十六 有机合成路线的设计与实施
【基础全面练】
1.由CH3CH＝CH2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
2.(2024·泰州高二检测)乙酸苯甲酯可作香精的调和香料。它可以用甲苯和乙醇为原料进行人工合成。合成路线如图所示:
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
3.(2024·西安高二检测)苯是一种重要的化工原料。用苯制备一系列化合物的转化关系如图所示:
已知:①R—Cl→R—OH(R表示烃基);
②苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著的影响;
③。
(1)B的名称为 ,写出A转化为B的化学方程式: 。
(2)图中苯转化为E,E转化为F省略了条件,F的结构简式为 。
(3)B分子中苯环上的任意一个氢被溴原子取代后,得到的分子共有 种同分异构体。
(4)上述转化中的反应除“水解”外,涉及8个反应,其中不属于取代反应的共有
个。
【综合应用练】
4.(2024·兰州高二检测)化合物G(萘丁美酮)是一种解热、镇痛药,其合成路线如图所示:
(1)E中含氧官能团名称为 、 和醚键。
(2)可以鉴别B、C两种物质的试剂为 。
(3)C→D过程中依次经历了 反应和 反应。
(4)C的一种同分异构体同时满足下列条件,该同分异构体的结构简式为 。
①分子中含苯环,能使Br2的CCl4溶液褪色;
②分子中不同化学环境的氢原子数目之比为2∶3。
(5)已知2CH3CHOCH3CH＝CHCHO。写出以、和CH3CH2OH为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干): 。
5.乙炔是基本有机化工原料,由乙炔制备聚乙烯醇和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如图所示:
回答下列问题:
(1)写出①的化学方程式: 。
(2)反应①~③中,与反应④的反应类型不同的是 (填反应序号)。
(3)与乙炔具有相同官能团的异戊二烯的同分异构体共有 种。
(4)写出⑤的化学方程式: 。
(5)顺式聚异戊二烯的结构简式是 (填标号)。
a. b.
c. d.
【拓展创新练】
6. (2024·绵阳高二检测)有机化合物A是一种重要化工原料,用其可制备一系列化工产品,如图所示。
请回答下列问题:
(1)A的名称为 ,B中官能团的名称是 ,E的分子式为 。
(2)反应①~④中,属于取代反应的有 ②④ (填反应编号)。
(3)F是高分子化合物,写出A→F的化学方程式: 。
(4)G在浓硫酸、加热的条件下也可转化为A,写出该反应的化学方程式: 。
(5)D→E的另一种产物是NaCl,生成1 mol E至少需要 g NaOH。
(6)已知羟基(—OH)直接与苯环相连时形成的物质为酚,则G的同分异构体中,属于酚的物质有 种,其中核磁共振氢谱有四组峰,且峰面积之比为6∶2∶1∶1的结构简式为 。 十六 有机合成路线的设计与实施
【基础全面练】
1.由CH3CH＝CH2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
【解析】选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CH2ClCH＝CH2和氯气通过加成反应生成;丙烯通过取代反应可生成CH2ClCH＝CH2。所以答案选B。
2.(2024·泰州高二检测)乙酸苯甲酯可作香精的调和香料。它可以用甲苯和乙醇为原料进行人工合成。合成路线如图所示:
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
【解析】选C。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。
3.(2024·西安高二检测)苯是一种重要的化工原料。用苯制备一系列化合物的转化关系如图所示:
已知:①R—Cl→R—OH(R表示烃基);
②苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著的影响;
③。
(1)B的名称为 间硝基甲苯(或3-硝基甲苯) ,写出A转化为B的化学方程式: +CH3Cl+HCl 。
(2)图中苯转化为E,E转化为F省略了条件,F的结构简式为 。
(3)B分子中苯环上的任意一个氢被溴原子取代后,得到的分子共有 4 种同分异构体。
(4)上述转化中的反应除“水解”外,涉及8个反应,其中不属于取代反应的共有
2 个。
【解析】苯发生硝化反应生成硝基苯,A是;A与一氯甲烷发生取代反应生成B,B中硝基被还原为氨基生成;逆推可知B是;苯和液溴发生取代反应生成溴苯,C是,C和浓硫酸发生取代反应生成D,D和氢气发生加成反应生成,则D是;根据C→D可知,苯环上的卤素原子使新导入的取代基进入苯环的对位,则C、E为不同的物质,结合已知①,则E是,F是。
【综合应用练】
4.(2024·兰州高二检测)化合物G(萘丁美酮)是一种解热、镇痛药,其合成路线如图所示:
(1)E中含氧官能团名称为 酯基 、 羰基 和醚键。
【解析】(1)由E的结构简式可知,E中含氧官能团名称为酯基、羰基和醚键;
(2)可以鉴别B、C两种物质的试剂为 银氨溶液(或新制氢氧化铜) 。
【解析】(2)C中含有醛基,能够与银氨溶液反应产生银镜,与新制氢氧化铜反应产生砖红色沉淀,故可用银氨溶液或新制氢氧化铜鉴别B、C两种物质;
(3)C→D过程中依次经历了 加成 反应和 消去 反应。
【解析】(3)C到D先在醛基上进行加成反应,后又发生消去反应;
(4)C的一种同分异构体同时满足下列条件,该同分异构体的结构简式为 (或) 。
①分子中含苯环,能使Br2的CCl4溶液褪色;
②分子中不同化学环境的氢原子数目之比为2∶3。
【解析】(4)满足①分子中含苯环,能使Br2的CCl4溶液褪色,含有碳碳双键或者碳碳三键,②分子中不同化学环境的氢原子数目之比为2∶3,等效氢为两种的C的同分异构体结构简式为或;
(5)已知2CH3CHOCH3CH＝CHCHO。写出以、和CH3CH2OH为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干): 。
【解析】(5)想要制备,将甲苯在溴化铁的催化作用下与溴单质反应转化为,接着与Mg和反应转化为,乙醇在Cu作催化剂的情况下氧化为乙醛,乙醛与在氢氧化钠作用下转化为,合成路线如下:。
5.乙炔是基本有机化工原料,由乙炔制备聚乙烯醇和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如图所示:
回答下列问题:
(1)写出①的化学方程式: CH≡CH+CH3COOH 。
【解析】(1)反应①为CH≡CH与乙酸发生加成反应生成X(),其化学方程式为CH≡CH+CH3COOH;
(2)反应①~③中,与反应④的反应类型不同的是 ② (填反应序号)。
【解析】(2)反应①、②、③分别为加成、取代、加成反应,反应④为加成反应,则反应①~③中,与反应④的反应类型不同的是②;
(3)与乙炔具有相同官能团的异戊二烯的同分异构体共有 3 种。
【解析】(3)与乙炔具有相同官能团的异戊二烯的同分异构体是分子式为C5H8的单炔烃,可能的结构简式有(CH3)2CHC≡CH、CH3CH2CH2C≡CH、CH3CH2C≡CCH3,则共有3种;
(4)写出⑤的化学方程式: 。
【解析】(4)反应⑤是发生消去反应生成异戊二烯,则化学方程式为;
(5)顺式聚异戊二烯的结构简式是 b (填标号)。
a. b.
c. d.
【解析】(5)顺式结构是相同原子或原子团位于双键的同一侧,则异戊二烯()加聚得顺式聚异戊二烯的化学方程式为,则顺式聚异戊二烯结构为,故选b。
【拓展创新练】
6. (2024·绵阳高二检测)有机化合物A是一种重要化工原料,用其可制备一系列化工产品,如图所示。
请回答下列问题:
(1)A的名称为 苯乙烯 ,B中官能团的名称是 碳氯键(或氯原子) ,E的分子式为 C8H16O3 。
【解析】(1)根据A的结构简式可知,A 是苯乙烯;B中官能团的名称是碳氯键或氯原子;根据结构简式可知,E的分子式为C8H16O3。
(2)反应①~④中,属于取代反应的有 ②④ (填反应编号)。
【解析】(2)①是苯乙烯与氯气发生加成反应生成B,②是B与氯气发生苯环上的取代反应生成 C,③是C在镍的催化下与氢气发生加成反应生成D,④是D在NaOH的水溶液中发生水解反应(也属于取代反应)生成E;反应①~④中,属于取代反应的有②④。
(3)F是高分子化合物,写出A→F的化学方程式: n 。
【解析】(3)F是高分子化合物,则为苯乙烯发生加聚反应生成聚苯乙烯,故A→F的化学方程式为n。
(4)G在浓硫酸、加热的条件下也可转化为A,写出该反应的化学方程式: +H2O 。
【解析】(4)G在浓硫酸、加热的条件下也可转化为A,为醇的消去反应,该反应的化学方程式为+H2O。
(5)D→E的另一种产物是NaCl,生成1 mol E至少需要 120 g NaOH。
【解析】(5)根据D的结构简式可知,D中含有三个碳氯键,D→E的另一种产物是NaCl,生成1 mol E至少需要消耗3 mol NaOH,即120 g NaOH。
(6)已知羟基(—OH)直接与苯环相连时形成的物质为酚,则G的同分异构体中,属于酚的物质有 9 种,其中核磁共振氢谱有四组峰,且峰面积之比为6∶2∶1∶1的结构简式为 、 。
【解析】(6)G为,其属于酚类的同分异构体,则应将羟基直接连在苯环上,第一种情况为苯环上连有—OH与—C2H5,它们的位置关系有邻间对3种,第二种情况为苯环连有三个取代基分别为—OH与2个—CH3,则它们的位置关系有6种,故X的同分异构体中属于酚类一共有9种;其中符合核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为6∶2∶1∶1的X的结构简式为、。
