高中化学官能团的引入与转化

• 例2 • 香豆素是一种天然香料，存在于黑香豆、 兰花等植物中。工业上常用水杨醛与乙酸 酐在催化剂存在下加热反应制得：
•以下是由甲苯为原料生产香豆素的一种合成 路线(部分反应条件及副产物已略去)：
•已知以下信息： •①A中有五种不同化学环境的氢； •②B可与FeCl3溶液发生显色反应； •③同一个碳原子上连有两个羟基通常不稳定， 易脱水形成羰基。
【解析】 (1)由化合物 A 的结构简式知，其含氧官能团有醚键和醛基。 (2)由结构简式可推知化合物 A 的分子式为 C14H12O2，结合 B 的分子式 C14H14O2 可知，B 是 A 中醛基还原为羟基的反应产物，故 B 的结构简式为 。观察 C、D 的结构简式，可看出 D 是 C 中—Cl 被—CN 取代的产物，故 C→D 的反应类型为取代反应。
Cu或Ag (7) ――――→ 为醇氧化的条件。 △ 催化剂 Fe (8) ――→ 或――→ 为苯及其同系物苯环上的氢原子被卤素原子取代的反应 条件。 (9) 溴水或Br2的CCl4溶液 是不饱和烃加成反应的条件。 O2或CuOH2 (10) ――――――→ 是醛氧化的条件。 或AgNH32OH
_______________________。
2
卤代烃在有机合成中的应用
(1)官能团的引入和转化 水 ①引入羟基：R—X＋NaOH――→ROH △ ②引入碳碳不饱和键：
(2)改变官能团的位置 NaOH/乙醇 加成 如：R—CH2—CH2OH ――→ R—CH===CH2 ――→ △ 一定条件
•请回答下列问题： •(1)香豆素的分子式为__________； •(2)由甲苯生成A的反应类型为__________，A的 化学名称为__________； •(3)由B生成C的化学反应方程式为 ________________； •(4)B的同分异构体中含有苯环的还有 __________种，其中在核磁共振氢谱中只出现四 组峰的有________种；
Ⅰ.分子中含有 2 个苯环 Ⅱ.分子中含有 3 种不同化学环境的氢 H2 (4)已知：RCH2CN ――→ RCH2CH2NH2， 催化剂，△ 请写出以 为原料制备化合物 X(结构简式见右图)
的合成路线流程图(无机试剂可任选)。合成流程图示例如下： CH3CHO CH3COOCH2CH3 O2 ―――――→ 催化剂，△ CH3COOH CH3CH2OH ――――――→ 浓硫酸，△
(3)
或
(4)
浓硫酸 ――→ △
HCl ――→
NaCN ――→
H2 ―――――→ 催化剂，△
或
HCl ――→
浓硫酸 ――→ △
NaCN ――→
H2 ―――――→ 催化剂，△
•例、某烃类化合物A的质谱图表明其相对分 子质量为84，红外光谱表明分子中含有碳碳 双键，核磁共振氢谱表明分子中只有一种类 型的氢。 •(1)A的结构简式为________； •(2)A中的碳原子Biblioteka Baidu否都处于同一平面？ ________(填“是”或“不是”)； •(3)在下图中，D1、D2互为同分异构体，E1、 E2互为同分异构体。
有机合成官能团的确定、引入及转化
1．依据特定反应条件确定官能团的种类 光照 这是烷烃和烷基中的氢原子被取代的 (1) ――→ 反应条件，如 a.烷烃的取代；b.芳香烃及其他芳香族 化合物侧链烷基的取代；c.不饱和烃中烷基的取代。 Ni 或――→ 催化剂 为不饱和键加氢反应的条件， (2) ――→ △ △ 包括 与 H2 的加成。
(3)E 的同分异构体中含有 2 个苯环，这一结构特点与 E 相同；由于 E 的分 子中碳原子数较多，要求其同分异构体中含有 3 种不同化学环境的氢，则结构 必须高度对称。据此，满足条件的 E 的同分异构体的结构简式为
或
。
H2 (4)可用逆推法分析。根据信息 “RCH2CN ――→ RCH2CH2NH2”可逆推： 催化剂，△
―→
，结合题干信息可进一步逆推，
―→
―→
―→
。因此，以 浓硫酸 ――→ △
为原料制备 X 的合成路线流程图如下：
HCL ――→
NaCN ――→
H2 ――→ 催化剂，△
。 另一合成路线
流程图为：
HCl ――→
浓硫酸 ――→ △
NaCN ――→
H2 ―――――→ 催化剂，△
。
【答案】 (1)醚键 醛基 (2) 取代反应
(3)增加官能团的数目 增加碳碳双键数目：
X2 如：CH3CHCHCH3――→ NaOH/乙醇 ――→ CH2===CH—CH===CH2 △
（4）、卤代烃在烃的衍生物转化中的“桥梁”作用 通过烷烃、芳香烃与X2发生取代反应，烯烃、炔烃与X2、 HX发生加成反应等途径可向有机物分子中引入—X，引入 卤素原子常常是改变物质性能的第一步反应，卤代烃在有 机物的转化、合成中具有“桥梁”的重要地位和作用。其 合成路线如下： •(1)一元合成路线 •RCH===CH2―→一卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一 元羧酸―→酯 •(2)二元合成路线 •RCH===CH2―→二卤代烃―→二元醇―→二元醛―→二 元羧酸―→酯(链酯、环酯、聚酯)(R代表烃基或H)
•反应②的化学方程式为 ________________________；C的系统名称是 ________；E2的结构简式是____________；④、 ⑥的反应类型依次是________________。
(1) (2)是(1分)
(2分)
CCH2C
＋2NaCl＋2H2O(3分，不写条件扣 “1分”)
• 例1 已知：CH3CH=CH2＋HBr―→CH3—CHBr-CH3(主 要产物)，1 mol某烃A充分燃烧后可以得到8 mol CO2和4 mol H2O。该烃A在不同条件下能发生如 下图所示的一系列变化。
•(1)A的化学式：__________，A的结构简式：____。 •(2)上述反应中，①是________反应，⑦是________ 反应。(填反应类型) •(3)写出C、D、E、H物质的结构简式： •C________________，D________________， •E________________，H________________。 •(4)写出D―→F反应的化学方程式
2,3二甲基1,3丁二烯(2分)
(2分) 加成反应、取代反应 (只2分，每一类型1分，后一个答水解反应不扣分)
• 答案 (1)C9H6O2 (2)取代反应 邻氯甲苯 (或2-氯甲苯)
• 推理流程 根据题意信息和条件大体分析 过程如下图所示：
3、官能团之间的相互转化
2．(2015· 江苏高考)化合物 F 是一种抗心肌缺血药物的中间体，可以通过以 下方法合成：
(1)化合物 A 中的含氧官能团为________和________(填官能团名称)。 (2)化合物 B 的结构简式为________；由 C→D 的反应类型是________。 (3)写出同时满足下列条件的 E 的一种同分异构体的结构简式 _______________________________________________________________。
•(5)D的同分异构体中含有苯环的还有________ 种，其中： •①既能发生银镜反应，又能发生水解反应的是 __________(写结构简式)； •②能够与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2的是 __________(写结构简式)。
解析 本题属信息类有机推断题。依题意和题干提供的信 息知香豆素的合成路线为
浓H2SO4 (3) ――→ 是 a.醇消去 H2O 生成烯烃或炔烃；b.酯化反应；c.醇分子间脱水 △ 生成醚的反应；d.纤维素的水解反应条件。 NaOH醇溶液 浓NaOH醇溶液 (4) ――――――→或――――――――――→ 是卤代烃消去 HX 生成不饱和有 △ △ 机物的反应条件。 NaOH水溶液 (5) ――――――→ 是 a.卤代烃水解生成醇；b.酯类水解反应的条件。 △ 稀H2SO4 (6) ――――→ 是 a.酯类水解；b.糖类水解；c.油脂的酸性水解；d.淀粉水解 △ 的反应条件。