高中化学复习微专题大素养专练含答案19

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微专题大素养 19 有机合成的方法和路线

【知识基础】
有机合成中的“五个”基本环节
1．官能团的引入
(1)引入羟基(—OH)：①烯烃与水加成，②醛(酮)与氢气加成，③卤代烃水解，④酯的水解等，最重要的是卤代烃水解。
(2)引入卤原子(—X)：①烃与X2取代，②不饱和烃与HX或X2加成，③醇与HX取代等，最主要的是不饱和烃的加成。
(3)引入双键：①某些醇或卤代烃的消去引入，②醇的氧化引入等。

2．官能团的消除
(1)通过加成消除不饱和键。
(2)通过消去或氧化、酯化等消除羟基(—OH)。
(3)通过加成或氧化等消除醛基(—CHO)。
3．官能团间的衍变
根据合成需要(有时题目信息中会明示某些衍变途径)，可进行有机物的官能团衍变，以使中间物质向产物递进。
常见的有三种方式：
(1)利用官能团的衍生关系进行衍变，如伯醇 [o ] 醛 [o ] 羧酸。
(2)通过某种化学途径使一个官能团变为两个，如CH3CH2OHCH2===CH2ClCH2CH2Cl 水解 HOCH2CH2OH。
(3)通过某种手段，改变官能团的位置。
4．碳骨架的增减
(1)增长：有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见方式为有机物与HCN反应以及不饱和化合物间的加成、聚合等。
(2)减短：如烃的裂化和裂解、某些烃(如苯的同系物、烯烃)的氧化，羧酸盐脱羧反应等。
5．有机合成中常见官能团的保护
(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其它基团前可以先使其与NaOH反应，把—OH转变为—ONa将其保护起来，待氧化后再将其转变为—OH。
(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其它基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
(3)氨基(—NH2)的保护：如在对硝基甲苯 合成 对氨基苯甲酸的过程中先把—CH3氧化成—COOH之后，再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时，—NH2(具有还原性)也被氧化。
【素养专练】
1．某研究小组以芳香族化合物A为起始原料，按下列路线合成高血压药物阿替洛尔。

已知：化合物H中除了苯环还有其他环；

请回答：
（1）下列说法正确的是　　　　。
A．化合物D能发生加成、取代、氧化反应，不发生还原反应
B．化合物E能与FeCl3溶液发生显色反应
C．化合物I具有弱碱性
D．阿替洛尔的分子式是C14H20N2O3
（2）写出化合物E的结构简式________________________________________________________________________。
（3）写出F＋G→H的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）设计从A到B的合成路线（用流程图表示，无机试剂任选）。
（5）写出化合物C同时符合下列条件的同分异构体的结构简式　　　　　　。
①1H－NMR谱和IR谱检测表明：分子中共有4种氢原子，无氮氧键和碳氮双键；
②除了苯环外无其他环。
2．2­氨基­3­氯苯甲酸（F）是重要的医药中间体，其制备流程图如下：




回答下列问题：
（1）分子中不同化学环境的氢原子共有　　　　种，共面原子数目最多为　　　　。
（2）B的名称为　　　　。写出符合下列条件B的所有同分异构体的结构简式________________________________________________________________________。
a．苯环上只有两个取代基且互为邻位
b．既能发生银镜反应又能发生水解反应
（3）该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B，而是经由①②③三步反应制取B，其目的是
________________________________________________________________________。
（4）写出⑥的化学反应方程式：
________________________________________________________________________，
该步反应的主要目的是　　　　。
（5）写出⑧的反应试剂和条件：
________________________________________________________________________；
F中含氧官能团的名称为
________________________________________________________________________。
（6）在方框中写出以为主要原料，经最少步骤制备含肽键聚合物的流程。

3．以葡萄糖为原料制得的山梨醇（A）和异山梨醇（B）都是重要的生物质转化平台化合物，E是一种治疗心绞痛的药物。由葡萄糖为原料合成E的路线如下：


回答下列问题：
（1）葡萄糖的分子式为　　　　。
（2）A中含有的官能团的名称为　　　　。
（3）由B到C的反应类型为　　　　。
（4）C的结构简式为　　　　。
（5）由D到E的反应方程式为　　　　　　　　　　　　。
（6）F是B的同分异构体，7.30 g的F与足量饱和碳酸氢钠反应可释放出2.24 L二氧化碳（标准状况），F的可能结构共有　　　　种（不考虑立体异构），其中核磁共振氢谱为三组峰，峰面积比为3∶1∶1的结构简式为　　　　。






真题演练·素养通关
1．[2022·湖南卷，3]聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料，其合成路线如下：

下列说法错误的是(　　)
A．m＝n－1
B．聚乳酸分子中含有两种官能团
C．1 mol乳酸与足量的Na反应生成1 mol H2
D．两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
2．[2022·浙江1月，14]下列说法正确的是(　　)
A．苯酚、乙醇、硫酸铜、氢氧化钠和硫酸钠均能使蛋白质变性
B．通过石油的常压分馏可获得石蜡等馏分，常压分馏过程为物理变化
C．在分子筛固体酸催化下，苯与乙烯发生取代反应获得苯乙烯
D．含氮量高的硝化纤维可作烈性炸药
3．[2022·浙江6月，14]下列说法不正确的是(　　)
A．植物油含有不饱和高级脂肪酸甘油酯，能使溴的四氯化碳溶液褪色
B．向某溶液中加入茚三酮溶液，加热煮沸出现蓝紫色，可判断该溶液含有蛋白质
C．麦芽糖、葡萄糖都能发生银镜反应
D．将天然的甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸混合，在一定条件下生成的链状二肽有9种
4．[2021·北京卷，11]可生物降解的高分子材料聚苯丙生(L)的结构片段如下图。
聚苯丙生(L) (表示链延长)
＋H2O
下列有关L的说法不正确的是(　　)
A．制备L的单体分子中都有两个羧基
B．制备L的反应是缩聚反应
C．L中的官能团是酯基和醚键
D．m、n、p和q的大小对L的降解速率有影响
5．[2021·山东卷，7]某同学进行蔗糖水解实验，并检验产物中的醛基，操作如下：向试管Ⅰ中加入1 mL 20%蔗糖溶液，加入3滴稀硫酸，水浴加热5分钟。打开盛有10% NaOH溶液的试剂瓶，将玻璃瓶塞倒放，取1 mL溶液加入试管Ⅱ，盖紧瓶塞；向试管Ⅱ中加入5滴2% CuSO4溶液。将试管Ⅱ中反应液加入试管Ⅰ，用酒精灯加热试管Ⅰ并观察现象。实验中存在的错误有几处？(　　)
A．1　　　 B．2 C．3　　 　D．4
6．[2021·湖北卷，11]聚醚砜是一种性能优异的高分子材料。它由对苯二酚和4，4′-二氯二苯砜在碱性条件下反应，经酸化处理后得到。下列说法正确的是(　　)

A．聚醚砜易溶于水
B．聚醚砜可通过缩聚反应制备
C．对苯二酚的核磁共振氢谱有3组峰
D．对苯二酚不能与FeCl3溶液发生显色反应
7．[2021·河北卷，2]高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是(　　)
A．芦苇可用于制造黏胶纤维，其主要成分为纤维素
B．聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层
C．淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质
D．大豆蛋白纤维是一种可降解材料
8．[2021·浙江6月，14]关于油脂，下列说法不正确的是(　　)
A．硬脂酸甘油酯可表示为
B.花生油能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．植物油通过催化加氢可转变为氢化油
D．油脂是一种重要的工业原料，可用于制造肥皂、油漆等
9．[2021·浙江1月，14]下列说法不正确的是 (　　)
A．甘氨酸和丙氨酸混合，在一定条件下可生成4种二肽
B．乙酸、苯甲酸、乙二酸(草酸)均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．纤维素与乙酸酐作用生成的醋酸纤维可用于生产电影胶片片基
D．工业上通常用植物油与氢气反应生产人造奶油
10．[2021·河北卷，18]丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物，临床上用于治疗缺血性脑卒中等疾病。ZJM－289是一种NBP开环体(HPBA)衍生物，在体内外可经酶促或化学转变成NBP和其他活性成分，其合成路线如下：

已知信息：

回答下列问题：
(1)A的化学名称为________。
(2)D有多种同分异构体，其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为________、________。
①可发生银镜反应，也能与FeCl3溶液发生显色反应；
②核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为1∶2∶2∶3。
(3)E→F中步骤1)的化学方程式为________________________。
(4)G→H的反应类型为________。若以NaNO3代替AgNO3，则该反应难以进行，AgNO3对该反应的促进作用主要是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)HPBA的结构简式为________。通常酯化反应需在酸催化、加热条件下进行，对比HPBA和NBP的结构，说明常温下HPBA不稳定、易转化为NBP的主要原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)

W是合成某种抗疟疾药物的中间体类似物。设计由2，4-二氯甲苯和对三氟甲基苯乙酸制备W的合成路线：______________________________。(无机试剂和四个碳以下的有机试剂任选)
11．[2021·湖南卷，19]叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如下：



回答下列问题：
(1)A的结构简式为________；
(2)A→B，D→E的反应类型分别是________，________；
(3)M中虚线框内官能团的名称为a________，b________；
(4)B有多种同分异构体，同时满足下列条件的同分异构体有________种(不考虑立体异构)；
①苯环上有2个取代基　②能够发生银镜反应　③与FeCl3溶液发生显色发应
其中核磁共振氢谱有五组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为________；
(5)结合上述信息，写出丁二酸酐和乙二醇合成聚丁二酸乙二醇酯的反应方程式________________________；
(6)参照上述合成路线，以乙烯和为原料，设计合成的路线________(其他试剂任选)。










微专题·大素养⑲
【素养专练】
1．解析：由有机物C的结构简式及有机物B的分子式可推出有机物B的结构简式为；根据有机物D的分子式和C的结构简式，可推出有机物D的结构简式为；有机物D在酸性条件下能与乙醇发生酯化反应生成有机物E，其结构简式为；根据有机物E的结构简式和题给已知信息知，有机物F的结构简式为；结合阿替洛尔的结构简式和题给已知信息可知，有机物H的结构简式为，有机物I的结构简式为（CH3）2CHNH2；根据有机物A的分子式及有机物B的结构简式，可得有机物A的结构简式为。
（1）有机物D能发生加成、取代、氧化和还原反应，选项A错误；有机物E分子中含有酚羟基，能与氯化铁溶液发生显色反应，选项B正确；有机物Ⅰ分子中含有氨基，具有弱碱性，选项C正确；阿替洛尔的分子式为C14H22N2O3，选项D错误。
（2）有机物E的结构简式为。
（3）有机物F与G反应可以转化为H和HCl，反应的化学方程式为

（4）有机物A转化为有机物B，可通过A在Cl2、光照条件下生成，再利用题给已知信息得到B。
解析：（5）根据题意，要求无N===O键、N—O键、C===N键，除苯环外没有其他环，且有四种氢原子，则结构应为对称结构，符合条件的结构简式为。
答案：（1）BC
（2）


（3）

（4）
（5）
2．解析：（1）甲苯（）分子中不同化学环境的氢原子共有4种，由苯和甲基的空间构型可推断甲苯分子中共面原子数目最多为13个。
（2）B（）的名称为邻硝基甲苯（或2－硝基甲苯）；B同分异构体中能发生银镜反应可推知含有醛基或甲酸酯基，还能发生水解反应可推知含有酯基或者肽键，并且苯环上只有两个取代基且互为邻位，再根据B的分子式，符合条件的B的同分异构体的结构简式为：和。
（3）由①②③三步反应制取B的信息可知，若甲苯直接硝化，甲苯中甲基的邻位和对位均可发生硝化反应，有副产物生成。
成的反应，所以⑥为取代反应，故该反应的方程式为：
―→＋HCl；又因产物F（）中含有氨基，所以可推知，⑥的目的是保护氨基，防止在后续反应中被氧化。
（5）由的结构简式可推知E中含有氯原子，苯环上引入氯原子的方法是在Fe或FeCl3作催化剂的条件下与Cl2发生取代反应；F（）的含氧官能团为羧基。
（6）由题⑨的反应提示，以为主要原料，经最少步骤制备含肽键聚合物的流程为：
答案：（1）4　13
（2）2－硝基甲苯或邻硝基甲苯

（3）避免苯环上甲基对位的氢原子被硝基取代（或减少副产物，或占位）
（4）
　保护氨基
（5）Cl2/FeCl3（或Cl2/Fe）　羧基
（6）
3．解析：（1）葡萄糖是一种重要的单糖，其分子式为C6H12O6。
（2）根据生成A的反应条件可知A中含有的官能团为羟基。
（3）由B和C的结构简式可知该反应为酯化反应或取代反应。
解析：（5）在NaOH溶液作用下发生水解反应生成和CH3COONa，其化学方程式为＋NaOH―→＋CH3COONa。
（6）结合图示可知B的分子式为C6H10O4，即F的分子式也为C6H10O4，其摩尔质量为146 g·mol－1，7.30 g F的物质的量为＝0.05 mol，结合0.05 mol F与饱和NaHCO3溶液反应生成2.24 L （0.1 mol） CO2可知1 mol F中含2 mol —COOH，则F的结构中，主链上含有4个碳原子时有6种情况，
即（数字表示另一个—COOH的位置，下同）和；主链含3个碳原子时有3种情况，即，则符合条件的F有9种可能结构。其中核磁共振氢谱中吸收峰的峰面积之比为3∶1∶1的结构简式为。
答案：（1）C6H12O6
（2）羟基
（3）取代反应
（4）
（5）＋CH3COONa
（6）9　


真题演练·素养通关
1．解析：由质量守恒知m＝n－1，A项正确；聚乳酸分子中链节内有酯基，末端有羟基、羧基，共有3种官能团，B项错误；乳酸分子中的羟基与羧基均可与Na反应生成H2，C项正确；2个乳酸分子成环时，可形成，D项正确。
答案：B
2．解析：(NH4)2SO4不是重金属盐，不能使蛋白质变性，A项错误；石蜡的沸点较高，是通过石油的减压分馏得到的，B项错误；在分子筛固体酸催化下，苯与乙烯发生加成反应获得乙苯，C项错误；因为硝基具有较强的氧化性，所以含氮量高的硝化纤维可作烈性炸药，D项正确。
答案：D
3．解析：植物油含不饱和高级脂肪酸甘油酯，含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A项正确；茚三酮是检验氨基酸的试剂，向某溶液中加入茚三酮溶液，加热煮沸出现蓝紫色，可判断该溶液中含有氨基酸，B项错误；麦芽糖、葡萄糖都含有醛基，都能发生银镜反应，C项正确；将天然的甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸混合，在一定条件下自身两两缩合生成的链状二肽有三种，甘氨酸和丙氨酸、苯丙氨酸形成两种链状二肽，苯丙氨酸和丙氨酸、甘氨酸形成两种链状二肽，丙氨酸和甘氨酸、苯丙氨酸形成两种链状二肽，共9种，D项正确。
答案：B
4．解析：由X和Y的结构可知合成L的单体分别为和每个单体分子中均含2个羧基，A项正确；由已知信息知，生成L的同时，还生成小分子物质H2O，该反应属于缩聚反应，B项正确；L中的官能团是不含酯基，C项错误；聚合物的分子结构对聚合物的降解有本质影响，故m、n、p、q的数值会影响L的降解速率，D项正确。
答案：C
5．解析：第1处错误：利用新制氢氧化铜溶液检验蔗糖水解生成的葡萄糖中的醛基时，溶液需保持弱碱性，否则作水解催化剂的酸会与氢氧化铜反应，导致实验失败，题干实验过程中蔗糖水解后溶液未冷却并碱化；第2处错误：NaOH溶液具有强碱性，不能用玻璃瓶塞，否则NaOH与玻璃塞中SiO2反应生成具有黏性的Na2SiO3，会导致瓶盖无法打开，共2处错误。
答案：B
6．解析：聚醚砜为缩聚反应得到的高分子化合物，不溶于水，A项错误，B项正确；对苯二酚为对称结构，含有如图所示两种类型氢原子，核磁共振氢谱有2组峰，C项错误；对苯二酚含有酚羟基，遇FeCl3溶液显紫色，D项错误。
答案：B
7．解析：芦苇的主要成分是纤维素，可用于制造黏胶纤维，A说法正确；聚氯乙烯有毒，不能用于制作不粘锅的耐热涂层，不粘锅的耐热涂层是聚四氟乙烯等耐热材料，B说法错误；淀粉是天然高分子物质，其相对分子质量可达几十万，C说法正确；大豆蛋白纤维可降解，D说法正确。
答案：B
8．解析：硬脂酸甘油酯属于饱和脂肪酸甘油酯，其结构简式为A错误；花生油属于植物油，主要成分为不饱和脂肪酸甘油脂，其中的碳碳双键可被酸性高锰酸钾氧化，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；植物油含不饱和脂肪酸酯，可以催化加氢转变成饱和脂肪酸酯即氢化油，C正确；油脂的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，可作制造油漆的原料，其在碱性条件下水解生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分，故可以用来制造肥皂，D正确。
答案：A
9．解析：甘氨酸和丙氨酸混合在一定条件下可生成4种二肽，分别是甘氨酸和甘氨酸、丙氨酸和丙氨酸脱水可形成2种二肽，甘氨酸的氨基和丙氨酸的羧基缩合、丙氨酸的氨基和甘氨酸的羧基缩合形成2种二肽，共4种，A说法正确；酸性高锰酸钾溶液和草酸反应的化学方程式是2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋8H2O，则草酸能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B说法错误；纤维素中含—OH，与乙酸酐发生酯化反应生成醋酸纤维和乙酸，醋酸纤维不燃烧，则醋酸纤维可用于生产电影胶片片基，C说法正确；植物油中含有碳碳双键，植物油和氢气在一定条件下发生加成反应，此过程称为植物油硬化或植物油氢化，可用于制造人造奶油，D说法正确。
答案：B
10．解析：(1)由B的结构简式和A的分子式可知A的结构简式为所以其化学名称为邻二甲苯或1，2-二甲苯。(2)由题意可知D的同分异构体为芳香族化合物，则其分子中含有苯环；D的同分异构体可以发生银镜反应，也能与FeCl3溶液发生显色反应，则其分子中含醛基、酚羟基；核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为1∶2∶2∶3，说明其分子结构对称，由此可知其结构简式为或(3)酚羟基和羧基均能与NaOH反应，所以E→F中步骤1)反应的化学方程式为。(4)由G和H的结构简式可知该反应为取代反应。选用AgNO3而不选用NaNO3的原因为AgNO3和G反应生成AgBr沉淀，促进反应的进行。(5)由NBP和C的结构简式可推断HPBA的结构简式为HPBA具有较强的酸性，可以促使其发生分子内酯化反应生成NBP。(6)由题意可知W的合成路线为
。
答案：(1)邻二甲苯(或1，2-二甲苯)
(2)　
(3)
(4)取代反应　生成AgBr沉淀，促进反应的进行
(5) 　HPBA具有较强的酸性，可以促使其发生分子内酯化反应生成NBP(答案合理即可)

(6)

(答案合理即可)
11．解析：(1)结合“已知①”分析生成A的反应物与反应条件可知，该反应与“已知①”类似，则A为 (2)A生成B是失去羰基上的氧原子的反应，故该反应为还原反应。对比D、E的结构简式，E相对于D，醛基邻位碳原子上的氢原子被Br原子取代，故该反应为取代反应。(3)a是肽键(或酰胺键)，b是羧基。(4)由信息②可知，该同分异构体含醛基；由信息③可知，该同分异构体含酚羟基。因信息①提示苯环上有2个取代基，则分别为—OH和—CH2CH2CH2CHO、—CH2CH(CHO)CH3、—CH(CHO)CH2CH3、—C(CH3)2CHO、—CH(CH3)CH2CHO，又苯环上有两个取代基时存在邻、间、对三种位置关系，则同分异构体共有5×3＝15(种)，其中核磁共振氢谱中有五组峰，且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式是 (5)根据“已知②”，丁二酸酐和乙二醇合成聚丁二酸乙二醇酯的反应方程式为
(6)乙烯与水通过加成反应合成乙醇，乙醇氧化生成乙醛，乙醛发生流程D→E的反应，再与发生流程E→G的反应，即。
答案：(1)
(2)还原反应　取代反应
(3)肽键(或酰胺键)　羧基
(4)15　
(5)

(6)