化学专题5 药物合成的重要原料——卤代烃、胺、酰胺第三单元 有机合成设计评优课ppt课件

这是一份化学专题5 药物合成的重要原料——卤代烃、胺、酰胺第三单元 有机合成设计评优课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，课时对点练，CH2CHCl，＋HBr，＋HCl，CH3CHBrCH3，CH3CH2OH，取代基，官能团，深度思考等内容，欢迎下载使用。

核心素养 发展目标
1.根据有机物分子中的化学键和官能团，理解碳骨架的变化及官能团衍变的反应规律，掌握官能团引入、转化及消除的方法。
2.形成对有机反应多角度认识的基本思路；建立分析有机物分子结构的思维模型，并利用模型进一步掌握有机合成和推断的基本方法和步骤。
一、重要有机物之间的相互转化
二、有机合成的一般过程
重要有机物之间的相互转化
1.常见有机物的转化关系
2.常见官能团引入或转化的方法(1)碳碳双键①醇的消去反应CH3CH2OH __________________。②卤代烃的消去反应CH3—CH2—Br＋NaOH _________________________。③炔烃的不完全加成反应CH≡CH＋HCl ____________。
CH2==CH2↑＋H2O
CH2==CH2↑＋NaBr＋H2O
(2)卤素原子①烃与卤素单质的取代反应 ＋Br2 _______________； ＋Cl2 _____________________。
②不饱和烃的加成反应 ＋Br2―→_________；CH2==CHCH3＋HBr―→ ；CH≡CH＋HCl CH2==CHCl。③醇的取代反应CH3—CH2—OH＋HBr 。
CH3—CH2—Br＋H2O
(3)羟基①烯烃与水的加成反应CH2==CH2＋H2O 。②卤代烃的水解反应CH3—CH2—Br＋NaOH 。
CH3CH2—OH＋NaBr
③醛或酮的还原反应CH3CHO＋H2 ； ＋H2 ______________。
④酯的水解反应CH3COOCH2CH3＋H2O ；CH3COOCH2CH3＋NaOH 。熟悉烃及其衍生物之间的相互转化是有机合成的基础。
CH3COOH＋CH3CH2OH
CH3COONa＋CH3CH2OH
3.医药工业合成“扑热息痛”的过程
氯苯　对硝基氯苯 对硝基苯酚 对氨基苯酚 对乙酰氨基酚
其中的母体 不变，苯环上的 发生变化，也就是说有机化合物之间的转化，实质就是在一定条件下 发生的变化。
1.结合官能团的引入和转化方法，分析如何由乙烯合成乙酸乙酯？写出转化过程，并指明每步反应的反应类型。
2.结合官能团的转化关系分析由2-丁烯制备1,3-丁二烯的转化过程。
提示　CH3CH==CHCH3 CH2==CHCH==CH2。
3.有机化合物的性质主要取决于它所具有的官能团，有机化合物的反应往往围绕官能团展开，了解官能团之间的相互转化，能帮助我们进一步掌握有机化合物的内在联系：写出各有机物之间转化的化学方程式：①________________________________；②____________________________；③____________________________________________；
CH3CH3＋Br2 CH3CH2Br＋HBr
CH2==CH2＋HBr―→CH3CH2Br
CH3CH2Br＋KOH CH2==CH2↑
④___________________________；⑤________________________________________；⑥___________________________________；⑦__________________________________________；
CH2==CH2＋H2 CH3CH3
CH2==CH2＋H2O
CH3CH2OH CH2==CH2↑
2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O
⑧__________________________________________；⑨__________________________________________；⑩______________________________；⑪__________________________________________；
CH≡CH＋H2 CH2==CH2
CH3COOC2H5＋H2O CH3COOH＋C2H5OH
⑫__________________________________________________；⑬_______________________________________________；⑭_____________________________________。
CH3COOCH2CH3＋H2O
CH3CH2Br＋NaOH
CH3CH2OH＋NaBr
CH3CH2OH＋HBr CH3CH2Br＋H2O
4.将 直接氧化能得到 吗？如果不能，请写出合理的转化过程。
提示　不能。该转化的要求是只将醇羟基转化为羧基，但是在此过程中酚羟基也易被氧化，因此需要先对酚羟基实施保护。具体的转化过程可以为
1.富马酸(反式丁烯二酸)与Fe2＋形成的配合物为富马酸铁，又称“富血铁”，可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸铁的一种工艺路线：
回答下列问题：(1)A的化学名称为_______；由A生成B的反应类型为_________。
环己烷　 取代反应
(2)C的结构简式为__________。
(3)富马酸的结构简式为________________。
由框图转化信息可知A、B、C分子的碳骨架无变化，可知B为 、C为 ；由强酸制弱酸可知，丁烯二酸钠酸化可得富马酸( )。
2.已知：①环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到：
(也可表示为 )
②实验证明，下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化：
③R—CHO＋H2―→R—CH2OH现仅以丁二烯为有机原料，无机试剂任选，按下列途径合成甲基环己烷：
请按要求填空：(1)A的结构简式是_______________；B的结构简式是___________。
(2)写出下列反应的化学方程式和反应类型：反应④：__________________________，反应类型：__________。反应⑤：___________________，反应类型：__________。
理解题给信息是解决本题的关键，因为原料是丁二烯，通过碳碳双键之间的环化加成反应可以得到六元碳环。目标产物的六元环的支链为甲基，由信息②及C的分子式知，可先将支链中的碳碳双键氧化，得到醛基，从醛基得到甲基的理想途径是醛基被还原得到醇羟基，通过醇的消去反应得到碳碳双键，再与氢气加成得到甲基。故其合成路线如下：
1.已知起始原料和目标产物的有机合成(1)有机合成过程示意图
(2)应用例析①一元化合物合成路线(以酯的合成为例)
③芳香族化合物合成路线a.
2.逆合成分析法它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__________和最终的合成路线。其基本思路是，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。(1)基本思路
(2)基本原则①确定合成路线中的各步反应时，应尽可能选择反应条件温和、产率高的反应。②所使用的基础原料和辅助原料应该是 、 、易得和廉价的。
(3)应用例析由“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯的具体步骤如下：①草酸二乙酯分子中含有两个酯基，按酯化反应规律将酯基断开，得到 和 ，说明目标化合物可由 和 通过酯化反应得到：
②羧酸可由醛氧化得到，乙二酸的前体应该是乙二醛： ⇒________；
③乙二醛的前体是乙二醇： ⇒ ；④乙二醇的前体是1,2-二氯乙烷。1,2-二氯乙烷可通过乙烯的加成反应而得到： ⇒__________⇒ ；⑤乙醇可以通过乙烯与水的加成得到。
根据以上分析，合成步骤如下(用化学方程式表示)：ⅰ：CH2==CH2＋H2O CH3CH2OHⅱ：CH2==CH2＋Cl2ⅲ： ＋2NaOH ＋2NaCl
ⅳ：ⅴ： ＋2CH3CH2OH ＋2H2O根据以上逆合成分析，合成步骤如下：
1.(2022·长沙质检)请用合成反应流程图表示出由 和其他无机物合成 最合理的方案(不超过4步)。例：
可采取逆合成分析法。由于目标产物为二元醇，且羟基位于相邻碳原子上，逆推其为碳碳双键与氯气加成后水解所得；碳碳双键可由卤代烃消去而得；而已知原料恰好为卤代烃，故只要将苯环加氢即可。
2.如何利用 合成 ?注：氨基与苯环直接相连，具有较强的还原性，易被氧化。
提示　应先把—CH3氧化成—COOH，再把—NO2还原为—NH2，防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2也被氧化。
1.由CH3CH==CH2和CH3COOH合成CH2(OOCCH3)CH(OOCCH3)CH2(OOCCH3)时，需要经过的反应是A.加成→取代→取代→取代B.取代→加成→取代→取代C.取代→取代→加成→取代D.取代→取代→取代→加成
根据有机物的结构简式可知，化合物是由丙三醇和乙酸通过酯化反应生成的；要生成丙三醇，需要1,2,3-三氯丙烷通过水解反应生成；生成1,2,3-三氯丙烷需要利用CH2ClCH==CH2和氯气通过加成反应生成；丙烯通过取代反应即生成CH2ClCH==CH2。
2.以 和 为原料合成 ，请用合成反应的流程图表示出最合理的合成方案(注明必要的反应条件)。提示：①②RCH2CH==CH2＋Cl2 RCHClCH==CH2＋HCl；③合成反应流程图示例如下(无机试剂可任选)：
3.香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性，有的还具有抗菌和消炎的作用。它的核心结构是芳香内酯A，其分子式为C9H6O2，该芳香内酯A经下列步骤转变为水杨酸和乙二酸。
提示：Ⅰ.CH3CH==CHCH2CH3 CH3COOH＋CH3CH2COOH；Ⅱ. R—CH==CH2 R—CH2—CH2Br。请回答下列问题：
(1)写出化合物C的结构简式：_________________________。
A是芳香内酯，其分子式为C9H6O2。由A→B是酯的水解反应。由B的分子式为C9H8O3结合题给信息Ⅰ和C被氧化的产物，可以推出A的结构简式为 ；从而推出水解产物B的结构简式为 ；由C的分子式，结合B C，则推出C的结构简式为 。
(2)在上述转化过程中，反应步骤B―→C的目的是____________________________。
B→C 的目的是把酚羟基保护起来，防止下一步C的氧化破坏酚羟基。
(3)请设计合理方案由 合成 (用反应流程图表示，并注明反应条件)。例：由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为CH3CH2OH CH2==CH2 CH2－CH2
由 ,采用逆合成分析法则有：←―― ；正向分析则要把 转变成—CH2CH2—OH。通过消去、加成、水解等过程，结合题给信息R—CH==CH2R—CH2—CH2—Br完成转变。最后再进行酯化成环反应，生成目标产物内酯。
(1)逆合成分析法设计有机合成路线的思维程序①观察目标分子结构，即目标分子的碳骨架特征，以及官能团的种类和位置。②由目标分子逆推原料分子，并设计合成路线，即目标分子碳骨架的构建，以及官能团的引入和转化。③依据绿色合成的思想，对不同的合成路线进行优选。
(2)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溶液反应，把—OH变为—ONa(或使其与CH3I反应，把—OH变为—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：如在对硝基甲苯 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。
1.已知酸性： >H2CO3> ，综合考虑反应物的转化率和原料成本等因素，将 转变为 的最佳方法是A.与稀H2SO4共热后，加入足量NaOH溶液B.与稀H2SO4共热后，加入足量Na2CO3溶液C.与足量的NaOH溶液共热后，再加入适量H2SO4D.与足量的NaOH溶液共热后，再通入足量CO2
先在氢氧化钠溶液中水解，转化为 ，因为酸性 >H2CO3> ，故再通入足量CO2转变为 。
2.已知苯与一卤代烷在催化剂作用下发生反应生成苯的同系物， ＋CH3X ＋HX。在催化剂存在的条件下，应选择苯和下列哪组物质为原料合成乙苯A.CH3—CH3和Cl2 B.CH2==CH2和Cl2C.CH2==CH2和HCl D.CH3—CH3和HCl
根据题给信息，合成乙苯应该选择的原料是苯和氯乙烷。乙烷与氯气在光照下发生取代反应，生成一氯乙烷、二氯乙烷等多种取代产物，既难得到纯净的乙苯，又浪费了原料，A项错误；乙烯与氯气反应生成1,2-二氯乙烷，与苯反应不能得到乙苯(产物比较复杂)，B项错误；乙烯与氯化氢反应生成一氯乙烷，它与苯反应只能生成乙苯和氯化氢，合成过程中，氯化氢可以循环使用，C项正确；乙烷与氯化氢不反应，得不到氯乙烷，D项错误。
题组二　有机官能团的引入和转化3.下列有关说法错误的是A.通过还原反应可以消去醛基B.消去反应不能改变官能团的种类C.酯的水解可以产生羧基D.通过取代反应可以引入卤素原子
4.在有机合成中，常会将官能团消除或增加，下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是A.乙烯→乙二醇：CH2==CH2
D.乙烯→乙炔：CH2==CH2 CH≡CH
B项，由溴乙烷→乙醇，只需溴乙烷在碱性条件下水解即可，路线不合理，且由溴乙烷→乙烯为消去反应。
5.(2022·北京高二期中)在有机合成中官能团的引入或改变是极为重要的，下列说法正确的是A.甲苯在光照下与Cl2反应，主反应为苯环上引入氯原子B.引入羟基的方法常有卤代烃和酯的水解、烯烃的加成、醛类的还原C.将CH2==CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应即可得到CH2==CH—COOHD.HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体在一定条件下发生加成、酯化 反应即可得到
甲苯在光照下与Cl2反应，主反应为甲基上引入氯原子，故A错误；卤代烃水解为醇，酯水解为酸和醇，烯烃与水发生加成反应生成醇，醛与氢气发生还原反应生成醇，故B正确；碳碳双键、羟基都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，CH2==CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应不能得到CH2==CH—COOH，故C错误；HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体在一定条件下发生加成、酯化、加聚反应可得到 ，故D错误。
题组三　有机合成路线的设计与选择6.在有机合成中，若制得的有机化合物较纯净且易分离，在工业生产上才有实用价值。据此判断下列有机合成一般不适用于工业生产的是A.酚钠与卤代烃作用合成酚醚： ＋ ＋NaBrB.乙烷与氯气在光照下制备氯乙烷：CH3CH3＋Cl2 CH3CH2Cl＋HClC.萘与浓硫酸制备萘磺酸： ＋HO—SO3H ＋H2OD.乙烯水化制乙醇：CH2==CH2＋H2O CH3CH2OH
乙烷与氯气在光照下发生取代反应，反应生成的有机物是多种氯代乙烷的混合物。
7.以溴乙烷为原料制备乙二醇，下列方案最合理的是
题干中强调的是最合理的方案，A项与D项相比，步骤多一步，且在乙醇发生消去反应时，容易发生分子间脱水、氧化反应等副反应；B项步骤最少，但取代反应不会停留在“CH2BrCH2Br”阶段，副产物多，分离困难，原料浪费；C项比D项多一步取代反应，显然不合理；D项相对步骤少，操作简单，副产物少，较合理。
题组四　有机合成方法的分析与应用8.以乙醇为原料，用下述6种类型的反应：①氧化；②消去；③加成；④酯化；⑤水解；⑥加聚来合成乙二酸乙二酯( )的正确顺序是A.①⑤②③④ B.①②③④⑤C.②③⑤①④ D.②③⑤①⑥
以乙醇为原料合成乙二酸乙二酯，经过以下几步：第一步，乙醇发生消去反应生成乙烯；第二步，乙烯发生加成反应生成二卤代烃；第三步，二卤代烃水解生成乙二醇；第四步，乙二醇氧化生成乙二酸；第五步，乙二醇与乙二酸发生酯化反应生成乙二酸乙二酯。涉及的反应类型按顺序依次为②③⑤①④，C项正确。
9.(2022·天津高二期中)下面是以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线，下列说法正确的是
A.A的结构简式为B.反应④的反应试剂和反应条件是浓H2SO4、加热C.①②③的反应类型分别为卤代、水解、消去D.环戊二烯与Br2以物质的量之比为1∶1加成可生成
根据上述分析可知A是环戊烯( )，A错误；反应④是 转化为 的反应，反应条件是NaOH的乙醇溶液、加热，B错误；根据前面分析可知①是取代反应，②是消去反应，③是加成反应，C错误；环戊二烯与Br2以物质的量之比为1∶1加成时，若发生1,4-加成反应，可生成 ，D正确。
10.食品香精菠萝酯的生产路线(反应条件略去)如下：
下列叙述错误的是A.步骤(1)产物中残留的苯酚可用FeCl3溶液检验B.苯酚和菠萝酯均可与酸性KMnO4溶液发生反应C.苯氧乙酸和菠萝酯均可与NaOH溶液发生反应D.步骤(2)产物中残留的烯丙醇可用溴水检验
A项中利用 的显色反应可进行检验，正确；B项中 和菠萝酯中的 均可以被酸性KMnO4氧化，正确；
C项中苯氧乙酸中的羧基、菠萝酯中的酯基都可与NaOH溶液反应，正确；D项中步骤(2)的产物也含 ，能使溴水褪色，错误。
11.我国自主研发对二甲苯的绿色合成路线示意图如下：下列说法正确的是A.过程①发生了取代反应B.中间产物M的结构简式为C.利用相同原料、相同原理也能合成邻二甲苯D.该合成路线理论上碳原子的利用率为100%
异戊二烯与丙烯醛发生加成反应，生成4-甲基-3-环己烯甲醛，A错误；通过M的球棍模型可以看出六元
环上甲基的邻位有一个双键，所以M的结构简式为 ，B错误；根据合成路线，可以合成对二甲苯和间二甲苯，不能合成邻二甲苯，C错误；该合成路线包含两步，第一步为加成反应，第二步为脱水反应，两步的碳原子利用率均为100%，D正确。
12.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成，已知苯环上的硝基可被还原为氨基： ，产物苯胺还原性强，易被氧化。已知—CH3为邻、对位取代定位基，而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是
由甲苯制取产物时，需发生硝化反应引入硝基，再还原得到氨基，将甲基氧化才得到羧基；但氨基易被氧化，故甲基氧化为羧基应在硝基还原前，否则生成的氨基也被氧化，故先进行硝化反应，再将甲基氧化为羧基，再将硝基还原为氨基，故A正确、D错误；另外还要注意—CH3为邻、对位取代定位基，而—COOH为间位取代定位基，所以B错误。
13.(2022·新乡高二月考)化合物F是合成心脏病治疗药法西多曲的中间体，其合成路线如图所示：(1)C中含氧官能团的名称为______和______。
C的结构简式为 ，其中含氧官能团的名称为醚键、酯基。
(2)A→B的反应类型为____________。
反应中A中的羟基变为B中的醚键，则A→B的反应类型为取代反应。
(3)写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式：___________________________________________。①能与FeCl3溶液发生显色反应，不能发生银镜反应；②苯环上有4个取代基，分子中只有4种不同化学环境的氢原子。
(或 )
能与FeCl3溶液发生显色反应，不能发生银镜反应，因此B的同分异构体中含有酚羟基，不含醛基，B的分子式为C8H6O3，不饱和度为6，苯环的不饱和度为4，剩下2个不饱和度为碳
碳三键，且苯环上有4个取代基，分子中只有4种不同化学环境的氢原子，分子中共有6个氢原子，则该分子结构对称，符合条件的结构简式为 或 。
(4)请写出以H2C==CH2、H2C(COOC2H5)2、 为原料制备 的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任选，合成路线流程图示例见本题题干)。
以H2C==CH2、H2C(COOC2H5)2、 为原料制备 ，根据F的合
成路线可知，H2C==CH2和氯气发生加成反应生成1,2-二氯乙烷， 发生水解反应经酸化后再和1,2-二氯乙烷发生取代反应，再经氧化反应、取代反应生成目标产物。
14.(2022·合肥高二期中)M是一种重要材料的中间体，其结构简式为 。合成M的一种途径如下： A～F分别代表一种有机化合物，合成路线中的部分产物及反应条件已略去。已知：①Y的1H核磁共振谱只有1组峰；②RCH==CH2 RCH2CH2OH；③两个羟基连接在同一个碳原子上不稳定，易脱水。
请回答下列问题：(1)D中官能团的名称是_____，Y的结构简式是______________。(2)步骤①的反应类型是__________。
(3)下列说法不正确的是__(填字母)。a.A和E都能发生氧化反应b.1 ml B完全燃烧需6 ml O2c.C能与新制的氢氧化铜反应d.1 ml F最多能与3 ml H2反应
反应⑤为取代反应，可推知E为 。反应⑥为卤代烃的水解反应，酸化得到F为 ，由M的结构可知D为(CH3)2CHCOOH，逆推可知C为(CH3)2CHCHO、B为(CH3)2CHCH2OH，结合信息②可知A为
(CH3)2C==CH2，Y发生消去反应得到A，而Y的1H核磁共振谱只有1组峰，则Y为 。
A为(CH3)2C==CH2，E为 ，均可以燃烧，碳碳双键、酚羟基都易被氧化，均可以发生氧化反应，故a正确；B为(CH3)2CHCH2OH,1 ml B完全燃烧需要6 ml O2，故b正确；
C为(CH3)2CHCHO，含有醛基，能与新制的氢氧化铜反应，故c正确；F为 ，苯环、醛基均与氢气发生加成反应，1 ml F最多能与4 ml H2反应，故d错误。
(4)步骤⑦的化学方程式是________________________________________________________________________。
(5)M经催化氧化得到X(C11H12O4)，X的同分异构体中同时满足下列条件的结构简式为_____________________________________。a.苯环上只有两个取代基，苯环上的一氯代物有2种；b.水解只生成芳香醇和二元酸，且二元酸的1H核磁共振谱只有2组峰。
M[ ]经催化氧化得到X(C11H12O4)，则X为 ，X的同分异构体中同时满足下列条件：a.苯环上只有两个取代基，苯环上的一氯代物有2种，说明含有2个不同的取代基，且处于对位；b.水解只生成芳香醇和二元酸，且二元酸的1H核磁共振谱只有2组峰，符合条件的同分异构体为 。
15.(2022·乐山高二检测)格氏试剂是一种比较常见的C—C偶联试剂，其合成方法及偶联反应如下：RX＋Mg RMgX(X＝Cl、Br、I)；RMgBr＋R′CHO―→ ＋HOMgBr。根据以下合成路线回答问题：
(1)B的化学名称是_______；C中含有官能团的名称为_____。(2)由A生成B和由C生成D的反应类型分别是_________、_________。(3)E中含有两个苯环结构，则E的结构简式为______________。
苯乙醛 　羟基
氧化反应　 消去反应
(4)写出C→D的化学方程式：_____________________________________________________。
(5)A的所有同分异构体中，其中属于芳香族的种类为_____种。
结合合成路线及已知信息分析如下：由已知信息分析 →A，故A的结构简式为 ，A→B是氧化反应，故B的结构简式为 ，
简式为 ,结合已知信息分析，E的结构简式为 。
由已知信息分析B→C，故C的结构简式为 ，C→D是消去反应，故D的结构
醚官能团异构可分析， 的苯环一元取代同分异构体有3种，苯环二元取代同分异构体有9种，苯环三元取代同分异构体有6种，共18种。
由题可知，若想知道A的所有同分异构体中属于芳香族的种类，则写出 含苯环的同分异构体即可，从位置异构和醇、
(6)请根据题给的有关物质间的转化信息，写出以正丙醇和甲醛为原料制备化合物 的合成路线(无机试剂任选)。