2024人教版高中化学选择性必修3同步练习题--第五节 有机合成（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024人教版高中化学选择性必修3同步练习题--第五节 有机合成（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-21 18:51:37 | ||
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文档简介
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2024人教版高中化学选择性必修3同步
第五节 有机合成
基础过关练
题组一 构建碳骨架
1.(2023河北保定六校期中联考)我国自主研发对二甲苯的绿色合成路线如图所示,下列有关说法不正确的是( )
已知:+ 。
A.过程①发生了加成反应
B.M中六元环上C原子的杂化方式都是sp3
C.该反应的副产物可能有间二甲苯
D.M的结构简式为
2.(2023北京汇文中学期中)醛(酮)中与直接相连的C原子上的H原子与另一分子醛(酮)的加成后生成羟基醛(酮)的反应称为羟醛缩合反应。利用该反应合成异丙叉酮(MO)的路线如下。
下列说法不正确的是( )
A.MO不存在顺反异构体
B.②的反应类型为消去反应
C.HCHO和CH3CHO的混合物按①中原理反应,最多得到3种羟基醛
D.在有机合成中可以利用羟醛缩合反应增长碳链
题组二 官能团的引入与消除
3.(经典题)(2022山东枣庄期末统考)在有机反应中,官能团的引入或消除都极为重要。下列说法正确的是( )
A.羧基通过与氢气催化加成能实现羧基还原成羟基
B.卤代烃与NaOH的乙醇溶液共热,可使卤素原子被羟基取代
C.不饱和烃发生加聚反应后所得高分子中一定不含有碳碳不饱和键
D.通过控制乙醇和浓硫酸混合后的温度可以实现醚键的引入
4.下列说法不正确的是( )
A. 可发生消去反应引入碳碳双键
B.可发生催化氧化反应引入羧基
C.CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基
D.与CH2CH2可发生加成反应形成碳环
5.在有机合成中,常会引入官能团或将官能团消除,下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是( )
A.乙烯→乙二醇:
B.溴乙烷→乙醇:CH3CH2Br CH3CH2OH
C.1-溴丁烷→1-丁炔:CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2
D.乙烯→乙炔:
6.已知酸性>H2CO3>,综合考虑反应物的转化率和原料成本等因素,将转化为的合理方法是( )
A.与稀H2SO4共热后,加入足量的NaHCO3溶液
B.与稀H2SO4共热后,加入足量的Na2CO3溶液
C.与足量的NaOH溶液共热后,再加入足量稀H2SO4
D.与足量的NaOH溶液共热后,再通入足量CO2
题组三 正向合成分析
(经典题)(2022湖北武汉重点中学期末联考)下列合成路线不合理
的是( )
A.用甲苯合成苯甲醇:
B.用乙醇合成乙二醇:CH3CH2OH CH2CH2 CH2ClCH2Cl HOCH2CH2OH
C.用乙烯合成1,4-二氧杂环己烷():CH2CH2 CH2BrCH2Br HOCH2CH2OH
D.用1,3-丁二烯合成2-氯-1,3-丁二烯:CH2CH—CHCH2 CH2ClCHClCHCH2 CH2CClCHCH2
8.(2022江苏泰州中学期中)乙酸苯甲酯可作茉莉、白兰、月下香等香精的调和香料。它可以用甲苯和乙醇为原料进行人工合成。合成路线如图:
下列说法错误的是( )
A.反应②③的反应类型分别为氧化反应、取代反应
B.甲苯的一氯代物有4种
C.有机化合物C能发生氧化反应、取代反应、消去反应
D.反应③中加入过量的有机化合物B,不能使C完全转化
9.结晶玫瑰和高分子树脂M的合成路线如图所示。
已知:①A是苯的同系物,在相同条件下,其蒸气对氢气的相对密度为46。
②RCHO (R表示烃基)。
③R—CHO+R'CH2CHO+H2O(R、R'表示烃基或氢原子)。
④+Zn R—CHCH—COOH+ZnBr2。
(1)C中含氧官能团的名称为 ,E的结构简式为 。
(2)写出由G生成结晶玫瑰的化学方程式:
。
(3)上述流程中“C→D”在M的合成过程中的作用是 。
(4)已知G在一定条件下水解生成H(C8H8O3),写出H满足下列条件的同分异构体的结构简式: 。
a.与氯化铁溶液发生显色反应;
b.苯环上的一氯取代物只有一种;
c.与足量的氢氧化钠溶液反应,1 mol物质可消耗3 mol NaOH。
(5)E的同分异构体是一种重要的药物中间体,其合成路线与E相似,请以为原料设计它的合成路线(其他所需试剂自选)。
题组四 逆向合成分析
10.由CH3CHCH2和乙酸合成CH2(OOCCH3)CH(OOCCH3)CH2OOCCH3时,需要依次经过的反应类型是( )
A.加成→取代→加成→取代
B.取代→加成→取代→取代
C.取代→取代→加成→取代
D.取代→取代→取代→加成
11.是一种有机醚,可由链状烃A(分子式为C4H6)通过如图路线制得。下列说法正确的是( )
A B C
A.A的结构简式是
B.B中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键
C.C在Cu(或Ag)作催化剂、加热条件下不能被O2氧化为醛
D.①、②、③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应
能力提升练
题组一 有机合成路线的设计与选择
1.(经典题)(2022辽宁抚顺六校期末联考,)有机合成反应需要考虑“原子经济性”,也应尽可能选择反应条件温和、产率高的反应。已知RCHO+R'CH2CHO 为加成反应。用乙烯制备1,3-丁二醇时,按正确的合成路线依次发生反应的反应类型为( )
A.加成→加成→氧化→加成
B.加成→氧化→加成→消去
C.加成→氧化→消去→加成
D.加成→氧化→加成→加成
2.(2022安徽合肥期中,)以为基本原料合成,下列合成路线最合理的是 ( )
A. K
B.XYZM
C.NP Q
D.LJH
3.由有机物X合成有机高分子黏合剂G的流程如图所示:
下列叙述错误的是( )
A.反应Ⅰ中有可能生成含酯基的环状副产物
B.Z的结构简式一定是
C.由X生成1 mol Y时,有1 mol H2O生成
D.该合成路线中涉及三种反应类型
题组二 有机合成的综合分析
4.(经典题)(2023湖北武汉重点中学期中联考,)1,4-环己二醇()是生产某些液晶材料和药物的原料,现以环己烷()为基础原料,合成1,4-环己二醇的路线如下。下列说法正确的是( )
MNY
A.有机物N和Y可能互为同分异构体,也可能为同种物质
B.物质X通过反应⑤生成的产物只有1种(不考虑立体异构)
C.反应②和反应⑦的反应条件相同
D.合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应
5.(2023北京石景山期末)环氧化物与CO2开环共聚反应是合成高附加值化学品的一种有效途径,两种CO2共聚物的合成路线如图所示(副产物为环状碳酸酯)。下列说法不合理的是 ( )
A.有机化合物E的分子式为C3H6O
B.高分子F和高分子G均能发生水解反应
C.由结构简式可以确定高分子G的相对分子质量比F的大
D.有机化合物E和CO2通过加成反应生成副产物
6.(2023湖南邵阳二中期中)G是有机化学中重要的中间体,能用于合成多种药物,G的一种合成路线如图所示:
已知:① (苯胺,呈碱性,易被氧化);
②苯胺和甲基吡啶()互为同分异构体,并且具有芳香性。
请回答下列问题:
(1)A→B中除B外,还有HCl生成。用系统命名法命名,A的名称为 。
(2)B中官能团名称为 。
(3)⑥的反应类型为 。
(4)设计反应①的目的是 。
(5)写出C→D的化学方程式: 。
(6)M是G的一种具有芳香性的同分异构体,满足下列条件的M有 种(不考虑立体异构)。
①分子结构中含一个六元环,且环上一氯代物只有一种;
②1 mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2 mol CO2。
其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为6∶2∶1的结构简式为
。
(7)已知:苯环上有烷烃基时,新引入的取代基连在苯环的邻、对位:苯环上有羧基时,新引入的取代基连在苯环的间位。根据题目信息,设计以甲苯为原料制备的合成路线(无机试剂任选)。
7.阿帕鲁胺是一种治疗癌症的药物,其合成路线如下:
已知:+R2—NH2 +HCl。
回答下列问题:
(1)A生成B的反应类型为 。A中含氧官能团的名称为 。
(2)C的结构简式为 。
(3)B生成C的反应中,K2CO3的作用是
。
写出D生成E的化学方程式:
。
(5)X为D的芳香族同分异构体,写出满足下列条件的X的两种结构简式: 、 。
①含有;
②核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1;
③苯环上有两个取代基,其中一个为—F。
以甲苯为原料可按以下路线合成化合物A。已知: 。写出制备化合物A时中间产物X、Y、Z的结构简式: 、 、
。
X Y Z
答案与分层梯度式解析
第五节 有机合成
基础过关练
1.B 2.C 3.D 4.B 5.B 6.D 7.D 8.C
10.B 11.B
1.B 根据已知信息和过程①中反应前后物质结构变化,可知过程①发生了加成反应,A正确;M中六元环上有4个C原子是sp3杂化,有两个C原子是sp2杂化,B错误;结合图示可知过程①是和反应生成(M)或,发生过程②反应生成对二甲苯,发生类似过程②反应,得到副产物间二甲苯,C、D正确。
2.C MO分子中有一个双键碳原子连有两个—CH3,故MO不存在顺反异构体,A正确;反应②为消去反应,B正确;HCHO和CH3CHO的混合物按①中原理反应,可得到两种羟基醛,即CH2(OH)CH2CHO、,C错误;在有机合成中可以利用羟醛缩合反应增长碳链,D正确。
3.D 羧基不能与H2催化加成,A错误;卤代烃与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应引入碳碳双键或碳碳三键,与NaOH水溶液共热发生取代反应,能使卤素原子被羟基取代,B错误;炔烃和二烯烃发生加聚反应后,所得高分子中仍含碳碳不饱和键,C错误;在浓硫酸作用下,乙醇在140 ℃时生成乙醚,在170 ℃时生成乙烯,D正确。
4.B 为丙酮,不能催化氧化成羧酸,B不正确。
5.B B项,由溴乙烷→乙醇,只需溴乙烷在碱性条件下水解即可,路线不合理,且由溴乙烷→乙烯发生消去反应。
6.D A项,原料在稀硫酸催化下水解可生成邻羟基苯甲酸,再加入NaHCO3溶液,羧基可与其反应生成目标产物,但是由于酯在酸性条件下水解的程度较小,酯的转化率较低,故该方法中原料的转化率较低,不符合题意;B项,原料与稀硫酸共热后生成邻羟基苯甲酸,再加入碳酸钠溶液,酚羟基和羧基都反应,得不到目标产物,不符合题意;C项,原料与足量NaOH溶液反应后,加入足量稀硫酸,生成邻羟基苯甲酸,得不到目标产物,不符合题意;D项,原料与足量NaOH溶液共热后,可以完全水解,原料的转化率高,水解液中再通入足量二氧化碳,由于碳酸的酸性弱于苯甲酸但强于苯酚,故可生成邻羟基苯甲酸钠,符合题意。
7.D CH2CH—CHCH2和Cl2发生1,2-加成生成CH2ClCHClCHCH2,再和NaOH的醇溶液共热发生消去反应生成CH2CClCHCH2,题述合成路线设计不合理,选D。
8.C 由合成路线可知,乙醇催化氧化为乙醛(A),乙醛再催化氧化为乙酸(B),甲苯与Cl2在光照条件下发生侧链上的取代反应生成,与NaOH水溶液共热发生水解反应生成苯甲醇(C),乙酸和苯甲醇发生酯化反应生成乙酸苯甲酯。反应②③的反应类型分别为氧化反应、取代反应,A正确;甲苯分子中有4种氢原子,则其一氯代物有4种,B正确;有机物C为苯甲醇,与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上没有H,不能发生消去反应,C错误;乙酸和苯甲醇发生酯化反应生成乙酸苯甲酯,酯化反应为可逆反应,则加入过量的乙酸,不能使苯甲醇完全转化,D正确。
9.答案 (1)醛基
(2)+CH3COOH +H2O
(3)保护碳碳双键,防止其被氧化
(4)、
(5)
解析 【题眼定位】根据A是苯的同系物,其蒸气对H2的相对密度为46,可知A的相对分子质量为46×2=92,可确定A为甲苯();结合已知信息③可确定B为;结合合成路线和已知信息等可完成各物质的推断,推出物质A至关重要。
【推断思路】
(4)G在一定条件下水解生成H(C8H8O3),则H为,H的同分异构体满足条件:a.与氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基和苯环;b.苯环上的一氯取代物只有一种,说明苯环上只有一种氢原子;c.与足量的氢氧化钠溶液反应,1 mol物质可消耗3 mol NaOH,则符合条件的同分异构体为、。
(5)与HCHO发生类似已知信息③的反应生成,再与Br2发生加成反应生成,发生催化氧化反应可得目标产物。
方法技巧 对于有机合成和推断题的解法,可概括为“前推后,后推前,两边推中间,关键看条件、信息、官能团”。解题的关键是快速提取有效信息,具体过程为:
10.B 此题适宜采用逆推法。根据合成产物的结构简式可知,该化合物可由丙三醇和乙酸通过酯化反应生成;可利用1,2,3-三氯丙烷通过水解反应生成丙三醇;1,2,3-三氯丙烷可利用CH2(Cl)CHCH2和氯气通过加成反应生成;丙烯通过取代反应可生成CH2(Cl)CHCH2,所以答案选B。
11.B 由有机醚的结构及反应③的条件可知C为,结合反应①和②的条件可推知B为,A为,A项错误;B的结构简式为,B中含有的官能团是碳碳双键和碳溴键,B项正确;C为,连接羟基的碳原子上有2个H原子,所以C能催化氧化生成醛,C项错误;烯烃能和溴单质发生加成反应,卤代烃能发生水解反应,水解反应属于取代反应,醇生成醚的反应为取代反应,所以①、②、③分别是加成反应、取代反应、取代反应,D项错误。
能力提升练
1.D 2.D 3.B 4.D 5.C
1.D 根据逆向合成分析法,可由与H2发生加成反应(或还原反应)生成,由已知信息可知,可由CH3CHO在催化剂作用下发生加成反应制得,CH3CHO可通过乙醇催化氧化得到,乙醇可通过乙烯与水加成得到,所以由乙烯制备,需发生下列转化: CH3CH2OH CH3CHO ,依次发生反应的反应类型为加成反应→氧化反应→加成反应→加成反应,D正确。
2.D A项,碳碳双键易被酸性KMnO4氧化,错误;B项,原料先与Br2发生加成反应引入两个—Br,再发生水解反应引入两个—OH,催化氧化时三个—OH均被氧化,按路线无法得到目标产物,错误;C项,N分子中含有两个羟基,Q中没有—OH,按路线无法得到目标产物,错误。
3.B X分子中含有羟基和羧基,在浓硫酸作催化剂、加热条件下可以发生分子内酯化反应,即反应Ⅰ中可能生成含有酯基的环状副产物,A正确;Z可能为、、,B错误;X含有羟基且与羟基相连的碳原子的邻位碳原子连有氢原子,在浓硫酸作用、加热条件下发生消去反应生成Y,生成1 mol Y时,有1 mol H2O生成,C正确;结合图示转化可知Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为消去反应、酯化反应和加聚反应,共涉及三种反应类型,D正确。
4.D 结合图示转化和X的结构简式可知,M应为,M与Br2加成生成的N为,N发生消去反应生成X;X与Br2发生1,4-加成生成,与H2加成生成的Y为,Y发生水解反应生成。由N、Y的结构简式可知,二者互为同分异构体,不是同种物质,A错误;物质X与Br2按物质的量之比为1∶1发生加成反应生成的产物有2种:和,B错误;反应②为消去反应,条件为NaOH的醇溶液、加热,反应⑦为水解反应,条件为NaOH的水溶液、加热,故二者的反应条件不同,C错误;反应①、⑦为取代反应,反应②、④为消去反应,反应③、⑤、⑥为加成反应,D正确。
5.C 根据E的结构,可确定其分子式为C3H6O,A正确;高分子F和高分子G均含有酯基,都能发生水解反应,B正确;高分子F中的m、n和高分子G中的m'、n'的相对大小不确定,故无法比较二者的相对分子质量,C错误;对比化合物E与的结构,可确定化合物E与CO2可通过加成反应生成,D正确。
6.答案 (1)3-甲基苯酚
(2)酯基
(3)取代反应
(4)保护酚羟基,防止其被氧化
(5)+HNO3 +H2O
(6)6 、
(7)
解析 由A→B中除B外,还有HCl生成可知,A生成B的反应为取代反应,结合A的分子式和B的结构简式,可确定A的结构简式为;由D→E的反应条件可知发生类似已知信息①的反应,再结合F、C的结构简式可确定D为,E为;E先与氢氧化钠溶液共热反应再酸化得到F,F和乙酰氯在一定条件下发生取代反应生成G。(1)根据分析可知,A的结构简式为,其系统命名为3-甲基苯酚。(5)由分析可知,C→D为和浓硝酸在浓硫酸催化、加热条件下发生取代反应生成和H2O。(6)根据限定条件①可知,M中的六元环可能是苯环或吡啶环,结合环上的一氯代物只有一种,即M的结构对称,由限定条件②可知,M分子中含2个羧基,故满足条件的M有6种结构,分别为、、、、、;其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为6∶2∶1的结构简式为、。(7)根据逆向合成分析法,目标化合物可由在Fe和HCl作用下生成,可由被酸性高锰酸钾溶液氧化生成,可由甲苯与浓硝酸在浓硫酸催化、加热条件下发生取代反应生成,据此可得合成路线。
方法技巧 有机合成推断题的解题思路
(1)认真审题,充分提取题目中的有效信息,全面掌握有机物的性质以及有机物之间相互转化的关系。推断过程中经常使用的一些信息:
①结构信息(碳骨架、官能团等);
②组成信息(相对分子质量、组成基团、组成元素的质量分数等);
③反应信息(燃烧、官能团转化、结构转变等)。
(2)整合信息,综合分析。
物质结构
(3)应用信息,确定答案。
将原料分子和目标产物的合成过程分成几个有转化关系的片段,注意利用题干及合成路线中的信息,设计合成路线。
7.答案 (1)取代反应 硝基、羧基
(2)
(3)消耗反应生成的HCl,促使反应正向进行,同时防止反应物CH3NH2与HCl反应
(4)++NaCN +NaOH
(5)
(6)
解析 (1)对比A、B的结构简式,可知A生成B为A的羧基中的羟基被Cl原子取代,即反应类型为取代反应;A中含氧官能团的名称为硝基、羧基。
(3)根据已知信息可知,B生成C()的同时会生成HCl,K2CO3的作用是消耗反应生成的HCl,促使反应正向进行,同时防止反应物CH3NH2与HCl反应。
(4)D与NaCN、在AcOH、80 ℃条件下反应生成E和NaOH。
(5)D的分子式为C8H9ON2F,不饱和度为5;X为D的芳香族同分异构体,X中含,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1,苯环上有两个取代基,其中一个为—F,符合条件的同分异构体的结构简式为、 。
(6)与浓硝酸、浓硫酸在50~60 ℃发生硝化反应生成X,根据中苯环上侧链的位置可知,X的结构简式为,根据已知信息,可推知X→Y为X与Br2在催化剂存在下发生的溴代反应,Y的结构简式为,Z的结构简式为,最后Z发生氧化反应生成。
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第五节 有机合成
基础过关练
题组一 构建碳骨架
1.(2023河北保定六校期中联考)我国自主研发对二甲苯的绿色合成路线如图所示,下列有关说法不正确的是( )
已知:+ 。
A.过程①发生了加成反应
B.M中六元环上C原子的杂化方式都是sp3
C.该反应的副产物可能有间二甲苯
D.M的结构简式为
2.(2023北京汇文中学期中)醛(酮)中与直接相连的C原子上的H原子与另一分子醛(酮)的加成后生成羟基醛(酮)的反应称为羟醛缩合反应。利用该反应合成异丙叉酮(MO)的路线如下。
下列说法不正确的是( )
A.MO不存在顺反异构体
B.②的反应类型为消去反应
C.HCHO和CH3CHO的混合物按①中原理反应,最多得到3种羟基醛
D.在有机合成中可以利用羟醛缩合反应增长碳链
题组二 官能团的引入与消除
3.(经典题)(2022山东枣庄期末统考)在有机反应中,官能团的引入或消除都极为重要。下列说法正确的是( )
A.羧基通过与氢气催化加成能实现羧基还原成羟基
B.卤代烃与NaOH的乙醇溶液共热,可使卤素原子被羟基取代
C.不饱和烃发生加聚反应后所得高分子中一定不含有碳碳不饱和键
D.通过控制乙醇和浓硫酸混合后的温度可以实现醚键的引入
4.下列说法不正确的是( )
A. 可发生消去反应引入碳碳双键
B.可发生催化氧化反应引入羧基
C.CH3CH2Br可发生取代反应引入羟基
D.与CH2CH2可发生加成反应形成碳环
5.在有机合成中,常会引入官能团或将官能团消除,下列相关过程中反应类型及相关产物不合理的是( )
A.乙烯→乙二醇:
B.溴乙烷→乙醇:CH3CH2Br CH3CH2OH
C.1-溴丁烷→1-丁炔:CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2
D.乙烯→乙炔:
6.已知酸性>H2CO3>,综合考虑反应物的转化率和原料成本等因素,将转化为的合理方法是( )
A.与稀H2SO4共热后,加入足量的NaHCO3溶液
B.与稀H2SO4共热后,加入足量的Na2CO3溶液
C.与足量的NaOH溶液共热后,再加入足量稀H2SO4
D.与足量的NaOH溶液共热后,再通入足量CO2
题组三 正向合成分析
(经典题)(2022湖北武汉重点中学期末联考)下列合成路线不合理
的是( )
A.用甲苯合成苯甲醇:
B.用乙醇合成乙二醇:CH3CH2OH CH2CH2 CH2ClCH2Cl HOCH2CH2OH
C.用乙烯合成1,4-二氧杂环己烷():CH2CH2 CH2BrCH2Br HOCH2CH2OH
D.用1,3-丁二烯合成2-氯-1,3-丁二烯:CH2CH—CHCH2 CH2ClCHClCHCH2 CH2CClCHCH2
8.(2022江苏泰州中学期中)乙酸苯甲酯可作茉莉、白兰、月下香等香精的调和香料。它可以用甲苯和乙醇为原料进行人工合成。合成路线如图:
下列说法错误的是( )
A.反应②③的反应类型分别为氧化反应、取代反应
B.甲苯的一氯代物有4种
C.有机化合物C能发生氧化反应、取代反应、消去反应
D.反应③中加入过量的有机化合物B,不能使C完全转化
9.结晶玫瑰和高分子树脂M的合成路线如图所示。
已知:①A是苯的同系物,在相同条件下,其蒸气对氢气的相对密度为46。
②RCHO (R表示烃基)。
③R—CHO+R'CH2CHO+H2O(R、R'表示烃基或氢原子)。
④+Zn R—CHCH—COOH+ZnBr2。
(1)C中含氧官能团的名称为 ,E的结构简式为 。
(2)写出由G生成结晶玫瑰的化学方程式:
。
(3)上述流程中“C→D”在M的合成过程中的作用是 。
(4)已知G在一定条件下水解生成H(C8H8O3),写出H满足下列条件的同分异构体的结构简式: 。
a.与氯化铁溶液发生显色反应;
b.苯环上的一氯取代物只有一种;
c.与足量的氢氧化钠溶液反应,1 mol物质可消耗3 mol NaOH。
(5)E的同分异构体是一种重要的药物中间体,其合成路线与E相似,请以为原料设计它的合成路线(其他所需试剂自选)。
题组四 逆向合成分析
10.由CH3CHCH2和乙酸合成CH2(OOCCH3)CH(OOCCH3)CH2OOCCH3时,需要依次经过的反应类型是( )
A.加成→取代→加成→取代
B.取代→加成→取代→取代
C.取代→取代→加成→取代
D.取代→取代→取代→加成
11.是一种有机醚,可由链状烃A(分子式为C4H6)通过如图路线制得。下列说法正确的是( )
A B C
A.A的结构简式是
B.B中含有的官能团有碳溴键、碳碳双键
C.C在Cu(或Ag)作催化剂、加热条件下不能被O2氧化为醛
D.①、②、③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应
能力提升练
题组一 有机合成路线的设计与选择
1.(经典题)(2022辽宁抚顺六校期末联考,)有机合成反应需要考虑“原子经济性”,也应尽可能选择反应条件温和、产率高的反应。已知RCHO+R'CH2CHO 为加成反应。用乙烯制备1,3-丁二醇时,按正确的合成路线依次发生反应的反应类型为( )
A.加成→加成→氧化→加成
B.加成→氧化→加成→消去
C.加成→氧化→消去→加成
D.加成→氧化→加成→加成
2.(2022安徽合肥期中,)以为基本原料合成,下列合成路线最合理的是 ( )
A. K
B.XYZM
C.NP Q
D.LJH
3.由有机物X合成有机高分子黏合剂G的流程如图所示:
下列叙述错误的是( )
A.反应Ⅰ中有可能生成含酯基的环状副产物
B.Z的结构简式一定是
C.由X生成1 mol Y时,有1 mol H2O生成
D.该合成路线中涉及三种反应类型
题组二 有机合成的综合分析
4.(经典题)(2023湖北武汉重点中学期中联考,)1,4-环己二醇()是生产某些液晶材料和药物的原料,现以环己烷()为基础原料,合成1,4-环己二醇的路线如下。下列说法正确的是( )
MNY
A.有机物N和Y可能互为同分异构体,也可能为同种物质
B.物质X通过反应⑤生成的产物只有1种(不考虑立体异构)
C.反应②和反应⑦的反应条件相同
D.合成过程涉及取代反应、加成反应、消去反应
5.(2023北京石景山期末)环氧化物与CO2开环共聚反应是合成高附加值化学品的一种有效途径,两种CO2共聚物的合成路线如图所示(副产物为环状碳酸酯)。下列说法不合理的是 ( )
A.有机化合物E的分子式为C3H6O
B.高分子F和高分子G均能发生水解反应
C.由结构简式可以确定高分子G的相对分子质量比F的大
D.有机化合物E和CO2通过加成反应生成副产物
6.(2023湖南邵阳二中期中)G是有机化学中重要的中间体,能用于合成多种药物,G的一种合成路线如图所示:
已知:① (苯胺,呈碱性,易被氧化);
②苯胺和甲基吡啶()互为同分异构体,并且具有芳香性。
请回答下列问题:
(1)A→B中除B外,还有HCl生成。用系统命名法命名,A的名称为 。
(2)B中官能团名称为 。
(3)⑥的反应类型为 。
(4)设计反应①的目的是 。
(5)写出C→D的化学方程式: 。
(6)M是G的一种具有芳香性的同分异构体,满足下列条件的M有 种(不考虑立体异构)。
①分子结构中含一个六元环,且环上一氯代物只有一种;
②1 mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2 mol CO2。
其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为6∶2∶1的结构简式为
。
(7)已知:苯环上有烷烃基时,新引入的取代基连在苯环的邻、对位:苯环上有羧基时,新引入的取代基连在苯环的间位。根据题目信息,设计以甲苯为原料制备的合成路线(无机试剂任选)。
7.阿帕鲁胺是一种治疗癌症的药物,其合成路线如下:
已知:+R2—NH2 +HCl。
回答下列问题:
(1)A生成B的反应类型为 。A中含氧官能团的名称为 。
(2)C的结构简式为 。
(3)B生成C的反应中,K2CO3的作用是
。
写出D生成E的化学方程式:
。
(5)X为D的芳香族同分异构体,写出满足下列条件的X的两种结构简式: 、 。
①含有;
②核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1;
③苯环上有两个取代基,其中一个为—F。
以甲苯为原料可按以下路线合成化合物A。已知: 。写出制备化合物A时中间产物X、Y、Z的结构简式: 、 、
。
X Y Z
答案与分层梯度式解析
第五节 有机合成
基础过关练
1.B 2.C 3.D 4.B 5.B 6.D 7.D 8.C
10.B 11.B
1.B 根据已知信息和过程①中反应前后物质结构变化,可知过程①发生了加成反应,A正确;M中六元环上有4个C原子是sp3杂化,有两个C原子是sp2杂化,B错误;结合图示可知过程①是和反应生成(M)或,发生过程②反应生成对二甲苯,发生类似过程②反应,得到副产物间二甲苯,C、D正确。
2.C MO分子中有一个双键碳原子连有两个—CH3,故MO不存在顺反异构体,A正确;反应②为消去反应,B正确;HCHO和CH3CHO的混合物按①中原理反应,可得到两种羟基醛,即CH2(OH)CH2CHO、,C错误;在有机合成中可以利用羟醛缩合反应增长碳链,D正确。
3.D 羧基不能与H2催化加成,A错误;卤代烃与NaOH的乙醇溶液共热发生消去反应引入碳碳双键或碳碳三键,与NaOH水溶液共热发生取代反应,能使卤素原子被羟基取代,B错误;炔烃和二烯烃发生加聚反应后,所得高分子中仍含碳碳不饱和键,C错误;在浓硫酸作用下,乙醇在140 ℃时生成乙醚,在170 ℃时生成乙烯,D正确。
4.B 为丙酮,不能催化氧化成羧酸,B不正确。
5.B B项,由溴乙烷→乙醇,只需溴乙烷在碱性条件下水解即可,路线不合理,且由溴乙烷→乙烯发生消去反应。
6.D A项,原料在稀硫酸催化下水解可生成邻羟基苯甲酸,再加入NaHCO3溶液,羧基可与其反应生成目标产物,但是由于酯在酸性条件下水解的程度较小,酯的转化率较低,故该方法中原料的转化率较低,不符合题意;B项,原料与稀硫酸共热后生成邻羟基苯甲酸,再加入碳酸钠溶液,酚羟基和羧基都反应,得不到目标产物,不符合题意;C项,原料与足量NaOH溶液反应后,加入足量稀硫酸,生成邻羟基苯甲酸,得不到目标产物,不符合题意;D项,原料与足量NaOH溶液共热后,可以完全水解,原料的转化率高,水解液中再通入足量二氧化碳,由于碳酸的酸性弱于苯甲酸但强于苯酚,故可生成邻羟基苯甲酸钠,符合题意。
7.D CH2CH—CHCH2和Cl2发生1,2-加成生成CH2ClCHClCHCH2,再和NaOH的醇溶液共热发生消去反应生成CH2CClCHCH2,题述合成路线设计不合理,选D。
8.C 由合成路线可知,乙醇催化氧化为乙醛(A),乙醛再催化氧化为乙酸(B),甲苯与Cl2在光照条件下发生侧链上的取代反应生成,与NaOH水溶液共热发生水解反应生成苯甲醇(C),乙酸和苯甲醇发生酯化反应生成乙酸苯甲酯。反应②③的反应类型分别为氧化反应、取代反应,A正确;甲苯分子中有4种氢原子,则其一氯代物有4种,B正确;有机物C为苯甲醇,与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上没有H,不能发生消去反应,C错误;乙酸和苯甲醇发生酯化反应生成乙酸苯甲酯,酯化反应为可逆反应,则加入过量的乙酸,不能使苯甲醇完全转化,D正确。
9.答案 (1)醛基
(2)+CH3COOH +H2O
(3)保护碳碳双键,防止其被氧化
(4)、
(5)
解析 【题眼定位】根据A是苯的同系物,其蒸气对H2的相对密度为46,可知A的相对分子质量为46×2=92,可确定A为甲苯();结合已知信息③可确定B为;结合合成路线和已知信息等可完成各物质的推断,推出物质A至关重要。
【推断思路】
(4)G在一定条件下水解生成H(C8H8O3),则H为,H的同分异构体满足条件:a.与氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基和苯环;b.苯环上的一氯取代物只有一种,说明苯环上只有一种氢原子;c.与足量的氢氧化钠溶液反应,1 mol物质可消耗3 mol NaOH,则符合条件的同分异构体为、。
(5)与HCHO发生类似已知信息③的反应生成,再与Br2发生加成反应生成,发生催化氧化反应可得目标产物。
方法技巧 对于有机合成和推断题的解法,可概括为“前推后,后推前,两边推中间,关键看条件、信息、官能团”。解题的关键是快速提取有效信息,具体过程为:
10.B 此题适宜采用逆推法。根据合成产物的结构简式可知,该化合物可由丙三醇和乙酸通过酯化反应生成;可利用1,2,3-三氯丙烷通过水解反应生成丙三醇;1,2,3-三氯丙烷可利用CH2(Cl)CHCH2和氯气通过加成反应生成;丙烯通过取代反应可生成CH2(Cl)CHCH2,所以答案选B。
11.B 由有机醚的结构及反应③的条件可知C为,结合反应①和②的条件可推知B为,A为,A项错误;B的结构简式为,B中含有的官能团是碳碳双键和碳溴键,B项正确;C为,连接羟基的碳原子上有2个H原子,所以C能催化氧化生成醛,C项错误;烯烃能和溴单质发生加成反应,卤代烃能发生水解反应,水解反应属于取代反应,醇生成醚的反应为取代反应,所以①、②、③分别是加成反应、取代反应、取代反应,D项错误。
能力提升练
1.D 2.D 3.B 4.D 5.C
1.D 根据逆向合成分析法,可由与H2发生加成反应(或还原反应)生成,由已知信息可知,可由CH3CHO在催化剂作用下发生加成反应制得,CH3CHO可通过乙醇催化氧化得到,乙醇可通过乙烯与水加成得到,所以由乙烯制备,需发生下列转化: CH3CH2OH CH3CHO ,依次发生反应的反应类型为加成反应→氧化反应→加成反应→加成反应,D正确。
2.D A项,碳碳双键易被酸性KMnO4氧化,错误;B项,原料先与Br2发生加成反应引入两个—Br,再发生水解反应引入两个—OH,催化氧化时三个—OH均被氧化,按路线无法得到目标产物,错误;C项,N分子中含有两个羟基,Q中没有—OH,按路线无法得到目标产物,错误。
3.B X分子中含有羟基和羧基,在浓硫酸作催化剂、加热条件下可以发生分子内酯化反应,即反应Ⅰ中可能生成含有酯基的环状副产物,A正确;Z可能为、、,B错误;X含有羟基且与羟基相连的碳原子的邻位碳原子连有氢原子,在浓硫酸作用、加热条件下发生消去反应生成Y,生成1 mol Y时,有1 mol H2O生成,C正确;结合图示转化可知Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为消去反应、酯化反应和加聚反应,共涉及三种反应类型,D正确。
4.D 结合图示转化和X的结构简式可知,M应为,M与Br2加成生成的N为,N发生消去反应生成X;X与Br2发生1,4-加成生成,与H2加成生成的Y为,Y发生水解反应生成。由N、Y的结构简式可知,二者互为同分异构体,不是同种物质,A错误;物质X与Br2按物质的量之比为1∶1发生加成反应生成的产物有2种:和,B错误;反应②为消去反应,条件为NaOH的醇溶液、加热,反应⑦为水解反应,条件为NaOH的水溶液、加热,故二者的反应条件不同,C错误;反应①、⑦为取代反应,反应②、④为消去反应,反应③、⑤、⑥为加成反应,D正确。
5.C 根据E的结构,可确定其分子式为C3H6O,A正确;高分子F和高分子G均含有酯基,都能发生水解反应,B正确;高分子F中的m、n和高分子G中的m'、n'的相对大小不确定,故无法比较二者的相对分子质量,C错误;对比化合物E与的结构,可确定化合物E与CO2可通过加成反应生成,D正确。
6.答案 (1)3-甲基苯酚
(2)酯基
(3)取代反应
(4)保护酚羟基,防止其被氧化
(5)+HNO3 +H2O
(6)6 、
(7)
解析 由A→B中除B外,还有HCl生成可知,A生成B的反应为取代反应,结合A的分子式和B的结构简式,可确定A的结构简式为;由D→E的反应条件可知发生类似已知信息①的反应,再结合F、C的结构简式可确定D为,E为;E先与氢氧化钠溶液共热反应再酸化得到F,F和乙酰氯在一定条件下发生取代反应生成G。(1)根据分析可知,A的结构简式为,其系统命名为3-甲基苯酚。(5)由分析可知,C→D为和浓硝酸在浓硫酸催化、加热条件下发生取代反应生成和H2O。(6)根据限定条件①可知,M中的六元环可能是苯环或吡啶环,结合环上的一氯代物只有一种,即M的结构对称,由限定条件②可知,M分子中含2个羧基,故满足条件的M有6种结构,分别为、、、、、;其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为6∶2∶1的结构简式为、。(7)根据逆向合成分析法,目标化合物可由在Fe和HCl作用下生成,可由被酸性高锰酸钾溶液氧化生成,可由甲苯与浓硝酸在浓硫酸催化、加热条件下发生取代反应生成,据此可得合成路线。
方法技巧 有机合成推断题的解题思路
(1)认真审题,充分提取题目中的有效信息,全面掌握有机物的性质以及有机物之间相互转化的关系。推断过程中经常使用的一些信息:
①结构信息(碳骨架、官能团等);
②组成信息(相对分子质量、组成基团、组成元素的质量分数等);
③反应信息(燃烧、官能团转化、结构转变等)。
(2)整合信息,综合分析。
物质结构
(3)应用信息,确定答案。
将原料分子和目标产物的合成过程分成几个有转化关系的片段,注意利用题干及合成路线中的信息,设计合成路线。
7.答案 (1)取代反应 硝基、羧基
(2)
(3)消耗反应生成的HCl,促使反应正向进行,同时防止反应物CH3NH2与HCl反应
(4)++NaCN +NaOH
(5)
(6)
解析 (1)对比A、B的结构简式,可知A生成B为A的羧基中的羟基被Cl原子取代,即反应类型为取代反应;A中含氧官能团的名称为硝基、羧基。
(3)根据已知信息可知,B生成C()的同时会生成HCl,K2CO3的作用是消耗反应生成的HCl,促使反应正向进行,同时防止反应物CH3NH2与HCl反应。
(4)D与NaCN、在AcOH、80 ℃条件下反应生成E和NaOH。
(5)D的分子式为C8H9ON2F,不饱和度为5;X为D的芳香族同分异构体,X中含,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1,苯环上有两个取代基,其中一个为—F,符合条件的同分异构体的结构简式为、 。
(6)与浓硝酸、浓硫酸在50~60 ℃发生硝化反应生成X,根据中苯环上侧链的位置可知,X的结构简式为,根据已知信息,可推知X→Y为X与Br2在催化剂存在下发生的溴代反应,Y的结构简式为,Z的结构简式为,最后Z发生氧化反应生成。
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