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3.5 第2课时 有机合成路线的设计与实施 同步练习题
一、选择题(本题共有15小题,每小题4分,共60分,每小题只有一个正确选项)
1. 甲基丙烯酸甲酯旧法合成的反应是(CH3)2C===O+HCN―→(CH3)2C(OH)CN,(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4―→CH2===C(CH3)COOCH3+NH4HSO4。20世纪90年代新法合成的反应是CH3C≡CH+CO+CH3OHCH2===C(CH3)COOCH3,与旧法比较,新法的优点是( )
A.原料无爆炸危险 B.原料都是无毒物质
C.没有副产物,原料利用率高 D.条件较简单
2. 在有机合成中,常需要将官能团消除或增加,且要求过程科学、简捷,下列相关过程不合理的是( )
A.乙烯乙二醇:CH2CH2
B.乙醇溴乙烷:CH3CH2OHCH2CH2CH3CH2Br
C.乙醛乙烯:CH3CHOCH3CH2OHCH2CH2
D.乙醇乙酸:CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
3. 山梨酸是一种高效安全的防腐保鲜剂,其合成路线如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应1属于缩聚反应
B.反应2每生成1 mol山梨酸需要消耗1 mol水
C.可用酸性高锰酸钾溶液检验山梨酸中是否含有巴豆醛
D.山梨酸与K2CO3溶液反应可生成水溶性更好的山梨酸钾
4. BHT是一种常用的食品抗氧化剂,从出发合成BHT的方法有如下两种。下列说法不正确的是( )
A.推测BHT在水中的溶解度小于苯酚
B.BHT与都能使酸性KMnO4溶液褪色
C.方法一和方法二的反应类型都是加成反应
D.BHT与具有完全相同的官能团
5. 药用有机化合物A(C8H8O2)为一种无色液体。从A出发可发生如图所示的一系列反应。则下列说法正确的是( )
A.A的结构简式为
B.根据D和浓溴水反应生成白色沉淀可推知D为三溴苯酚
C.G的同分异构体中属于酯,且能发生银镜反应的只有一种
D.图中B→F与C→G发生反应的类型不相同
6. 药用有机化合物A(C8H8O2)为一种无色液体。从A出发可发生如图所示的一系列反应。
则下列说法正确的是( )
A.根据D和浓溴水反应生成白色沉淀可推知D为三溴苯酚
B.G的同分异构体中属于酯类且能发生银镜反应的只有一种
C.上述各物质中能发生水解反应的有A、B、D、G
D.A的结构简式为
7.有机分析中,常用臭氧氧化分解来确定有机物中碳碳双键的位置与数目。如:(CH3)2C===CH—CH3(CH3)2C===O+CH3CHO
已知某有机物A经臭氧氧化分解后发生以下一系列的变化:
从B合成E通常经过多步反应,其中最佳次序是( )
A.水解、酸化、氧化 B.氧化、水解、酸化
C.水解、酸化、还原 D.氧化、水解、酯化
8. 已知醇在一定条件下经分子间脱水可以生成醚,以乙醇、浓硫酸、溴水、氢氧化钠的水溶液为主要原料合成。最佳合成路线中依次涉及的反应类型是( )
①氧化 ②还原 ③取代 ④加成 ⑤消去 ⑥中和 ⑦水解 ⑧酯化 ⑨加聚
A.⑤④⑥⑧ B.⑤④⑦③
C.②⑤④⑧ D.②④⑥⑧
9. β-苯基丙烯醛(如构简式如丁所示)可用于水果保鲜或食用香料,合成路线如图。下列说法正确的是( )
A.甲与乙互为同系物
B.反应①为加成反应,反应②为消去反应
C.1 mol丙与足量金属钠反应放出2 g H2
D.1 mol丁可被1 mol新制Cu(OH)2完全氧化
10.已知R—CHO。现有A、B、C、D、E、F六种有机物有如下转化关系,其中A 的分子式为C4H8O3。下列判断正确的是( )
A.有机物A结构可能有四种
B.反应①属于氧化反应
C.有机物B、D的最简式相同
D.有机物E是交警检测酒驾的重要物证
11.我国自主研发的对二甲苯的绿色合成路线取得新进展,其合成示意图如下:
下列说法错误的是( )
A.过程i发生了加成反应
B.利用相同的原理以及相同的原料,也能合成间二甲苯
C.中间产物M的结构简式为
D.该合成路线理论上碳原子的利用率为100%,且最终得到的有机产物只能用蒸馏的方法进行分离
12.某石油化工产品X的转化关系如图所示,下列判断错误的是( )
A.X→Y是加成反应
B.乙酸→W是酯化反应,也是取代反应
C.Y能与钠反应产生氢气
D.W能与NaOH溶液反应,但不能与稀硫酸反应
13.某物质转化关系如图所示,下列有关说法不正确的是( )
A.化合物A中一定含有的官能团是醛基、羧基和碳碳双键
B.由A生成E发生还原反应
C.F的结构简式可表示为
D.由B生成D发生加成反应
14.山梨酸是一种高效安全的防腐保鲜剂,其合成路线如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应1属于缩聚反应
B.反应2每生成1 mol山梨酸需要消耗1 mol水
C.可用酸性高锰酸钾溶液检验山梨酸中是否含有巴豆醛
D.山梨酸与K2CO3溶液反应可生成水溶性更好的山梨酸钾
15.某优质甜樱桃中含有一种羟基酸(用M表示),M的碳链结构无支链,分子式为C4H6O5;1.34 g M与足量NaHCO3 溶液反应,生成标准状况下的气体0.448 L。M在一定条件下可发生如下反应:MABC(M、A、B、C分子中碳原子数目相同)。下列有关说法中不正确的是( )
A.M的结构简式为HOOC—CHOH—CH2—COOH
B.B的分子式为C4H4O4Br2
C.与M的官能团种类、数量完全相同的同分异构体有2种
D.C、M都不能溶于水
二、填空题(本题包括4个小题,共40分)
16.(10分)化妆品中防腐剂的作用主要是抑制微生物的生长和繁殖,保持化妆品的性质稳定,使其开盖使用后不易变质,延长保存时间。用甲苯生产一种常用的化妆品防腐剂,其生产过程如图(反应条件没有全部注明)。
AB
回答下列问题:
(1)有机化合物A的结构简式为 。
(2)在合成路线中,设计第③步与第⑥步反应的目的是 。
(3)写出反应⑤的化学方程式: 。
(4)写出由生成C7H5O3Na的化学方程式: 。
(5)下列有关说法正确的是 (填字母)。
a.莽草酸、对羟基苯甲酸都属于芳香族化合物
b.1 mol莽草酸与NaOH溶液反应,最多消耗4 mol NaOH
c.二者均可以发生酯化、氧化、加成等反应
d.利用FeCl3溶液可区别莽草酸和对羟基苯甲酸
(6)写出同时符合下列要求的的所有同分异构体的结构简式: 。
a.含苯环;
b.可与FeCl3溶液发生显色反应;
c.苯环上的一氯代物有两种;
d.能发生银镜反应,不能发生水解反应。
17.(10分)化合物H是合成一种能治疗头风、痈肿和皮肤麻痹等疾病药物的重要中间体,其合成路线如下:
已知下列信息:
回答下列问题:
(1)A的分子式为____________;D中官能团的名称为____________。
(2)C的结构简式为________。
(3)合成路线中D到E的反应类型为________。
(4)鉴别E和F可选用的试剂为________(填字母)。
a.FeCl3溶液 b.溴水 c.酸性KMnO4溶液 d.NaHCO3溶液
(5)G到H的反应方程式为__________________________________________________。
(6)有机物W是C的同系物,且具有以下特征:
ⅰ.比C少3个碳原子;
ⅱ.含甲基,能发生银镜反应。
符合上述条件的W有________种;其中核磁共振氢谱峰面积之比为1∶2∶2∶2∶3的W的结构简式为____________________________________。
18.(10分) (2019·全国卷 Ⅰ)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中的官能团名称是________。
(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。写出B的结构简式,用星号(*)标出B中的手性碳________。
(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式_________________。
(不考虑立体异构,只需写出3个)
(4)反应④所需的试剂和条件是________。
(5)⑤的反应类型是________。
(6)写出F到G的反应方程式_________________________________________。
19.(10分) (2021年1月新高考8省联考·湖北卷)熟地吡喃酮是从中药熟地中提取的有效成分,化合物F是合成熟地吡喃酮的一种中间体,合成路线如下图所示。
已知:
回答下列问题:
(1)F中含氧官能团的名称是__________。
(2)A→B的反应类型为___________。
(3)C的核磁共振氢谱有___________组吸收峰。
(4)D的结构简式是___________________________________。
(5)E和F________同分异构体。(填“是”或“不是”)
(6)化合物是合成抗菌药磺胺甲噁唑的一种中间体,写出以乙二酸和丙酮()为原料合成该化合物的反应方程式(其他无机及有机试剂任选)。
。
1.答案 C
解析:新法有CO、CH3OH参与,CO、CH3OH有毒且可燃,有爆炸危险,所以A、B两项错误;新法需要催化剂而旧法不用,所以D项错误;比较两种合成方法,新法的优点是没有副产物,原料利用率高,所以C项正确。
2.答案 B
解析:乙醇可以与氢溴酸发生取代反应生成溴乙烷,不需要先消去,再加成。
3.答案 D
解析:反应1中没有小分子副产物生成,不属于缩聚反应,A错误;反应2每生成1 mol 山梨酸理论上不需要消耗水,原因是一个酯基水解消耗1个水分子,但同时分子内因消去反应又生成一个水分子,B错误;山梨酸、巴豆醛分子结构中均含有碳碳双键,二者均能与酸性高锰酸钾溶液反应,不能检验,C错误;山梨酸钾是可溶性钾盐,其水溶性更好,山梨酸的酸性大于碳酸,故山梨酸与K2CO3溶液反应可生成水溶性更好的山梨酸钾,D正确。
4.答案 C
解析:A项,BHT中具有更多的疏水基(烃基),所以在水中溶解度小于苯酚,正确;B项,酚羟基、苯环所连甲基均能被酸性KMnO4溶液氧化,使酸性KMnO4溶液褪色,正确;C项,方法一属于加成反应,方法二属于取代反应,错误;D项,BHT与均只含有酚羟基,正确。
5.答案 A
解析:从流程图可以看出:由G的气味和E→G的反应条件,可推知G为乙酸乙酯,E为乙酸,C为乙酸钠。则B含有6个碳原子,结合反应现象可以推断F为三溴苯酚,B为苯酚钠,D为苯酚,A为乙酸苯酯。A的结构简式为,A正确;D为苯酚,B不正确;G的同分异构体中属于酯,且能发生银镜反应的有甲酸丙酯、甲酸异丙酯两种,C不正确;图中B→F发生的反应为复分解反应和取代反应,C→G发生的反应为复分解反应和酯化反应,酯化反应属于取代反应,二者的反应类型相同,D不正确。
6.答案 D
解析:根据现象及化学式,推知A为乙酸苯酚酯,B为苯酚钠,D为苯酚,F为三溴苯酚。G的符合题意条件的同分异构体有HCOOCH2CH2CH3和HCOOCH(CH3)2两种。
7.答案 B
解析:
8.答案:B
解析:
合成的最佳路线为:
CH3CH2OHCH2===CH2
9.答案:B
解析:A.甲与乙结构不相似,不是互为同系物,故A错误;B.反应①苯甲醛中的醛基发生加成反应,反应②中羟基与邻碳上氢发生消去反应,故B正确;C.1 mol丙与足量金属钠反应放出1 g H2,故C错误;D.1 mol丁含1 mol醛基,可被2 mol新制Cu(OH)2完全氧化,故D错误;故选B。
10.答案:D
解析:由B与新制Cu(OH)2反应生成C,再结合A的分子式可推知B为CH3CHO、C为CH3COONa、D为CH3COOH、E为CH3CH2OH;由B的结构简式、题给已知反应,结合A的分子式C4H8O3,可知A为。有机物A只有一种结构,A错误;反应①为醛的还原反应,B错误;CH3CHO和CH3COOH的最简式不同,C错误;检测酒驾就是检测CH3CH2OH的含量,D正确。
11.答案:D
解析:过程i是异戊二烯和丙醛发生加成反应生成中间产物M,故A正确;异戊二烯和丙醛发生加成反应有2种加成方式,可以合成对二甲苯和间二甲苯,但是不能合成邻二甲苯,故B正确;由M的球棍模型可知,甲基的邻位有一个双键,所以中间产物M的结构简式为:,故C正确;根据合成示意图可知:该合成路线分2步,第一步为加成反应,第二步为脱水反应,两步的碳原子利用率均为100%,最终得到的产物为对二甲苯和水,用分液的方法可将二者分离,不需要蒸馏,故D错误。
12.答案:D
解析:X为石油化工产品,并结合图示转化关系可推知X为CH2===CH2,Y为C2H5OH,Z为CH3CHO,W为乙酸乙酯。乙酸乙酯与NaOH溶液和稀硫酸均能发生水解反应,D项不正确。
13.答案:A
解析:根据转化关系,可知A能与NaHCO3反应,则A中一定含有—COOH;A与银氨溶液反应生成B,则A中一定含有—CHO或HCOO—;B能与溴水发生加成反应,则B中可能含有或—C≡C—;A与H2加成生成E,E在H+、加热条件下生成的F是环状化合物,E应该是发生分子内酯化反应;推断A可能是OHC—CH===CH—COOH或OHC—C≡C—COOH,故A项不正确。
14.答案:D
解析:反应1中没有小分子副产物生成,不属于缩聚反应,A错误;反应2每生成1 mol 山梨酸理论上不需要消耗水,原因是一个酯基水解消耗1个水分子,但同时分子内因消去反应又生成一个水分子,B错误;山梨酸、巴豆醛分子结构中均含有碳碳双键,二者均能与酸性高锰酸钾溶液反应,不能检验,C错误;山梨酸钾是可溶性钾盐,其水溶性更好,山梨酸的酸性大于碳酸,故山梨酸与K2CO3溶液反应可生成水溶性更好的山梨酸钾,D正确。
15.答案:D
解析:由M的分子式可知,其相对分子质量为134,故1.34 g M的物质的量为0.01 mol,与足量的NaHCO3溶液反应生成0.02 mol CO2,由此可推出M分子中含有2个羧基,由M的碳链结构无支链,M可发生一系列转化可知,M的结构简式为HOOCCH(OH)CH2COOH。M→A发生的是消去反应,A→B发生的是加成反应,B→C的反应包含 —COOH与NaOH溶液的中和反应及—Br的水解反应,C、M分子中含有多个亲水基,都可溶于水,A、B项均正确,D项错误;符合条件的M的同分异构体有,共2种,C项正确。
16.答案:(1) (2)保护酚羟基,防止其被氧化
(3)+C2H5OH+H2O
(4)+NaHCO3+H2O+CO2↑
(5)cd (6)、
解析:(1)由可知,与氯气发生甲基对位取代,A的结构简式为。(2)第③步反应是CH3I与酚羟基反应生成醚键,第⑥步反应是醚键与HI反应又重新生成酚羟基,目的是保护酚羟基,防止其在第④步中被氧化。(3)反应⑤是羧酸与醇的酯化反应。(4)由生成C7H5O3Na,说明只有—COOH参加反应而酚羟基没有参加反应,可选用NaHCO3溶液,因为NaOH、Na2CO3均能与酚羟基反应。(5)a项,莽草酸中无苯环,错误;b项,1 mol莽草酸与NaOH溶液反应,最多消耗1 mol NaOH,错误。(6)根据题意可知,满足条件的同分异构体的结构中有—CHO和酚羟基,且根据分子中氧原子个数可判断其结构中有两个酚羟基;苯环上的一氯代物有两种,说明是对称结构。
17.答案:(1)C7H7Br 羰基 (2) (3)还原反应 (4)d
(5)+CH3OH+H2O
解析:(1)A的分子式为C7H7Br;D中含有的官能团结构是碳氧双键,即官能团为羰基。(2)根据已知信息①的反应机理―→,由D的结构简式逆推C的结构简式,。
(3)D→E反应过程中,D中的羰基被还原为羟基,所以反应类型为还原反应。(4)E和F在结构上相差一个—COOH,应该利用—COOH 的性质验证F和E的不同,只有NaHCO3可以和羧基反应,所以答案为d。(5)根据已知信息②,可以推断G的结构简式为,G和CH3OH在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应,化学方程式为+CH3OH+H2O。(6)由于W是C的同系物且比C少3个碳原子,所以W的分子式为C9H10O2,W的结构中含有一个和一个,又因为W可以发生银镜反应,由此可以推断W中一定含有醛基,且醛基的存在形式为,符合条件的W的结构简式有
,共13种;核磁共振氢谱有5组吸收峰,峰面积之比为1∶2∶2∶2∶3的符合条件的W的结构简式为。
18.答案:(1)羟基 (2)
(4)C2H5OH/浓H2SO4、加热 (5)取代反应
解析:(1)由A的结构简式知,A中所含官能团为—OH,其名称为羟基。(2)由手性碳的结构特点可知,B中手性碳原子(用*表示)为。(3)由同分异构体的限定条件可知,分子中除含有六元环外,还含有1个饱和碳原子和—CHO。若六元环上只有一个侧链,则取代基为—CH2CHO;若六元环上有两个取代基,则是—CH3和—CHO,它们可以集中在六元环的同一个碳原子上(1种),也可以位于六元环的不同碳原子上,分别有邻、间、对3种位置。(4)由C、E的结构简式和C转化为D的反应条件可推断D的结构简式为,反应④D与C2H5OH在浓H2SO4、加热条件下发生酯化反应生成E。(5)由E、G的结构简式及F转化为G的反应条件可推知F为,反应⑤是与—COOC2H5相连的碳原子上的H原子被—CH2CH2CH3取代的反应。
19.答案: (1)醚键、羟基 (2)酯化(取代)反应 (3)6
(4)(5)是
(6)2CH3CH2OH+HOOCCOOHCH3CH2OOCCOOCH2CH3+2H2O、CH3CH2OOCCOOCH2CH3++C2H5OH
解析:(1)根据F的结构简式,含氧官能团的名称是醚键、羟基。(2)A→B为A与甲醇在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应,反应类型为酯化(取代)反应。(3)C为对称结构,其中C2H5—有2组氢原子,—OCH3有1组氢原子,苯环上有1组氢原子,—CH2COOCH3有2组氢原子,则核磁共振氢谱共有6组吸收峰。(4)D的结构简式为。(5)E和F的分子式均为C14H16O4,其结构不同,互为同分异构体。(6)生成化合物,需要与乙二酸二乙酯反应制取,乙二酸二乙酯则需要乙二酸与足量的乙醇反应制取。
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