题目内容
【题目】我国化学家首次实现了膦催化的(3+2)环加成反应,并依据该反应,发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知(3+2)环加成反应:CH3CC-E1+E2-CH=CH2
(E1、E2可以是-COR或-COOR)
回答下列问题:
(1)茅苍术醇的分子式为__,所含官能团名称为__,分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为__。
(2)化合物B满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为__。
①分子中含有碳碳三键和乙酯基(-COOCH2CH3)
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上
写出其中一种碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式__。
(3)C→D的反应类型为__。
(4)D→E的化学方程式为__。
(5)参考以上合成路线及条件,选择两种链状不饱和酯,通过两步反应合成化合物M,在方框中写出路线流程图___(其他试剂任选)。
【答案】C15H26O 碳碳双键、羟基 3 5 、
加成反应或还原反应
+CH3OH
+(CH3)3COH CH3C≡CCOOCH3+CH2=CHCOOCH2CH3
或CH3C≡CCOOCH2CH3+CH2=CHCOOCH3
【解析】
(1)明确分子中C、H、O原子数目确定分子式,注意交点、端点为碳原子,用H原子饱和碳的四价结构,也可以利用不饱和度计算H原子数目;由结构可知分子中含有的官能团有:碳碳双键、羟基;连有四个不同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子;
(2)B的同分异构体满足:①分子中含有碳碳三键和乙酯基(COOCH2CH3),②分子中有连续四个碳原子在一条直线上,存在CC≡CC碳链结构,形成酯的酸可以看作CH3C≡CCH2CH3中1个H原子被COOH替代,也可以是HOOCC≡CCH2CH2CH3、HOOCC≡CCH(CH3)2;
(3)对比C、D的结构,可知C中碳碳双键与氢气发生加成反应生成D;
(4)对比D、E的结构,可知D与甲醇发生发生取代反应生成E,同时还生成(CH3)3COH;
(5)两种链状不饱和酯合成目标物M,模仿A与B经过一系列反应得到D的过程,结合(3+2)环加成反应,可以由或
与氢气加成反应得到目标物。而CH3C≡CCOOCH3与CH2=CHCOOCH2CH3反应得到
,CH3C≡CCOOCH2CH3与CH2=CHCOOCH3反应得到
。
(1)茅苍术醇分子中有15个C原子、1个O原子,分子不饱和度为3,则分子中H原子数目=2×15+22×3=26,故茅苍术醇分子式为C15H26O,由结构可知分子中含有的官能团有:碳碳双键、羟基;分子中有如图“*所示3个碳原子连接连有四个不同的原子或原子团:,即有3个手性碳原子,故答案为:C15H26O;碳碳双键、羟基;3;
(2)B的同分异构体满足:①分子中含有碳碳三键和乙酯基(COOCH2CH3),②分子中有连续四个碳原子在一条直线上,存在CC≡CC碳链结构,形成酯的酸可以看作CH3C≡CCH2CH3中1个H原子被COOH替代,有3种酸,也可以是HOOCC≡CCH2CH2CH3、HOOCC≡CCH(CH3)2,故符合条件的同分异构体有3+2=5种,其中碳碳三键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式为、
,故答案为:5;
、
;
(3)对比C、D的结构,可知C中碳碳双键与氢气发生加成反应生成D,组成加氢,也属于还原反应,故答案为:加成反应或还原反应;
(4)对比D、E的结构,可知D与甲醇发生发生取代反应生成E,同时还生成(CH3)3COH,反应方程式为:+CH3OH
+(CH3)3COH,故答案为:
+CH3OH
+(CH3)3COH;
(5)两种链状不饱和酯合成目标物M,模仿A与B经过一系列反应得到D的过程,结合(3+2)环加成反应,可以由或
与氢气加成反应得到目标物;而CH3C≡CCOOCH3与CH2=CHCOOCH2CH3反应得到
,CH3C≡CCOOCH2CH3与CH2=CHCOOCH3反应得到
,合成路线流程图为:CH3C≡CCOOCH3+CH2=CHCOOCH2CH3
或CH
,故答案为:CH3C≡CCOOCH3+CH2=CHCOOCH2CH3
或CH3C≡CCOOCH2CH3+CH2=CHCOOCH3
。
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