[高中化学]有机合成与推断

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智浪教育–普惠英才有机合成与推断(09安徽卷26).是一种医药中间体,常用来制备抗凝血药,可通过下列路线合成:(1)A与银氨溶液反应有银镜生成,则A的结构简式是。(2)B→C的反应类型是。(3)E的结构简式是(4)写出F和过量NaOH溶液共热时反应的化学方程式:(5)下列关于G的说法正确的是a.能与溴单质反应b.能与金属钠反应c.1molG最多能和3mol氢气反应d.分子式是C9H6O3答案(1)CH3CHO(2)取代反应(3)(5)a、b、d智浪教育–普惠英才考试说明:了解烃(烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃)及其衍生物(卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯)的组成、结构特点和性质。认识不同类型化合物之间的转化关系,能设计合理路线合成简单有机化合物命题趋向:高考预测:一、有机合成中的官能团1.官能团的引入(1)引入C─C:C═C或C≡C与H2加成;(2)引入C═C或C≡C:卤代烃或醇的消去;(3)苯环上引入(4)引入─X:①在饱和碳原子上与X2(光照)取代;②不饱和碳原子上与X2或HX加成;③醇羟基与HX取代。(5)引入─OH:①卤代烃水解;②醛或酮加氢还原;③C═C与H2O加成。(6)引入─CHO或酮:①醇的催化氧化;②C≡C与H2O加成。(7)引入─COOH:①醛基氧化;②─CN水化;③羧酸酯水解。(8)引入─COOR:①醇酯由醇与羧酸酯化;②酚酯由酚与羧酸酐取代。(9)引入高分子:①含C═C的单体加聚;②酚与醛缩聚、二元羧酸与二元醇(或羟基酸)酯化缩聚、二元羧酸与二元胺(或氨基酸)酰胺化缩聚2.官能团的消除(1)通过加成反应可以消除C=C或C≡C。如CH2=CH2+H2CH3CH3(2)通过消去、氧化可消除-OH。如CH3CH2OH浓硫酸170℃CH2=CH2↑+H2O、2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O(3)通过加成或氧化可消除-CHO。如2CH3CHO+O22CH3COOH、CH3CHO+H2CH3CH2OH(4)通过水解反应消除—COO—。如CH3COOC2H5+H2O→CH3COOH+C2H5OH。二、有机合成中官能团位置和数目智浪教育–普惠英才1.官能团数目的改变:如(1)CH3CH2OHCH2=CH2X-CH2CH2-XHO-CH2CH2-OH。(2)。2.官能团位置的改变:如(1)CH3CH2CH2ClCH3CH=CH2CH3CHClCH3(2)CH3CH2CH2OHCH3CH=CH2CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3。【例1】现有A、B、C、D四种有机物,已知:①它们的相对分子质量都是104;②A是芳香烃,B、C、D均为烃的含氧衍生物,分子内均没有甲基;③A、B、C、D能发生如下反应生成高分子化合物X、Y、Z(方程式未注明条件):nA→X;nB→Y(聚酯)+(n-1)H2O;nC+nD→Z(聚酯)+(2n-1)H2O。请按要求填空:(1)A的结构简式是______________,A分子中处于同一平面的原子最多有______个;(2)B也能发生分子内酯化生成五元环状化合物E,E的结构简式是_______________;(3)Z的结构简式是____________________________利用官能团的性质求解:利用商余法、等量代换法求解【变式训练】胡椒酚A是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习小组对其分子组成结构的研究中发现:A的相对分子质量不超过150;A中C、O的质量分数分别为:w(C)=80.60%,w(O)=11.94%,完全燃烧后产物只有CO2和H2O。根据以上信息,填写下列内容:(1)A的摩尔质量为。(2)光谱分析发现A中不含甲基(-CH3),苯环上的一氯取代只有2种;1molA与足量溴水反应,最多消耗3molBr2。A的结构简式为。(3)A的一种同分异构体中,苯环上含有两个取代基,取代基位置与A相同,且能发生银镜反应。①符合条件的A的同分异构体的结构简式。②上述A的一种同分异构体发生银镜反应的化学方程式。【例2】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智浪教育–普惠英才提示:①CH3CH=CHCH2CH3CH3COOH+CH3CH2COOH②R-CH=CH2R-CH2-CH2-Br请回答下列问题:(1)写出化合物C的结构简式_______________。(2)化合物D有多种同分异构体,其中一类同分异构体是苯的二取代物,且水解后生成的产物之一能发生银镜反应。这类同分异构体共有_______________种。(3)在上述转化过程中,反应步骤B→C的目的是______。(4)请设计合理方案从CHCH3ClCOOH合成COCH2OCH2(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CH3CH2OHH2SO4浓170℃CH2=CH2高温、高压催化剂CH2CH2n【变式训练】已知在极性溶剂中,溴与1,3-丁二烯(CH2=CH-CH=CH2)主要发生1,4加成生成CH2BrCH=CHCH2Br,在非极性溶剂中,如正己烷中,主要是1,2加成生成CH2BrCHBrCH=CH2。现用1,3-丁二烯、溴水为主要原料(其他无机试剂可自选),合成氯丁橡胶:,试写出有关反应的化学方程式例1:思路点拨:本题既可以利用官能团的性质求解,也可是利用商余法、等量代换法求解疑难辨析:商余法是利用除法运算的结果由式量求有机物化学式的方法。通常由式量求化学式可用商余法,步骤如下:(1)由除法得商和余数,得出式量求得烃的化学式,注意H原子数不能超饱和。(2)进行等量代换确定出同式量其他烃或烃的衍生物的化学式:①1个C原子可代替12个H原子;②1个O原子可代替16个H原子或1个“CH4”基团;③1个N原子可代替14个H原子或1个“CH2”基团,注意H原子数要保持偶数。然后再结合官能团的性质可确定有机物的结构简式。解题过程:解法一:利用官能团的性质求解:对于有机物A是一种芳香烃,含有苯基智浪教育–普惠英才(—),苯基的相对分子质量为77,A在一定条件下能发生反应生成高分子化合物X,生成X的同时没有小分子生成,说明发生的是加聚反应,可以考虑含有碳碳双键,结合A的相对分子质量是104,从而确定A为苯乙烯,经验证合理。对于有机物B是一种烃的含氧衍生物,B在一定条件下能发生缩聚反应生成聚酯,说明B中含有羧基和羟基,两者相对分子质量之和62,余下的可考虑烃链,由于题中说明B中无甲基,所以为—CH2CH2CH2—结构,因此B的结构简式为HOCH2CH2CH2COOH,经验证,合理。由于有机物C和有机物D在一定条件下能相互之间发生缩聚反应生成聚酯,说明C和D均是多官能团化合物,至少分别含有二个羧基和二个羟基,在相对分子质量是104和无甲基的限定下,可确定二种有机物一种是丙二酸,一种是1,5—戊二醇解法二:利用商余法、等量代换法求解:先假设有机物全是烃,有多少个“CH2”基团和此外的H原子数目。104÷14=7…6[Mr(CH2)=14],有机物的分子式为C7H20,由于氢原子数目超饱和,不合理。利用等效代换法(1C~12H、1O~1C+4H)再确定分子式,可以为C8H8、C6H16O(不合理,H原子超饱和))、C5H12O2(合理,符合饱和多元醇的通式)、C4H8O3(合理,可以构建成羟基酸)、C3H4O4(合理,符合饱和多元酸的通式)、C2O5(不合理,不属于烃或烃的含氧衍生物)。再结合有机物A、B、C、D所发生的三个反应,不难确定有机物的结构简式。答案为(1)CHCH216(2)CH2CH2OCCH2O(3)【变式训练】答案:(1)134g/mol(2)HOCH2CHCH2(3)①②+2Ag[(NH3)2]OH→+2Ag↓+3NH3+H2O解析:由题意知胡椒酚中至少含有一个羟基,A的摩尔质量M=16n/11.94%,由于M≤150,可知n只能取1,解得M=134g/mol,A中含有的碳原子数为134×80.60%/12=9,氢原子数为134×(1-80.60%-11.94%)/1=10,因此A的化学式为C9H10O。A分子的不饱和度数为5,含有一个苯环,不饱和度为4,说明A中含有一个碳碳双键,且A中不含甲基,因此双键在末端,A中苯环上的一氯取代只有2种,说明酚羟基和烃基在对位上,从而可确定胡椒酚A的结构简式为HOCH2CHCH2。CH2CH3CHOCH2CH3COONH4智浪教育–普惠英才例2:思路点拨:本题是信息给予型的有机合成题,全面考查了烯烃、醇、卤代烃、酸和酯的主要化学性质及它们之间的相互转化关系,可以说有机化学即为官能团的化学,掌握官能团之间的转化和衍变显得尤为重要疑难辨析:要注意到醇发生消去反应和卤代烃发生消去反应的条件是不同的。解题过程:步骤A→B是芳香内酯的水解,B分子比A多了2个H原子和1个O原子,B、C的不饱和度(缺氢指数)都是6,分子内含有1个苯环、1个羧基、1个碳碳双键和1个羟基,根据C→D的变化可推知C的结构为CHCHCOOHOCH3,C分子内没有了羟基,显然是通过步骤B→C使羟基变为甲氧基,B的结构简式是CHCHCOOHOH,将它直接用KMnO4溶液氧化得不到乙二酸和水杨酸,因为酚羟基也要被氧化。D的同分异构体能发生水解且水解产物之一能发生银镜反应,该物质肯定是甲酸酯,苯环上的取代基有3种情况:HCOO-与CH3O-、HCOO-与HOCH2-、HCOOCH2-与HO-,每种情况的两个取代基又有邻位、对位和间位3种可能,共有9种同分异构体。最后的合成要用“逆合成分析法”:COCH2OCH2CH2CH2OHCOOHCH2CH2BrCOOHCHCOOHCH2CHCH3ClCOOH。答案:(1)CHCHCOOHOCH3(2)9种(3)保护酚羟基,使之不被氧化(4)CHCH3ClCOOHNaOH、醇ΔCHCH2COONaCH2CH2BrCOOHNaOH/H2OΔCH2CH2OHCOONa浓H2SO4ΔCOCH2OCH2变式训练:答案:解析:采用逆合成分析方法设计出如下合成线路:。智浪教育–普惠英才1.诺龙是一种一元醇,分子式为C18H26O2,是国际奥委会明确规定的违禁药物,常被制成苯丙酸诺龙(诺龙的苯丙酸酯)。已知苯丙酸结构简式为C6H5CH2CH2COOH,则苯丙酸诺龙的分子式为A.C27H34O3B.C27H36O3C.C26H34O3D.C27H36O42.已知烯烃在一定条件下可以发生如下反应:2RCH=CHR′一定条件RCH=CHR+R′CH=CHR′(R、R′都表示烃基)该反应称为烯烃复分解反应,2005年诺贝尔化学奖就授予研究该反应的几位科学家。下列对该反应机理的猜测肯定不正确的是A.反应物分子都断裂C=C键B.反应物分子都断裂R-C键C.反应物分子都断裂R′-C键D.两分子反应物中,一个断裂R-C键,另一个断裂R′-C键3.氧氟沙星是常用抗菌药,其结构简式如下图所示,下列对氧氟沙星叙述错误的是NOONOHONCH3FH3CA.能发生加成、取代反应B.能发生还原、酯化反应C.分子内共有19个氢原子D.分子内共平面的碳原子多于6个4.下列化学方程式中,错误的是A.CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2OB.C6H5-SO3H+NaOH→C6H5-SO3Na+H2OC.C6H5-OH+NaOH→C6H5-ONa+H2OD.C6H11-OH+NaOH→C6H11-ONa+H2O5.今有下列物质:⑴C2H6⑵CH2=CH2⑶CH≡CH⑷H2⑸⑹⑺CHCH2⑻CH3OH⑼HCOOH⑽HOOC-COOH⑾HCOOCH3⑿C2H6O⒀OOCH。能够与CO无论按何种比例混合,只要总的物质的量一定,完全燃烧时所消耗的O2的物质的量也一定的有智浪教育–普惠英才A.⑸⑹⑺B.⑾⑿⒀C.⑷⑼⑽D.⑴⑵⑶⑻6.现有分子式均为C3H6O2的四种有机物A、B、C、D,且分子中均含甲基,把它们分别进行下列实验以鉴别之,其实验记录如下: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