江蘇

王建華

有機(jī)物的轉(zhuǎn)化與合成是高考化學(xué)試題的熱點(diǎn)。在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)中提到：“認(rèn)識(shí)有機(jī)合成的關(guān)鍵是碳骨架的構(gòu)建和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化，了解設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線的一般方法。體會(huì)有機(jī)合成在創(chuàng)造新物質(zhì)、提高人類生活質(zhì)量及促進(jìn)社會(huì)發(fā)展方面的重要貢獻(xiàn)?！惫P者從探尋、設(shè)計(jì)、優(yōu)化官能團(tuán)及碳骨架變化的路徑三方面進(jìn)行研究和歸納，供師生參考，希望對高考復(fù)習(xí)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化與合成有所幫助。

一、探尋官能團(tuán)及碳骨架變化的路徑

【模型建構(gòu)1】仔細(xì)觀察下面的基礎(chǔ)有機(jī)反應(yīng)流程圖,體會(huì)每一步官能團(tuán)變化。

常見官能團(tuán)的特征反應(yīng)及其反應(yīng)條件見下圖：

基于以上的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，常見官能團(tuán)引入的一般方法總結(jié)如下：

引入碳碳雙鍵：鹵代烴消去；醇羥基消去

引入鹵原子：碳碳雙鍵加成；醇羥基取代

引入羥基：鹵代烴的水解；醛或酮與H2的加成

引入醛基或羰基：醇羥基被氧化

引入羧基：醛基被氧化

引入酯基：酸與醇的酯化

引入醚鍵：醇羥基之間的脫水反應(yīng)

【例1】請?jiān)谙铝芯奂谆蚁┧崃u乙酯的合成路線中找出各步轉(zhuǎn)化中的“官能團(tuán)”或“碳骨架”的變化。

【解析】第①步，碳碳雙鍵被加成，引入鹵原子；第②步，鹵代烴發(fā)生水解反應(yīng)，鹵原子被取代，引入羥基；第③步，醇發(fā)生催化氧化，羥基被氧化為醛基；第④步，醛基發(fā)生催化氧化，醛基被氧化為羧基；第⑤步，醇發(fā)生消去反應(yīng)，生成碳碳雙鍵；第⑥步，酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，引入酯基；第⑦步，碳碳雙鍵發(fā)生加聚反應(yīng)，生成聚合物?？梢杂孟聢D來表示有機(jī)物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

二、設(shè)計(jì)官能團(tuán)及碳骨架變化的路徑

【答案】

【解析】

【設(shè)計(jì)思路】大多數(shù)有機(jī)合成采用的方法為逆推法，從目標(biāo)產(chǎn)物出發(fā)，利用信息，運(yùn)用引入常見官能團(tuán)的一般方法，逐步逆推到基礎(chǔ)原料?？捎孟聢D表示：

三、優(yōu)化官能團(tuán)及碳骨架變化的路徑

【解析】方法一

那這里在引入醛基、羧基的同時(shí)，也會(huì)氧化碳碳雙鍵，所以在氧化醇羥基的同時(shí)要保護(hù)好碳碳雙鍵，因此對方法一要進(jìn)行優(yōu)化。

方法二

【例3】已知：①當(dāng)苯環(huán)已有一個(gè)“—CH3”時(shí)，新引入的取代基一般在原有取代基的鄰位或?qū)ξ?；?dāng)苯環(huán)已有一個(gè)“—COOH”時(shí)，新引入的取代基一般在原有取代基的間位。

【解析】

在以上兩種方法中，方法二可行。方法一在引入酯基的步驟中，酯化反應(yīng)的條件是濃硫酸，因?yàn)闈饬蛩崾菑?qiáng)氧化劑，據(jù)信息可知，—NH2也同時(shí)被氧化，所以方法一不行。所以在有多種合成路線時(shí)，一定要優(yōu)化合成路線。

【點(diǎn)評(píng)】優(yōu)化設(shè)計(jì)路徑時(shí)，往往就會(huì)涉及到官能團(tuán)的保護(hù)或多條路線的選擇，若是涉及到官能團(tuán)保護(hù)的，特別要注意以下三點(diǎn)：一是基團(tuán)保護(hù)過程中，不影響分子的其他部位；二是形成的保護(hù)基在后續(xù)合成過程中保持穩(wěn)定；三是保護(hù)基脫除過程中不影響分子的其他部位。高中化學(xué)常見基團(tuán)的保護(hù)方法見下表：

基團(tuán)名稱常見保護(hù)方法碳碳雙鍵與鹵化氫加成醇羥基與醛(酮)形成縮醛(縮酮);將其轉(zhuǎn)化為醚或酯酚羥基與CH3I形成醚;將其轉(zhuǎn)化為鹽(如酚鈉)羰基(醛或酮)與二元醇形成縮醛或縮酮氨基與酰氯或酸酐形成酰胺

若是涉及多條路線選擇的，一定要仔細(xì)分析每一步的反應(yīng)，是不是只發(fā)生了我們臆想的官能團(tuán)的變化，防止出現(xiàn)其他官能團(tuán)也跟著變化了。

在充分考慮到官能團(tuán)的保護(hù)和多條路線的選擇兩種情況后，還必須要考慮的是步驟盡量少而不繁瑣，這樣設(shè)計(jì)出來的合成路線就會(huì)更加的優(yōu)化和合理。

綜上所述，在設(shè)計(jì)有機(jī)物的轉(zhuǎn)化與合成時(shí)，大多采用逆合成方法，要充分利用好已知信息，把握好每一步的官能團(tuán)及碳骨架變化，同時(shí)要考慮是否會(huì)影響其他官能團(tuán)及碳骨架，最后要優(yōu)化合成路線。