人教版高中化学选修三有机合成与推断期末典型例题变式练习题

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名称 人教版高中化学选修三有机合成与推断期末典型例题变式练习题
格式 docx
文件大小 18.4MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-10-13 09:18:30

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人教版高中化学选修三有机合成与推断期末典型例题变式练习题
题型一 碳骨架的构建
【例1-1】(23-24高二下·浙江台州·期末)苯氧乙酸是制备某种香料的中间体,其制备原理如下图所示:
下列说法正确的是
A.环氧乙烷只能由乙烯氧化法制得
B.苯氧乙酸含有3种含氧官能团
C.苯氧乙醇的结构简式可能为
D.步骤2可以选用或作为氧化剂
【例1-2】(24-25高三上·江苏苏州·期中)脯氨酸()是X转化为Y反应的重要催化剂。下列说法不正确的是
A.X和Y互为同分异构体 B.脯氨酸既能与盐酸反应,也能与NaOH反应
C.Y分子中存在2个手性碳原子 D.Y发生消去反应能生成的有机产物有3种
【变式1-1】(24-25高二上·山东泰安·期末)碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机物向较大分子有机物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是(  )
A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热
B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热
D.乙烯和H2O的加成反应
【变式1-2】(24-25高二上·河北衡水·期末)下列反应能使碳链缩短的是(  )
①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化 ②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化 ③重油裂化为汽油
④CH3COOCH3与NaOH溶液共热 ⑤炔烃与溴水反应
A.①②③④⑤ B.②③④⑤
C.①②④⑤ D.①②③④
【变式1-3】(24-25高二下·浙江·期中)苯可以发生如下转化(反应条件略),下列说法不正确的是
A.X转化为Y在非水溶液中进行
B.Y转化为Z的转化过程不符合绿色化学的理念
C.Y转化为Z时,Y发生还原反应
D.Z的同系物中苯环上只有一个支链的同系物共有4种
题型二 官能团的增加
【例2-1】(24-25高二上·江苏泰州·期中)是合成高分子材料中的软化剂和增塑剂,其合成路线如下(部分反应条件省略):
下列说法不正确的是
A.过程Ⅰ中与过程Ⅲ中存在相同类型的反应
B.过程Ⅰ中的中间产物为
C.过程Ⅱ可产生与互为同分异构体的副产物
D.可以使用酸性检验是否完全转化为
【例2-2】(24-25高三上·江西·期中)丙烯可发生如下转化(反应条件略):
下列说法不正确的是
A.产物有2种且互为同分异构体(不考虑立体异构)
B.可提高转化的反应速率
C.是缩聚反应,该工艺有利于减轻温室效应
D.过程中,处碳氧键比处更易断裂
【变式2-1】(23-24高二下·安徽·期末)由苯合成N的路线如图所示:
已知:①—R(烷基)为邻位、对位定位基,-NO2为间位定位基,在苯环上引入相应基团所需试剂和条件如下表所示:
序号 所需试剂 条件 引入的基团
Ⅰ CH3Cl AlCl3、加热 -CH3
Ⅱ 浓HNO3 浓H2SO4、加热 -NO2
②易被氧化。下列有关说法错误的是
A.M→N的反应类型为还原反应
B.最后两步反应顺序不能互换
C.试剂1为CH3Cl,条件1是AlCl3、加热
D.若第一步和第二步互调,则最终产物可能含有
【变式2-2】(24-25高二上·上海·期末)在有机合成中,常需将官能团消除或增加,下列合成路线不简洁的是
A.
B.溴乙烷乙醇:
C.1-溴丁烷-丁炔:
D.
【变式2-3】(24-25高二上·江苏南京·期中)对氨基苯甲酸()是一种用途广泛的化工产品和医药中间体,通常以甲苯为原料进行合成。如图为对氨基苯甲酸的一种合成路线。(已知:烷基为苯环上邻、对位定位基,羧基为苯环上间位定位基)。下列说法不正确的是
A.反应①的条件可为:浓/浓
B.反应③的反应类型为氧化反应
C.产物中可能含有副产物
D.若反应①、②顺序互换,则最终得到的产物主要是
题型三 官能团的转化
【例3-1】(24-25高二下·广东江门·期中)精细化学品Z是X与HBr反应的主产物,X→Z的反应机理如下:
下列说法正确的是
A.X与Z中均含有手性碳原子
B.X与Z中含有相同的官能团
C.X、Z均能使溴的CCl4溶液褪色
D.X与HBr反应有副产物生成
【例3-2】(24-25高二·河北邯郸·期中)由转变成,需经过下列哪种合成途径
A.消去→加成→消去 B.加成→消去→消去 C.加成→消去→加成 D.取代→消去加成
【变式3-1】(23-24高二下·四川·期中)下列有机合成路线设计合理的是
A.
B.
C.
D.
【变式3-2】(24-25高三上·广东深圳·期中)绿色有机合成具有原子经济性高、充分利用资源、减少污染等特点。下列说法不正确的是
A.化合物I分子中所有碳原子可能共平面
B.1mol化合物II最多能与4molH2发生加成反应
C.化合物I和III均能使酸性KMnO4溶液褪色
D.化合物III能与FeCl3溶液发生显色反应
【变式3-3】(2025·天津·三模)某研究小组在铑催化的区域成功实现对映选择性烯丙基膦化反应,如图所示(代表苯基,代表甲基)。下列叙述正确的是
A.甲的分子式为
B.甲和乙生成丙的反应是取代反应
C.甲能发生加聚、水解、酯化反应
D.用酸性溶液可以证明甲含有碳碳双键
题型四 简单合成路线评价
【例4-1】(23-24高二下·浙江金华·期末)一种高分子丙的合成路线如下。下列说法正确的是
A.物质M可以是
B.丙水解可重新生成乙分子和M
C.乙分子中至少有13个碳原子共平面
D.1mol丙能和3nmolNaOH溶液反应
【例4-2】(2024·湖南长沙·一模)高分子Y是一种人工合成的多肽,其合成路线如图:
下列说法不正确的是
A.E、F、G中碳原子是sp3和杂化
B.高分子X水解可得到F和G
C.高分子X中存在氢键
D.该合成过程中进行了官能团保护
【变式4-1】(2024·北京·一模)高分子是一种人工合成的多肽,其合成路线如图:
下列说法不正确的是
A.中都是杂化 B.高分子水解可得到和
C.高分子中存在氢键 D.高分子的合成过程中进行了官能团保护
【变式4-2】(24-25高二上·河北承德·期中)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
A.过程①发生了加成反应
B.可以用加溴水的方法来检验丙烯醛分子中的碳碳双键
C.利用相同的原料和原理,也能合成间二甲苯
D.对二甲苯的同分异构体中,共线的碳原子最多有6个
【变式4-3】(24-25高二下·陕西西安·期中)有机物E的化学名称为贝诺酯,具有解热镇痛和抗炎作用。其合成路线如图所示。
下列说法正确的是
A.1mol有机物D与H2加成最多需要消耗6mol
B.贝诺酯E中含有酰胺基、酯基、苯环三种官能团
C.1mol有机物D最多能消耗5molNaOH
D.有机物B碳原子只有一种杂化方式
题型五 微型有机推断
【例5-1】(24-25高二上·江苏盐城·期末)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水溶液 B.Y易溶于水
C.Z的结构简式可能为 D.M分子中有2种官能团
【例5-2】(24-25高三上·北京·期中)某物质的转化关系如图所示,下列有关说法正确的是
A.化合物A的结构可能有3种
B.化合物A中一定含有的官能团是醛基、羧基和碳碳双键
C.F的结构简式可表示为
D.由A生成E发生氧化反应
【变式5-1】(23-24高二下·山东菏泽·期中)聚醋酸乙烯酯难溶于水,可用作白乳胶、塑料薄膜和涂料等,用它可得到聚乙烯醇,聚乙烯醇水溶液可用作医用滴眼液。合成路线如图:
已知RCOOR′+R″OHRCOOR″+R′OH(R′、R″为不同的烃基)
下列说法错误的是
A.试剂a是乙酸
B.由C2H2制备M的反应类型为加成反应
C.聚醋酸乙烯酯不能使溴的四氯化碳溶液褪色
D.由聚醋酸乙烯酯转化为聚乙烯醇过程中还会生成甲酸乙酯
【变式5-2】(24-25高三上·北京·模拟)聚酰胺(PA)具有良好的力学性能,一种合成路线如下图所示。
下列说法不正确的是
A.Y中含有三种官能团 B.②是酯化反应
C.该合成路线中有可循环使用的物质 D.PA可发生水解反应重新生成Z
题型六 有机合成路线设计
【例6-1】(24-25高二下·江西宜春·期中)有机化合物的提取与合成极大地促进了化学科学的发展;药物化学是重要的有机化学分支之一、合成某药物中间体G的流程如图所示:
已知:乙酸酐为2分子乙酸脱水得到,结构简式为(CH3CO)2O。
(1)物质C中含氧官能团的名称为 。
(2)反应⑤的产物F中存在碳碳双键,则其结构简式为 。
(3)反应⑤所需的试剂和条件是 。
(4)反应①的反应类型是 ,反应④的反应类型是 。
(5)以下关于物质E说法正确的是___________。
A.分子中含有3个手性碳原子 B.可以发生缩聚反应形成聚酯
C.可以和FeCl3发生显色反应 D.碳原子采取sp2、sp3杂化
(6)写出满足下列条件的E的任意一种同分异构体的结构简式: 。
① 苯环上只有三个取代基,只含有两种官能团:
② 核磁共振氢谱图中只有四组吸收峰;
③ 1mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2molCO2
(7)根据已有知识并结合相关信息,写出以苯酚和(CH3CH2CO)2O(丙酸酐)为原料制备如下物质的流程图: 。①无机试剂任选;②丙酮(酮羟基)在一定条件下可与Br2反应。
(合成路线常用的表示方式为:)
【例6-2】(24-25高二下·江苏泰州·期中)有机物(药名seleca)能有效治疗心绞痛,一种合成的路线如下:
(1)X的化学式为,其分子中采取杂化方式的碳原子数目是 。
(2)的转化中还生成另外一种有机产物,其结构简式为 。
(3)的反应会生成一种与互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为 。
(4)D的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: (写出一种即可)。
①分子中有-CN
②能发生银镜反应,不能与发生显色反应
③酸性条件下水解产物之一能与发生显色反应
④分子中有3种不同化学环境的氢
(5)已知:(易被氧化)设计以、为原料制取的合成路线流程图 (无机试剂及有机溶剂任选,合成示例见本题题干)。
【变式6-1】(24-25高二下·河北邯郸·期中)芳香烃A是基本有机化工原料,由A制备高分子E和医药中间体K的合成路线(部分反应条件略去)如下图所示:
已知①RCHO;
②(苯胺,易被氧化)
(1)G的化学名称是 。
(2)J中官能团名称是 。
(3)反应②的化学方程式为 。
(4)反应⑦的作用是 。
(5)1mol D与1mol H2的加成产物同时满足下列条件的同分异构体有 种(考虑立体异构)。
①苯环上只有2个处在对位的取代基;
②能与FeCl3发生显色反应;
③分子中只存在一个环不含其它环状结构。
(6)设计以为起始原料制备的合成路线 。(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见题干)
【变式6-2】(24-25高二下·湖南长沙·期中)芝麻酚又名3,4-亚甲二氧基苯酚,是芝麻油重要的香气成分,也是芝麻油重要的品质稳定剂。一种制备芝麻酚的路线如下:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为 ,E中的官能团名称为 。
(2)的化学反应类型依次为 、 。
(3)已知F的分子式为,写出F的结构简式: 。
(4)写出中第2步反应的化学方程式: 。
(5)写出1种满足下列条件的化合物E的同分异构体的结构简式: 。
①苯环上的一氯代物只有2种;②能与溶液反应显紫色;③能与发生反应。
(6)请结合以上流程及已学知识,设计以为原料,制备的合成路线流程图 。(其他试剂任选)
【变式6-3】(24-25高二下·江苏连云港·期中)由有机物A制备抗肿瘤药物氟他胺的合成路线如图所示:
(1)氟他胺中含氧官能团的名称为 。
(2)A的结构简式为 ;反应④的反应类型为 。
(3)F的结构简式为 。吡啶是一种有机碱,其在反应⑤中的作用是 。
(4)已知E在一定条件下水解生成T(C7H7NO2)。T存在多种同分异构体,写出符合下列条件的T的同分异构体的结构简式: 。
①—NH2直接连在苯环上;②与新制氢氧化铜悬浊液共热产生砖红色沉淀;
③核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为1∶2∶2∶2。
(5)对硝基乙酰苯胺()是重要的染料中间体,请写出由苯和乙酰氯(CH3COCl)为原料制备对硝基乙酰苯胺的合成路线图。 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
题型七 以反应条件为线索的有机推断
【例7-1】(24-25高二下·江苏扬州·期中)A的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志,以A为原料可以制备一系列化工产品,I的分子式是。
已知:
(1)A的空间构型为 ,J分子中含氧官能团名称为 。
(2)H分子中采取杂化与杂化的碳原子数目之比为 。
(3)B与银氨溶液反应的化学方程式是 。
(4)1molE分子中,碳原子与氧原子形成的键的数目 ,可以鉴别J、E两种物质的试剂为 。
(5)写出满足以下条件的F的同分异构体结构简式为: 。
①能与氯化铁溶液发生显色反应
②能与碳酸氢钠溶液反应
③核磁共振氢谱测定有5个吸收峰
【变式7-1】(24-25高二下·四川凉山·期中)下面是一个合成反应的流程图。A~G均为有机物,反应中产生的无机物均省略,每一步反应中的试剂与条件有的已注明、有的未注明。根据图填空:
(1)有机物D的名称是 ,G的结构式是 。
(2)反应①的化学方程式 。
(3)反应③的反应条件: ,F含有的官能团为 。
(4)反应②的类型 ,化学方程式为 。
(5)写出一种符合括号内条件的D的同分异构体的结构简式(苯环上有两个取代基,在对位且属于酯类): 。
【变式7-2】(24-25高二下·四川凉山·期中)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。以乙烯为原料生产部分化工产品的反应如图(部分反应条件已略去):
(1)乙烯与H2O反应生成A的化学方程式是 ,实验室由A转化为乙烯的反应条件为 。
(2)B和A反应生成C(无色透明液体,具有水果香味)的化学方程式为 ,该反应的类型为 。
(3)E和B反应生成F的结构简式为 。
(4)乙烯和O2反应生成D的反应类型为 ,写出D的同分异构体的结构简式: 。
题型八 以官能团转化为线索的有机推断
【例8-1】(24-25高二上·江苏盐城·期末)今年12月17日广西壮族自治区贺州某学生因突发高热惊厥死亡,二甲双酮是一种抗惊厥药,以丙烯为起始原料的合成路线如下:
(1)化合物B的结构简式为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)上述合成路线中E制备二甲双酮时生成了副产物F,F的分子式C5H10O3N2,则F结构简式为 。
(4)E的一种同分异构体同时满足以下条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
a.能发生银镜反应,碱性条件下能发生水解反应;分子中只有3种不同化学环境的氢原子。
C.分子中不含-O-O-
(5)已知:①R-BrR-CN②,设计以化合物B为原料合成乌头酸()的路线(无机试剂任选) 。
【变式8-1】(24-25高二下·河南·期中)甲流肆虐期间,生活中一种常用的退烧药——布洛芬发挥着重要作用。布洛芬除具有降温作用外,还有抑制肺部炎症的双重作用。一种以甲苯为原料制备布洛芬的合成路线如图:
已知:。
回答下列问题:
(1)布洛芬的分子式为 ;所需的试剂和反应条件为 。
(2)H中含有的官能团名称为 ;E的结构简式为 。
(3)的反应类型为 。写出反应的化学方程式: 。
(4)化合物D的同分异构体中符合下列条件的同分异构体共有 种(不考虑立体异构);其中峰面积比为的同分异构体的结构简式为
①能与溶液发生反应;
②除苯环外不含其他环状结构,且苯环上有两个取代基;
③两个取代基处于苯环对位上;
(5)某同学以间二甲苯为原料,根据所学知识设计了以下路线制备,完成下列填空:
J、K的结构简式分别为 、 。
【变式8-2】(24-25高二下·广东东莞·期中)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的重要指标,烯烃在化工生产过程中有重要意义。如图所示是以烯烃A为原料合成粘合剂M的路线图。
已知:。
回答下列问题:
(1)A的名称为 ,B中含氧官能团名称是 ,反应③的反应类型为 。
(2)下列关于路线图中的有机物或转化关系的说法正确的是_______(填字母)。
A.A能发生加成反应、氧化反应、加聚反应 B.C分子与HBr反应产物只有一种
C.1mol B完全燃烧需要消耗4.5molO2 D.M在碱性条件下水解称为皂化反应
(3)设计步骤③⑤的目的是 。
(4)第⑥步的化学方程式为 。
(5)结合信息,以为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线 。
合成路线流程图示例如下:。
题型九 以信息为线索的有机推断
【例9-1】(24-25高二下·江苏淮安·期中)高分子化合物G的一种合成路线如下:
已知:①+RCHO(R表示氢原子或烃基);
②D溶液显酸性
回答下列问题:
(1)已知A能发生银镜反应,则A的结构简式 。
(2)下列关于化合物B的说法不正确的是 (填标号)。
①苯环上一氯代物有2种
②分子式为C8H10O2
③既能与FeCl3溶液发生显色反应又能与溴水发生加成反应
④1mol化合物B与足量金属钠反应生成标准状况下氢气的体积约为22.4L
(3)B→C的反应类型是 ;
(4)D→E的目的是 ;
(5)F与足量Na2CO3溶液反应的化学方程式为 。
(6)高分子化合物G的结构简式为 。
(7)参照上述合成路线和信息,结合已学知识,以苯酚、为原料(其他试剂任选),设计制备化合物的合成路线 。
【变式9-1】(24-25高二下·广东潮州·期末)普瑞巴林(K)是一种在临床上广泛使用的抗癫痫药物。普瑞巴林可用异戊二烯(A)作原料来合成,路线如图所示。
已知:i.RCHO++H2O
ii.RCONH2RNH2
(1)按系统命名法,化合物A的名称为 。
(2)B中的官能团有碳碳双键和 ;F→G的反应类型是 。
(3)K发生缩聚反应的化学方程式为 。
(4)J的结构简式为 。
(5)化合物M是E的同系物相对分子质量比E小14,则M的同分异构体中含一种官能团的有机物有 种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱峰面积之比为1:1的同分异构体的结构简式为 。
(6)参考上述合成路线,请将下列以乙二醛、丙二酸二甲酯为原料制备己二酸的合成路线流程图补充完整 。
___________己二酸
(无机试剂及有机溶剂任用,合成路线图示例见本题题干)
【变式9-2】(24-25高二下·北京海淀·期中)洛索洛芬钠H可用于治疗类风湿性关节炎、肩周炎等,其合成路线如下。
已知:
(1)X的结构简式是 。
(2)D中含有的官能团是 。
(3)D与Y反应还会生成少量,与E互为同分异构体。
①Y的结构简式是 。
②的结构简式是 。
③少于E的原因是:相对于生成E,生成时断裂的键的极性 (填“强”或“弱”)。
(4)E经历两步转化为G。
F分子内存在由氢键形成的六元环,F的结构简式是 。
(5)将G和溶液混合加热后生成H,再加入乙醇后有大量白色固体H析出。反应的化学方程式是 。
题型十 有机合成与推断综合
【例10-1】(24-25高二下·北京海淀·期中)有机化合物J具有一定的抑菌活性,合成路线如下:
已知:ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
(1)C中含有官能团的名称为 。
(2)D→E的化学方程式为 。
(3)G的结构简式为 。
(4)F→G反应还会生成一种G的同分异构体X。已知X分子中含一个六元环与七元环,X的结构简式为 (写出一种即可)。
(5)I→J的过程中,经历了下图所示的三步反应。
中间产物2的结构简式为 。
(6)下列说法正确的是 (填序号)。
a.B与D互为同系物 b.J分子中含有2个手性碳原子
c.H→I的过程中,—CN被还原 d.H→J的过程中,乙二醇起到保护官能团的作用
(7)J的碳原子中,不是来源于A的有 (填序号)。
【变式10-1】(24-25高二上·江苏徐州·期中)氯喹是合成一种抑制病毒药物的中间体,其合成路线如下图:
(1)D分子中含氧官能团的名称是 。
(2)的反应需经历两步,其反应类型依次为 、 。
(3)CD反应过程中有副产物X(与D互为同分异构体)生成,X的结构简式为 。
(4)E的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①酸性条件下水解得两种均能发生银镜反应的有机产物,其中一种与溶液发生显色反应;②分子中有氰基(-CN);③分子中有4种不同化学环境的氢;④分子中有一个手性碳原子。
(5)写出以1,3-丁二烯()和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【变式10-2】(24-25高二下·山东菏泽·期中)以石油裂解产物2-丁烯为原料合成一些新物质的路线如下。
已知:Diels-Alder反应:。
(1)生成X的反应类型是 ;Z中含氧官能团的名称是 。
(2)已知物质A分子式为,该分子核磁共振氢谱图显示峰面积之比为;则的化学方程式是 。
(3)Y的结构简式是 。
(4)甲物质的结构简式 。
(5)下列关于产物2的说法正确的是 。
A.产物2的同分异构体可能含有醛基
B.产物2与乙醇互为同系物
C.产物2与足量反应,收集到的体积约为(标况下)
答案解析
题型一 碳骨架的构建
【例1-1】(23-24高二下·浙江台州·期末)苯氧乙酸是制备某种香料的中间体,其制备原理如下图所示:
下列说法正确的是
A.环氧乙烷只能由乙烯氧化法制得
B.苯氧乙酸含有3种含氧官能团
C.苯氧乙醇的结构简式可能为
D.步骤2可以选用或作为氧化剂
【答案】C
【解析】乙烯氧化法制备环氧乙烷,反应为,除此之外,环氧乙烷可以由乙二醇脱水成醚得到,故A错误;苯氧乙酸的结构简式为,有醚键和羧基2种含氧官能团,故B错误;根据分析可知,苯氧乙醇的结构简式为,故C正确;步骤2是苯氧乙醇发生氧化反应生成苯氧乙酸,醇发生催化氧化反应生成醛可以选用或作为氧化剂,但是醇氧化为羧酸必须用强氧化剂,比如可用酸性高锰酸钾,故D错误;故选C。
【例1-2】(24-25高三上·江苏苏州·期中)脯氨酸()是X转化为Y反应的重要催化剂。下列说法不正确的是
A.X和Y互为同分异构体 B.脯氨酸既能与盐酸反应,也能与NaOH反应
C.Y分子中存在2个手性碳原子 D.Y发生消去反应能生成的有机产物有3种
【答案】D
【解析】X和Y分子式相同、结构不同,互为同分异构体,A正确;脯氨酸含有羧基和-NH-,故既能与盐酸反应,也能与NaOH反应,B正确;手性碳原子指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,Y分子中与甲基相连的碳原子为手性碳原子,与羟基相连的碳原子也是手性碳原子,C正确;Y分子连接羟基的碳原子的邻位碳原子上有H原子,所以能发生消去反应生成或,有2种,D错误;故选D。
【变式1-1】(24-25高二上·山东泰安·期末)碳链增长在有机合成中具有重要意义,它是实现由小分子有机物向较大分子有机物转化的主要途径。某同学设计了如下4个反应,其中可以实现碳链增长的是(  )
A.CH3CH2CH2CH2Br和NaCN共热
B.CH3CH2CH2CH2Br和NaOH的乙醇溶液共热
C.CH3CH2Br和NaOH的水溶液共热
D.乙烯和H2O的加成反应
【答案】A
【解析】A中反应为CH3CH2CH2CH2Br+NaCNCH3CH2CH2CH2CN+NaBr,可增加一个碳原子;B、C、D可实现官能团的转化,但碳链长度不变。
【变式1-2】(24-25高二上·河北衡水·期末)下列反应能使碳链缩短的是(  )
①烯烃被酸性KMnO4溶液氧化 ②乙苯被酸性KMnO4溶液氧化 ③重油裂化为汽油
④CH3COOCH3与NaOH溶液共热 ⑤炔烃与溴水反应
A.①②③④⑤ B.②③④⑤
C.①②④⑤ D.①②③④
【答案】D
【解析】①中反应使碳碳双键断裂,碳链缩短;②中反应生成苯甲酸,碳链缩短;③中反应使碳碳键断裂,碳链缩短;④中反应生成乙酸钠和甲醇,碳链缩短;⑤中反应生成溴代烃,碳链长度不变。
【变式1-3】(24-25高二下·浙江·期中)苯可以发生如下转化(反应条件略),下列说法不正确的是
A.X转化为Y在非水溶液中进行
B.Y转化为Z的转化过程不符合绿色化学的理念
C.Y转化为Z时,Y发生还原反应
D.Z的同系物中苯环上只有一个支链的同系物共有4种
【答案】D
【解析】催化剂AlCl3和丁二酸酐会水解,故在非水溶液中X、Y进行反应,A正确;力求反应物分子中的所有原子全都转化到目标产物中,理想状态的原子利用率为100%,而Y转化为Z的转化过程中有氧元素未转化到产物中,并且有Hg做催化剂污染环境,不符合绿色化学的理念,B正确;Y转化为Z时失氧加氢,Y发生还原反应,C正确;Z的同系物中苯环上只有一个支链的同系物(结构相似相差若干个CH2原子团)种类大于4,D错误;故选D。
题型二 官能团的增加
【例2-1】(24-25高二上·江苏泰州·期中)是合成高分子材料中的软化剂和增塑剂,其合成路线如下(部分反应条件省略):
下列说法不正确的是
A.过程Ⅰ中与过程Ⅲ中存在相同类型的反应
B.过程Ⅰ中的中间产物为
C.过程Ⅱ可产生与互为同分异构体的副产物
D.可以使用酸性检验是否完全转化为
【答案】D
【分析】X中含有碳氧双键,则过程Ⅰ中X发生碳氧双键的加成反应生成Y;Y中含有羟基,则过程Ⅱ在浓硫酸、加热条件下,Y发生消去反应生成Z;Z中含有碳碳双键,则过程Ⅲ中Z与水发生加成反应生成W。
【解析】根据分析,过程Ⅰ中与过程Ⅲ中均为加成反应,A正确;X中含有碳氧双键,氧原子电负性大,带部分负电荷,当与极性试剂发生加成反应时,带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上,即基团与氧原子相连,因此过程Ⅰ中的中间产物为,B正确;根据分析,过程Ⅱ在浓硫酸、加热条件下Y发生消去反应,因此可生成副产物,与互为同分异构体,C正确;Z中含有碳碳双键,W中含有羟基,均可以被酸性溶液氧化使其褪色,则无法使用酸性检验是否完全转化为W,D错误;故选D。
【例2-2】(24-25高三上·江西·期中)丙烯可发生如下转化(反应条件略):
下列说法不正确的是
A.产物有2种且互为同分异构体(不考虑立体异构)
B.可提高转化的反应速率
C.是缩聚反应,该工艺有利于减轻温室效应
D.过程中,处碳氧键比处更易断裂
【答案】C
【分析】丙烯与HOCl发生加成反应得到M,M有CH3-CHCl-CH2OH和CH3-CHOH-CH2Cl两种可能的结构,在Ca(OH)2环境下脱去HCl生成物质Y(),Y在H+环境水解引入羟基,再脱去H+得到主产物Z;Y与CO2发生加聚反应得到物质P。
【解析】根据分析可知,产物M有2中结构且互为同分异构体,A正确;根据分析可知,H+促进Y中醚键的水解,后又脱离,使Z成为主产物,故可提高转化的反应速率,B正确;是CO2与Y发生加聚反应,没有小分子生成,不是缩聚反应,该工艺有利于消耗CO2,减轻温室效应,C错误;题干部分可以看出,是a出碳氧键断裂,故处碳氧键比处更易断裂,D正确;故选C。
【变式2-1】(23-24高二下·安徽·期末)由苯合成N的路线如图所示:
已知:①—R(烷基)为邻位、对位定位基,-NO2为间位定位基,在苯环上引入相应基团所需试剂和条件如下表所示:
序号 所需试剂 条件 引入的基团
Ⅰ CH3Cl AlCl3、加热 -CH3
Ⅱ 浓HNO3 浓H2SO4、加热 -NO2
②易被氧化。下列有关说法错误的是
A.M→N的反应类型为还原反应
B.最后两步反应顺序不能互换
C.试剂1为CH3Cl,条件1是AlCl3、加热
D.若第一步和第二步互调,则最终产物可能含有
【答案】C
【解析】由题干转化关系信息可知,M→N即硝基转化为氨基,故该反应的反应类型为还原反应,A正确;由题干信息②可知,易被氧化,故最后两步反应顺序不能互换,B正确;由已知信息①—R(烷基)为邻位、对位定位基,-NO2为间位定位基,则合成过程中应该先引入硝基,然后再硝基的间位上引入两个-CH3,故试剂1为浓HNO3,条件1是浓H2SO4、加热,C错误;由题干转化信息可知,若第一步和第二步互调,即先在苯环上引入甲基,甲苯与浓硝酸、浓硫酸加热反应时将得到2,4,6-三硝基甲苯,则最终产物可能含有,D正确;故选C。
【变式2-2】(24-25高二上·上海·期末)在有机合成中,常需将官能团消除或增加,下列合成路线不简洁的是
A.
B.溴乙烷乙醇:
C.1-溴丁烷-丁炔:
D.
【答案】B
【解析】乙烯先加成后水解,路线设计合理简洁,A项不符合题意;溴乙烷在氢氧化钠水溶液中加热水解即可生成乙醇,合成路线不简洁,B项符合题意;1-溴丁烷先发生消去反应后再发生加成反应,存在2个卤素原子后发生消去反应可生成炔,路线设计合理简洁,C项不符合题意;乙烯先发生加成反应,存在2个卤素原子后发生消去反应可生成炔,路线设计合理简洁,D项不符合题意;故选B。
【变式2-3】(24-25高二上·江苏南京·期中)对氨基苯甲酸()是一种用途广泛的化工产品和医药中间体,通常以甲苯为原料进行合成。如图为对氨基苯甲酸的一种合成路线。(已知:烷基为苯环上邻、对位定位基,羧基为苯环上间位定位基)。下列说法不正确的是
A.反应①的条件可为:浓/浓
B.反应③的反应类型为氧化反应
C.产物中可能含有副产物
D.若反应①、②顺序互换,则最终得到的产物主要是
【答案】B
【解析】反应①为甲苯的硝化反应,则反应条件为:浓/浓,A正确;
B.反应③硝基被还原为氨基,反应类型为还原反应,B错误;由于烷基为邻对位定位基,所以最后含有副产品,C正确;若反应①、②顺序互换,由于—COOH为间位定位基,所以会将硝基引入羧基间位,还原后氨基与羧基位于间位,D正确;故选B。
题型三 官能团的转化
【例3-1】(24-25高二下·广东江门·期中)精细化学品Z是X与HBr反应的主产物,X→Z的反应机理如下:
下列说法正确的是
A.X与Z中均含有手性碳原子
B.X与Z中含有相同的官能团
C.X、Z均能使溴的CCl4溶液褪色
D.X与HBr反应有副产物生成
【答案】D
【解析】连接四种不同基团的碳为手性碳原子,根据图知X中不含有手性碳原子,Z中连接溴原子的碳原子为手性碳原子,故A错误;X中含有碳碳双键,Z中含有碳溴键,两者均只有一种官能团,故B错误;Z不能和溴反应,所以Z不能使溴的CCl4溶液褪色,故C错误;X中的碳碳双键可以和HBr发生加成反应生成,故D正确;故选D。
【例3-2】(24-25高二·河北邯郸·期中)由转变成,需经过下列哪种合成途径
A.消去→加成→消去 B.加成→消去→消去 C.加成→消去→加成 D.取代→消去加成
【答案】A
【解析】由发生消去反应得,再与加成得到,然后发生消去反应得到,发生的合成途径是消去→加成→消去;故选A。
【变式3-1】(23-24高二下·四川·期中)下列有机合成路线设计合理的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】酸性高锰酸钾溶液有强氧化性,氧化醛基的同时也会氧化碳碳双键,A错误;第一步反应,催化剂条件下取代的是苯环上的氢原子,取代侧链上的氢原子应该是光照条件,B错误;第二步反应,卤代烃的消去反应需要氢氧化钠醇溶液加热,C错误;第一步丙炔与水加成反应生成的烯醇不稳定转化为丙酮,第二步反应丙酮与氢气加成得到2-丙醇,D正确;故选D。
【变式3-2】(24-25高三上·广东深圳·期中)绿色有机合成具有原子经济性高、充分利用资源、减少污染等特点。下列说法不正确的是
A.化合物I分子中所有碳原子可能共平面
B.1mol化合物II最多能与4molH2发生加成反应
C.化合物I和III均能使酸性KMnO4溶液褪色
D.化合物III能与FeCl3溶液发生显色反应
【答案】D
【解析】苯环上和与苯环直接相连的碳原子共面,碳碳双键和与碳碳双键直接相连的碳原子共面,单键可以旋转,可通过旋转后与苯环、碳碳双键形成的面共面,A正确;含有一个苯环、一个醛基,1mol化合物II最多能与4molH2发生加成反应,B正确;化合物Ⅰ中含有碳碳双键、化合物Ⅱ含有醛基,都能被酸性高锰酸钾氧化从而使其褪色,,C正确;化合物III无酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应,D错误;故选D。
【变式3-3】(2025·天津·三模)某研究小组在铑催化的区域成功实现对映选择性烯丙基膦化反应,如图所示(代表苯基,代表甲基)。下列叙述正确的是
A.甲的分子式为
B.甲和乙生成丙的反应是取代反应
C.甲能发生加聚、水解、酯化反应
D.用酸性溶液可以证明甲含有碳碳双键
【答案】B
【解析】如图,甲的分子式为,A错误;观察甲、乙、丙的结构可知,甲中羟基被乙中取代,发生取代反应,B正确;甲不含酯基,不能发生水解反应,C错误;甲中碳碳双键和醇羟基都能与酸性高锰酸钾溶液反应,D错误;故选B。
题型四 简单合成路线评价
【例4-1】(23-24高二下·浙江金华·期末)一种高分子丙的合成路线如下。下列说法正确的是
A.物质M可以是
B.丙水解可重新生成乙分子和M
C.乙分子中至少有13个碳原子共平面
D.1mol丙能和3nmolNaOH溶液反应
【答案】A
【解析】物质M可以是,能发生反应n+n→+(2n-1)CH3OH,A正确;乙到丙有甲醇生成,故应该是丙分子和甲醇反应重新生成乙分子和, B错误;苯是平面结构,苯环处于对位的碳原子及其相连的原子在同一直线上,碳碳单键可以旋转,乙分子中至少有9个碳原子共平面,连接两个苯环的碳原子为四面体结构,乙分子中至多有13个碳原子共平面,故C错误;1mol丙水解产生nmol碳酸和2nmol酚羟基,氢氧化钠溶液足量时,能和(3n+1)molNaOH溶液反应,D错误;故选A。
【例4-2】(2024·湖南长沙·一模)高分子Y是一种人工合成的多肽,其合成路线如图:
下列说法不正确的是
A.E、F、G中碳原子是sp3和杂化
B.高分子X水解可得到F和G
C.高分子X中存在氢键
D.该合成过程中进行了官能团保护
【答案】B
【分析】由有机物的转化关系可知,一定条件下与(CH)3CHCOOH发生取代反应生成,催化剂作用下与发生缩聚反应生成,一定条件下发生水解反应生成。
【解析】饱和碳原子采取sp3杂化,形成双键的碳原子采取杂化,由结构简式可知,E、F、G中碳原子的杂化方式为sp3和杂化,故A正确;由结构简式可知,高分子X一定条件下发生水解反应生成、和(CH)3CHCOOH,故B错误;由结构简式可知,高分子X中含有的酰胺基能形成氢键,故C正确;由结构简式可知,E分子和高分子Y中都含有氨基,则高分子Y的合成过程中进行了官能团氨基的保护,故D正确;故选B。
【变式4-1】(2024·北京·一模)高分子是一种人工合成的多肽,其合成路线如图:
下列说法不正确的是
A.中都是杂化 B.高分子水解可得到和
C.高分子中存在氢键 D.高分子的合成过程中进行了官能团保护
【答案】B
【解析】中都含有氨基,都是杂化,故A正确;由结构简式可知,高分子Y一定条件下发生水解反应生成和,故B错误;由结构简式可知,高分子X中含有的酰胺基能形成氢键,故C正确;由结构简式可知,E分子和高分子Y中都含有氨基,则高分子Y的合成过程中进行了官能团氨基的保护,故D正确;故选B。
【变式4-2】(24-25高二上·河北承德·期中)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
A.过程①发生了加成反应
B.可以用加溴水的方法来检验丙烯醛分子中的碳碳双键
C.利用相同的原料和原理,也能合成间二甲苯
D.对二甲苯的同分异构体中,共线的碳原子最多有6个
【答案】B
【分析】根据流程图,异戊二烯与丙烯醛,通过过程①加成反应生成的物质M为,物质M在催化剂作用下经过过程②生成对二甲苯。
【解析】过程①发生的是加成反应,A正确;丙烯醛分子中的碳碳双键、醛基都可以使溴水褪色,B错误;根据上述反应原理可以推出:C正确;对二甲苯的同分异构体中,具有这种结构,其共线碳原子最多有6个,D正确;故选B。
【变式4-3】(24-25高二下·陕西西安·期中)有机物E的化学名称为贝诺酯,具有解热镇痛和抗炎作用。其合成路线如图所示。
下列说法正确的是
A.1mol有机物D与H2加成最多需要消耗6mol
B.贝诺酯E中含有酰胺基、酯基、苯环三种官能团
C.1mol有机物D最多能消耗5molNaOH
D.有机物B碳原子只有一种杂化方式
【答案】A
【分析】由C和D可推出B的结构式为:,由D和乙酸在浓硫酸、加热条件下反应生成E,则E结构为:,据此分析;
【解析】有机物D中只有苯环能和氢气发生加成反应,故1mol有机物D与H2加成最多需要消耗6mol,A正确;由分析可知,贝诺酯E为,该分子中含有酰胺基、酯基两种官能团,B错误;D的结构简式为,该分子中2个酯基水解消耗2molNaOH,水解生成的2mol酚羟基也能与NaOH反应,消耗2molNaOH,共消耗4molNaOH,C错误;B的结构式为:,苯环、羧基、酮羰基上碳原子杂化方式为,甲基的杂化方式为,D错误;故选A。
题型五 微型有机推断
【例5-1】(24-25高二上·江苏盐城·期末)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水溶液 B.Y易溶于水
C.Z的结构简式可能为 D.M分子中有2种官能团
【答案】D
【分析】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Y为HOCH2CH2OH,在浓硫酸加热条件下与Z发生反应生成单体M,结合Q可反推知单体M为,则Z为;
【解析】根据分析可知,1,2-二溴乙烷发生水解反应,反应所需试剂为NaOH水溶液,A正确;Y为HOCH2CH2OH,含羟基,可与水分子间形成氢键,增大在水中溶解度,易溶于水,B正确;根据分析,Z的结构简式可能为,C正确;根据分析M为,含有酯基、碳碳双键、羟基3种官能团,D错误;故选D。
【例5-2】(24-25高三上·北京·期中)某物质的转化关系如图所示,下列有关说法正确的是
A.化合物A的结构可能有3种
B.化合物A中一定含有的官能团是醛基、羧基和碳碳双键
C.F的结构简式可表示为
D.由A生成E发生氧化反应
【答案】C
【分析】由有机物的转化关系可知,由A能与碳酸氢钠反应可知,A分子中含有—COOH,能发生银镜反应说明含有—CHO或—OOCH;由B能与溴水发生加成反应可知,A分子中含有碳碳双键或碳碳三键;由D的碳链没有支链、F是分子式为C4H6O2的环状化合物可知,F为,则A分子中含有醛基、羧基、碳碳双键或碳碳三键,结构简式可能为HOOCCH=CHCHO或HOOCC≡CCHO。
【解析】由分析可知,A的结构简式可能为HOOCCH=CHCHO或HOOCC≡CCHO,故A错误;由分析可知,A中可能含有的官能团是醛基、羧基和碳碳双键,故B错误;由分析可知,F的结构简式为,故C正确;由图可知,在镍做催化剂作用下,A与氢气发生还原反应生成E,故D错误;故选C。
【变式5-1】(23-24高二下·山东菏泽·期中)聚醋酸乙烯酯难溶于水,可用作白乳胶、塑料薄膜和涂料等,用它可得到聚乙烯醇,聚乙烯醇水溶液可用作医用滴眼液。合成路线如图:
已知RCOOR′+R″OHRCOOR″+R′OH(R′、R″为不同的烃基)
下列说法错误的是
A.试剂a是乙酸
B.由C2H2制备M的反应类型为加成反应
C.聚醋酸乙烯酯不能使溴的四氯化碳溶液褪色
D.由聚醋酸乙烯酯转化为聚乙烯醇过程中还会生成甲酸乙酯
【答案】D
【解析】根据聚醋酸乙烯酯的结构得到M的结构简式为CH2=CHOOCCH3,M是乙炔和试剂a发生加成反应得到的,则根据质量守恒得到试剂a是乙酸,A正确;乙炔与乙酸发生加成反应生成醋酸乙烯酯(M),B正确;聚醋酸乙烯酯中不含碳碳双键或碳碳三键,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,C正确;根据已知信息可知,则聚醋酸乙烯酯与甲醇反应生成聚乙烯醇和乙酸甲酯,D错误;故选D。
【变式5-2】(24-25高三上·北京·模拟)聚酰胺(PA)具有良好的力学性能,一种合成路线如下图所示。
下列说法不正确的是
A.Y中含有三种官能团 B.②是酯化反应
C.该合成路线中有可循环使用的物质 D.PA可发生水解反应重新生成Z
【答案】D
【分析】Z和 发生缩聚反应生成PA,结合Z的分子式知,Z为 ,根据Y、Z的分子式知,Y和甲醇发生酯化反应生成Z,则Y为 ,X发生消去反应、取代反应生成Y,以此解答。
【解析】根据分析,Y为含有三种官能团:羧基、醚键和碳碳双键,A正确;Y和甲醇发生酯化反应生成Z,②是酯化反应,B正确;由Z和PA的结构简式可以推知,Z和发生缩聚反应生成PA的过程中会生成甲醇,可循环使用,C正确;由Z和PA的结构简式可以推知,PA可发生水解反应得到,不能直接得到Z,D错误;故选D。
题型六 有机合成路线设计
【例6-1】(24-25高二下·江西宜春·期中)有机化合物的提取与合成极大地促进了化学科学的发展;药物化学是重要的有机化学分支之一、合成某药物中间体G的流程如图所示:
已知:乙酸酐为2分子乙酸脱水得到,结构简式为(CH3CO)2O。
(1)物质C中含氧官能团的名称为 。
(2)反应⑤的产物F中存在碳碳双键,则其结构简式为 。
(3)反应⑤所需的试剂和条件是 。
(4)反应①的反应类型是 ,反应④的反应类型是 。
(5)以下关于物质E说法正确的是___________。
A.分子中含有3个手性碳原子 B.可以发生缩聚反应形成聚酯
C.可以和FeCl3发生显色反应 D.碳原子采取sp2、sp3杂化
(6)写出满足下列条件的E的任意一种同分异构体的结构简式: 。
① 苯环上只有三个取代基,只含有两种官能团:
② 核磁共振氢谱图中只有四组吸收峰;
③ 1mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2molCO2
(7)根据已有知识并结合相关信息,写出以苯酚和(CH3CH2CO)2O(丙酸酐)为原料制备如下物质的流程图: 。①无机试剂任选;②丙酮(酮羟基)在一定条件下可与Br2反应。
(合成路线常用的表示方式为:)
【答案】(1)羟基、酮羰基
(2)
(3)浓硫酸、加热
(4) 取代反应 还原反应
(5)BD
(6)、
(7)
【分析】根据A的结构简式可知A发生取代反应生成B,B发生分子内重排生成C,在乙酸钠的作用下C和乙二酸二乙酯反应生成E,E和氢气发生加成反应生成F,比较E和G的结构简式可知F为,E发生消去反应得F,F再与氢气加成得G,据此解答;
【解析】(1)根据C的结构简式可知C中含氧官能团的名称为羟基、酮羰基;
(2)由上述分析可知F的结构简式为;
(3)反应⑤是醇羟基发生消去反应,反应条件为浓硫酸、加热;
(4)反应①是取代反应,反应④是D与H2发生加成反应,反应类型也是还原反应;
(5)连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,故E中的手性碳原子有2个,即连羟基的碳和连羧基的碳,故A错误;E中含醇羟基和羧基,可以发生分子间酯化反应形成聚酯,故B正确;E中不含酚羟基,不能使FeCl3发生显色反应,故C错误;E中饱和碳原子采用sp3杂化,苯环和羧基中的碳原子采用sp2杂化,故D正确;故选BD;
(6)E的结构为,其同分异构体满足:①苯环上只有三个取代基,只含有两种官能团,结合组成可知,氟原子一定是一种官能团,则氧原子组成一种官能团,1mol该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2molCO2,可知应含2个-COOH;②核磁共振氢谱图中只有四组吸收峰,说明含四种氢原子,结构具有对称性;符合的结构有:、;
(7)苯酚和丙酸酐发生流程中①反应生成,在氯化铝作用下反应生成,在钯催化剂作用下与氢气加成生成,与溴水发生取代反应生成 ,合成路线为:。
【例6-2】(24-25高二下·江苏泰州·期中)有机物(药名seleca)能有效治疗心绞痛,一种合成的路线如下:
(1)X的化学式为,其分子中采取杂化方式的碳原子数目是 。
(2)的转化中还生成另外一种有机产物,其结构简式为 。
(3)的反应会生成一种与互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为 。
(4)D的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: (写出一种即可)。
①分子中有-CN
②能发生银镜反应,不能与发生显色反应
③酸性条件下水解产物之一能与发生显色反应
④分子中有3种不同化学环境的氢
(5)已知:(易被氧化)设计以、为原料制取的合成路线流程图 (无机试剂及有机溶剂任选,合成示例见本题题干)。
【答案】(1)4
(2)
(3)
(4)或
(5)
【分析】A为与SOCl2反应生成,B与X作用生成的C为,X为CH3CH2NHCH2COOCH3,C在一定条件下反应生成,D在NaOH、CaO/△下生成,E与Y在甲醇钠中生成,F与H2NC(CH3)3生成。
【解析】(1)根据分析,X的结构简式为CH3CH2NHCH2COOCH3,采取sp3杂化的碳原子为:*CH3*CH2NH*CH2COO*CH3,其分子中带*的碳原子采取sp3杂化方式的碳原子数目是4。故答案为:4;
(2)C→D的转化中还生成另外一种有机产物,其结构简式为CH3OH。故答案为:CH3OH;
(3)F→G的反应会生成一种与G互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为。
(4)D的一种同分异构体同时满足下列条件,①分子中有-CN;②能发生银镜反应,不能与FeCl3发生显色反应,含有醛基,无酚羟基;③酸性条件下水解产物之一能与发生显色反应,含有酚与酸形成的酯;④分子中有3种不同化学环境的氢,同时满足上述条件的异构体有或;
(5)由已知信息,应先将甲苯与浓硝酸硝化,再将甲基氧化,然后将硝基还原为氨基,再与环氧乙烷反应,合成路线流程图:。
【变式6-1】(24-25高二下·河北邯郸·期中)芳香烃A是基本有机化工原料,由A制备高分子E和医药中间体K的合成路线(部分反应条件略去)如下图所示:
已知①RCHO;
②(苯胺,易被氧化)
(1)G的化学名称是 。
(2)J中官能团名称是 。
(3)反应②的化学方程式为 。
(4)反应⑦的作用是 。
(5)1mol D与1mol H2的加成产物同时满足下列条件的同分异构体有 种(考虑立体异构)。
①苯环上只有2个处在对位的取代基;
②能与FeCl3发生显色反应;
③分子中只存在一个环不含其它环状结构。
(6)设计以为起始原料制备的合成路线 。(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见题干)
【答案】(1)对甲基苯胺(4-甲基苯胺)
(2)羧基、碳溴键、酰胺基
(3)+2NaOH+2NaCl+H2O
(4)保护氨基
(5)11
(6)
【分析】A为芳香烃,结合C的结构简式可知,A为,B的分子式为C7H6Cl2,是与氯气发生取代反应的有机产物,由反应条件可知,取代的是环外甲基的两个氢原子,其结构简式为,D发生加聚反应生成高分子化合物E;甲苯发生硝化反应生成F,由I的结构简式可知,硝基位于甲基的对位,即F为,F发生还原反应生成G,则G为,由Ⅰ的结构简式、H的分子式可知H的结构简式为,H被酸性高锰酸钾溶液氧化生成Ⅰ,Ⅰ发生取代反应生成G,J发生水解反应生成K,可知G→H是为了保护氨基,防止被氧化;
【解析】(1)G的结构为,则G的化学名称为对甲基苯胺(4-甲基苯胺);
(2)根据J的结构可知,J中官能团有羧基、碳溴键、酰胺基;
(3)结合卤代烃的水解以及已知信息①,反应②的化学方程式为:;
(4)由分析可知,反应⑦的作用是保护氨基,防止被氧化;
(5)D的结构简式为,D的分子式为,1mol D与1mol 的加成产物分子式为,该加成产物的同分异构体能与发生显色反应,该加成产物的同分异构体中含酚羟基,分子中只存在一个环不含其它环状结构,且苯环上只有2个处在对位的取代基,两个取代基有下列情况:①和,②和,③和,④和,⑤和,⑥和,⑦和,⑧和,考虑立体异构,故①②④存在顺反异构,则符合条件的同分异构体共8+3=11种;
(6)可由二卤代烃水解得到,二卤代烃可由烯烃加成生成,氯代烃发生消去反应得到烯烃,因此以为原料合成,可先将与氢气加成生成,在NaOH醇溶液中发生消去反应生成,与溴加成得到,在NaOH水溶液中发生水解反应得到,则合成路线为:。
【变式6-2】(24-25高二下·湖南长沙·期中)芝麻酚又名3,4-亚甲二氧基苯酚,是芝麻油重要的香气成分,也是芝麻油重要的品质稳定剂。一种制备芝麻酚的路线如下:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为 ,E中的官能团名称为 。
(2)的化学反应类型依次为 、 。
(3)已知F的分子式为,写出F的结构简式: 。
(4)写出中第2步反应的化学方程式: 。
(5)写出1种满足下列条件的化合物E的同分异构体的结构简式: 。
①苯环上的一氯代物只有2种;②能与溶液反应显紫色;③能与发生反应。
(6)请结合以上流程及已学知识,设计以为原料,制备的合成路线流程图 。(其他试剂任选)
【答案】(1) 醚键、(酮)羰基
(2) 氧化反应 取代反应
(3)
(4)
(5)(或)
(6)
【分析】A的分子式为C6H10,有2个不饱和度,根据B可知A中也含碳环且为6碳环,占一个不饱和度,还有一个不饱和度一定为双键,从而得知A的结构式,名称为环己烯,A先与溴水加成生成,再水解生成B,B脱氢生成了C,根据D分子式可知,C发生取代反应生成了D(),D发生取代反应生成了E(),E发生取代生成F(),F水解生成了G(),G酸化形成酚羟基生成H,以此分析;
【解析】(1)A能加成,根据B的结构可知A为环己烯,官能团为碳碳双键,结构式为;E()中的官能团名称为醚键、(酮)羰基;
(2)B为,C为,的化学反应为去氢反应,故反应类型为氧化反应,C为,D为,的化学反应为羟基上的H被取代,反应类型为取代反应;
(3)根据F的分子式可知,E中增加了一个氧原子,发生氧化反应生成F,故F的结构简式:;
(4)A的结构式,A先与溴水加成生成,再水解生成B,中第2步反应为卤代烃的水解反应,化学方程式:;
(5)化合物E的化学式为C9H8O3,同分异构体的结构简式:①苯环上一氯代物只有2种,说明苯环上只有2种氢原子;②能与溶液反应显紫色,说明含有酚羟基;③能与发生反应,说明含有羧基;故分子结构简式或;
(6)可以由可以由水解生成,由转化可知,氧化生成,而发生催化氧化生成,合成路线:。
【变式6-3】(24-25高二下·江苏连云港·期中)由有机物A制备抗肿瘤药物氟他胺的合成路线如图所示:
(1)氟他胺中含氧官能团的名称为 。
(2)A的结构简式为 ;反应④的反应类型为 。
(3)F的结构简式为 。吡啶是一种有机碱,其在反应⑤中的作用是 。
(4)已知E在一定条件下水解生成T(C7H7NO2)。T存在多种同分异构体,写出符合下列条件的T的同分异构体的结构简式: 。
①—NH2直接连在苯环上;②与新制氢氧化铜悬浊液共热产生砖红色沉淀;
③核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为1∶2∶2∶2。
(5)对硝基乙酰苯胺()是重要的染料中间体,请写出由苯和乙酰氯(CH3COCl)为原料制备对硝基乙酰苯胺的合成路线图。 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)酰胺基、硝基
(2) 还原反应
(3) 与生成的HCl反应,促进反应正向进行,提高产率
(4)
(5)
【分析】由B的分子式,以及C的结构可知,芳香烃A与氯气在光照条件下发生甲基的取代反应,则A为甲苯,结构简式为,则B为,B发生取代反应生成C,C和浓硝酸在浓硫酸作用下发生取代(硝化)反应生成D,D发生还原反应生成E,E与发生取代反应生成F,结合氟他胺的结构可知,F的结构简式为,据此解答。
【解析】(1)氟他胺中含氧官能团的名称为:酰胺基、硝基;
(2)由分析可知,A的结构简式为:;反应④由D中的硝基转化为E中的氨基,发生的是还原反应;
(3)根据分析可知,F的结构简式为:;E与F发生取代反应,生成物有HCl,吡啶显碱性,吸收生成的HCl,促使反应正向进行,提高产率;
(4)T的分子式为C7H7NO2,符合条件①—NH2直接连在苯环上;②与新制氢氧化铜悬浊液共热产生砖红色沉淀,含有醛基;③核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为1∶2∶2∶2,符合苯环上有两个取代基,一个为氨基,一个甲酸酯基,符合条件的结构简式为:;
(5)可以由经过硝化反应得到,可以由与CH3COCl反应得到,可以由硝基苯还原得到,硝基苯可以由苯硝化反应得到,故合成路线为: 。
题型七 以反应条件为线索的有机推断
【例7-1】(24-25高二下·江苏扬州·期中)A的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志,以A为原料可以制备一系列化工产品,I的分子式是。
已知:
(1)A的空间构型为 ,J分子中含氧官能团名称为 。
(2)H分子中采取杂化与杂化的碳原子数目之比为 。
(3)B与银氨溶液反应的化学方程式是 。
(4)1molE分子中,碳原子与氧原子形成的键的数目 ,可以鉴别J、E两种物质的试剂为 。
(5)写出满足以下条件的F的同分异构体结构简式为: 。
①能与氯化铁溶液发生显色反应
②能与碳酸氢钠溶液反应
③核磁共振氢谱测定有5个吸收峰
【答案】(1) 平面形 羧基
(2)4:1
(3)
(4) 3mol 溶液
(5)
【分析】A的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志,可知A为CH2=CH2,由转化关系可知,B为CH3CHO,C为CH3COOH,C发生取代反应生成D,结合H的结构可知F为,根据J结构简式知,故I为,J发生水解反应得到E(邻羟基苯甲酸),E与甲醇发生酯化反应得到F,D和F发生取代反应生成H。
【解析】(1)由上述分析可知,A为乙烯,其结构简式为CH2=CH2,平面形结构;J中含氧官能团为羧基。
(2)H分子中饱和碳原子采取sp3杂化,双键碳原子采取sp2杂化,故采取杂化与杂化的碳原子数目之比为4:1。
(3)B与银氨溶液发生氧化反应生成C的化学方程式为。
(4)1molE中与-OH相连的1mol碳原子与氧原子形成的键,-COOH中含有2mol碳原子与氧原子形成的键;E中含有酚羟基,故鉴别J、E两种物质的试剂为溶液。
(5)F的同分异构体符合下列条件:①能与氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基; ②能与碳酸氢钠溶液反应,含有羧基;③核磁共振氢谱有5个吸收峰,则该同分异构体的结构简式为:,。
【变式7-1】(24-25高二下·四川凉山·期中)下面是一个合成反应的流程图。A~G均为有机物,反应中产生的无机物均省略,每一步反应中的试剂与条件有的已注明、有的未注明。根据图填空:
(1)有机物D的名称是 ,G的结构式是 。
(2)反应①的化学方程式 。
(3)反应③的反应条件: ,F含有的官能团为 。
(4)反应②的类型 ,化学方程式为 。
(5)写出一种符合括号内条件的D的同分异构体的结构简式(苯环上有两个取代基,在对位且属于酯类): 。
【答案】(1) 对苯二甲酸 HOCH2CH2OH
(2)+2NaOH+2NaCl
(3) 浓硫酸、加热 碳溴键或C—Br键
(4) 氧化反应 +O2+2H2O
(5)(或)
【分析】由题目可知A为 ,B为,C为,D为
E为CH2=CH2,F为BrCH2CH2Br,G为HOCH2CH2OH。
反应①为取代反应,反应②氧化反应,反应③消去反应, 反应④为加成反应,反应⑤为取代反应。
【解析】(1)有机物D的名称是对苯二甲酸,G的结构式是HOCH2CH2OH。
(2)反应①的化学方程式 + 2NaOH +2NaCl。
(3)反应③的反应条件是浓硫酸、加热,F为BrCH2CH2Br,含有的官能团为碳溴键或C—Br键。
(4)反应②为+O2+2H2O,属于氧化反应。
(5)D的同分异构体中,苯环上有两个取代基,在对位且属于酯类的物质其结构简式为
(或)。
【变式7-2】(24-25高二下·四川凉山·期中)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。以乙烯为原料生产部分化工产品的反应如图(部分反应条件已略去):
(1)乙烯与H2O反应生成A的化学方程式是 ,实验室由A转化为乙烯的反应条件为 。
(2)B和A反应生成C(无色透明液体,具有水果香味)的化学方程式为 ,该反应的类型为 。
(3)E和B反应生成F的结构简式为 。
(4)乙烯和O2反应生成D的反应类型为 ,写出D的同分异构体的结构简式: 。
【答案】(1) CH2=CH2+H2OCH3CH2OH 浓硫酸、170 ℃
(2)CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O 取代反应
(3)CH3COOCH2CH2OOCCH3
(4) 氧化反应 CH3CHO
【分析】乙烯(CH2=CH2)与H2O加成生成A(CH3CH2OH),A氧化生成B(CH3COOH),B与A在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应生成C(CH3COOCH2CH3),乙烯在Ag的作用下与O2反应生成D(),D水解生成E(),E在浓硫酸、加热条件下与B发生酯化反应生成F(CH3COOCH2CH2OOCCH3)。
【解析】(1)乙烯与H2O反应生成A的化学方程式是CH2=CH2+H2OCH3CH2OH;实验室由A转化为乙烯的反应条件为浓硫酸、170 ℃;
(2)B和A反应生成C的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O,该反应为取代反应;
(3)E和B反应生成F的结构简式为CH3COOCH2CH2OOCCH3;
(4)乙烯和O2反应生成D的反应类型为氧化反应(加氧为氧化反应),D为,分子式为C2H4O,结构中有一个三元环,不饱和度为1,与含有双键的物质互为同分异构体,因此同分异构体为CH3CHO。
题型八 以官能团转化为线索的有机推断
【例8-1】(24-25高二上·江苏盐城·期末)今年12月17日广西壮族自治区贺州某学生因突发高热惊厥死亡,二甲双酮是一种抗惊厥药,以丙烯为起始原料的合成路线如下:
(1)化合物B的结构简式为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)上述合成路线中E制备二甲双酮时生成了副产物F,F的分子式C5H10O3N2,则F结构简式为 。
(4)E的一种同分异构体同时满足以下条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
a.能发生银镜反应,碱性条件下能发生水解反应;分子中只有3种不同化学环境的氢原子。
C.分子中不含-O-O-
(5)已知:①R-BrR-CN②,设计以化合物B为原料合成乌头酸()的路线(无机试剂任选) 。
【答案】(1)
(2)加成反应
(3)
(4)HCOOCH2OC(CH3)3
(5)
【分析】丙烯和水发生加成反应生成A,A发生催化氧化生成B,结合B的分子式和C的结构可知,B为丙酮();B和HCN发生加成反应生成C,C中氰基水解生成羧基得到D,结合二甲双酮的结构可知,D与乙醇在酸性条件下发生酯化反应生成E,E为,结合官能团的性质和转化关系分析解答。
【解析】(1)由分析可知,B为丙酮,结构简式为;
(2)根据流程图,为丙酮和HCN的加成反应;
(3)根据X的分子式C5H10O3N2,相比二甲双酮多了3个H、1个N,推测合成路线中E制备二甲双酮时生成了没有成环的副产物为:;
(4)E为,要求同分异构体能发生银镜反应,碱性条件下能发生水解反应,说明具有HCOO-基团,结合分子中只有三种氢原子,且不含-O-O-,可推知符合条件的同分异构体结构简式为:HCOOCH2OC(CH3)3;
(5)以为原料合成乌头酸(),需要增长碳链和引入羧基,根据题干流程图中BCD的转化关系,可以增长碳链,结合已知信息①②,丙酮利用②引入溴原子,在利用①和题干流程图中BCD的转化关系,即可引入三个羧基,具体合成路线为:。
【变式8-1】(24-25高二下·河南·期中)甲流肆虐期间,生活中一种常用的退烧药——布洛芬发挥着重要作用。布洛芬除具有降温作用外,还有抑制肺部炎症的双重作用。一种以甲苯为原料制备布洛芬的合成路线如图:
已知:。
回答下列问题:
(1)布洛芬的分子式为 ;所需的试剂和反应条件为 。
(2)H中含有的官能团名称为 ;E的结构简式为 。
(3)的反应类型为 。写出反应的化学方程式: 。
(4)化合物D的同分异构体中符合下列条件的同分异构体共有 种(不考虑立体异构);其中峰面积比为的同分异构体的结构简式为
①能与溶液发生反应;
②除苯环外不含其他环状结构,且苯环上有两个取代基;
③两个取代基处于苯环对位上;
(5)某同学以间二甲苯为原料,根据所学知识设计了以下路线制备,完成下列填空:
J、K的结构简式分别为 、 。
【答案】(1) 、光照(或氯气、光照)
(2) 酯基、醚键 或()
(3) 加成反应(或还原反应) +(CH3CO)2O+CH3COOH
(4) 4
(5) (或)
【分析】由的反应条件可知,B中的碳氯键在侧链上,是甲苯与Cl2在光照条件下发生的取代反应,B的结构简式为 ,B和在乙醚的作用下生成C,C的结构简式为 ,C在丙酮和酸性条件下生成D,D的结构简式为,D在浓硫酸加热条件下发生消去反应生成E,E的结构简式为或,E在的作用下与氢气发生加成反应得到F。
【解析】(1)布洛芬的分子式为;所需的试剂和反应条件为、光照(或氯气、光照)。
(2)H中含有的官能团名称为酯基、醚键;在浓硫酸加热的条件下发生消去反应生成E,E的结构简式为或。
(3)E在的作用下与氢气发生加成反应(或还原反应)生成F;的化学方程式+(CH3CO)2O+CH3COOH。
(4)化合物D的分子式为,其同分异构体中能与溶液发生反应,且根据D的结构简式可知,结构中含有酚羟基;除苯环外不含其他环状结构,且苯环上有两个取代基,两个取代基处于苯环对位上,故符合条件的同分异构体有和,共4种;其中峰面积比为的同分异构体的结构简式为。
(5)根据有机物的结构可知,间二甲苯与反应生成,与、H+反应得,在浓硫酸的作用下发生消去反应得(或),(或)与氢气加成得,故J、K的结构简式分别为、(或))。
【变式8-2】(24-25高二下·广东东莞·期中)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的重要指标,烯烃在化工生产过程中有重要意义。如图所示是以烯烃A为原料合成粘合剂M的路线图。
已知:。
回答下列问题:
(1)A的名称为 ,B中含氧官能团名称是 ,反应③的反应类型为 。
(2)下列关于路线图中的有机物或转化关系的说法正确的是_______(填字母)。
A.A能发生加成反应、氧化反应、加聚反应 B.C分子与HBr反应产物只有一种
C.1mol B完全燃烧需要消耗4.5molO2 D.M在碱性条件下水解称为皂化反应
(3)设计步骤③⑤的目的是 。
(4)第⑥步的化学方程式为 。
(5)结合信息,以为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线 。
合成路线流程图示例如下:。
【答案】(1)丙烯 酯基 加成反应
(2)AC
(3)保护碳碳双键,防止被氧化
(4)CH2=CHCOOH+CH3OHCH2=CHCOOCH3 + H2O
(5)
【分析】A为烯烃,由分子式C3H6知,A的结构式为CH2=CHCH3,结合CH2=CHCH2Cl的结构,可知A与氯气发生取代反应生成CH2=CHCH2Cl,CH2=CHCH2Cl在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生取代反应生成CH2=CHCH2OH,结合B前物质分子式、M的结构简式,可知C3H4O2为CH2=CHCOOH,CH2=CHCOOH与甲醇发生酯化反应生成B为CH2=CHCOOCH3,C为CH2=CHCONH2,可知③可以是与HBr发生加成反应,④将羟基氧化生成羧基,⑤是发生卤代烃的消去反应得到B,据此分析解答。
【解析】(1)A的结构式为CH2=CHCH3,化学名称为丙烯;B为CH2=CHCOOCH3,B含氧官能团名称是酯基;根据分析可知,反应③的反应类型为加成反应;
(2)A.A为CH2=CHCH3,A中含有碳碳双键,所以A能发生加成、氧化、加聚反应等反应,故A正确;B.C为CH2=CHCONH2,与HBr反应产物可以为CH2BrCH2CONH2、CH3CHBrCONH2,不只是一种,故B错误;C.B为CH2=CHCOOCH3,完全燃烧需要消耗mol,故C正确;D.在碱性条件下,油脂与碱作用生成高级脂肪酸盐和甘油的反应称为皂化反应,M含有酯基可以在碱性条件下水解,但不是皂化反应,故D错误;故选AC;
(3)CH2=CHCH2OH含有碳碳双键和醇羟基,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,为防止碳碳双键被氧化,所以将碳碳双键转化为碳碳单键,则③⑤的目的是:保护碳碳双键,防止被氧化;
(4)化学方程式为CH2=CHCOOH + CH3OHCH2=CHCOOCH3 + H2O;
(5)CH3CH=CHCH2OH与HCl发生加成反应生成CH3CH2CHClCH2OH,然后用酸性高锰酸钾溶液氧化得到CH3CH2CHClCOOH,在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应得到CH3CH=CHCOONa,最后酸化得到CH3CH=CHCOOH,制备的合成路线 。
题型九 以信息为线索的有机推断
【例9-1】(24-25高二下·江苏淮安·期中)高分子化合物G的一种合成路线如下:
已知:①+RCHO(R表示氢原子或烃基);
②D溶液显酸性
回答下列问题:
(1)已知A能发生银镜反应,则A的结构简式 。
(2)下列关于化合物B的说法不正确的是 (填标号)。
①苯环上一氯代物有2种
②分子式为C8H10O2
③既能与FeCl3溶液发生显色反应又能与溴水发生加成反应
④1mol化合物B与足量金属钠反应生成标准状况下氢气的体积约为22.4L
(3)B→C的反应类型是 ;
(4)D→E的目的是 ;
(5)F与足量Na2CO3溶液反应的化学方程式为 。
(6)高分子化合物G的结构简式为 。
(7)参照上述合成路线和信息,结合已学知识,以苯酚、为原料(其他试剂任选),设计制备化合物的合成路线 。
【答案】(1)
(2)③
(3)消去反应
(4)保护酚羟基不被氧化
(5)
(6)
(7)
【分析】根据已知①信息,可判断A为乙醛;B为;B发生消去反应,生成C;C与水发生加成反应生成D,D为;D与CH3I发生取代反应生成E;E发生氧化反应,醇羟基被氧化为羧基,再与HI反应,醚基变为酚羟基和CH3I,即生成F;F含有羧基、酚羟基,G为高分子化合物,则F进行分子间脱水,发生缩聚反应生成G,则G的结构简式为:;
【解析】(1)已知A能发生银镜反应,则A中含有醛基,则A的结构简式为;
(2)由分析可知,B的结构简式为,
①苯环上有酚羟基的邻、间两种不同环境的氢原子,故其苯环上的一氯代物有2种,①正确;
②分子式为C8H10O2,②正确;
③含有酚羟基能与FeCl3溶液发生显色反应,能与溴水发生取代反应,不能发生加成反应,③不正确;
④B中的酚羟基、醇羟基,均可与Na发生反应,则1mol化合物B与足量金属钠反应生成1mol氢气,即标准状况下22.4L,④正确;答案为③;
(3)B中羟基发生消去反应形成碳碳双键,故反应类型是消去反应;
(4)已知酚类物质易被氧化,而生成F需氧化醇羟基,则D→E的目的是保护酚羟基不被氧化;
(5)F中的酚羟基、羧基均能和碳酸钠反应,则F与足量溶液反应的化学方程式为;
(6)由分析可知,G的结构简式为:;
(7)根据题干信息,先被氧化为醛基,再与苯酚发生已知①的反应即可生成,将其酚羟基保护起来,醇羟基发生氧化反应生成酮羰基,再重新生成酚羟基即可得到目标产物,故合成路线为:。
【变式9-1】(24-25高二下·广东潮州·期末)普瑞巴林(K)是一种在临床上广泛使用的抗癫痫药物。普瑞巴林可用异戊二烯(A)作原料来合成,路线如图所示。
已知:i.RCHO++H2O
ii.RCONH2RNH2
(1)按系统命名法,化合物A的名称为 。
(2)B中的官能团有碳碳双键和 ;F→G的反应类型是 。
(3)K发生缩聚反应的化学方程式为 。
(4)J的结构简式为 。
(5)化合物M是E的同系物相对分子质量比E小14,则M的同分异构体中含一种官能团的有机物有 种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱峰面积之比为1:1的同分异构体的结构简式为 。
(6)参考上述合成路线,请将下列以乙二醛、丙二酸二甲酯为原料制备己二酸的合成路线流程图补充完整 。
___________己二酸
(无机试剂及有机溶剂任用,合成路线图示例见本题题干)
【答案】(1)2-甲基-1,3-丁二烯
(2)碳溴键 加成反应
(3)n +(n-1)H2O
(4)
(5)13
(6)
【分析】D催化氧化得到E,由E知D为,结合流程知,C为,B为CH2=C(CH3)CH2-CH2Br,E→F为信息反应,则F为,由分子式知F到G是加成反应、G在酸性条件下酯基水解,则G为,H为,分子内脱羧所得,H分子脱水后形成的I含有1个六元环、I能和氨水反应,则H为,I为,J→K为信息反应,则将K中氨基换成酰胺基即为J,则J为,据此回答;
【解析】(1)根据题干中A的结构简式可知A的名称为:2-甲基-1,3-丁二烯。
(2)由分析可知B为CH2=C(CH3)CH2-CH2Br,则其中官能团的名称为:碳碳双键、溴原子;由分析可知F→G的反应类型是加成反应。
(3)K中含有羧基和氨基,可以发生缩聚反应生成多肽,方程式为:+(n-1)H2O。
(4)由分析可知,J的结构简式为。
(5)化合物M是E的同系物相对分子质量比E小14,则M的分子式为C4H8O,则M属于醛的满足C3H7CHO,这样的结构有2种;属于酮的有,共有1种;属于醇的有共有3种,属于醚的有,共7种,则一共13种,其中其中核磁共振氢谱峰面积之比为1:1的同分异构体的结构简式为。
(6)首先由乙二醛根据信息反应生成中间产物,再在酸性条件下水解产生羧基,再利用题目中生成物质H的信息脱掉二氧化碳即可得到产物,具体流程为:。
【变式9-2】(24-25高二下·北京海淀·期中)洛索洛芬钠H可用于治疗类风湿性关节炎、肩周炎等,其合成路线如下。
已知:
(1)X的结构简式是 。
(2)D中含有的官能团是 。
(3)D与Y反应还会生成少量,与E互为同分异构体。
①Y的结构简式是 。
②的结构简式是 。
③少于E的原因是:相对于生成E,生成时断裂的键的极性 (填“强”或“弱”)。
(4)E经历两步转化为G。
F分子内存在由氢键形成的六元环,F的结构简式是 。
(5)将G和溶液混合加热后生成H,再加入乙醇后有大量白色固体H析出。反应的化学方程式是 。
【答案】(1)
(2)酯基、碳溴键(溴原子)
(3) 弱
(4)
(5)
【分析】A与发生酯化反应生成B,B与溴发生取代反应生成D,D与Y发生取代反应生成E,E反应生成G,最终得到H。
【解析】(1)根据分析可知,X为;
(2)D中所含官能团:酯基、碳溴键(溴原子);
(3)①根据分析可知,Y为;
②根据信息可知,在C=O键邻位C上,发生去氢加烃基的反应,可以发生反应的C原子为,则为;
③酯基是给电子基团,相对于生成E,生成时断裂的C—H键的极性弱;
(4)E中与五元环相连的酯基先水解生成对应的羧酸,再脱去二氧化碳,分子内存在由氢键形成的六元环,的结构简式:;
(5)G和溶液混合加热后生成H,再加入乙醇后有大量白色固体H析出:。
题型十 有机合成与推断综合
【例10-1】(24-25高二下·北京海淀·期中)有机化合物J具有一定的抑菌活性,合成路线如下:
已知:ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
(1)C中含有官能团的名称为 。
(2)D→E的化学方程式为 。
(3)G的结构简式为 。
(4)F→G反应还会生成一种G的同分异构体X。已知X分子中含一个六元环与七元环,X的结构简式为 (写出一种即可)。
(5)I→J的过程中,经历了下图所示的三步反应。
中间产物2的结构简式为 。
(6)下列说法正确的是 (填序号)。
a.B与D互为同系物 b.J分子中含有2个手性碳原子
c.H→I的过程中,—CN被还原 d.H→J的过程中,乙二醇起到保护官能团的作用
(7)J的碳原子中,不是来源于A的有 (填序号)。
【答案】(1)酮羰基
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)acd
(7)abm
【分析】A()与足量的H2加成生成B(),催化氧化得到C(),C发生信息i反应生成D(),再发生消去反应生成E(),E发生信息ii反应被氧化生成F(),F在NaOH作用下发生信息iii反应生成G(),G与HCN加成生成H(),H先与乙二醇反应,再与氢气反应得到I(),I经过三步反应得到J(),据此分析解答。
【解析】(1)C为,含有官能团的名称为酮羰基;
(2)D(),发生消去反应生成E(),方程式为;
(3)根据分析可知,G的结构简式为;
(4)F为, 根据信息iii反应可知,环上的酮羰基中氧失去连接链烃上酮羰基左侧邻近的C上,得到,连接链烃上酮羰基右侧邻近的C上,得到;
(5)在酸性条件下,I反应生成中间产物1为,中间产物1中N-H键和C=O键加成生成中间产物2为,中间产物2再发生消去反应生成J;
(6)与结构相似,组成相差2个CH2,互为同系物,a正确;如图所示,带星号的为手性碳原子,分子中含有3个手性碳原子,b错误;→的过程中,-CN变成-CH2NH2,被还原,c正确;→的过程中,乙二醇起到保护官能团酮羰基的作用,d正确;故选acd;
(7)ab来自格式试剂C2H5MgBr,m来源于HCN,故填abm。
【变式10-1】(24-25高二上·江苏徐州·期中)氯喹是合成一种抑制病毒药物的中间体,其合成路线如下图:
(1)D分子中含氧官能团的名称是 。
(2)的反应需经历两步,其反应类型依次为 、 。
(3)CD反应过程中有副产物X(与D互为同分异构体)生成,X的结构简式为 。
(4)E的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①酸性条件下水解得两种均能发生银镜反应的有机产物,其中一种与溶液发生显色反应;②分子中有氰基(-CN);③分子中有4种不同化学环境的氢;④分子中有一个手性碳原子。
(5)写出以1,3-丁二烯()和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)酯基、羟基
(2) 加成反应 消去反应
(3)
(4)
(5)或
【分析】A发生还原反应生成B,B和先发生加成反应再发生消去反应生成C,C→D过程中→,在与N原子相连的C的邻位C上成新环,同理,这个新环也可以在N左下角这个C上形成新环,会有一种与D互为同分异构体的副产物X生成,所以该副产物X的结构简式为:,D发生取代反应生成E,E脱去CO2生成F,F发生取代反应生成G,G和发生取代反应生成氯喹,以此解答。
【解析】(1)D分子是,其含氧官能团是:酯基、羟基。
(2)结合B、C的结构简式可知,B和先发生加成反应再发生消去反应生成C。
(3)C→D过程中→,在与N原子相连的C的邻位C上成新环,同理,这个新环也可以在N左下角这个C上形成新环,会有一种与D互为同分异构体的副产物X生成,该副产物X的结构简式为。
(4)E为:,它的同分异构体在酸性条件下水解得到的两种有机产物,都能发生银镜反应,则必有、,只有三个氧原子而水解产物有一种能与溶液发生显色反应,必须具有酚羟基,则必与苯环直接相连,有,那么还有,,因为有一个手性碳,先把这部分连好,此结构为:,左边部分必与相连,又因为有4种不同化学环境的氢,所以只能连在对位:。
(5)最终产物是,根据1,3-丁二烯碳原子数,可以将其转化为含氧五元环,首先将其与溴单质进行1,4加成,生成,然后进行水解,得到,随后在浓硫酸作用下发生分子内脱水反应,生成,之后和氯化氢加成,生成。利用合成路线中的G制取氯喹的原理,让与发生取代反应生成。也可以与氯化氢先进行加成反应,生成,然后再发生分子内脱水形成,随后再与反应制得最终产品。故答案为:或。
【变式10-2】(24-25高二下·山东菏泽·期中)以石油裂解产物2-丁烯为原料合成一些新物质的路线如下。
已知:Diels-Alder反应:。
(1)生成X的反应类型是 ;Z中含氧官能团的名称是 。
(2)已知物质A分子式为,该分子核磁共振氢谱图显示峰面积之比为;则的化学方程式是 。
(3)Y的结构简式是 。
(4)甲物质的结构简式 。
(5)下列关于产物2的说法正确的是 。
A.产物2的同分异构体可能含有醛基
B.产物2与乙醇互为同系物
C.产物2与足量反应,收集到的体积约为(标况下)
【答案】(1) 取代反应 醛基
(2)
(3)
(4)
(5)AC
【分析】E为产物1的单体,则E为,根据已知Diels-Alder反应原理,B为CH2=CHCH=CH2,物质A分子式为C4H8Cl2,该分子核磁共振氢谱图显示峰面积之比为1:1,说明有两种不同环境的H原子,A在NaOH醇溶液作用下发生消去反应,则A为ClCH2CH2CH2CH2Cl,X发生加成反应生成A,则X为ClCH2CH=CHCH2Cl,Y为HOCH2CH=CHCH2OH,在Cu的作用下催化氧化生成醛,Z为OHCCH=CHCHO,甲为,根据已经Diels-Alder反应,W为,与H2发生加成反应生成产物2;
【解析】(1)2-丁烯和氯气光照发生取代反应生成X:ClCH2CH=CHCH2Cl,Z为OHCCH=CHCHO,含氧官能团的名称是醛基;
(2)由分析,A:ClCH2CH2CH2CH2Cl在NaOH醇溶液作用下发生消去反应生成碳碳双键得到B:CH2=CHCH=CH2,同时生成氯化钠和水,反应为:;
(3)由分析,Y的结构简式是;
(4)由分析,甲物质的结构简式;
(5)产物2为,物质中含有1个不饱和度,则同分异构体中可以含有醛基,A正确;乙醇中含有1个羟基,产物2含有2个羟基,不属于同系物,B错误;羟基与Na反应生成H2,产物2分子中有两个羟基,则1mol产物2与足量钠反应,生成1mol H2,标况下的体积为22.4L,C正确;故选AC。