2024届高三化学一轮复习课件：证据推理——简单合成路线设计

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探究点　简单有机合成路线设计
1.设计的原则(1)起始原料要廉价、低污染,原料通常是含四个碳原子以下的简单有机化合物。(2)步骤要尽可能少,产率要尽可能高,副反应要尽可能少或不发生,副产品要尽可能少。(3)有机合成反应需要的条件要尽量容易实现。(4)要按一定的反应顺序和规律引入官能团,结合题中所给的提示信息,设计最佳合成路线。
3.设计流程(1)比较原料与目标产物中基团变化与碳、氢、氧、氮、卤素原子的变化,找到原料之间的用量比。(2)引进基团时要考虑定位效应(信息会提示)和基团保护,据此设计引进基团的顺序。(3)基团的保护与复原,还有一些原有基团被酸(碱)化或氧化(还原)后,要复原成原基团。
例 某课题组合成了一种非天然氨基酸X,合成路线如下 (Ph—表示苯基):已知：以化合物F、溴苯和甲醛为原料, 设计如下所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。 (也可表示为 )
[解析]参考F→G, 与 反应生成 , 可以由溴苯与Mg在(C2H5)2O中反应生成;由已知第二个反应知,R3MgBr与酮羰基发生反应,再水解生成羟基,因此 与HCHO反应后再水解,生成 ;醇羟基与HBr在加热条件下可以发生取代反应生成 。
【信息解读】1.合成路线中问题思考与信息解读
2.流程设计(1)目标产物中Br从哪里来?很显然不是溴苯原来的Br,意味着格氏试剂 与HCHO加成、水解后得到产物含有“—OH”,再与HBr反应得到 。(2)格氏试剂水解得到 ,但羟基不在与溴苯直接相连的第1个碳原子上,苯基溴化镁没有直接与HCHO发生加成反应。从而确定反应有①溴苯与Mg反应,②苯基溴化镁与 反应,③ 与HCHO反应再水解, ④ 与HBr反应。(3)本题中没有定位效应与基团保护问题,只有反应的先后顺序,根据反应原理确定反应顺序①②③④。
变式题 辣椒的味道主要来自辣椒素类化合物。辣椒素F的合成路线如下,B中不含溴元素:已知信息:①R1COCl+R2NH2 →R1CONHR2②RCH(COOH)2 RCH2COOH写出以1,3-丁二烯和CH2(COOCH2CH3)2为原料,必要的无机试剂任选,设计合成环戊酸 的路线。
[答案] CH2 =CHCH =CH2
[解析] 1,3-丁二烯(CH2 =CHCH =CH2)与溴发生1,4-加成生成CH2BrCH= CHCH2Br,CH2BrCH =CHCH2Br与CH2(COOCH2CH3)2发生取代反应成环,生成 , 在碱性环境下先发生水解反应然后酸化得 , 发生信息反应②生成 , 与氢气发生加成反应可生成。
1. 环己烯常用于有机合成。现通过下列流程,以环己烯为原料合成环醚、聚酯、橡胶,其中J分子中无饱和碳原子。已知:R1—CH =CH—R2 R1—CHO+R2—CHO是一种应用广泛的高分子材料,请用环己烯和乙烯合成该有机物,写出制备的合成路线(无机试剂任选,合成路线示例见本题题干)。
2. 乙酸香兰酯是一种食用香精,常用于调配奶油、冰淇淋。一种以苯的同系物A为原料合成乙酸香兰酯的流程如图所示。请参照上述合成路线,以苯和CH3COCl为原料,设计制备 的合成路线,其他所需试剂任选。
[解析]以苯和CH3COCl为原料合成 ,苯先取代生成 ,再水解酸化生成 ,最后与CH3COCl发生取代反应生成 ,合成路线见答案。
3. 新型芳香族化合物I在消灭或抑制植物生长方面具有很高的选择性,其合成路线如下:已知:R1CHO+R2NH2 R1CH =N—R2参照上述合成路线,设计以 和 为原料制备 的合成路线(无机试剂任选)。
[解析]根据题中已知反应和合成路线H生成I可知, 应由 和 在一定条件下反应制得, 由 经催化氧化得到, 由 在碱性条件下水解得到, 由甲苯中甲基与氯气发生取代反应得到,合成路线见答案。
4.由丙氨酸( )、脯氨酸( )及必要的原料和试剂合成某药物前体F的路线如图所示:结合以上合成路线信息,请设计以乙醇、乙二醇和甘氨酸( )为原料,合成聚酯类高分子有机化合物( )的合成路线(其他试剂任选)。
[解析]先将乙醇氧化为乙酸,乙酸与溴单质在少量磷的作用下生成BrCH2COOH,BrCH2COOH与甘氨酸 ( )在吡啶和酸性环境下生成HOOCCH2NHCH2COOH,再与乙二醇在浓硫酸、加热的条件下反应生成 ,具体合成路线见答案。
5. 有机化合物G是一种合成药物的重要中间体,其合成路线如图所示:请参照上述合成信息,以苯、 及CH3MgBr为原料设计 的合成路线(其他试剂任选)。
[解析]逆合成分析: 可由 在TsOH作用下与CH3MgBr反应得到, 可由 在催化剂作用下发生类似E→F的反应得到, 可由苯和 发生类似B→C的反应制得,合成路线见答案。
6. 化合物X 是一种香豆素衍生物,可以用作香料,其合成路线如下:已知:①RCHO+R'CH2Cl RCH =CHR';② + +HCl;③R1COOR2+R3OH R1COOR3+R2OH。(1)A所含官能团的名称是　　　　。 
[解析]由H的结构简式和已知①可逆推,再由A→B的反应条件及D→E的反应条件可知,C为 ,G为 ,进而逆推其他物质的结构。(1)A为C2H5CH2COOH,所含官能团是羧基。
(2)B 生成 C 反应的化学方程式是 　。 (3)G 的结构简式是　。 (4)F 的结构简式是 。D 的分子式是C7H8O,与F互为同系物,则D的结构简式是　　　　　。
+C2H5OH +H2O
[解析] (2)B( )生成C( ),发生酯化反应。(4)F的结构简式是 ,D的分子式是C7H8O,与F互为同系物,只要少掉一个乙基即可,D的结构简式是 。
(5)X 的分子式是 C13H14O2,X 与足量 NaOH 溶液共热的化学方程式是 　 。 
+2NaOH +H2O
[解析] H的分子式为C15H20O3,与X(C13H14O2)相差2个碳原子、6个氢原子和1个氧原子,且X与足量NaOH溶液共热能发生反应,由信息③分析可知,由H中的酚羟基按信息③发生取代反应生成内酯,X为 ,则X与足量NaOH溶液共热发生水解反应的化学方程式是 +2NaOH +H2O。