十五 有机合成的主要任务
【基础全面练】
题组一:构建碳骨架
1.(2024·保定六校高二联考)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.(2024·武汉高二检测)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丙酮(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.(2024·东莞高二检测)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CH2=CH2可发生加成反应形成碳环
5.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
【综合应用练】
6.(2024·西安高二检测)苯甲醛和乙酸酐在乙酸钠作用下发生反应得肉桂酸,反应为C6H5CHO+(CH3CO)2OC6H5CH=CHCOOH。下列说法错误的是( )
A.肉桂酸存在顺反异构体
B.向反应体系中加入溴水可检验是否有肉桂酸生成
C.和乙酸酐在一定条件下可得到
D.依据红外光谱可确定苯甲醛和肉桂酸存在不同的官能团
7.(2024·苏州高二检测)一种药物的重要中间体的合成反应如下。下列说法错误的是( )
A.X 分子中没有手性碳原子
B.X可以与盐酸反应
C.Y 分子中碳原子的杂化类型有三种
D.Y分子中所有原子可能共面
8.(2024·昆明高二检测)一种重要的医药中间体丙的合成路线如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应①属于取代反应
B.甲不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.乙中有2个手性碳原子
D.乙和丙是同分异构体
9.(2024·浙江1月高考)制造隐形眼镜的功能高分子材料Q的合成路线如下:
下列说法不正确的是( )
A.试剂a为NaOH乙醇溶液
B.Y易溶于水
C.Z的结构简式可能为
D.M分子中有3种官能团
10.(2024·西安高二检测)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.B→D的反应中,通入适量CO2生成的无机产物是Na2CO3
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.1 mol A与足量NaOH溶液充分反应,理论上消耗2 mol NaOH
11.(2024·扬州高二检测)下列合成路线不合理的是( )
A.用甲苯合成苯甲醇:
B.用1,3-丁二烯合成2-氯-1,3-丁二烯:CH2=CH—CH=CH2CH2ClCHClCH=CH2CH2=CClCH=CH2
C.用乙烯合成:CH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH
D.用二甲基二氯硅烷合成硅橡胶:(CH3)2SiCl2(CH3)2Si(OH)2硅橡胶
12.(2024·扬州高二检测)有机物Z是合成某药物的重要中间体,可由下列反应制得。
下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是( )
A.1 mol X中含有6 mol碳氧σ键
B.X、Y不可用酸性KMnO4溶液鉴别
C.X转化为Y的反应类型是取代反应
D.Z分子与足量H2加成后的产物中含有3个手性碳原子
13.(2024·曲靖高二检测)G是一种药物中间体,可用于制备抗病毒药物,如图所示是G的一种合成路线。
已知:Bn—代表。
完成下列填空:
(1)A→B反应的化学方程式是 ,
HOCH2CH2OH的化学名称是 。
(2)B→C反应的化学方程式为 。
【拓展创新练】
14.(2024·上海浦东新区高二检测)香兰素与2,4-戊二酮()反应可以合成姜黄素:
(1)2,4-戊二酮的分子式为 ,分子中含有 个σ键。
(2)参照上述流程,设计以和CH3CHO为原料合成的合成路线: 。
(无机试剂任选,合成路线可表示为甲乙……目标产物)十五 有机合成的主要任务
【基础全面练】
题组一:构建碳骨架
1.(2024·保定六校高二联考)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
【解析】选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.(2024·武汉高二检测)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丙酮(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
【解析】选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。
题组二:官能团的引入与消除
3.(2024·东莞高二检测)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
【解析】选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水溶液共热发生水解反应,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.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CH2=CH2可发生加成反应形成碳环
【解析】选B。为丙酮,不能催化氧化生成羧酸,B不正确。
5.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
【解析】选D。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。
【综合应用练】
6.(2024·西安高二检测)苯甲醛和乙酸酐在乙酸钠作用下发生反应得肉桂酸,反应为C6H5CHO+(CH3CO)2OC6H5CH=CHCOOH。下列说法错误的是( )
A.肉桂酸存在顺反异构体
B.向反应体系中加入溴水可检验是否有肉桂酸生成
C.和乙酸酐在一定条件下可得到
D.依据红外光谱可确定苯甲醛和肉桂酸存在不同的官能团
【解析】选B。A.肉桂酸中碳碳双键上的两个碳原子连接两个不同的原子团,存在顺反异构体,故A正确;B.苯甲醛也能使溴水褪色,因此应先排除醛基干扰后再加溴水检验肉桂酸,故B错误;C.与乙酸酐可发生题给反应得到,中羧基与羟基发生取代反应可得到,故C正确;D.肉桂酸存在碳碳双键,可通过红外光谱检测不同的官能团,故D正确。
7.(2024·苏州高二检测)一种药物的重要中间体的合成反应如下。下列说法错误的是( )
A.X 分子中没有手性碳原子
B.X可以与盐酸反应
C.Y 分子中碳原子的杂化类型有三种
D.Y分子中所有原子可能共面
【解析】选D。A.X中所有碳均未与4个原子或基团相连,所有碳原子均不是手性碳原子,A正确;B.X中氨基具有碱性,能与盐酸反应,B正确;C.Y中甲基碳原子为sp3杂化,碳氮双键、苯环上的碳原子为sp2杂化,—CN中C为sp杂化,C正确;D.Y分子中含饱和碳原子,所有原子一定不共面,D错误。
8.(2024·昆明高二检测)一种重要的医药中间体丙的合成路线如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应①属于取代反应
B.甲不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.乙中有2个手性碳原子
D.乙和丙是同分异构体
【解析】选D。甲转化为乙为加成反应,乙进行环化之后生成丙,碳碳双键能使酸性高锰酸钾溶液褪色,据此回答。A.由有机物的转化关系可知,甲中碳碳双键与乙中两个酮羰基之间的C—H键发生加成反应,甲转化为乙的反应为加成反应,A错误;B.由甲的结构简式可知,甲分子中含有碳碳双键可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,B错误;C.由乙的结构简式可知,乙分子有1个手性碳原子,如图所示:,C错误;D.乙与丙为分子式相同、结构不同的有机物,互为同分异构体,D正确。
9.(2024·浙江1月高考)制造隐形眼镜的功能高分子材料Q的合成路线如下:
下列说法不正确的是( )
A.试剂a为NaOH乙醇溶液
B.Y易溶于水
C.Z的结构简式可能为
D.M分子中有3种官能团
【解析】选A。X可与溴的四氯化碳溶液反应生成C2H4Br2,可知X为乙烯;C2H4Br2发生水解反应生成HOCH2CH2OH,在浓硫酸、加热条件下与Z发生反应生成M,结合Q可反推知M为CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH,则Z为。A. 根据分析可知,1,2-二溴乙烷发生水解反应,反应所需试剂a为NaOH水溶液,A错误;B.根据分析可知,Y为HOCH2CH2OH,含羟基,可与水分子形成氢键,易溶于水,B正确;C.根据分析可知,Z的结构简式可能为,C正确;D.M的结构简式为CH2=C(CH3)COOCH2CH2OH,含碳碳双键、酯基和羟基3种官能团,D正确。
10.(2024·西安高二检测)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.B→D的反应中,通入适量CO2生成的无机产物是Na2CO3
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.1 mol A与足量NaOH溶液充分反应,理论上消耗2 mol NaOH
【解析】选D。A发生水解反应生成B,B和二氧化碳、水反应生成D,D和浓溴水发生取代反应,则D中含有酚羟基,C为羧酸钠,羧酸钠酸化得到E,E为羧酸,E和乙醇发生反应生成G,G具有香味且是液体,则G为酯,根据其分子式知,E为乙酸,结构简式为CH3COOH,G为乙酸乙酯,C为CH3COONa,根据A的分子式知,B为,D的分子式为C6H6O,其结构简式为,F为,A为。由分析可知,B为,苯酚的电离常数大于碳酸的二级电离常数,则无论二氧化碳是过量还是不足,苯酚钠溶液中通入二氧化碳时无机产物都是NaHCO3,故A错误;属于酯类,则说明含有酯基,能发生银镜反应,则说明属于甲酸某酯的形式,即结构简式为HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2,故B错误;A生成B和C可以看作是水解反应和中和反应,B为苯酚钠,苯酚钠溶液中苯酚根离子发生水解,苯酚不发生水解,G为酯,能发生水解反应,故C错误;A为乙酸苯甲酯,结构简式为,水解生成苯酚和乙酸,则可与2 mol NaOH反应,故D正确。
11.(2024·扬州高二检测)下列合成路线不合理的是( )
A.用甲苯合成苯甲醇:
B.用1,3-丁二烯合成2-氯-1,3-丁二烯:CH2=CH—CH=CH2CH2ClCHClCH=CH2CH2=CClCH=CH2
C.用乙烯合成:CH2=CH2CH2BrCH2BrHOCH2CH2OH
D.用二甲基二氯硅烷合成硅橡胶:(CH3)2SiCl2(CH3)2Si(OH)2硅橡胶
【解析】选B。A.甲苯与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成一氯甲苯,一氯甲苯在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应生成苯甲醇,合成路线合理,A不符合题意;B.CH2=CH—CH=CH2和氯气发生加成反应生成CH2ClCHClCH=CH2,CH2ClCHClCH=CH2和NaOH醇溶液共热发生消去反应生成CH2=CClCH=CH2,该步骤设计不合理,B符合题意;C.乙烯和溴发生加成反应生成BrCH2CH2Br,BrCH2CH2Br在NaOH水溶液中共热发生水解反应生成HOCH2CH2OH,HOCH2CH2OH在浓硫酸作催化剂、加热条件下发生取代反应生成,合成路线合理,C不符合题意; D.(CH3)2SiCl2发生水解反应生成(CH3 )2Si(OH)2,(CH3 )2Si(OH)2发生缩聚反应生成,交联得到硅橡胶,合成路线合理,D不符合题意。
12.(2024·扬州高二检测)有机物Z是合成某药物的重要中间体,可由下列反应制得。
下列有关化合物X、Y和Z的说法正确的是( )
A.1 mol X中含有6 mol碳氧σ键
B.X、Y不可用酸性KMnO4溶液鉴别
C.X转化为Y的反应类型是取代反应
D.Z分子与足量H2加成后的产物中含有3个手性碳原子
【解析】选B。A.X中每1个O可形成2个碳氧键,但该有机物中有一个醛基,为1个碳氧双键,故1 mol X中含有5 mol碳氧σ键,A项错误;B.X中含有的醛基可使酸性高锰酸钾溶液褪色,Y中碳碳双键可使酸性高锰酸钾溶液褪色,故X、Y不能用酸性高锰酸钾溶液鉴别,B项正确;C.结合X和Y的结构简式可知,X和CH3COCH3先发生加成反应再发生消去反应生成Y,C项错误;D.Z分子与足量H2加成后的产物的结构简式为,含有4个手性碳原子,D项错误。
13.(2024·曲靖高二检测)G是一种药物中间体,可用于制备抗病毒药物,如图所示是G的一种合成路线。
已知:Bn—代表。
完成下列填空:
(1)A→B反应的化学方程式是 ,
HOCH2CH2OH的化学名称是 。
答案:(1)+Br2+HBr 乙二醇
【解析】甲苯中甲基发生溴的取代反应生成B,B与乙二醇发生取代反应生成C和HBr,C中醇羟基发生取代反应生成D,根据F的分子式C12H18O3和G的结构简式逆推,可知F的结构简式为。(1)A→B是甲苯和溴在光照条件下发生取代反应生成:+Br2+HBr;HOCH2CH2OH的化学名称是乙二醇。
(2)B→C反应的化学方程式为 。
答案:(2)+HOCH2CH2OH→+HBr
【解析】(2)B中的溴原子被—OCH2CH2OH代替,故化学方程式为+HOCH2CH2OH→+HBr。
(3)C中的官能团名称为 。
答案:(3)羟基、醚键
【解析】(3)C中的官能团名称为羟基和醚键。
【拓展创新练】
14.(2024·上海浦东新区高二检测)香兰素与2,4-戊二酮()反应可以合成姜黄素:
(1)2,4-戊二酮的分子式为 ,分子中含有 个σ键。
答案:(1)C5H8O2 14
【解析】(1)由题干2,4-戊二酮的键线式可知,其分子式为C5H8O2,分子中含有8个C—H σ键,4个C—C σ键和2个C—O σ键,一共有8+4+2=14个σ键;
(2)参照上述流程,设计以和CH3CHO为原料合成的合成路线: 。
(无机试剂任选,合成路线可表示为甲乙……目标产物)
答案:(2)
【解析】(2)由题干合成流程图可知,可由在一定条件下和H2加成得到,可由和CH3CHO发生题干流程图中信息反应得到,可由催化氧化制得,据此分析确定合成路线为。
