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诺贝尔奖获得者屠呦呦带领团队发现了青蒿素,为中国医药科技创新和人类健康事业作出了巨大贡献,我国化学家在确认青蒿素分子结构后实现了青蒿素的全合成。一种以香茅醛为原料合成青蒿素的流程如图:
已知:羰基α—H可发生反应
回答下列问题:
(1)青蒿素的分子式为__。根据青蒿素所含官能团,推测其可能具有的性质有___。
a.易溶于水 b.具有氧化性 c.可发生水解反应
(2)香茅醛的同分异构体X含有醛基和六元碳环,且环上只有一个支链,满足上述条件的X有__种,其中核磁共振氢谱峰数最少的物质结构简式为__。
(3)反应A→B实际上可看作两步进行,依次发生的反应类型是__、__。
(4)C中所含官能团名称为__。
(5)通过D→E的反应,分子中引入了硫醚基团,而F→G的反应,分子中硫醚基团又被脱去,这样做的目的是__。
(6)写出由苯甲醛和氯乙烷为原料,制备苄基乙醛()的合成路线流程__(无机试剂任选)。
C15H22O5 bc 5 加成反应 消去反应 羰基、醚键 保护羰基 CH3CH2Cl
CH3CH2OH
CH3CHO
根据流程可知,香茅醇在一定条件下转化为A,A生成B可以看成两步反应完成,A在一定条件下发生已知信息的分子内的加成反应转化为,
在浓硫酸加热条件下环上的羟基发生消去反应生成B;B在催化剂作用下与氢气发生加成反应生成C,C再经过一系列转化生成D,根据D⟶G流程可知,为保护结构中的羰基,D中的羰基与
发生反应引入硫醚基团生成E,E与HC(OCH3)3反应生成F,F在HgCl2作催化剂作用下将分子中硫醚基团脱去转化为羰基生成G,G在一定条件下反应,最终制得青蒿素;根据青蒿素的分子结构简式,分子中含有的官能团有酯基、醚基及过氧基,分子结构中不含亲氧基团,据此分析青蒿素的性质;由苯甲醛和氯乙烷为原料,制备苄基乙醛可以用氯乙烷碱性水解得乙醇,再氧化得乙醛,乙醛与苯甲醛在碱性条件下发生信息中的反应得到
,再与氢气催化加成即可得到苄基乙醛,据此分析解答。
(1)根据青蒿素的结构简式,每个节点为碳原子,每个碳原子形成4个共价键,不足键由氢原子补齐,则分子式为C15H22O5;青蒿素的结构简式为,含有的官能团有酯基、醚基及过氧基,其中酯基可发生水解反应、过氧基具有强氧化性,整个分子结构中无亲水基,则青蒿素不可能易溶于水,故答案为bc;
(2)香茅醇的分子式为C10H18O,其同分异构体X含有醛基和六元碳环,且环上只有一个支链,则除六元环外,支链上有4个C原子,即为-C4H7O,因含有-CHO,则有-CH2CH2CH2CHO、-CH(CH3)CH2CHO、-CH2CH(CH3)CHO、-C(CH2CH3)CHO或-C(CH3)2CHO,共5种满足上述条件的X;其中核磁共振氢谱峰数最少,也就是分子结构中不同环境的氢原子种类最少,则该有机物的结构为高度对称,则物质的结构简式为;
(3)反应A→B实际上可看作两步进行,A在一定条件下发生已知信息的分子内的加成反应转化为,
在浓硫酸加热条件下环上的羟基发生消去反应生成B;
(4)根据C的结构简式,其中所含官能团名称为羰基、醚键;
(5)通过D→E的反应,分子中引入了硫醚基团,将羰基转化为硫醚基团,而F→G的反应,分子中硫醚基团又被脱去形成羰基,则这样做的目的是可达到保护羰基,提高反应选择性的目的;
(6)由苯甲醛和氯乙烷为原料,制备苄基乙醛可以用氯乙烷碱性水解得乙醇,再氧化得乙醛,乙醛与苯甲醛在碱性条件下发生信息中的反应得到,再与氢气催化加成即可得到苄基乙醛,合成路线流程图为:CH3CH2Cl
CH3CH2OH
CH3CHO
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