专题23.有机合成与推断-十年(2012-2021)高考化学真题分项汇编(浙江专用)
展开专题23 有机合成与推断
1.【2012·浙江理综,29】化合物X是一种环境激素,存在如下转化关系:
化合物A能与FeCl3溶液发生显色反应,分子中含有两个化学环境完全相同的甲基,其苯环上的一硝基取代物只有两种。1H-NMR谱显示化合物G的所有氢原子化学环境相同。F是一种可用于制备隐形眼镜的高聚物。
(1)下列叙述正确的是_________。
a.化合物A分子中含有联苯结构单元
b.化合物A可以和NaHCO3溶液反应,放出CO2气体
c.X与NaOH溶液反应,理论上1 mol X最多消耗6 mol NaOH
d.化合物D能与Br2发生加成反应
(2)化合物C的结构简式是__________,A→C的反应类型是 。
(3)写出同时满足下列条件的D的所有同分异构体的结构简式(不考虑立体异构_________。
a.属于酯类 b.能发生银镜反应
(4)写出B→C反应的化学方程式______________________________________。
(5)写出E→F反应的化学方程式_____________________________________。
【答案】(1)cd (2) 取代反应
(3)
(4)
(5)
【解析】比较A与C可发现C比A多了4个Br,少了4个H,说明发生了取代反应,可初步推断在A的结构中含有2个酚的结构单元,且其对位可能被占据;再分析A、B与X之间的关系,可推测X中具有酯的结构,A中的2个羟基与B中的羧基脱水成酯的结构,而X分子的Br原子水解得到的羟基会在B分子中,即B中既含有羧基,还含有羟基,所以B在浓硫酸存在的条件下通过消去脱水可得主要产物D,通过分子间脱水酯化得副产品G,D中含有双键,G中含有环酯结构;D与HOCH2CH2OH发生酯化反应,得到含有双键结构的酯E,酯E则能通过加聚反应得到高分子化合物F。经以上分析可得A-G的各物质分别为,A是,B是,C是,D是,E是,F是,G是。(1)分析A、D、X结构可知,A中没有联苯结构及A中只有酚结构,a、b项错误;X中有二个酯结构,且水解后得到酚类物质,所以可以消耗4molNaOH,再加上2个溴原子水解也可消耗2molNaOH,c项正确;D中含有双键,可与溴发生加成反应,d项正确;(2)A转变为C的反应是取代反应;(3)有酯结构且具有醛基的物质应该是甲酸酯,D的同分异构体有:,,,;(4)B→C反应的化学方程式为;(5)E→F反应的化学方程式为。
2.【2013·浙江理综,29】某课题组以苯为主要原料,采取以下路线合成利胆药——柳胺酚。回答下列问题:
(1)对于柳胺酚,下列说法正确的是 。
A. 1mol柳胺酚最多可以和2 molNaOH反应 B. 不发生硝化反应
C.可发生水解反应 D. 可与溴发生取代反应
(2)写出A→B反应所需的试剂______________。
(3)写出B→C的化学方程式__________________________________。
(4)写出化合物F的结构简式_____________________________。
(5)写出同时符合下列条件的F的同分异构体的结构简式____________(写出3种)。
①属酚类化合物,且苯环上有三种不同化学环境的氢原子; ②能发生银镜反应
(6)以苯和乙烯为原料可合成聚苯乙烯,请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)。
注:合成路线的书写格式参照如下示例流程图:
【答案】(1) C、D (2) 浓硝酸/浓硫酸
(3) ⑷
⑸
(6)
【解析】根据合成路线,由柳胺酚的分子结构可逆推出F为邻羟基苯甲酸(),E为(),D为 () ,C为 ,B为。(1) 分析柳胺酚的结构简式可知,在柳胺酚的分子结构中含有苯环结构可以发生苯环上的取代反应,所以能发生硝化反应、与溴发生取代反应;柳胺酚的分子结构中还含有2个酚羟基,1个肽键,肽键可以在NaOH 作用下发生水解反应,所以1mol柳胺酚最多可以和3mol NaOH反应。柳胺酚分子中含酚羟基——具有酸性、酰胺键(类似于肽键)——发生水解反应。1 mol柳胺酚最多可以和3 mol NaOH反应,苯环上可以发生硝化反应,苯环上酚羟基邻对位的氢可以发生溴代反应,1mol柳胺酚与Br2反应最多可以消耗4 molBr2。(2) 从合成路线和柳胺酚结构简式可知,柳胺酚是由。根据D→E的反应条件,可推知D为,根据B→C→D的反应条件,可推知:,又根据 所以A→B为硝化反应,所需的试剂为浓硝酸和浓硫酸。
3.【2014·浙江理综,29】某兴趣小组以苯和乙烯为主要原料,采用如图路线合成药物普鲁卡因:
已知:,,
(1)对于普鲁卡因,下列说法正确的是_______。
A.可与浓盐酸形成盐 B.不与氢气发生加成反应
C.可发生水解反应 D.能形成内盐
(2)写出化合物B的结构简式_______。
(3)写出B→C反应所需的试剂_______。
(4)写出C+D→E的化学反应方程式_______。
(5)写出同时符合下列条件的B的所有同分异构体的结构简式_______。
①分子中含有羧基
②1H-NMR谱显示分子中含有苯环,且苯环上有两种不同化学环境的氢原子
(6)通常采用乙烯为原料制得环氧乙烷后与X反应合成D,请用化学反应方程式表示以乙烯为原料制备X的合成路线(无机试剂任选) _______。
【答案】(1)A、C (2) (3) 酸性KMnO4溶液
(4)+HOCH2CH2N(CH2CH3)2+H2O
(5)
(6)CH2=CH2+HCl→CH3CH2Cl,2CH3CH2Cl+NH3→HN(CH2CH3)2+2HCl
【解析】有和CH2=CH2化合生成A:。根据普鲁卡因对位结构确定B是;再进一步氧化侧链,用酸性高锰酸钾溶液,得到C是。(5) B的同分异构体中:①分子中含有羧基,即-COOH;N原子只能与碳原子相连;②1H-NMR谱显示分子中含有苯环,且苯环上有两种不同化学环境的氢原子,说明两个侧链是对位结构。
4.【2015·浙江10月选考,32】乙酰基扁桃酰氯是一种医药中间体。某研究小组以甲苯和乙醇为主要原料,按下列路线合成乙酰基扁桃酰氯。
Cl2
光照
A
B
C
D
E
NaOH/H2O
O2
催化剂
①NaHSO3
②NaCN
H2O/H+
……
F
C2H3ClO
CH3CH2OH
G
SOCl2
乙酰基扁桃酰氯
已知:;;
请回答:
(1) D的结构简式_______。
(2) 下列说法正确的是________。
A.化合物A不能发生取代反应
B.化合物B能发生银镜反应
C.化合物C能发生氧化反应
D.从甲苯到化合物C的转化过程中,涉及到的反应类型有取代反应、加成反应和氧化反应
(3) E+F→G的化学方程式是________。
(4) 写出化合物D同时符合下列条件的所有可能的同分异构体的结构简式________。
①红外光谱检测表明分子中含有氰基(-CN);
②1H-NMR谱检测表明分子中有苯环,且苯环上有两种不同化学环境的氢原子。
(5) 设计以乙醇为原料制备F的合成路线(用流程图表示;无机试剂任选)________。
【答案】(1)
(2)C
(3)+CH3COCl―→+HCl
(4)
(5)CH3CH2OHCH3COOHCH3COCl
【解析】由题给的合成路线得,与Cl2生成的A为,在氢氧化钠水溶液中发生水解生成B为,B催化氧化生成C为,结合题给的信息知在①NaHSO3、②NaCN作用下生成D为,D在酸性条件水解生成E为;根据F的化学得F结构简式为CH3COCl,E与F生成的产物G为,再结合题给已知信息得目标产物乙酰基扁桃酰氯。(1) D的结构简式。(2) A项,化合物A为,能发生取代反应,不正确;B项,化合物B为,没有醛基,不能发生银镜反应,不正确;C项,化合物C为,能发生氧化反应,正确;D项,从甲苯到化合物C的转化过程中,涉及到的反应类型有取代反应、取代反应和氧化反应,不正确。(3) 和CH3COCl发生取代反应生成,另一产物为HCl,由此可得化学方程式。(4) 符合题意的化合物D的同分异构体的结构简式有4种,分别为、 、 、 。(5)以乙醇为原料制备CH3COCl,可将CH3CH2OH催化氧化成CH3COOH,然后在SOCl2作用下生成CH3COCl。
5.【2015·浙江理综,29】化合物X是一种香料,可采用乙烯与甲苯为主要原料,按下列路线合成:
已知:RXROH;RCHO+CH3COOR’RCH=CHCOOR’
请回答:
(1)E中官能团的名称是________。
(2)B+D→F的化学方程式________。
(3)X的结构简式________。
(4)对于化合物X,下列说法正确的是________。
A.能发生水解反应 B.不与浓硝酸发生取代反应
C.能使Br2/CCl4溶液褪色 D.能发生银镜反应
(5)下列化合物中属于F的同分异构体的是________。
【答案】(1)醛基
(2)
(3) (4)AC (5)BC
【解析】A为乙烯与H2O的加成产物,故A为CH3CH2OH(乙醇);A催化氧化得到B,B为CH3COOH(乙酸)、甲苯光照条件下与氯气反应,则甲基氢原子被氢原子取代,故C为C6H5CH2Cl;C为卤代烃,在NaOH水溶液中水解生成醇,所以D为C6H5CH2OH(苯甲醇);D催化氧化为E,所以E为C6H5CHO苯甲醛。(1)E为苯甲醛,含有官能团为醛基。
(2)B为乙醇,D为苯甲醇,二者发生酯化反应生成酯F,化学方程式为:。(3)类比已知条件RCHO+CH3COOR’RCH=CHCOOR’可知,醛E和酯F也可发生同类反应得一种不饱和酯X,所以X的结构简式为:。(4)从X的结构看,X含有碳碳双键、酯键和苯环结构,酯键可以发生水解反应,苯环上的氢原子可以与浓硝酸发生取代反应,碳碳双键可以使溴的四氯化碳溶液褪色,但不能发生银镜反应,故选AC。(5)F的结构为,下列与F互为同分异构体是B、C两种物质,A、D均与F分子式不相同,均多一个亚甲基CH2原子团。
6.【2016·浙江理综,29】化合物X是一种有机合成中间体,Z是常见的高分子化合物,某研究小组采用如下路线合成X和Z:
已知:①化合物A的结构中有2个甲基
②RCOOR′+R′′CH2COOR′
请回答:
(1)写出化合物E的结构简式__________,F中官能团的名称是_________。
(2)Y→Z的化学方程式是____________。
(3)G→X的化学方程式是__________,反应类型是___________。
(4)若C中混有B,请用化学方法检验B的存在(要求写出操作、现象和结论)_________。
【答案】(1)CH2=CH2 羟基
(2) n
(3)2+CH3CH2OH 取代反应
(4)取适量试样于试管中,先用NaOH中和,再加入新制氢氧化铜悬浊液,加热,若产生砖红色沉淀则有B存在。
【解析】A的分子式为C4H10O,化合物A能发生连续氧化依次生成B、C,则A为饱和一元醇,A的结构中有2个甲基,则A为(CH3)2CHCH2OH,B为(CH3)2CHCHO,C为(CH3)2CHCOOH;由G→X的条件,结合题给已知②,G属于酯,C与F在酸性环境下生成G,则F为醇,根据Y的分子式和物质转化时参与反应的物质可知,D为CH≡CH,E为CH2=CH2,F为CH3CH2OH,G为(CH3)2CHCOOCH2CH3,X为,Y为CH2=CHCl,Z为;(1) E为乙烯,结构简式为CH2=CH2,F为乙醇,F中含有的官能团为羟基。(2)Z是常见的高分子化合物,Y→Z是氯乙烯的加聚反应,所以反应的化学方程式是:n 。(3)根据已知②,G→X的化学方程式是:2+CH3CH2OH;根据反应特点,该反应的反应类型是取代反应。(4)C为(CH3)2CHCOOH,B为(CH3)2CHCHO,C中含有B,只需要检验醛基是否存在即可,实验方法为:取适量试样于试管中,先用NaOH中和,再加入新制氢氧化铜悬浊液,加热,若产生砖红色沉淀,则有B存在。
7.【2016·浙江4月选考,32】某研究小组以水杨酸和甲苯为主要原料,按下列路线合成抗血栓药物——新抗凝。
已知:
请回答:
(1)写出同时符合下列条件的A的所有同分异构体
①红光光谱标明分子中含有结构;
②1H—NMR谱显示分子中含有苯环,且苯环上有三种不同化学环境的氢原子。
(2)设计B→C的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)
(3)下列说法不正确的是
A.化合物B能使Br2/CCl4溶液褪色 B.化合物C能发生银镜反应
C.化合物F能与FeCl3发生显色反应 D.新抗凝的分子式为C19H15NO6
(4)写出化合物的结构简式:D ;E
(5)G→H的化学方程式是
【答案】(1)COONH2 HNOCOH HNCOOH OCONH2
(2)NO2CH2ClNO2CH2OHNO2CHO
(3)A
(4)CH3COCH3 NO2CHCHCOCH3
(5)
【解析】根据题给的有机物合成路线,结合题给合成信息,得出:A为,B为,C为,D为CH3COCH3;E为;F为;G为,H为。(1)因A为,与它互为同分异构体,分子中含有结构;又1H—NMR谱显示分子中含有苯环,且苯环上有三种不同化学环境的氢原子,说明苯环上只有一个取代基,可以写出其同分异构体为: 、、、。(2)由B→C,即由→,可先把—CH2Cl水解生成——CHOH,再氧化成—CHO, 即合成路线:。(3)A项,B为不能使Br2/CCl4溶液褪色,A项不正确;B项,化合物C为,分子中含有—CHO,能发生银镜反应,正确;C项,化合物F为,分子中含有酚羟基,能与FeCl3发生显色反应,正确;D项,新抗凝,根据键线式书写规律,可得其分子式为C19H15NO6,正确。故选A。(4)D的结构简式 CH3COCH3,E的结构简式。(5)根据已知信息中的化学方程式式,可得出G→H的化学方程式是。
8.【2016·浙江10月选考,27】某研究小组从甲苯出发,按下列路线合成染料中间体X和医药中间体Y。
已知:①化合物A、E、F互为同分异构体。
请回答:
(1)下列说法不正确的是_____________。
A.化合物C能发生氧化反应,不发生还原反应 B.化合物D能发生水解反应
C.化合物E能发生取代反应 D.化合物F能形成内盐
(2)B+C→D的化学方程式是____________________________________________。
(3)化合物G的结构简式是___________________。
(4)写出同时符合下列条件的A的所有同分异构体的结构筒式___________。
①红外光谱检测表明分子中含有醛基,②1H-NMR谱显示分子中含有苯环,目苯环上有两种不同化学环境的氢原子。
(5)为探索新的合成路线,采用苯和乙烯为原料制备化台物F,请设计该合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)___________。
【答案】(1)A
(2)
(3)NH2-CHO
(4)
(5)
【解析】由转化关系可知A→B为甲基被氧化生成羧基,根据已知信息可知由X可知C为,B为,A为,则D为,化合物A、E、F互为同分异构体,结合Y的结构分析可知硝基在邻位,为邻硝基甲苯,E结构简式为,F为,G为NH2-CHO。(1)A项,化合物C为,不能发生氧化反应,能发生还原反应,硝基被还原为氨基,A错误;B项,化合物D为,分子结构中存在肽键,能发生水解反应,B正确;C项,化合物E为,一定条件下能发生取代反应,如甲基上氢原子被取代,苯环上氢原子被取代,C正确;D项,化合物F为,分子中羧基和氨基缩水能形成内盐,D正确;故选A;(2)B+C→D的化学方程式是;(3)化合物G的结构简式是NH2-CHO;(4)根据条件:①红外光谱检测表明分子中含有醛基;②1H-NMR谱显示分子中含有苯环,且苯环上有两种不同化学环境的氢原子.则符合条件的A的所有同分异构体的结构简式是;(5)苯和乙烯为原料制备化合物F,苯先与乙烯发生加成反应生成苯乙烷,然后发生硝化生成邻硝基乙苯,最后氧化生成,合成路线为。
9.【2017·浙江4月选考,32】某研究小组按下列路线合成镇痛药哌替啶:
已知:
(1)A→B的反应类型是________。
(2)下列说法不正确的是___________。
A.化合物A的官能团是硝基 B.化合物B可发生消去反应
C.化合物E能发生加成反应 D.哌替啶的分子式是C15H21NO3
(3)写出B+C→D的化学反应方程式____________。
(4)设计以甲苯为原料制备C的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)______________。
(5)写出同时符合下列条件的C的所有同分异构体的结构简式______________。
①分子中有苯环而且是苯环的邻位二取代物;
②1H-NMR谱表明分子中有6种氢原子;IR谱显示存在碳氮双键(C=N)。
【答案】(1)取代反应 (2)A
(3)++2HCl
(4)
(5)
【解析】(1)根据A的分子式可知环氧乙烷和CH3NH2反应生成A的结构简式为(HOCH2CH2)2NCH3,根据B的分子式可知A→B是羟基被氯原子取代,反应类型是取代反应,B的结构简式为(ClCH2CH2)2NCH3。根据已知信息和C的分子式可知C的结构简式为,B和C反应反应生成D,D的结构简式为。根据已知信息可知D水解酸化后生成E,E的结构简式为。E和F发生酯化反应生成哌替啶,F是乙醇。(2) A.化合物A的官能团是羟基,A错误;B.化合物B中含有氯原子,可发生消去反应,B正确;C.化合物E中含有苯环,能发生加成反应,C正确;D.根据哌替啶的结构简式可知分子式是C15H21NO3,D正确,故选A。(3)根据以上分析可知以及原子守恒可知B+C→D的化学反应方程式为++2HCl 。(4)氯原子被NaCN取代即可得到-CN,所以以甲苯为原料制备C的合成路线图为。(5)①分子中有苯环而且是苯环的邻位二取代物;②1H-NMR谱表明分子中有6种氢原子;IR谱显示存在碳氮双键(C=N),则符合条件的有机物结构简式为。
10.【2017·浙江11月选考,32】某研究小组按下列路线合成药物胃复安:
已知: ;
请回答:
(1)化合物A的结构简式__________________________。
(2)下列说法不正确的是__________________________。
A.化合物B能发生加成反应 B.化合物D能与FeCl3溶液发生显色反应
C.化合物E具有碱性 D.胃复安的分子式是C13H22ClN3O2
(3)设计化合物C经两步反应转变为D的合成路线(用流程图表示,试剂任选)_。
(4)写出D+E→F的化学方程式_____________________________。
(5)写出化合物E可能的同分异构体的结构简式__________________________,须同时符合:①1H-NMR谱表明分子中有3种氢原子,IR谱显示有N-H键存在;②分子中没有同一个碳上连两个氮()的结构。
【答案】(1) (2)BD
(3)
(4)
(5)
【解析】根据流程图,采用逆向推理的方式推理,E中不存在苯环结构,则D中含有苯环结构,因此A中含有苯环;根据胃复安的结构和E的分子式,E为,结合D的化学式,D为,因此F水解是除了生成胃复安,还有甲醇生成。A与甲醇生成B,B与乙酸反应生成C,C经过2步反应生成D,引入了氯原子,因此A为,B为,C为。(1)化合物A的结构简式为;(2)A项,化合物B为,含有苯环,能与氢气发生加成反应,正确;B项,化合物D为,不存在酚羟基,不能能与FeCl3溶液发生显色反应,错误;C项,化合物E为,含有氨基,具有碱性,正确;D项,胃复安的分子式是C13H21ClN3O2,错误;故选BD;(3)酚羟基具有还原性,容易被氧化,因此化合物C经两步反应转变为D 时需要保护酚羟基,根据信息,C首先与反应生成,再在铁或氯化铁作催化剂时与氯气发生苯环上的取代反应即可,合成路线为;(4)D+E"F的化学方程式为;(5)E为。①1H-NMR谱表明分子中有3种氢原子,IR谱显示有N一H键存在;②分子中没有同一个碳上连两个()氮的结构,满足上述条件的E的同分异构体有、、。
11.【2018·浙江4月选考,32】下某研究小组按下列路线合成抗抑郁药物吗氯贝胺
已知:
请回答:
(1)下列说法不正确的是________。
A.化合物A能发生还原反应 B.化合物B能与碳酸氢钠反应产生气体
C.化合物D具有碱性 D.吗氯贝胺的化学式是C13H13ClN2O2
(2)化合物F的结构简式是_____________。
(3)写出C+D→E的化学方程式______________________。
(4)为探索新的合成路线,发现用化合物C与X(C6H14N2O)一步反应即可合成吗氯贝胺。请设计以环氧乙烷()为原料合成X的合成路线___________(用流程图表示,无机试剂任选)。
(5)写出化合物X(C6H14N2O)可能的同分异构体的结构简式_____________。须同时符合:①分子中有一个六元环,且成环原子中最多含一个非碳原子。②1H-NMR谱显示分子中有5种氢原子;IR谱表明分子中有N-N键,无 O-H键
【答案】(1)D (2)
(3)
(4)
(5)
【解析】根据题给信息推出有机物A为,B为,C为,D为H2NCH2CH2Br,E为,F的结构简式是。(1)A项,A为,化合物A含有苯环,可与氢气发生加成反应其属于还原反应,故A项正确;B项,B为,B中含有羧基,所以化合物B能与碳酸氢钠反应产生气体,故B项正确;C项,化合物D为H2NCH2CH2Br,含有氨基,所以化合物D具有碱性,故C项正确。D项,吗氯贝胺的化学式是C13H15ClN2O2,故D项错误;故选D。(2)化合物F的结构简式是 ;(3)C为,E为,D为H2NCH2CH2Br,C和D发生取代反应生成E,C+D→E的化学方程式:;(4)X为,由环氧乙烷合成X的路线为。(5)要求分子中有一个六元环,且成环原子中最多含一个非碳原子,并且1H-NMR谱显示分子中有5种氢原子;IR谱表明分子中有N-N键,无O-N键,符合的结构简式为:、、、。
12.【2018·浙江11月选考,32】某研究小组拟合成染料X和医药中间体Y。
已知:;
请回答:
(1)下列说法正确的是____________。
A.化合物A能与FeCl3溶液发生显色反应 B.化合物C具有弱碱性
C.化合物F能发生加成、取代、还原反应 D.X的分子式是C17H22N2O3
(2)化合物B的结构简式是___________________________________________________。
(3)写出C+D→E的化学方程式_____________________________________________________。
(4)写出化合物A(C10H14O2)同时符合下列条件的同分异构体的结构简式_____________________________。
1H-NMR谱和IR谱检测表明:①分子中有4种化学环境不同的氢原子;②分子中含有苯环、甲氧基(-OCH3),没有羟基、过氧键(-O-O-)。
(5)设计以CH2=CH2和为原料制备Y()的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)_______________。
【答案】(1)BC
(2)
(3)
(4) 、、、
(5)
【解析】由题意知A为、B为、C为、D为、E为、F为。(1) A.化合物A为,不含有酚羟基,不能与FeCl3溶液发生显色反应,选项A错误;B.化合物C为,含有氨基,具有弱碱性,选项B正确;C.化合物F为,含有苯环能与氢气发生加成反应,含有肽键能发生水解属于取代反应,含有硝基能发生还原反应,选项C正确;D.根据结构简式可知,X的分子式是C17H20N2O3,选项D错误。故选项BC;(2)化合物B的结构简式是;(3)C+D→E的化学方程式为;(4)化合物A(C10H14O2)同时符合下列条件的同分异构体的结构简式:1H-NMR谱和IR谱检测表明:①分子中有4种化学环境不同的氢原子;②分子中含有苯环、甲氧基(-OCH3),没有羟基、过氧键(-O-O-),符合条件的同分异构体有:、、、;(5) CH2=CH2与氯气发生加成反应生成1,2-二氯乙烷,1,2-二氯乙烷与氨气反应生成H2NCH2CH2NH2,H2NCH2CH2NH2与反应生成Y(),合成路线的流程图表示如下:。
13.【2019·浙江4月选考,32】某研究小组拟合成除草剂苯达松和染料中间体X。
已知信息:①+RCOOR′
②RCH2COOR′+R′′COOR′′′
(1)下列说法正确的是________。
A.化合物B到C的转变涉及到取代反应 B.化合物C具有两性
C.试剂D可以是甲醇 D.苯达松的分子式是C10H10N2O3S
(2)化合物F的结构简式是________。
(3)写出E+G→H的化学方程式________。
(4)写出C6H13NO2同时符合下列条件的同分异构体的结构简式________。
①分子中有一个六元环,且成环原子中最多含2个非碳原子;
②1H−NMR谱和IR谱检测表明分子中有4种化学环境不同的氢原子。有N-O键,没有过氧键(-O-O-)。
(5)设计以CH3CH2OH和原料制备X()的合成路线(无机试剂任选,合成中须用到上述①②两条已知信息,用流程图表示)________。
【答案】(1)BC (2)(CH3)2CHNH2
(3)+(CH3)2CHNHSO2Cl+HCl
(4)
(5)CH3CH2OHCH3COOHCH3COOCH2CH3 CH3COCH2COOCH2CH3
【解析】以A和F为原料制备苯达松,观察苯达松结构简式,易知A中有苯环,便可推出A为,根据A到B的反应条件(HNO3和H2SO4)可知该反应为硝化反应,继续观察苯达松可知其苯环上为邻位二取代侧链,因而B为,继续观察苯达松侧链有羰基和亚氨基,说明B到C的两步反应为甲基被氧化为羧基和硝基被还原为氨基,C为,根据反应条件易知C和D反应为酯化反应,然后结合E的分子式可推出D是甲醇,E为,最后结合苯达松右侧碳链部分和F的分子式可知氨基接在碳链中的2号碳上,F为,从而G为。(1)A项,B到C的两步反应分别是甲基的氧化反应和硝基的还原反应,不涉及取代反应,A项错误;B项,C为邻氨基苯甲酸,其官能团为氨基和羧基,氨基具有碱性,羧基具有酸性,因而C有两性,B项正确;C项,C和D发生酯化反应生成E,结合C和E的分子式,易推出D为甲醇,C项正确;D项,苯达松的分子式是C10H12N2O3S,D项错误。故选BC。(2)结合苯达松右侧杂环上的碳链可知,氨基接在碳链中2号碳的位置,F的结构简式为(CH3)2CHNH2。
(3)G的氯原子和E氨基上的氢原子偶联脱去HCl生成H,因而化学方程式为+(CH3)2CHNHSO2Cl+HCl。(4)根据分子式C6H13NO2算出不饱和度为1,结合信息,说明存在一个六元环,无不饱和键(注意无硝基)。结合环内最多含有两个非碳原子,先分析六元环:①六元环全为碳原子;②六元环中含有一个O;③六元环中含有一个N;④六元环中含有一个N和一个O;若六元环中含有2个O,这样不存在N-O键,不符合条件。同时核磁共振氢谱显示有4中氢原子,该分子具有相当的对称性,可推知环上最少两种氢,侧链两种氢,这种分配比较合理。最后注意有N-O键,无O-O键。那么基于上述四种情况分析可得出4种同分异构体,结构简式分别为 、 、 和 。(5)基于逆合成分析法,观察信息①,X可从肽键分拆得和CH3COCH2COOR,那么关键在于合成CH3COCH2COOR,结合信息②可知利用乙酸某酯CH3COOR做原料合成制得。另一个原料是乙醇,其合成乙酸某酯,先将乙醇氧化为乙酸,然后乙酸与乙醇反应,可得乙酸乙酯。以上分析便可将整个合成路线设计为:CH3CH2OHCH3COOHCH3COOCH2CH3 CH3COCH2COOCH2CH3 。
14.【2020·浙江1月选考,31】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中除了苯环还有其它环
:
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1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。
【答案】(1)BC (2)
(3)
(4)
(5)
【解析】C为,根据B到C的反应条件以及B的化学式可知B到C发生了还原反应,B的结构简式为,根据C的结构和D的化学式可知D的结构简式为,D到E为酯化反应,E为,根据题目提供信息结构E到F的反应条件可知F为,F+G生成H且H中除了苯环还有其他环,则H为,H+I生成阿替洛尔,反推出I为。(1)A项,化合物D为,含有苯环可以加成,酚羟基可以被氧化,酚羟基和羧基均可发生酯化反应(属于取代反应),催化加氢即为还原反应的一种,故A错误;B项,E为,含有酚羟基,能与FeCl3溶液发生显色反应,故B正确;C项,化合物I为,含有氨基,可以结合氢离子,具有弱碱性,故C正确;D项,阿替洛尔的分子式是C14H22N2O3,故D错误。(2)根据分析可知E的结构简式为;(3)F为,H为,反应方程式为:+;(4)B的结构简式为,含有两个对位取代基,根据A的化学式和不饱和度可知A为对硝基甲苯,结构简式为,结合题目提供信息,其中X代表卤族原子,可知A到B的合成路线为;(5)化合物C为,其同分异构体满足:谱和IR谱检测表明:分子中共有4种氢原子,则结构对称,无氮氧键和碳氮双键;除了苯环外无其他环;符合条件的有:、、、。
15.【2020·浙江7月选考,31】某研究小组以邻硝基甲苯为起始原料,按下列路线合成利尿药美托拉宗。
已知:
R-COOH+
请回答:
(1) 下列说法正确的是________。
A.反应Ⅰ的试剂和条件是Cl2和光照 B.化合物C能发生水解反应
C.反应Ⅱ涉及到加成反应、取代反应 D.美托拉宗的分子式是C16H14ClN3O3S
(2) 写出化合物D的结构简式________。
(3) 写出B+E→F的化学方程式________。
(4) 设计以A和乙烯为原料合成C的路线(用流程图表示,无机试剂任选)________。
(5) 写出化合物A同时符合下列条件的同分异构体的结构简式________。
1H−NMR谱和IR谱检测表明:①分子中共有4种氢原子,其中苯环上的有2种;②有碳氧双键,无氮氧键和-CHO。
【答案】(1) BC (2)
(3)+H2O
(4)
(5)
【解析】结合邻硝基甲苯、C的结构简式以及B的分子式,可以推测出A的结构简式为、B的结构简式为,被酸性的高锰酸钾溶液氧化为D,D的结构简式为,D分子中含有肽键,一定条件下水解生成E,结合E的分子式可知,E的结构简式为,结合E的结构简式、美托拉宗的结构简式、F的分子式、题给已知可知,F的结构简式为。(1)A项,由→,与甲基对位的苯环上的氢原子被氯原子代替,故反应Ⅰ试剂是液氯、FeCl3,其中FeCl3作催化剂,A错误;
B项,化合物C中含有肽键,可以发生水解,B正确;C项,结合F的结构简式和CH3CHO、美托拉宗的结构简式以及已知条件,反应Ⅱ涉及到加成反应、取代反应,C正确;D项,美托拉宗的分子式为C16H16ClN3O3S,D错误;故选BC。(2)由分析知化合物D的结构简式为;(3)由分析可知,B的结构简式为,E的结构简式为,F的结构简式为,B和E发生取代反应生成F,其反应方程式为:+→+H2O;(4)乙烯与水发生加成反应生成乙醇,乙醇被氧化为乙酸,在一定条件下被还原为,乙酸与发生取代反应生成,流程图为;(5)分子中有4种氢原子并且苯环上有2种,分子中含有碳氧双键,不含—CHO和氮氧键,故分子中苯环上含有两个取代基,满足条件的它们分别为、、、。
16.【2021·浙江1月选考,31】某课题组合成了一种非天然氨基酸X,合成路线如下(Ph—表示苯基):
已知:R1—CH=CH—R2
R3BrR3MgBr
请回答:
(1)下列说法正确的是______。
A.化合物B的分子结构中含有亚甲基和次甲基
B.1H-NMR谱显示化合物F中有2种不同化学环境的氢原子
C.G→H的反应类型是取代反应
D.化合物X的分子式是C13H15NO2
(2)化合物A的结构简式是______ ;化合物E的结构简式是______。
(3)C→D的化学方程式是______ 。
(4)写出3种同时符合下列条件的化合物H的同分异构体的结构简式(不包括立体异构体)______。
①包含;
②包含 (双键两端的C不再连接H)片段;
③除②中片段外只含有1个-CH2-
(5)以化合物F、溴苯和甲醛为原料,设计下图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)______。
(也可表示为)
【答案】(1)CD (2)
(3)+NaOH+NaCl+H2O
(4)、、
(5)
【解析】A发生取代反应生成B,B发生氧化反应并脱去CO2后生成C,C发生消去反应生成D,D发生第一个已知信息的反应生成E,E再转化为F,F发生取代反应生成G,G发生取代反应生成H,H经过一系列转化最终生成X。(1)A项,化合物B的结构简式为,因此分子结构中含有亚甲基-CH2-,不含次甲基,A错误;B项,化合物F的结构简式为,分子结构对称,1H-NMR谱显示化合物F中有1种不同化学环境的氢原子,B错误;C项,G→H是G中的-MgBr被-COOCH3取代,反应类型是取代反应,C正确;D项,化合物X的结构简式为,分子式是C13H15NO2,D正确;故选CD;(2)A生成B是A中的羟基被氯原子取代,根据B的结构简式可知化合物A的结构简式是;C发生消去反应生成D,则D的结构简式为。D发生已知信息中的第一个反应生成E,所以化合物E的结构简式是;(3)C发生消去反应生成D,则C→D的化学方程式是+NaOH+NaCl+H2O;(4)化合物H的结构简式为,分子式为C13H14O2,符合条件的同分异构体①含有苯基,属于芳香族化合物;②含有,且双键两端的C不再连接H;③分子中除②中片段外中含有1个-CH2-,因此符合条件的同分异构体为、、;
(5)根据已知第二个信息以及F转化为G反应结合逆推法可知以化合物、溴苯和甲醛为原料制备的合成路线为。
17.【2021·浙江6月选考,31】某课题组研制了一种具有较高玻璃化转变温度的聚合物P,合成路线如下:
已知:
请回答:
(1)化合物A的结构简式是_______;化合物E的结构简式是_______。
(2)下列说法不正确的是_______。
A.化合物B分子中所有的碳原子共平面
B.化合物D的分子式为C12H12N6O4
C.化合物D和F发生缩聚反应生成P
D.聚合物P属于聚酯类物质
(3)化合物C与过量溶液反应的化学方程式是_______。
(4)在制备聚合物P的过程中还生成了一种分子式为C20H18N6O8的环状化合物。用键线式表示其结构_______。
(5)写出3种同时满足下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构体):_______。
①谱显示只有2种不同化学环境的氢原子
②只含有六元环
③含有结构片段,不含键
(6)以乙烯和丙炔酸为原料,设计如下化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)_______。
【答案】(1) HOCH2CH2Br (2)C
(3) +4NaOH+2+2NaBr
(4)
(5) 、、、(任写3种)
(6)
【解析】A的分子式为C8H10,其不饱和度为4,结合D的结构简式可知A中存在苯环,因此A中取代基不存在不饱和键,D中苯环上取代基位于对位,因此A的结构简式为,被酸性高锰酸钾氧化为,D中含有酯基,结合已知信息反应可知C的结构简式为,B与E在酸性条件下反应生成,该反应为酯化反应,因此E的结构简式为HOCH2CH2Br,D和F发生已知反应得到化合物P中的五元环,则化合物F中应含有碳碳三键,而化合物P是聚合结构,其中的基本单元来自化合物D和化合物F,所以化合物F应为。(1) A的结构简式为;化合物E的结构简式为HOCH2CH2Br;(2)A项,化合物B的结构简式为,化合物B中苯环的6个碳原子共平面,而苯环只含有两个对位上的羧基,两个羧基的碳原子直接与苯环相连,所以这2个碳原子也应与苯环共平面,化合物B分子中所有碳原子共平面,故A正确;B项,D的结构简式为,由此可知化合物D的分子式为C12H12N6O4,故B正确;C项,缩聚反应除形成缩聚物外,还有水、醇、氨或氯化氢等低分子副产物产生,化合物D和化合物F的聚合反应不涉及低分子副产物的产生,不属于缩聚反应,故C错误;D项,聚合物P中含有4n个酯基官能团,所以聚合物P属于聚酯类物质,故D正确;故选C。(3)中酯基能与NaOH溶液发生水解反应、溴原子能与NaOH溶液在加热条件下能发生取代反应,因此反应方程式为+4NaOH+2+2NaBr;(4)化合物D和化合物F之间发生反应,可以是n个D分子和n个F分子之间聚合形成化合物P,同时也可能发生1个D分子和1个F分子之间的加成反应,对于后者情况,化合物D中的2个-N3官能团与化合物F中的2个碳碳三建分别反应,可以形成环状结构,用键线式表示为,该环状化合物的化学式为C20H18N6O8,符合题意。(5)化合物F的分子式为C8H6O4,不饱和度为6,其同分异构体中含有结构片段,不含—C≡C—键,且只有2种不同化学环境的氢原子,说明结构高度对称,推测其含有2个相同结构片段,不饱和度为4,余2个不饱和度,推测含有两个六元环,由此得出符合题意的同分异构体如下:、、、;(6)由逆向合成法可知,丙炔酸应与通过酯化反应得到目标化合物,而中的羟基又能通过水解得到,乙烯与Br2加成可得,故目标化合物的合成路线为。
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