第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物
第1节 有机化合物的合成
第1课时 有机合成的关键——碳骨架的构建和官能团的引入
基础过关练
题组一 碳骨架的构建
1.已知苯与一卤代烷在催化剂作用下发生反应生成苯的同系物:+CH3X+HX。在催化剂存在的条件下,应选择苯和下列哪组物质为原料合成乙苯( )
A.CH3—CH3和Cl2
B.CH2CH2和Cl2
C.CH2CH2和HCl
D.CH3—CH3和HCl
2.1,4-二氧六环()是一种常见的溶剂,它可以通过下列方法制得:A(烃)BC。则烃A是( )
A.1-丁烯
B.1,3-丁二烯
C.乙炔
D.乙烯
3.在有机合成中,有时需要通过减短碳链的方式来实现由原料到目标产物的转化,某同学设计的下列反应中,可成功实现碳链减短的是( )
A.乙烯的聚合反应
B.烯烃与酸性KMnO4溶液的反应
C.酯化反应
D.卤代烃与NaCN的取代反应
4.根据下列合成路线判断反应类型正确的是( )
A.A→B的反应属于加成反应
B.B→C的反应属于酯化反应
C.C→D的反应属于消去反应
D.D→E的反应属于加成反应
5.(2020山东济宁高三二模)已知+,如果要合成,所用的起始原料可以是( )
①1,3-己二烯和2-丁炔
②2-乙基-1,3-丁二烯和2-丁炔
③2,3-二甲基-1,3-己二烯和乙炔
④2,3-二甲基-1,3-丁二烯和1-丁炔
A.②④
B.②③
C.①③
D.①④
6.(2020河北张家口宣化一中高二月考)已知:。由到的合成路线如图所示:
ABC
请回答下列问题:
(1)写出结构简式:B ;C 。?
(2)写出反应Ⅰ的反应条件: 。深度解析?
题组二 官能团的引入与转化
7.(2020河北张家口崇礼一中高二期中)由合成,需要经历的反应类型为( )
A.消去加成消去
B.氧化还原氧化
C.加成消去加成
D.取代加成消去
8.官能团的引入和转化是有机合成中的关键和主要内容。下面是某同学设计的引入羧基的几种方案,请判断其中无法实现的是( )
A.卤代烃的水解
B.腈(RCN)在酸性条件下水解
C.醛的氧化
D.烯烃的氧化
9.分析下列合成路线,可推知B物质应为下列物质中的( )
CH2CH—CHCH2ABC
A.
B.
C.
D.
10.(2020重庆九校联盟高二期末)由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH,依次(从左至右)发生的反应类型和反应条件都正确的是( )
选项
反应类型
反应条件
A
加成反应、取代反应、消去反应
KOH醇溶液/加热、KOH水溶液/加热、常温
B
消去反应、加成反应、取代反应
NaOH醇溶液/加热、常温、NaOH水溶液/加热
C
氧化反应、取代反应、消去反应
加热、KOH醇溶液/加热、KOH水溶液/加热
D
消去反应、加成反应、水解反应
NaOH水溶液/加热、常温、NaOH醇溶液/加热
11.(2020江苏宿迁高二期末)由环己烷可制得1,2-环己二醇,反应过程如下:
AB
下列说法错误的是( )
A.①的反应条件是光照
B.②的反应类型是消去反应
C.③的反应类型是取代反应
D.④的反应条件是NaOH水溶液、加热
12.胡妥油(D)是香料的原料,它可由A合成得到:
ABCD(胡妥油)
下列说法正确的是( )
A.有机物B的分子式为C11H19O3
B.1
mol
B与足量的Na反应可产生11.2
L
H2(已换算成标准状况)
C.有机物C的所有同分异构体中不可能有芳香族化合物存在
D.一定条件下,A可以发生加成反应、取代反应、氧化反应等
13.(2020北京石景山高二期末)以下是合成聚对苯二甲酸-1,4-丁二醇酯的合成路线:
ABC
(1)实验室制备乙炔的化学方程式为 。?
(2)化合物A的结构简式为 。?
(3)③的反应类型为 。?
(4)写出反应⑥的化学方程式 。?
(5)D有多种同分异构体,符合以下条件的共有 种,写出其中一种同分异构体的结构简式 。?
①能发生水解反应,遇饱和FeCl3溶液显色;
②1
mol该同分异构体能与足量银氨溶液反应生成4
mol
Ag
能力提升练
题组一 有机合成中碳骨架的构建和官能团的衍变
1.(2020山东广饶一中高二检测,)对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成。已知:①苯环上的硝基可被还原为氨基:+3Fe+6HCl+3FeCl2+2H2O,产物苯胺还原性强,易被氧化;②—CH3为邻、对位取代定位基,而—COOH为间位取代定位基。则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的顺序是( )
A.甲苯XY对氨基苯甲酸
B.甲苯XY对氨基苯甲酸
C.甲苯XY对氨基苯甲酸
D.甲苯XY对氨基苯甲酸
2.(2020河北张家口高二月考,)已知:
P。下列说法不正确的是(
)
A.反应①属于加成反应
B.反应②中FeCl3做催化剂
C.N的同分异构体有3种(不考虑立体异构)
D.M、N、P均不能与溴水反应
3.(双选)(2020安徽安庆高二月考,)某药物中间体的合成路线如图所示,下列说法正确的是( )
中间体
A.对苯二酚在空气中能稳定存在
B.1
mol该中间体最多可与11
mol
H2反应
C.2,5-二羟基苯乙酮能发生加成反应、氧化反应、还原反应、缩聚反应
D.该中间体分子中含有1个手性碳原子
题组二 有机合成
4.(2020湖南长沙第一中学、师大附中高二上学期期末联考,)立方烷衍生物Ⅰ的合成路线如图:
C
(C5H6O)E
请回答下列问题:
(1)C的结构简式为 ,E的结构简式为 。?
(2)③的反应类型为 ,⑤的反应类型为 。?
(3)已知A由下列三步反应合成,其中第3步反应的试剂和条件分别为O2/Cu、加热。
XY
请写出反应1的试剂和条件: ,反应2的化学方程式为 。?
(4)在该合成路线中的化合物(A~I),其中互为同分异构体的是 (填字母代号)。?
(5)化合物I的核磁共振氢谱共有 组峰,峰面积之比为 。?
(6)第⑥步反应的名称为D-A反应,分析该反应中成键与断键情况,请写出以乙炔为原料合成1,4-环己二烯流程。(无机试剂、溶剂任选)?
。?
(7)写出以和为原料,制备医药中间体的合成路线(无机试剂、溶剂任选)。深度解析
第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物
第1节 有机化合物的合成
第1课时 有机合成的关键——
碳骨架的构建和官能团的引入
基础过关练
1.C
2.D
3.B
4.A
5.A
7.A
8.A
9.D
10.B
11.C
12.D
1.C 根据题给信息,合成乙苯的原料应是苯和氯乙烷。乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应,生成一氯乙烷、二氯乙烷等多种产物,既难得到纯净的乙苯,又浪费了原料,A项错误;乙烯与氯气发生加成反应生成1,2-二氯乙烷,B项错误;乙烯与氯化氢发生加成反应生成氯乙烷,它与苯在催化剂作用下反应生成乙苯和氯化氢,C项正确;乙烷与氯化氢不反应,得不到氯乙烷,D项错误。
2.D 根据题意可知合成路线为CH2CH2CH2BrCH2BrCH2OHCH2OH,故烃A是乙烯。
3.B A、D项反应均会引起碳链增长;C项酯化反应会引入“”,不能使碳链减短;只有B项反应可使碳链减短,如CH3—CHCH—CH32CH3COOH。
4.A A中含有碳碳双键,与氢气发生加成反应生成B,A项正确;有机物B是环醚,与氯化氢发生加成反应生成C,B项错误;C中含有羟基,与氯化氢发生取代反应生成D,C项错误;D中含有氯原子,与NaCN发生取代反应生成E,D项错误。
5.A 由+可知,1,3-丁二烯中的两个碳碳双键断裂,形成一个新的碳碳双键,乙炔中有一个碳碳键断裂,二者形成环状结构,采用逆合成分析法可知,要合成,所用的原料可以是和或和,分别为1-丁炔和2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-丁二烯和2-丁炔,故答案为A。
6.答案 (1)
(2)浓硫酸、加热
解析 (1)根据合成路线图可知,B发生题给已知信息反应生成,可知B为,与氢气发生加成反应生成的C为。
(2)反应Ⅰ是发生消去反应生成,反应条件为浓硫酸、加热。
归纳总结
(1)碳链的增长
(2)碳链的减短
7.A 先发生消去反应得到,可与Br2发生加成反应得到,与NaOH的醇溶液在加热条件下发生消去反应得到,则由合成,需要经历的反应类型依次为消去反应、加成反应、消去反应,A项正确。
8.A 卤代烃的水解可引入—OH,但不能引入—COOH,故选A。
9.D 根据合成路线可知A为,经过三步反应生成。—COOH由—CH2OH氧化得到,为防止碳碳双键被氧化,应先加成再氧化,因此B为HO—CH2—CHCH—CH2—OH,C为,C被氧化得到。
10.B 由CH3CH2CH2Br制备CH3CH(OH)CH2OH的合成路线可以是:CH3CH2CH2BrCH3CHCH2CH3CHBrCH2BrCH3CH(OH)CH2OH,涉及的反应类型依次为消去反应、加成反应、水解反应(取代反应),故选B。
11.C 根据环己烷合成1,2-环己二醇的路线可知,反应①为在光照条件下发生取代反应得到,反应②为在氢氧化钠醇溶液共热条件下发生消去反应,生成的A为,反应③为与Br2发生加成反应,生成的B为,反应④为在氢氧化钠水溶液共热条件下发生水解反应得到。A项,反应①为取代反应,反应条件为光照,A正确;B项,反应②为在氢氧化钠醇溶液共热条件下发生消去反应,B正确;C项,反应③为与Br2发生加成反应,C错误;D项,反应④为在氢氧化钠水溶液共热条件下发生水解反应,D正确。
12.D 有机物B的分子式为C11H18O3,A不正确;有机物B分子中的—OH、—COOH都能与Na反应生成H2,所以1
mol
B与足量的Na反应可产生22.4
L
H2(已换算成标准状况),B不正确;有机物C的同分异构体中可能有芳香族化合物,C不正确;A中含有碳碳双键,能发生加成反应、氧化反应,还含有—COOH,能发生取代反应,D正确。
13.答案 (1)CaC2+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2
(2)
(3)消去反应
(4)+2NaOH+2NaCl
(5)10 (答案合理即可)
解析 与CH3CHO发生加成反应生成,与H2在催化剂作用下发生加成反应生成,发生消去反应生成,与氯气发生1,4-加成反应生成A(),与氢气发生加成反应生成B(),在碱性条件下发生水解反应生成C(),与对苯二甲酸发生缩聚反应得到聚对苯二甲酸-1,4-丁二醇酯。
(1)实验室用电石和饱和食盐水制备乙炔,化学方程式为CaC2+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2。
(2)化合物A的结构简式为。
(3)由上述分析可知,反应③的反应类型为消去反应。
(4)反应⑥为在碱性条件下水解生成,化学方程式为+2NaOH+2NaCl。
(5)D为对苯二甲酸,有多种同分异构体,要求符合条件:①能发生水解反应,说明有酯基,遇饱和FeCl3溶液显色,说明含有酚羟基;②1
mol该同分异构体能与足量银氨溶液反应生成4
mol
Ag,说明含有2个—CHO,综合上述可知,苯环上有三个不同的取代基,即—OOCH、—OH、—CHO,先将其中两个取代基连到苯环上,有邻、间、对三种位置关系,再放第三个取代基,分别有4种、4种、2种结构,共10种,如等。
能力提升练
1.A
2.C
3.BC
1.A 由甲苯制取对氨基苯甲酸时,需发生硝化反应引入硝基,再还原得到氨基,将甲基氧化得到羧基,但氨基易被氧化,故甲基氧化为羧基应在硝基还原为氨基前,否则生成的氨基也被氧化,因为—CH3为邻、对位取代定位基,—COOH为间位取代定位基,故甲苯先发生硝化反应,再将甲基氧化为羧基,最后将硝基还原为氨基。
2.C N的同分异构体可为二甲苯或链烃等,二甲苯有3种,则N的同分异构体大于3种,故C错误。
方法指导
掌握有机物中官能团的性质,熟悉苯的结构和性质即可解答。
3.BC 酚羟基不稳定,易被氧气氧化,所以对苯二酚在空气中不能稳定存在,故A错误;中间体中含有的苯环、羰基能和氢气在一定条件下发生加成反应,所以1
mol该中间体最多可与11
mol
H2反应,故B正确;2,5-二羟基苯乙酮中含有酚羟基、羰基和苯环,所以2,5-二羟基苯乙酮能发生加成反应、氧化反应、还原反应、缩聚反应,故C正确;连接四个不同原子或原子团的C原子为手性碳原子,根据结构简式可知,该中间体分子中不含手性碳原子,故D错误。
4.答案 (1)
(2)取代反应 消去反应
(3)Cl2/光照 +NaOH
+NaCl(其他答案合理即可)
(4)G和H
(5)3 1∶2∶1
(6)
(7)
解析 A发生取代反应生成B,B发生消去反应生成C,结合D的结构可知C为,C发生取代反应生成D,D发生加成反应生成的E为,E发生消去反应生成F,F发生加成反应生成G,G发生加成反应生成H,H发生水解反应生成I。
(1)由上述分析可知,C的结构简式为,E的结构简式为。
(2)由上述分析可知,③的反应类型为取代反应,⑤的反应类型为消去反应。
(3)根据合成路线及第3步反应的试剂和条件,可知合成A的路线可以是:环戊烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成X(),和氢氧化钠的水溶液在加热条件下发生取代反应生成Y(),与O2在铜做催化剂、加热条件下发生氧化反应生成,所以反应1的试剂和条件为Cl2/光照,反应2的化学方程式为+NaOH
+NaCl。
(4)分子式相同,结构不同的化合物互称为同分异构体,在该合成路线中的化合物(A~I)中互为同分异构体的是G和H。
(5)化合物I的结构对称,其核磁共振氢谱共有3组峰,峰面积之比为2∶4∶2=1∶2∶1。
(6)2分子乙炔发生加成反应生成,然后与氢气发生加成反应生成CH2CH—CHCH2,CH2CH—CHCH2再与发生加成反应生成1,4-环己二烯。
(7)与Br2在光照条件下发生取代反应生成,然后发生消去反应生成,再与Br2发生加成反应生成,然后发生消去反应生成,最后与发生加成反应生成,则合成路线流程图为。
方法指导
将题目所给信息与已学知识结合并综合运用是解答本题的关键,需要学生具备准确、快速获取新信息的能力和接受、吸收、整合化学信息的能力,采用正推和逆推相结合的方法,逐步分析有机合成路线,推出各有机物的结构,然后分析官能团推断各步反应及反应类型。 第3章 有机合成及其应用 合成高分子化合物
第1节 有机化合物的合成
第2课时 有机合成路线的设计及有机合成的应用
基础过关练
题组一 有机合成路线的设计
1.有下列几种反应类型:①消去反应 ②取代反应 ③氧化反应 ④加成反应 ⑤还原反应 ⑥水解反应,用丙醛制取1,2-丙二醇(),按正确的合成路线依次发生的反应所属反应类型不可能是( )
A.⑤①④⑥
B.④①④②
C.⑤①④②
D.⑤③⑥①
2.(2020广东广州高二期末)环己烷可以通过以下四步反应合成1,2-环己二醇,其中属于加成反应的是( )
ABC
A.①
B.②
C.③
D.④
3.(2020湖南长沙高二期末联考)羧酸和醇发生酯化反应的过程如图所示:
可见酯化反应不是简单的取代反应,步骤Ⅰ和步骤Ⅱ的有机反应类型为( )
A.步骤Ⅰ为加成反应,步骤Ⅱ为消去反应
B.步骤Ⅰ为氧化反应,步骤Ⅱ为还原反应
C.步骤Ⅰ为取代反应,步骤Ⅱ为消去反应
D.步骤Ⅰ为加成反应,步骤Ⅱ为氧化反应
4.是一种有机烯醚,可由链烃A通过下列路线制得,下列说法正确的是( )
ABC
A.B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键
B.A的结构简式是CH2CHCH2CH3
C.该有机烯醚不能发生加聚反应
D.①②③的反应类型分别为加成反应、取代反应、消去反应
5.乙二酸二乙酯(D)可由石油气裂解得到的烯烃合成。回答下列问题:
(1)B和A互为同系物,B的结构简式为 。?
(2)反应①的化学方程式为 ,其反应类型为 。?
(3)反应③的反应类型为 。?
(4)C的结构简式为 。?
(5)反应②的化学方程式为 。?
题组二 有机合成路线的选择
6.甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体,旧法应用的合成反应是(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN,(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4。20世纪90年代新法应用的合成反应是CH3CCH+CO+CH3OHCH2C(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
7.由溴乙烷制取1,2-二溴乙烷,下列转化方案中最好的是( )
A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2CH2CH2BrCH2Br
B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C.CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D.CH3CH2BrCH2CH2CH2BrCH2Br
8.在有机合成中,若制得的有机化合物较纯净且易分离,在工业生产上才有实用价值。据此判断下列有机合成一般不适用于工业生产的是( )
A.酚钠与卤代烃作用合成酚醚:++NaBr
B.乙烷与氯气在光照条件下制备氯乙烷:CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
C.萘与浓硫酸制备萘磺酸:+HO—SO3H+H2O
D.乙烯与水制乙醇:CH2CH2+H2OCH3CH2OH
题组三 有机推断
9.药用有机化合物A(C8H8O2)为一种无色液体。A可发生如图所示的一系列反应:
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
10.下图中a、b、c、d、e、f是6种有机物,其中a是烃类,其余是烃的衍生物,下列有关说法正确的是(深度解析)
abcdef
A.若a的相对分子质量是42,则d是乙醛
B.若d的相对分子质量是44,则a是乙炔
C.若a为苯乙烯(C6H5—CHCH2),则f的分子式是C16H32O2
D.若a为单烯烃,则d与f的实验式一定相同
题组四 有机合成及其应用
11.工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯,其生产过程如下:
A
BC
请根据合成路线填写下列空白:
(1)有机物A的结构简式为 ,B的结构简式为 。?
(2)反应④属于 反应,反应⑤属于 反应。?
(3)反应③和⑥的目的是 。?
(4)写出反应⑥的化学方程式:?
。?
12.(2020江西宜春高三月考)H(3-溴-5-甲氧基苯甲酸甲酯)是重要的有机物中间体,可以由A(C7H8)通过如图所示路线合成。
请回答下列问题:
(1)C的化学名称为 ,G中所含的官能团有醚键、 (填名称)。?
(2)B的结构简式为 ,B生成C的反应类型为 。?
(3)由G生成H的化学方程式为 。?
(4)化合物F的同分异构体中能同时满足下列条件的共有 种。?
①氨基和羟基直接连在苯环上
②苯环上有三个取代基且能发生水解反应
(5)设计用对硝基乙苯()为起始原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)。
能力提升练
题组一 有机合成
1.(2020山东广饶高二检测,)“清肺排毒汤”对治疗新冠肺炎具有良好的效果,其中一味中药黄芩的一种活性中间体的结构为,现在可人工合成,合成路线如图所示:
(1)A生成B的反应条件是 ,B生成C的反应条件为 。?
(2)合成过程中,属于取代反应的是 。(填序号)?
(3)F的结构简式为 。?
(4)D在一定条件下能生成高分子化合物,请写出该反应的化学方程式: 。同时符合下列三个条件的D的同分异构体共有 种。?
a.能发生银镜反应;
b.苯环上有3个取代基;
c.与FeCl3溶液发生显色反应。
(5)依据以上合成信息,设计以乙烯和氯苯为原料合成的路线,无机试剂自选?
?
。?
题组二 有机推断
2.(2020湖南长沙一中高二月考,)丙烯是重要的化工原料,以丙烯为原料合成有机玻璃和油墨材料DAP-A树脂的流程如下:
请回答下列问题:
(1)写出下列物质可能的结构简式:B ,F 。?
(2)写出反应类型:反应② ;反应③ 。?
(3)1
mol
DAP-A树脂在一定条件下与H2发生加成反应,最多消耗H2 mol。?
(4)写出反应①的化学方程式
?
。?
(5)写出G在一定条件下与乙二醇发生反应生成一种高分子化合物的化学方程式为 。?
(6)E的同分异构体中,属于酯类的链状有机物有HCOOCH2CHCH2、HCOOCHCHCH3、 。深度解析?
3.(2020河北张家口高二月考,)已知A为烃,现有与A有关的转化关系如图所示。
B
(C8H9Br)AC()
D
(C8H8O3)
E
已知:无α-H(醛基相邻碳原子上的氢原子)的醛能发生歧化反应,如2HCHO+KOHCH3OH+HCOOK。
请回答下列问题:
(1)下列关于A的说法不正确的是 (填字母)。?
a.与苯互为同系物
b.能使溴水褪色
c.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
d.能发生加聚反应生成高分子化合物
(2)A→B的反应类型为 。?
(3)C中所含官能团的名称为 。?
(4)E是一种聚酯类高分子化合物,由D生成E的化学方程式为 。?
(5)D的同分异构体中,含有苯环且苯环上只有两个取代基,能水解且能与FeCl3溶液发生显色反应的有 种,其中能发生银镜反应且核磁共振氢谱只有5组峰的是 (填结构简式)。深度解析?
(6)以甲苯为原料(其他无机试剂任选)制备苯甲酸苯甲酯的合成路线如图所示,请在方框内补充必要的反应条件和有机物的结构简式。
(反应条件)
第2课时 有机合成路线的设计及有机合成的应用
基础过关练
1.D
2.C
3.A
4.A
6.C
7.D
8.B
9.D
10.D
1.D 用丙醛制取1,2-丙二醇(),由结构变化可知是消除—CHO,引入2个—OH,则合成路线可以是:丙醛先与氢气发生加成反应生成丙醇,也属于还原反应;丙醇再发生消去反应生成丙烯;然后丙烯与Br2发生加成反应生成1,2-二溴丙烷;最后1,2-二溴丙烷发生水解反应生成1,2-丙二醇,也属于取代反应;则合成中不会涉及氧化反应,故选D。
2.C 反应①是环己烷和Cl2发生取代反应生成A(),反应②是发生消去反应生成B();反应③是和Cl2发生加成反应生成C();反应④是发生水解反应生成1,2-环己二醇。
3.A 根据羧酸和醇发生酯化反应的原理可知,步骤Ⅰ为加成反应,步骤Ⅱ为消去反应。
4.A 根据合成路线及A为链烃可知,A为CH2CH—CHCH2,B为BrCH2CHCHCH2Br,C为HOCH2CHCHCH2OH。B中含有的官能团有溴原子、碳碳双键,故A正确;A的结构简式为CH2CH—CHCH2,故B错误;该有机烯醚含有碳碳双键,能发生加聚反应,故C错误;①②③的反应类型分别为加成反应、水解反应(取代反应)、取代反应,故D错误。
5.答案 (1)CH2CHCH3
(2)CH2CH2+H2OCH3CH2OH 加成反应
(3)取代反应(或水解反应)
(4)HOOC—COOH
(5)2CH3CH2OH+HOOC—COOHCH3CH2OOCCOOCH2CH3+2H2O
解析 根据流程图可知,A为乙烯,其与水发生加成反应生成乙醇,乙醇再与C发生酯化反应生成乙二酸二乙酯,则C为乙二酸,B和A互为同系物,B分子中含3个碳原子,则B为丙烯,丙烯与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH2CHCH2Cl。
(1)根据上述分析可知,B为丙烯,结构简式为CH2CHCH3。
(2)反应①为乙烯与水发生加成反应生成乙醇,反应的化学方程式为CH2CH2+H2OCH3CH2OH。
(3)反应③是CH2CHCH2Cl在NaOH水溶液中加热发生水解反应生成CH2CHCH2OH,也属于取代反应,则反应类型为水解反应或取代反应。
(4)根据上述分析可知,C为乙二酸,结构简式为HOOC—COOH。
(5)反应②是乙醇与乙二酸发生酯化反应生成乙二酸二乙酯和水,反应的化学方程式为2CH3CH2OH+HOOC—COOHCH3CH2OOCCOOCH2CH3+2H2O。
6.C 新法有CO参与,CO有毒且可燃,有爆炸危险,A、B项错误;新法需要催化剂而旧法不用,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,C项正确。
7.D A项步骤较多;B项副产物较多,浪费原料;C项步骤多,且产物不唯一,原子利用率低。
8.B 乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应,该反应生成多种氯代乙烷和氯化氢气体。
9.D 根据图示可知,A的结构简式为,B为,D为,F为,C为CH3COONa,E为CH3COOH,G为CH3COOCH2CH3。D为苯酚,F为三溴苯酚,故A项错误;G为CH3COOCH2CH3,其同分异构体中属于酯且能发生银镜反应的有HCOOCH2CH2CH3和HCOOCH(CH3)2,故B项错误;D是苯酚,不能发生水解反应,故C项错误;A的结构简式为,故D项正确。
10.D a为烃,能与HBr在一定条件下发生加成反应,则b为溴代烃,溴代烃在NaOH溶液中发生水解反应生成醇,醇发生催化氧化反应生成醛或者酮,由图示可知,d能发生银镜反应,故d为醛,e为羧酸,f为酯。设a的分子式为CnHm,若a的相对分子质量是42,则a为丙烯,d为丙醛,A项错误;若d的相对分子质量是44,则d应为乙醛,a为乙烯,B项错误;若a为苯乙烯(C6H5—CHCH2),此时b只能为C6H5—CH2—CH2Br(因为b水解后可氧化为醛),故f为苯乙酸与苯乙醇形成的酯,其分子式应为C16H16O2,C项错误;a为单烯烃,d为同碳原子数的醛,f是e与c反应形成的酯,且c、d、e分子中含有相同的碳原子数,故d、f的实验式均为CnH2nO。
思维建模
有机推断的思维模式
确定
未知
有机
物的
结构
11.答案 (1)
(2)氧化 酯化(或取代)
(3)保护酚羟基,防止其被氧化
(4)+CH3I
解析 反应①是甲苯与Cl2的取代反应,可知A是卤代烃,根据反应②的产物可推出有机物A为;反应⑤是B与C2H5OH的反应,再根据反应⑥的产物对羟基苯甲酸乙酯()的结构,可知反应⑤是酯化反应,则B为,C为。
12.答案 (1)3,5-二硝基苯甲酸 羧基、溴原子
(2) 取代反应
(3)+CH3OH+H2O
(4)30
(5)
解析 A发生氧化反应生成B,B发生取代反应生成C,根据C的结构简式及A的分子式知,A为、B为;根据E的结构简式及CD的反应条件,可知D为;D发生取代反应生成E,E发生还原反应生成F,F发生取代反应生成G,G与CH3OH发生酯化反应生成H,H为。
(1)根据C的结构简式可知,C的化学名称为3,5-二硝基苯甲酸;G中所含的官能团有醚键、溴原子、羧基。
(2)B的结构简式为,B生成C的反应类型为取代反应。
(3)G和甲醇发生酯化反应生成H,该反应的化学方程式为+CH3OH+H2O。
(4)化合物F的同分异构体中能同时满足条件:①氨基和羟基直接连在苯环上;②苯环上有三个取代基且能发生水解反应,说明含有酯基。如果取代基为—NH2、—OH、CH3COO—,有10种结构;如果取代基为—NH2、—OH、HCOOCH2—,有10种结构;如果取代基为—NH2、—OH、—COOCH3,有10种结构;所以符合条件的共有30种。
(5)用对硝基乙苯()为起始原料制备化合物,首先对硝基乙苯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成对硝基苯甲酸(),然后发生还原反应生成,最后发生缩聚反应生成目标产物,故其合成路线为。
能力提升练
1.答案 (1)氢氧化钠水溶液,加热 铜(或银)做催化剂,加热
(2)①④⑤⑦ (3)
(4)n 10
(5)
解析 (1)A生成B是卤代烃的水解,反应条件是氢氧化钠水溶液,加热;B生成C是醇氧化为醛,反应条件为铜或银做催化剂,加热。
(2)是氯原子被羟基取代;是羟基被氯原子取代;是氯原子被取代;是甲基被氢原子取代;所以在合成过程中,属于取代反应的是①④⑤⑦。
(3)和F反应生成G(),由G逆推可知F的结构简式是。
(4)D分子中含有碳碳双键,在一定条件下能发生加聚反应生成高分子化合物,反应的化学方程式为n。D的同分异构体能发生银镜反应,说明含有醛基;能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,苯环上有3个取代基,则3个取代基是—OH、—CHO、—CHCH2,3个不同的取代基在苯环上有10种位置关系,所以符合条件的D的同分异构体有10种。
(5)乙烯和水发生加成反应生成乙醇,乙醇被氧化为乙醛,乙醛被氧化为乙酸,乙酸在SOCl2作用下生成,氯苯发生水解反应生成苯酚,苯酚和发生取代反应生成,则合成路线为。
2.答案 (1)CH3CHClCH2OH(或CH2ClCH2CH2OH)
(2)消去反应 加聚反应
(3)4n
(4)CH2CHCH3+Cl2CH2CHCH2Cl+HCl
(5)n+n+(2n-1)H2O
(6)、CH3COOCHCH2
解析 根据生成A和G的反应条件及DAP-A树脂分子的结构可知,A和G的反应是酯化反应,A的结构简式是CH2CHCH2OH,G是,则F是邻二甲苯;根据A的结构简式可知,C3H6为丙烯,C3H5Cl为CH2CHCH2Cl;由于A中含有碳碳双键,能和氯化氢发生加成反应生成B,则B的结构简式为CH3CHClCH2OH或CH2ClCH2CH2OH;B发生催化氧化反应生成C,C发生消去反应后经酸化得到丙烯酸,所以C是CH3CHClCOOH或CH2ClCH2COOH;丙烯酸和甲醇发生酯化反应生成E,E的结构简式为CH2CHCOOCH3,E发生加聚反应生成有机玻璃。
(1)B的结构简式为CH3CHClCH2OH或CH2ClCH2CH2OH;F的结构简式为。
(2)由上述分析可知,反应②的反应类型为消去反应;反应③的反应类型为加聚反应。
(3)由于DAP-A树脂分子中含有1个苯环和1个碳碳双键,所以1
mol
DAP-A树脂在一定条件下与H2发生加成反应,最多消耗H2
4n
mol。
(4)反应①的化学方程式为CH2CHCH3+Cl2CH2CHCH2Cl+HCl。
(5)G在一定条件下与乙二醇发生反应生成一种高分子化合物的化学方程式为n+n+(2n-1)H2O。
(6)E的同分异构体中,属于酯类的链状有机物有HCOOCH2CHCH2、HCOOCHCHCH3、、CH3COOCHCH2。
归纳总结
有机合成框图题的推断
(1)明确题干中转化关系图中的有关信息。①结构信息:碳骨架、官能团位置等;②组成信息:相对分子质量、组成基团、元素质量分数等;③反应信息:官能团转化关系、结构转变关系等。
(2)确定官能团的变化。有机合成题目一般会给出产物、反应物或某些中间产物的结构等,对比物质转化中官能团的种类变化、位置变化等,掌握其反应实质。
(3)熟练掌握经典合成线路。应当在节省原料、产率高的前提下,选择最合理、最简单的方法和途径。
(4)规范表述。按照题目要求将分析结果表达出来,确保答题正确。
3.答案 (1)d (2)取代反应 (3)溴原子
(4)n+(n-1)H2O
(5)9
(6) 浓硫酸,△
解析 烃A和Br2发生取代反应生成C,结合C的结构简式,可知A为;A和Br2在催化剂作用下发生取代反应生成B,结合B的分子式,可推知B为或;C发生水解反应后再脱水生成;发生已知信息反应生成D,则D的结构简式为;D在一定条件下发生缩聚反应生成聚酯类高分子化合物E,则E为。
(1)由上述分析可知,A的结构简式为,与苯互为同系物,故a正确;Br2易溶于有机溶剂,A能使溴水褪色,故b正确;A的侧链为甲基,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,故c正确;A中不含碳碳不饱和键,不能发生加聚反应生成高分子化合物,故d错误。
(2)AB反应属于取代反应。
(3)C中所含官能团的名称为溴原子。
(4)E是一种聚酯类高分子化合物,由D生成E的化学方程式为n+(n-1)H2O。
(5)D()的同分异构体中,含有苯环且苯环上只有两个取代基,能水解且能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基、酯基,则一个取代基为—OH,另一个取代基为—OOCCH3或—COOCH3或—CH2OOCH,两个取代基在苯环上均有邻、间、对3种位置关系,共有9种,其中能发生银镜反应且核磁共振氢谱只有5组峰的是。
(6)苯甲酸苯甲酯可由与反应制得,则需要先制备与。甲苯与Br2在光照条件下发生取代反应生成,然后在氢氧化钠水溶液存在及加热条件下发生反应得到,发生已知信息反应可制得和,则合成路线为
。
特别提醒
本题考查有机物的推断与合成,推断D的结构为难点,注意从E为聚酯类高分子化合物、D的分子式及已知信息分析,需要熟练掌握官能团的性质与转化。
