解答有机合成题时,首先要正确判断合成的有机物属于哪一类有机物,带有何种官能团,然后结合所学过的知识或题给信息,寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法,尽快找出合成目标有机物的关键和突破点。基本方法有:
(1)正向合成法:此法采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向目标合成有机物,其思维程序是:原料中间产物产品。
[例1]已知:有机物中的硝基在铁和盐酸作用下,能被还原成氨基:
对乙酰胺基酚又称扑热息痛,为白色晶体,是一种优良的解热镇痛药,其毒性较菲那西汀,阿司匹林低。扑热息痛的生产流程为:
请回答下列问题
(1)写出反应的化学方程式
由氯苯制A:_________________________
由A制B:___________________________
由B制C:___________________________
(2)扑热息痛在潮湿环境中长期受热能发生水解,写出扑热息痛水解的化学方程式
[解析]这一合成题的原料是,目标产物是原料与目标之间给了若干的提示。根据条件不能分析A应为,B生成C的变化经点是生成,C生成扑热息痛的变化点是生成-NHCOCH3。这时将A与目标产物对比,不难得出A→B的变化点为-Cl生成-OH。
[答案]
(2)逆向合成法:此法采用逆向思维方法,从目标合成有机物的组成、结构、性质入手,找出合成所需的直接或间接的中间产物,逐步推向已知原料,其思维程序是:产品中间产物原料。
[例2]写出用和饱和食盐水制乙二酸乙二醋的化学方程式。
[解析]生成目标产物的最后一步是乙二酸、乙二醇的醋化,又知乙二醇氧化可得乙二酸。乙二醇比原料分子中少了二个碳原子,因此必须将原料进行减碳反应达到分子内只含两个碳原子的要求。因此合成路线为:
(3)综合比较法:此法采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,得出最佳合成路线。
2、常见的基团保护措施
(1)羟基的保护
在进行氧化或某些在碱性条件下进行的反应,往往要对羟基进行保护。
①防止羟基受碱的影响,可用成醚反应:
②防止羟基氧化可用酯化反应:
(2)对羧基的保护
羧基在高温或碱性条件下,有时也需要保护。对羧基的保护最常用的是酯化反应:
(3)对不饱和碳碳键的保护
碳碳双键易被氧化,对它们的保护主要用加成反应使之达到饱和。
;
(4)对羰基的保护(以信息形式出现)
羰基,特别是醛基,在进行氧化反应或遇碱时,往往要进行保护。对羰基的保护一般采用生成缩醛或缩酮的反应。
(缩醛或缩酮)
(缩酮)
生成的缩醛或缩酮水解又变成原来的醛或酮。
在有机合成中,某些不希望起反应的官能团,在反应试剂或反应条件的影响下而产生副反应,这样就不能达到预计的合成目标,因此,必须采取措施保护某些官能团,待完成反应后再除去保护基,使其复原。
1、保护措施必须符合如下要求
(1)只对要保护的基团发生反应,而对其它基团不反应;
(2)反应较易进行,精制容易;
(3)保护基易脱除,在除去保护基时,不影响其它基团。
5.官能团的衍变
(1)一元合成路线
R-CH═CH2 →卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯
(2)二元合成路线
(3)芳香化合物合成路线
⑷改变官能团的位置
4. 有机物成环规律
类型 |
方式 |
酯成环 (- C OO -) |
二元酸和二元醇的酯化成环 |
酸醇的酯化成环 |
|
醚键成环 (- O -) |
二元醇分子内脱水成环 |
二元醇分子间脱水成环 |
|
肽键成环 |
二元酸和二氨基化合物成环 |
氨基酸成环 |
|
不饱和烃小分子加成 |
双烯合成成环 三分子乙炔生成苯 |
3. 官能团的消除
⑴通过加成反应消除不饱和键。
⑵通过消去反应或氧化反应或酯化反应等消除羟基(-OH)
⑶通过加成反应或氧化反应等消除醛基(-CHO)
2.碳链的增减
(1)增长碳链的方法:①卤代烃与金属钠反应;②烷基化反应;③C=O与格式试剂反应;④通过聚合反应;⑤羟醛缩合;⑥烯烃、炔烃与HCN的加成反应;⑦卤代烃在醇溶液中与NaCN的取代反应;⑧有机铜锂与卤代烃的反应。
(2)缩短碳链的方法:①脱羧反应;②烯烃的臭氧分解;③烯烃、炔烃被酸性高锰酸钾溶液氧化;④苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化;⑤烷烃的催化裂化。
1.官能团的引入和转换
(1)C=C的形成: ①一元卤代烃在强碱的醇溶液中消去HX;②醇在浓硫酸存在的条件下消去H2O;③二元卤代烃在锌粉存在的条件下消去X2;④烷烃的热裂解和催化裂化。
(2)C≡C的形成: ①二元卤代烃在强碱的醇溶液中消去两分子的HX;②一元卤代烯烃在强碱的醇溶液中消去HX;③实验室制备乙炔原理的应用。
(3)卤素原子的引入方法: ①烷烃的卤代(主要应用于甲烷);②α-H的卤代(红磷做催化剂);③烯烃、炔烃的加成(HX、X2);④芳香烃与X2的加成;⑤芳香烃苯环上的卤代;⑥芳香烃侧链上的卤代;⑦醇与HX的取代;⑧烯烃与HO-Cl的加成。
(4)羟基的引入方法: ①烯烃与水加成;②卤代烃的碱性水解;③醛的加氢还原;④酮的加氢还原;⑤酯的酸性或碱性水解;⑥苯氧离子与酸反应;⑦烯烃与HO-Cl的加成。
(5)醛基或羰基的引入方法:①烯烃的催化氧化;②烯烃的臭氧氧化分解;③炔烃与水的加成;④醇的催化氧化。
(6)羧基的引入方法:①丁烷的催化氧化;②苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化;③醛的催化氧化;④酯的水解。⑤-CN的酸性水解;⑥肽、蛋白质的水解;⑦酰氨的水解。
(7)酯基的引入方法:①酯化反应的发生;②酯交换反应的发生。
(8)硝基的引入方法:硝化反应的发生。
(9)氰基的引入方法:①烯烃与HCN的加成;②炔烃与HCN的加成;③卤代烃与CN-的取代。
(10)氨基的引入方法:①-NO2的还原;②-CN的加氢还原;③肽、蛋白质的水解。
烃及烃的衍生物相互转化的实质是官能团之间的转变:
①原理正确、原料价廉;②途径简捷、便于操作;③条件适宜、易于分离。
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