R2NH和三级胺（叔胺）R3N。一级胺：一个氮原子连接两个氢原子和烃基，如甲胺(CH3NH2)、苯胺(C6H5NH2)，通式：RNH2。二级胺：一个氮原子连接一个氢原子和两个烃基，如二甲胺[(CH3)2NH]、吡咯烷()，通式：R2NH。三级胺：一个氮原子连接三个烃基，如三甲胺[(CH3)3N]、通式：R3N。(2)根据胺分子中含有氨基的数目，还可以将胺分为一元胺、二元胺、三元胺等。(3)根据胺中的烃基R的不同，分为为脂肪胺，如乙胺CH3CH2NH2、芳香胺，如苯胺C6H5NH2。2．胺类化合物的命名普通命名法结构简单的胺常在烃基后直接加“胺”、如CH3NH2：甲胺、CH3NHCH3：二甲胺、C6H5NH2：苯胺等。名称书写需注意①表示基团用“氨”；②表示氨的烃类衍生物时用“胺”;③表示胺的盐用“铵”。伯、仲、叔胺的意义伯、仲、叔胺中分别含有氨基(—NH2)、亚氨基(—NH—)和次氨基()二、胺的性质和应用1．胺的性质(1)胺与酸反应转化为铵①胺具有碱性，可与酸反应生成类似的铵盐。乙胺与盐酸：CH3CH2NH2+HCl→CH3CH2NHeq\o\al(+,3)QUOTEH3+Cl。②应用在胺类药物的合成中，常利用胺与酸和强碱的反应将某些难溶于水、易被氧化的胺，转化为可溶于水的铵盐，增加药物的稳定性，便于保存和运输。(2)铵与碱反应转化为胺①胺易溶于有机溶剂，而铵盐溶于水但不溶于有机溶剂。胺的碱性比较弱，向铵盐溶液中加强碱，又转化为有机胺。氯化乙铵与NaOH溶液：CH3CH2NHeq\o\al(+,3)Cl+NaOH→CH3CH2NH2+NaCl+H2O。②应用：实验室可从含有胺的植物组织中分离、提纯胺类化合物(生物碱)。2．几种常见的胺(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)：无色透明液体，溶于水和醇，具有扩张血管的作用。它是制备药物、乳化剂和杀虫剂的原料。乙二胺的戊酸盐是治疗动脉硬化的药物。乙二胺与氯乙酸作用，生成乙二胺四乙酸，简称EDTA，是重要的分析试剂。(2)己二胺(H2N(CH2)6NH2：合成化学纤维“尼龙66”的主要原料。(3)苯胺是染料工业中最重要的原料之一。【归纳小结】胺的化学性质1．胺的碱性(1)胺的弱碱性胺与氨相似，水溶液呈弱碱性。这是由于胺分子中氮原子上未共用的电子对能接受水中的H+，使溶液中OH浓度增大，溶液呈碱性。NH3+H2ONHeq\o\al(+,4)+OHRNH2+H2ORNHeq\o\al(+,3)+OH(2)胺与铵盐的转化①胺与强酸反应生成铵盐CH3NH2+HCl—→CH3NHeq\o\al(+,3)QUOTEH3+Cl(或CH3NH2·HCl)氯化甲铵盐酸甲胺+HCl—→(或)氯化苯铵盐酸苯胺②铵盐与强碱作用生成有机胺+NaOH—→+NaCl+H2O2．胺的酰化反应胺与酰卤或酸酐反应，胺的氮原子上氢原子被酰基(RCO—)取代生成酰胺的反应。例如：CH3CH2NH2+(CH3CO)2O—→CH3CONHCH2CH3+CH3COOH乙胺乙酸酐乙酰乙胺三、酰胺的结构1．定义、表示方法和分类(1)定义：酰胺是羧酸分子中羟基被氨基或烃氨基所替代得到的化合物。(2)表示方法：其结构一般表示为，其中的叫做酰基,叫做酰胺基。(3)分类：根据氮原子上取代基的多少，酰胺可以分为伯、仲、叔酰胺三类。2．常见酰胺的名称与结构乙酰胺：N,N二甲基甲酰胺(简称DMF)：对乙酰氨基酚(“扑热息痛”)：尼龙66：四、酰胺的性质和用途1．物理性质除甲酰胺外，大部分是白色晶体。酰胺的熔点、沸点均比相应的羧酸高。低级的酰胺能溶于水，随着相对分子质量的增大，酰胺的溶解度逐渐减小。2．化学性质酰胺与酯类有机化合物一样，都是羧酸衍生物，两者的结构类似，具有相似的性质。在酸、碱作用下，它们都能发生水解反应，酰胺水解生成羧酸和氨（胺），酯水解生成羧酸和醇。(1)与酸反应：乙酰胺与硫酸反应的化学方程式：2CH3CONH2+2H2O+H2SO4eq\o(,\s\up7(△))2CH3COOH+(NH4)2SO4。(2)与碱反应：乙酰胺与NaOH溶液反应的化学方程式：CH3CONH2+NaOHeq\o(,\s\up7(△))CH3COONa+NH3↑。(3)应用：胺可以转化成酰胺，酰胺又可以水解变成胺，常利用这种转化关系来保护氨基。5．酰胺的制备酰胺可以通过氨气（或胺）与羧酸在加热条件下反应得到，或用羧酸的铵盐加热脱水得到。合成乙酰胺的反应为：CH3COOH+NH3eq\o(,\s\up7(△))CH3CONH2+H2O。6．用途常用作溶剂和化工原料、合成农药、医用等。【归纳小结】酰胺的化学性质1．酸碱性酰胺无明显的碱性，二酰亚胺类化合物受两个酰基影响，N—H键极性增加，显弱酸性。如：2．水解反应酰胺在强酸、强碱或酶的催化下，发生水解反应生成羧酸(或羧酸盐)和氨、胺(或铵盐)。必背知识清单03有机合成设计一、有机物基团间的相互影响1．苯环与侧链的相互影响(1)苯环与甲基的相互影响①甲基对苯环的影响：甲基使苯环上侧链邻、对位上的H原子变得活泼。②苯环对甲基的影响：苯环使甲基性质活泼而被氧化。(2)苯环与羟基的相互影响①苯酚中苯基对羟基的影响在苯酚分子中，苯基影响了与其相连的羟基上的氢原子，促使它比乙醇分子中羟基上的氢原子更易电离。②苯酚中羟基对苯基的影响(苯和苯酚溴代反应的比较)苯苯酚反应物液溴、苯浓溴水、苯酚反应条件催化剂不需催化剂被取代的氢原子数1个3个反应速率慢快2．基团之间的相互影响(1)有机化合物分子中基团之间是相互影响和相互制约的。基团之间的相互作用会影响物质的性质，以及有机反应的速率。(2)有机反应所用的溶剂及其他反应条件会影响反应的速率和反应产物。二、重要有机物之间的相互转化1．有机合成中常见的碳链变化碳链变化反应方式碳链增长不饱和有机物之间的加成或相互加成卤代烃与氰化钠或炔钠的反应醛、酮与HCN的加成等碳链缩短烯、炔的氧化烷的裂解脱羧反应芳香烃侧链的氧化2．常见官能团引入或转化的方法引入的官能团反应类型引入碳碳双键卤代烃的消去反应醇的消去反应炔烃与H2、HX、X2的不完全加成反应引入卤素原子不饱和烃与卤素单质(或卤化氢)的加成反应烷烃、苯及其同系物与卤素单质发生取代反应醇与氢卤酸的取代反应引入羟基卤代烃的水解反应醛、酮与H2的加成反应酯的水解反应引入羧基醛的氧化苯的同系物的氧化(酸性高锰酸钾溶液)酯的水解(酸性条件)3．有机物分子中官能团的消除(1)消除不饱和双键或三键，可通过加成反应。(2)经过酯化、氧化、与氢卤酸取代、消去等反应，都可以消除—OH。(3)通过加成、氧化反应可消除—CHO。(4)通过水解反应可消除酯基。三、常见的有机物转化路线1．烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系2．一元合成路线3．二元合成路线4．芳香化合物合成路线(1)(2)四、有机合成的一般过程1．有机合成定义有机合成就是利用简单、易得的原料，通过一系列有机化学反应生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程。2．有机合成的任务和过程(1)有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。(2)基本过程为利用简单的试剂作为基础材料，通过有机反应连上一个官能团或一段碳链，得到一个中间产物；在此基础上利用中间体上的官能团，进行第二步反应，以此类推，经过多步反应，合成目标化合物。3．逆合成分析法(1)逆合成分析法是将目标化合物倒退一步，寻找上一步反应的中间原料，即前体，依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。(2)基本思路：将目标分子中的化学键切断或转换官能团，推出拟合成目标分子的前体，再根据前体推出最初的原料。即：目标化合物→前体1→前体2→……→起始原料(3)逆合成分析法基本思路示例例如：由乙烯合成草酸二乙酯，其思维过程可概括如下：具体路线：写出合成步骤中相应化学方程式：①②③④⑤4．合成路线选择的基本原则(1)合成路线的各步反应的条件必须比较温和，且具有较高的产率。(2)所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。【典例1】1丁醇、溴化钠和70%的硫酸共热反应，经过回流、蒸馏、萃取分液制得1溴丁烷粗产品，装置如图所示：已知：CH3(CH2)3OH+NaBr+H2SO4eq\o(→,\s\up7(△))CH3(CH2)3Br+NaHSO4+H2O，下列说法不正确的是 ()A．装置Ⅰ中回流的目的是减少物质的挥发，提高产率B．装置Ⅱ中a为出水口，b为进水口C．用装置Ⅲ萃取分液时，将分层的液体依次从下口放出D．经装置Ⅲ得到的粗产品干燥后，使用装置Ⅱ再次蒸馏，可得到更纯的产品答案：C解析：根据题意1丁醇、溴化钠和70%的硫酸在装置Ⅰ中共热发生CH3(CH2)3OH+NaBr+H2SO4eq\o(→,\s\up7(△))CH3(CH2)3Br+NaHSO4+H2O得到含CH3(CH2)3OH、CH3(CH2)3Br、NaHSO4、NaBr、H2SO4的混合物，混合物在装置Ⅱ中蒸馏得到CH3(CH2)3OH和CH3(CH2)3Br的混合物，在装置Ⅲ中用合适的萃取剂萃取分液得CH3(CH2)3Br粗产品。浓硫酸和NaBr会产生HBr，1丁醇以及浓硫酸和NaBr产生的HBr均易挥发，用装置Ⅰ回流可减少反应物的挥发，提高产率，A正确；冷凝水应下进上出，装置Ⅱ中b为进水口，a为出水口，B正确；用装置Ⅲ萃取分液时，将下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出，C错误；由题意可知经装置Ⅲ得到粗产品，由于粗产品中各物质沸点不同，再次进行蒸馏可得到更纯的产品，D正确。【典例2】我国国家药品监督管理局禁止使用含有PPA的抗感冒药物。PPA是盐酸苯丙醇胺的英文缩写，已知苯丙醇胺的结构简式如图，下列对苯丙醇胺叙述错误的是 ()A．一定条件下，可以发生消去反应B．一定条件下与Br2可以发生苯环上的取代反应C．具有弱碱性，可与强酸反应生成盐D．具有弱酸性，可与强碱反应生成盐答案：D解析：含有羟基，羟基邻位碳原子含有氢原子，可发生消去反应，故A正确；含有苯环，在催化作用下可与Br2发生取代反应，故B正确；含有氨基，具有弱碱性，可与强酸反应生成盐，故C正确；分子不具有酸性，故D错误。【典例3】头孢羟氨苄(如图所示)被人体吸收的效果良好，疗效明显，且毒性反应极小，因而广泛适用于敏感细菌所致的多种疾病的治疗。下列对头孢羟氨苄的说法正确的是 ()A．头孢羟氨苄的化学式为C16H14N3O5S·H2OB．1mol头孢羟氨苄分别与NaOH溶液和浓溴水反应时，需消耗4molNaOH和3molBr2C．在催化剂存在的条件下，1mol头孢羟氨苄可与7molH2发生反应D．头孢羟氨苄能在空气中稳定存在答案：B解析：根据有机物结构简式，推出头孢羟氨苄化学式为C16H17N3O5S·H2O，故A错误；根据结构简式，能与NaOH反应的官能团是酚羟基、羧基和酰胺键，1mol该有机物中含有1mol酚羟基、2mol酰胺键、1mol羧基，1mol该有机物共消耗氢氧化钠4mol，能与Br2发生反应的是酚羟基的邻位、对位和碳碳双键，即1mol该有机物消耗3molBr2，故B正确；能与H2发生反应的是苯环和碳碳双键，1mol该有机物能与4molH2发生加成反应，故C错误；含有酚羟基，酚羟基容易被氧气氧化，因此头孢羟氨苄不能在空气中稳定存在，故D错误。【典例4】中科院有机化学研究所制造出一种新的有机物，其结构简式为。已知其在催化、药物、新材料等方面有广泛应用。合成该有机物的一种路线如下：若已知信息如下：a．芳香烃D的结构为b．RCH=CHR'RCHO+R'CHOc．回答下列问题：(1)有机物B的名称为______________；有机物E的结构简式为______________；

(2)C与F反应的方程式为___________________________________________________；

(3)有机物D的核磁共振氢谱上有______种峰；由A生成B的反应条件为____________；

(4)有机物B发生聚合的反应方程式为_____________________________________；

(5)写出有机物E满足下列要求的一种同分异构体的结构简式：________________________；。①苯环上的一氯取代物只有两种②能使三氯化铁溶液显紫色③能发生银镜反应答案：(1)2，3二甲基2丁烯(2)CH3COCH3++H2O(3)5NaOH的醇溶液、加热(4)n(5)或解析：D为乙苯，根据D→E反应条件确定E为；E→F为硝基还原，F为；B→C为烯烃臭氧化，C可能为醛或酮，结合F和最终产物确定C为CH3COCH3；烯烃B臭氧化只得C一种物质，说明B为对称结构，故B为，反推A为(CH3)2CClCH(CH3)2。(1)根据烯烃命名规则确定B为2，3二甲基2丁烯；根据分析确定E的结构简式为。(2)结合C、F、产物结构式和元素守恒，反应方程式为CH3COCH3++H2O。(3)D为乙苯，结构中有5种氢，故氢谱上有5种峰；A→B为卤代烃消去反应，条件为NaOH醇溶液加热。(4)B聚合为加聚反应，方程式为n(5)苯环上有两种H，首先想到两个支链对位的情况，根据要求其中一个支链为酚羟基，在另一个支链上要出现醛基，由此写出结构可能为或【典例5】有机物H有镇咳的功效，其合成路线如下：已知：RXR—MgX(R为烃基，R1、R2代表烃基或氢原子)回答下列问题：(1)D中官能团的名称是__________；X的结构简式为__________。

(2)写出反应类型：⑤是__________反应；⑥是__________反应。

(3)写出化学方程式：③___________________________________________________________；

④___________________________________________________________；

⑥____________________________________________________________。

(4)写出苯环上一氯代物只有一种的H的同分异构体的结构简式：____________。(写出一种即可)

答案：(1)酮羰基(或羰基)(2)加成消去(3)(4)或或或(任写一种)解析：A为一溴环戊烷，结构式为，B的结构式为，醇氧化生成酮，D的结构式为，E的结构简式为，该物质含有醇羟基，羟基连接碳的邻碳上有氢，加浓硫酸混合发生消去反应；F为；双键加成生成X：；X在氢氧化钠醇溶液中发生消除生成双键，H为。(1)D的结构式为，官能团的名称是羰基。(2)根据分析可知⑤是加成反应；⑥是消去反应。(3)根据分析可知以下过程反应方程式为③；④⑥+2NaBr+2H2O(4)写出苯环上一氯代物只有一种的H的同分异构体的结构简式：或或或，共有四种写出其中一种即可。【典例6】佳味醇是一种重