高考化学二轮复习提分精准突破专题12 有机合成(推断)综合分析(含解析)
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这是一份高考化学二轮复习提分精准突破专题12 有机合成(推断)综合分析(含解析),共50页。试卷主要包含了 对羟基苯甲醛等内容,欢迎下载使用。
高频考点12:有机合成(推断)综合分析提分精准突破
1. 基于核心素养的有机合成(推断)综合分析
有机推断(合成)综合分析核心素养体现在“ 宏观辨识与微观探析 科学精神与社会责任”。核心素养生成——通过对流程图中官能团的转化,体现有机反应的实质,形成“结构决定性质”的观念,能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题,形成“宏观辨识与微观探析”学科素养;通过合成新型材料、药物,帮助考生体会化学学科的重要价值和学科魅力,发展其“科学态度与社会责任”的学科素养。2020年高考预测:历年高考有机合成推断题,大多以最新重要发现或重要有机新物质为合成载体,结合高中知识,运用典型的合成路线,辅以必要的信息,和问题环环紧扣,力求考查学生有机物结构、性质综合运用能力,再加上同分异构体的书写(仍会以限制条件的同分异构体作要求),其三考查设计合理、简答的合成路线将仍会是今年高考的难点和重点便于考查考生的综合能力。
本专题包括六个高频微考点和五个微考向
六个微考点
五个微考向
☆官能团名称(结构简式)书写
☆限定条件同分异构体的书写
☆有机反应类型判断
☆未知结构简式推断
☆新信息解读和应用
☆合成路线设计分析
☆“框图”以结构简式为主的有机合成推断分析
☆“框图”以有机分子式为主的有机合成推断分析
☆“框图”以结构简式和分子式交错出现的有机合成推断分析
☆ 以分析合成路线为中心的有机合成推断分析
☆ 以考查官能团引入(或保护)的有机合成
2. 有机合成(推断)综合分析高频考点“微”解读与精准突破
有机合成题的解题思路与解题步骤
☆有机合成题的解题思路
☆有机合成题的解题步骤
◆要正确判断合成的有机物属于何种有机物,具有什么官能团、官能团的性质有哪些及官能团的位置等。
◆根据现有原料、信息和有关反应规律,尽可能合理地把目标有机物分解成若干片断,或寻找官能团的引入、转换、保护方法,或设法将各片断(小分子化合物)拼接,迅速找出合成目标有机物的关键点和突破点。
◆将正向思维和逆向思维相结合,解决题设问题。
有机合成题高频考点“微”解读与突破
☆官能团名称(结构简式)书写
◆高考常见官能团结构和名称
【例析1】写出下列各有机物结构官能团的名称或结构简式
(1) 中官能团名称为________、________、________。
(2) 中含氧官能团名称为________、________。
(3) 中含氮、含氧官能团结构简式为________、________。
(4)中官能团名称为________、________。
【答案】(1)溴原子 羰基 酯基 (2)羧基 硝基 (3)-NH2、—O— (4)碳碳双键 醛基
☆限定条件同分异构体的书写
◆“碎片拼装法”在苯环类同分异构体的书写中的应用
(1)去除苯环外,统计剩余基团的不饱和度、碳原子数和氧原子数。
(2)结合题给限制条件,写出符合条件的官能团结构,即碎片结构。
(3)结合不饱和度、碳原子数和氧原子数及已知碎片,判断出所有碎片结构。
(4)结合所给限制条件进行拼装。
◆限定条件下同分异构体的书写流程
①根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。
②结合所给有机物有序思维:碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。
③确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。结合核磁共振氢谱,注意对称性,检验。
【例析4】按题给要求完成下列各同分异构体的书写
(1) 的一种同分异构体满足下列条件:
Ⅰ.有5种不同化学环境的氢原子且苯环上的一溴代物只有两种;
Ⅱ.既能发生银镜反应又能与NaHCO3溶液反应放出CO2。
写出该同分异构体的一种结构简式:_____________________。
(2) 的一种同分异构体满足下列条件:
Ⅰ.属于α-氨基酸;
Ⅱ.能使溴水褪色,但不能使FeCl3溶液显色;
Ⅲ.分子中有7种不同化学环境的氢,且苯环上的一取代物只有一种。
写出该同分异构体的结构简式:________________________ (任写一种)。
【答案】 (2)
☆有机反应类型判断
◆常见基本反应类型
取代反应、加成反应、消去反应、加聚反应、缩聚反应、氧化反应和还原反应等
【例析2】
由C→D、D→E的反应类型依次为________、________。
①D→E反应的类型是:_______________________________。
②E→F的反应类型是________。
(3)D
步骤Ⅱ发生反应的类型是________。
【答案】 (1)还原反应 取代反应 (2)①取代(酯化)反应 ②取代反应 (3)加成反应
☆未知结构简式推断
◆常用推断方法和技巧
在有机推断题中,经常遇到框图转化步骤中出现“有机物结构简式→字母代替有机物→分子式(或者有机物结构简式)”,要求写出“字母所代替的有机物(或者有机试剂)”的结构简式或推测可能的副产品。
主要通过前后结构上的差异判断官能团的变化(特别注意后续反应),结合不饱和度、有机物性质及反应条件,进而写出未知有机物的结构。在有些题目中有时还有式量,这类题型中有机物的结构往往需要猜想,猜想正确与否,通过题目提供的分子式来印证。
【例析3】按要求完成下列各题空白
(1),Y的分子式为C10H13N2Cl,则Y的结构简式为_______________________。
由A制备C的过程中有少量副产物E,其相对分子质量为180。则E的结构简式为___________________。
(3)
步骤⑤可得到副产品有机物J,有机物J和有机物F互为同分异构体,写出有机物J的结构简式:_____________________(任写一种)。
【答案】
☆新信息解读和应用
◆四大类高频合成新信息与例析
类型
例析
成环反应
(1)脱水反应
生成醚
(2)Diels-Alder
反应
(3)二氯代烃与Na成环
(4)形成杂环化
合物(制药)
α-H反应
(1)羟醛缩合反应
(2)羧酸α-H卤代反应
;
(3)烯烃α-H
取代反应
CH3—CH===CH2+Cl2ClCH2—CH===CH2+HCl
增碳反应
(1)卤代烃偶联
2R—ClR—R+2NaCl
(2)格氏试剂
(3)卤代烃取代
R—ClR—CNR—COOH
(4)Glaser反应
2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2
缩碳反应
(1)芳香烃氧化
(2)烯烃氧化
☆合成路线设计分析
◆表达方式:合成路线图:ABC……―→D
◆常用推断方法、技巧与例析
(1)正推法
即从某种原料分子开始,对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团),对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化),从而设计出合理的合成路线,其思维程序为
⇨……⇨⇨
如利用乙烯为原料合成乙酸乙酯,可采用正推法:
(2)逆推法
即从目标分子着手,分析目标分子的结构,然后由目标分子逆推出原料分子,并进行合成路线的设计,其思维程序为
⇨……⇨⇨
如采用逆推法,通过对苯甲酸苯甲酯()的结构分析可知合成该有机化合物的是苯甲酸与苯甲醇,继续逆推可得出原料分子为甲苯,如图所示:
设计合成路线时,要选择反应步骤少,试剂成本低,操作简单,毒性小,污染小,副产物少的路线,即:
(3)正逆双向结合法
采用正推和逆推相结合的方法,是解决合成路线题的最实用的方法,其思维程序为⇨……⇦
【典例导引】
☆“框图”以结构简式为主的有机合成推断分析
【典例1】 [2019·新课标Ⅰ,36] 化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中的官能团名称是________。
(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。写出B的结构简式,用星号(*)标出B中的手性碳________。
(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式________。(不考虑立体异构,只需写出3个)
(4)反应④所需的试剂和条件是___________________________。
(5)⑤的反应类型是_____________________。
(6)写出F到G的反应方程式__________________。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线(无机试剂任选)。
【答案】 (1)羟基 (2)
(3)
(4)C2H5OH/浓H2SO4、加热 (5)取代反应
【解析】 A为醇,高锰酸钾氧化A生成酮(B);B与甲醛在碱溶液中发生加成反应生成C,C与酸性高锰酸钾反应生成D(),将—CH2OH氧化成—COOH,观察E的结构简式知,D与乙醇在浓硫酸加热条件下反应生成E,E在一定条件下引入丙基生成F,F水解并酸化生成G。结合E、G的结构简式可知F为。
(1)A中的官能团为羟基。(2)根据手性碳原子定义,B中—CH2—上没有手性碳,上没有手性碳,故B分子中只有2个手性碳原子。(3)B的同分异构体能发生银镜反应,说明含有醛基,所以可以看成环己烷分子中2个氢原子分别被甲基、醛基取代,或一个氢原子被—CH2CHO取代。(4)反应④所需的试剂和条件是乙醇/浓硫酸、加热。(5)反应⑤中,CH3CH2CH2Br与E发生取代反应。(6)F在碱溶液中水解生成羧酸盐,再酸化得到G。
☆“框图”以有机分子式为主的有机合成推断分析
【典例2】[2019·北京理综,25]抗癌药托瑞米芬的前体K的合成路线如下。
已知:
ⅱ.有机物结构可用键线式表示,如(CH3)2NCH2CH3的键线式为
(1)有机物A能与Na2CO3溶液反应产生CO2,其钠盐可用于食品防腐。有机物B能与Na2CO3溶液反应,但不产生CO2;B加氢可得环己醇。A和B反应生成C的化学方程式是_____________________,反应类型是________。
(2)D中含有的官能团:________。
(3)E的结构简式为________。
(4)F是一种天然香料,经碱性水解、酸化,得G和J。J经还原可转化为G。J的结构简式为________。
(5)M是J的同分异构体,符合下列条件的M的结构简式是________。
①包含2个六元环
②M可水解,与NaOH溶液共热时,1 mol M最多消耗2 mol NaOH
(6)推测E和G反应得到K的过程中,反应物LiAlH4和H2O的作用是________。
(7)由K合成托瑞米芬的过程:
托瑞米芬具有反式结构,其结构简式是___________________________。
【答案】 (1)
取代反应(或酯化反应)
(2)羟基、羰基
(6)还原(加成)
【解析】 (1)由A与B反应生成C的反应条件及C的分子式可知该反应为取代反应(或酯化反应),结合题干信息可知A为羧酸,B与Na2CO3溶液反应但不生成CO2,故B为酚,又B加氢可得环己醇,则B为苯酚,故A为苯甲酸,A和B反应生成C的化学方程式为 H2O。(2)结合已知ⅰ可知,由C生成的D为,其中含有的官能团为羰基和羟基。(3)根据已知ⅰ,结合D的结构简式、生成E的条件及E的分子式可知E为。(4)由F的分子式为C18H16O2和丁的分子式为C9H8O2得G的分子式为C9H10O结合E为,由合成路线中的K逆推可知,G为,J经还原可转化为G,结合J的分子式可知J为。(5)M是J的同分异构体,由M可水解,可知M中含1个酯基,又1 mol M最多消耗2 mol NaOH,可知该酯为酚酯,又M中包含2个六元环,故满足条件的M的结构简式为。(6)对比反应物E、G与生成物K的结构可知,LiAlH4和H2O的作用是还原E、G。(7)K为,由“托瑞米芬具有反式结构”可知,K脱去1分子水后生成的N为,结合托瑞米芬的分子式可知Cl取代中的羟基,生成 (托瑞米芬)。
☆“框图”以结构简式和分子式为交错出现的有机合成推断分析
【典例3】[2018·新课标Ⅰ卷]化合物W可用作高分子膨胀剂,一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)②的反应类型是________。
(3)反应④所需试剂、条件分别为________。
(4)G的分子式为________。
(5)W中含氧官能团的名称是________。
(6)写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰,峰面积比为1∶1)_____________________。
(7)苯乙酸苄酯()是花香型香料,设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线(无机试剂任选)________________________。
【答案】 (1)氯乙酸 (2)取代反应 (3)乙醇/浓硫酸、加热 (4)C12H18O3 (5)羟基、醚键
(6)
【解析】 (1)A的化学名称为氯乙酸。(2)反应②中—CN取代—Cl,为取代反应。(3)比较D和E的结构简式可知,反应④是HOOC—CH2—COOH与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生的酯化反应。(4)由G的结构简式可知G的分子式为C12H18O3。(5)由W的结构简式可知,W中含氧官能团的名称为羟基、醚键。(6)根据题意知,满足条件的E的酯类同分异构体具有高度对称结构,则满足条件的同分异构体为。(7)由苯甲醇合成苯乙酸苄酯,需要增长碳链。联系题图中反应②、③、④设计合成路线。
☆以分析合成路线为中心的有机合成推断分析
【典例4】[2019·课标全国Ⅲ,36]氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2) 中的官能团名称是________。
(3)反应③的类型为________,W的分子式为________。
(4)不同条件对反应④产率的影响如表:
实验
碱
溶剂
催化剂
产率/%
1
KOH
DMF
Pd(OAc)2
22.3
2
K2CO3
DMF
Pd(OAc)2
10.5
3
Et3N
DMF
Pd(OAc)2
12.4
4
六氢吡啶
DMF
Pd(OAc)2
31.2
5
六氢吡啶
DMA
Pd(OAc)2
38.6
6
六氢吡啶
NMP
Pd(OAc)2
24.5
上述实验探究了________和________对反应产率的影响。此外,还可以进一步探究____________________等对反应产率的影响。
(5)X为D的同分异构体,写出满足如下条件的X的结构简式________。
①含有苯环;②有三种不同化学环境的氢,个数比为6∶2∶1;③1 mol的X与足量金属Na反应可生成2 g H2。
(6)利用Heck反应,由苯和溴乙烷为原料制备,写出合成路线。(无机试剂任选)
【答案】 (1)间苯二酚(1,3-苯二酚) (2)羧基、碳碳双键
(3)取代反应 C14H12O4 (4)不同碱 不同溶剂 不同催化剂(或温度等)
(5)
(6)
【解析】 (1)A的结构简式为,其名称为间苯二酚或1,3-苯二酚。(2) 中的官能团是碳碳双键和羧基。(3)由合成路线可知,反应③为取代反应。W中含两个苯环、1个碳碳双键,故C原子数为2×6+2=14,含4个羟基,故含4个O原子,由苯环及碳碳双键可知W分子的不饱和度为4×2+1=9,故W分子中H原子数为2×14+2-2×9=12,W的分子式为C14H12O4。(4)由表格中的信息可知,实验1、2、3、4中的溶剂和催化剂相同,碱不同,产率不同;实验4、5、6中碱和催化剂相同,溶剂不同,产率不同,故该实验探究了不同碱和不同溶剂对反应产率的影响;因6个实验的催化剂相同,故还可以设计实验探究不同的催化剂对反应产率的影响。(5)D为,其同分异构体X为1 mol时,与足量Na反应生成2 g H2,则X中含2个羟基,由X中不同化学环境的氢原子的个数比可知2个羟基在苯环上处于对称位置,且X中含有2个甲基,故符合条件的X的结构简式为。
☆以考查官能团引入(或保护)的有机合成
【典例5】[2020·改编题] 化合物J是某种解热镇痛药,以A为原料的工业合成路线如下图所示:
已知:
请回答:
(1)写出同时符合下列条件的F的所有同分异构体的结构简式__________________________________________________________________。
①属α氨基酸(α碳上须含有氢原子);
②1H—NMR谱表明分子中含有苯环。
(2)下列说法不正确的是________。
A.化合物C中含氧官能团有两种
B.化合物E既可以与NaOH反应又可以与HCl反应
C.化合物F能与FeCl3发生显色反应
D.化合物J的分子式为C18H15NO5
(3)写出I的结构简式_____________________________________________;
合成过程中设计步骤②和③的目的是_______________________________。
(4)设计G→H的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)________________________________ ____。
(5)写出I+F→J的化学方程式______________________________________。
【答案】
(2)D
(3) 保护酚羟基不被氧化
【解析】 根据F与I反应生成J的结构简式和流程图,可知F为,I为,则H为。根据F可知E为,D为;苯酚与乙酸酐反应生成B,发生硝化反应生成C,C为,苯酚与甲醛反应生成G。
(1)根据F与I反应生成的J的结构简式和流程图,可知F为,①属α氨基酸(α碳上须含有氢原子)②1H—NMR谱表明分子中含有苯环的F的所有同分异构体有、。
(2)A.C为,有两种含氧官能团,正确;B.E为,既可以与NaOH反应又可以与HCl反应,正确;C.F为,能与FeCl3发生显色反应,正确;D.化合物J的分子式为C18H17NO5,错误;故选D。
(3)I为,合成过程中设计步骤②和③的目的是保护酚羟基不被氧化。
(4)G,H为。由G合成H,需要将—CH2OH氧化,因此需要对酚羟基进行保护,流程图为(参见答案)。
(5)I+F发生酯化反应生成J,反应的化学方程式为(参见答案)
【精准巩固】
1. [2019·课标全国Ⅱ,36]环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能,已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。下面是制备一种新型环氧树脂G的合成路线:
已知以下信息:
回答下列问题:
(1)A是一种烯烃,化学名称为________,C中官能团的名称为________、________。
(2)由B生成C的反应类型为________。
(3)由C生成D的反应方程式为_____________________。
(4)E的结构简式为________。
(5)E的二氯代物有多种同分异构体,请写出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式________、________。
①能发生银镜反应;②核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为3∶2∶1。
(6)假设化合物D、F和NaOH恰好完全反应生成1 mol单一聚合度的G,若生成的NaCl和H2O的总质量为765 g,则G的n值理论上应等于________。
【答案】 (1)丙烯 氯原子 羟基 (2)加成反应
(6)8
【解析】 (1)因A的分子式是C3H6,且为烯烃,故其结构简式为CH3CH===CH2,名称是丙烯。结合B的分子式、C的分子式和D的结构简式可知B为CH2===CHCH2Cl,C为,故C中所含官能团为氯原子和羟基。(2)由B生成C的反应是CH2===CHCH2Cl与HOCl发生的加成反应。(4)由已知信息①可知E为。(5)能发生银镜反应说明含醛基;核磁共振氢谱中三组峰的峰面积之比为3∶2∶1,说明含1个甲基,故符合条件的同分异构体为。(6)D与F生成G的化学方程式为(2+n)+(1+n) +(2+n)NaOH―→+(2+n)NaCl+(2+n)H2O,生成1 mol G时存在(2+n) mol NaCl和(2+n) mol H2O则(2+n) mol=765 g/(58.5 g·mol-1+18 g·mol-1),解得n=8。
2. [2019·天津理综,8]我国化学家首次实现了膦催化的(3+2)环加成反应,并依据该反应,发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知(3+2)环加成反应:CH3C≡C—E1+E2—CH===CH2(E1、E2可以是—COR或—COOR)
回答下列问题:
(1)茅苍术醇的分子式为________,所含官能团名称为________,分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为________。
(2)化合物B的核磁共振氢谱中有________个吸收峰;其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为________。
①分子中含有碳碳叁键和乙酯基(—COOCH2CH3)
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上
写出其中碳碳叁键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式______________________________。
(3)C→D的反应类型为________。
(4)D→E的化学方程式为______________________________,
除E外该反应另一产物的系统命名为________。
(5)下列试剂分别与F和G反应,可生成相同环状产物的是________(填序号)。
a.Br2 b.HBr c.NaOH溶液
(6)参考以上合成路线及条件,选择两种链状不饱和酯,通过两步反应合成化合物M,在方框中写出路线流程图(其他试剂任选)。
【答案】(1)C15H26O 碳碳双键、羟基 3 (2)2 5
和CH3CH2CH2C≡CCOOCH2CH3
(3)加成反应或还原反应
(4)
2-甲基-2-丙醇
(5)b
(6)CH3C≡CCOOCH3+CH2===CHCOOCH2CH3或CH3C≡CCOOCH2CH3+CH2===CHCOOCH3
(Pd/C写成Ni等合理催化剂亦可)
【解析】(1)由茅苍术醇的结构简式,可知其分子式为C15H26O,所含官能团的名称为碳碳双键、羟基。分子中有如图所示3个手性碳原子。(2)化合物B中含有2种不同化学环境的氢原子,故其核磁共振氢谱有2个吸收峰。满足要求的B的同分异构体可以为C—C—C—C≡C—、、C—C—C≡C—C—、、C—C≡C—C—C—与—COOCH2CH3相连而成,共有5种。碳碳叁键与乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式为CH3CH2CH2C≡C—COOCH2CH3、。(3)C→D为C中碳碳双键与H2的加成反应(或还原反应)。(4)D→E为酯和醇的酯交换反应,化学方程式为+CH3OH+(CH3)3COH。(5)a项,Br2与碳碳双键加成,2个Br原子分别加在碳碳双键的2个碳原子上,二者所得产物不同,错误;b项,HBr与碳碳双键加成,H、Br加在碳碳双键碳原子上,各有两种产物,都可以得到,正确;c项,NaOH溶液使酯基发生水解反应,二者所得产物不同,错误。(6)运用逆合成分析法,倒推中间产物,确定合成路线如下:CH3C≡CCOOCH3+CH2===CHCOOCH2CH3或CH3C≡CCOOCH2CH3+CH2===CHCOOCH3。
3. [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。
(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C10 H10N2O3S
(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和为原料制备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
【解析】(1)B到C的反应涉及氧化反应和还原反应,未涉及取代反应,A项错误;化合物C中既有羧基,又有氨基,具有两性,B项正确;试剂D可以是甲醇,C项正确;苯达松的分子式为C10H12N2O3S,D项错误。(4)由于分子中只有4种不同化学环境的氢原子,所以满足条件的同分异构体必定是一个对称结构,由于存在N—O键,不存在—O—O—,且成环原子中最多含2个非碳原子,则N—O键必定位于六元环的对称轴上,化合物C6H13NO2的不饱和度为1,故只含有一个六元环,对成环原子中非碳原子个数进行讨论:
成环原子全为碳原子:,此时不存在满足要求的同分异构体。
成环原子中含1个O:,此时满足条件的结构为。
成环原子中含有1个N:,不存在满足要求的同分异构体。
成环原子中含有1个N和1个O:,满足条件的3种结构为
综上,满足条件的同分异构体为
4. [2020·首师大附中高三04月返校模拟]18.H是药物合成中的一种重要中间体,下面是H的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)X的结构简式为_______,其中所含官能团的名称为______;Y生成Z的反应类型为_______。
(2)R的化学名称是________。
(3)由Z和E合成F的化学方程式为__________________。
(4)同时满足苯环上有4个取代基,且既能发生银镜反应,又能发生水解反应的Y的同分异构体有________种,其中核磁共振氢谱上有4组峰,峰面积之比为1∶2∶2∶3的同分异构体的结构简式为________(一种即可)。
(5)参照上述合成路线,以乙醛和为原料(其他试剂任选),设计制备肉桂醛()的合成路线_______________。
【答案】 (1) 羟基 取代反应
(2). 对羟基苯甲醛
(3).
(4). 16 或
(5).
【解析】 (1)由Y的结构简式逆推,X的结构简式为,其中所含官能团的名称为羟基;Y生成Z是羟基上的H原子被-CH3代替,反应类型为取代反应。
(2)R是,化学名称是对羟基苯甲醛。
(3) 和生成和水,化学方程式为。
(4)同时满足苯环上有4个取代基,且既能发生银镜反应,又能发生水解反应的Y的同分异构体,4个取代基分别是-OH、-OH、-CH3、HCOO-;有、、、、、、、、、、、、、、、, ,共16种,其中核磁共振氢谱上有4组峰,峰面积之比为1∶2∶2∶3的同分异构体的结构简式为或 。
(5) 水解为,氧化为,与乙醛反应生成,所以乙醛和为原料制备肉桂醛的合成路线为。
5. [2020·淄博市高三5月模拟卷]药物H在人体内具有抑制白色念球菌的作用,H可经下图所示合成路线进行制备。
已知:硫醚键易被浓硫酸氧化。
回答下列问题:
(1)官能团−SH的名称为巯(qiú)基,−SH直接连在苯环上形成的物质属于硫酚,则A的名称为________________。D分子中含氧官能团的名称为________________。
(2)写出A→C的反应类型: _____________。
(3)F生成G的化学方程式为_______________________________________。
(4)下列关于D的说法正确的是_____________(填标号)。(已知:同时连接四个各不相同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子)
A.分子式为C10H7O3FS
B.分子中有2个手性碳原子
C.能与NaHCO3溶液、AgNO3溶液发生反应
D.能发生取代、氧化、加成、还原等反应
(5)M与A互为同系物,分子组成比A多1个CH2,M分子的可能结构有_______种;其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为2∶2∶2∶1的物质的结构简式为_____________。
(6)有机化合物K()是合成广谱抗念球菌药物的重要中间体,参考上述流程,设计以为原料的合成K的路线。
【答案】(1)4−氟硫酚(或对氟硫酚 羧基、羰基
(2)加成反应
(3)
(4)AD
(5)13(2分)
(6)
【解析】(1)F原子在硫酚的官能团巯基对位上,习惯命名法的名称为对氟硫酚,科学命名法的名称为4−氟硫酚;D分子中含氧官能团有羧基,羰基两种。
(2)A→C为巯基与B分子碳碳双键的加成反应。
(3)F→G的过程中,F中的—OCH3被—NH—NH2代替,生成G的同时生成CH3OH和H2O,反应的方程式为。
(4)由结构简式可推出其分子式为C10H7O3FS,A正确;分子中只有一个手性碳原子,B错误;分子中的羧基能够与NaHCO3溶液反应,但F原子不能直接与AgNO3溶液发生反应,C错误;能发生取代(如酯化)、氧化、加成(羰基、苯环)、还原(羰基)等反应,D正确。
(5)根据描述,其分子式为C7H7FS,有−SH直接连在苯环上,当苯环上连有−SH和−CH2F两个取代基时,共有3种同分异构体,当苯环上连有—SH、—CH3和—F三个取代基时,共有10种同分异构体,合计共13种同分异构体,其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积比为2∶2∶2∶1的物质的结构简式为。
(6)到,首先应该把分子中的仲醇部分氧化为羰基,把伯醇(—CH2OH)部分氧化为羧基,然后模仿本流程中的D→E→F两个过程,得到K。
6.[2020·河南省示范性高中高三(上)期末,36]以香兰醛()为主要原料合成药物利喘贝(V)的流程如下:
已知: (酰胺键)在无肽键酶作用下的水解可忽略。
(1)H2C(COOH)2的化学名称为________。
(2)①的反应类型是________。
(3)反应②所需试剂条件分别为________、________。
(4)利喘贝(V)的分子式为________。
(5)Ⅲ中官能团的名称是________。
(6)写出与香兰醛互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(且核磁共振氢谱为四组峰,峰面积之比为1∶2∶2∶3):_____________________(写出3种)。
(7)已知:,结合上述流程中的信息,设计以甲苯和甲醇为起始原料制备邻氨基苯甲酸甲酯()的合成路线(其他无机试剂任选)。
【答案】(1)丙二酸或1,3-丙二酸 (2)取代反应
(3)NaOH水溶液、稀硫酸 加热 (4)C18H17O5N
(5)羧基、醚键、碳碳双键
【解析】 (1)H2C(COOH)2的化学名称为丙二酸或1,3-丙二酸;(2)对比Ⅰ、Ⅱ的结构,可知I的酚羟基中H原子被甲基替代生成Ⅱ;(3)对比Ⅳ、Ⅴ的结构,可知Ⅳ发生酯的水解反应生成Ⅴ;(4)根据结构简式确定分子中C、H、O、N原子数目,进而确定其分子式;(5)由Ⅲ的结构,可知其含有的官能团有:羧基、醚键、碳碳双键;(6)与香兰醛()互为同分异构体的酯类化合物,且核磁共振氢谱为四组峰,可以是2个不同的取代基处于对位,结合峰面积之比为1∶2∶2∶3书写;(7)甲苯发生硝化反应生成,然后用酸性高锰酸钾溶液氧化生成,再与甲醇发生酯化反应生成,最后用Fe/HCl还原得到。
7. [2019·山西大学附属中学高三上学期诊断,26]端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,称为Glaser反应。
2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2
该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)B的结构简式为________,D的化学名称为________;
(2)①和③的反应类型分别为________、________;
(3)E的结构简式为________。用1 mol E合成1,4-二苯基丁烷,理论上需要消耗氢气________mol;
(4)化合物()也可发生Glaser偶联反应生成聚合物,该聚合反应的化学方程式为__________________________;
(5)芳香族化合物F是C的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢,数目比为3∶1,写出其中3种的结构简式________;
(6)写出用2-苯基乙醇为原料(其他无机试剂任选)制备化合物D的合成路线。
【答案】
【解析】 (1)根据以上分析,B的结构简式为,D的化学名称为苯乙炔;
(2)根据以上分析,①为A与氯乙烷发生取代反应生成B,③为C脱去2分子HCl发生消去反应生成碳碳叁键得到D,故答案为:取代反应、消去反应;
(3)E的结构简式为,用1 mol E合成1,4-二苯基丁烷,碳碳叁键与氢气发生加成反应,理论上需要消耗氢气4 mol;
(4)化合物()也可发生Glaser偶联反应生成聚合物,该聚合反应的化学方程式为:
(5)芳香族化合物F是C的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境下的氢,数目比为3∶1,可能的结构简式为:
(6)根据已知信息以及乙醇的性质可知用2-苯基乙醇为原料(其他无机试剂任选)制备化合物D的合成路线为:
【精准提分】
1.[2019·江苏卷]化合物F是合成一种天然茋类化合物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中含氧官能团的名称为________和________。
(2)A→B的反应类型为________。
(3)C→D的反应中有副产物X(分子式为C12H15O6Br)生成,写出X的结构简式:________。
(4)C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能与FeCl3溶液发生显色反应;
②碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1。
(5)已知:(R表示烃基,R'和R"表示烃基或氢),写出以和CH3CH2CH2OH为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。________________________
【答案】(1)(酚)羟基 羧基 (2)取代反应
(3) (4)
(5)
【解析】(1)由A的结构简式可知,A中含氧官能团为-OH和-COOH,名称为(酚)羟基、羧基;
(2)根据以上分析可知,A→B的反应中-COOH中的羟基被氯原子取代,反应类型为取代反应;
(3)观察对比C、D的结构可知,C→D的反应中酚羟基上的氢原子被-CH2OCH3取代生成D,根据副产物X的分子式C12H15O6Br,C→D的反应生成的副产物为C中两个酚羟基都发生了取代反应,可知X的结构简式为;
(4)C为,C的同分异构体满足以下条件:①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1:1,说明含苯环的产物分子中有两种类型的氢原子且数目相等,应为间苯三酚,则该同分异构体为酚酯,结构简式为;
(5)根据逆合成法,若要制备,根据题给已知可先制备和CH3CH2CHO。结合所给原料,1-丙醇催化氧化生成CH3CH2CHO,参考题中E→F的反应条件, 在LiAlH4条件下发生还原反应生成,和HCl发生取代反应生成,在Mg、无水乙醚条件下发生已知中的反应生成,和CH3CH2CHO在一定条件下反应生成,所以合成路线设计为:
CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO,,。
2. [2018·课标全国Ⅱ,36]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________。
【答案】 (1)C6H12O6 (2)羟基 (3)酯化反应或取代反应
(4)
(5)+NaOH―→+CH3COONa
(6)9
【解析】 (1)葡萄糖是一种重要的单糖,其分子式为C6H12O6。(2)根据A的结构简式可知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。(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。(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。
3. [2018·北京理综,25] 8羟基喹啉被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂,也是重要的医药中间体。如图是8羟基喹啉的合成路线。
ii.同一个碳原子上连有2个羟基的分子不稳定。
(1)按官能团分类,A的类别是________________________________________。
(2)A→B的化学方程式是_______________________________________________。
(3)C可能的结构简式是____________________________________________。
(4)C→D所需的试剂a是___________________________________________。
(5)D→E的化学方程式是_______________________________________________。
(6)F→G的反应类型是_____________________________________________。
(7)将下列K→L的流程图补充完整:
(8)合成8羟基喹啉时,L发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。反应时还生成了水,则L与G物质的量之比为________。
【答案】 (1)烯烃
(2)CH2===CHCH3+Cl2CH2===CHCH2Cl+HCl
(3)HOCH2CHClCH2Cl或ClCH2CH(OH)CH2Cl
(4)NaOH水溶液
(5)HOCH2CH(OH)CH2OH
CH2===CHCHO+2H2O
(6)取代反应
(7)
(8)氧化 3∶1
【解析】 (1)按照官能团分类,CH2===CHCH3属于烯烃。(2)A→B属于取代反应,注意勿漏掉生成的HCl。(3)CH2===CHCH2Cl的结构不对称,它与HOCl发生加成反应时,可能生成ClCH2CHOHCH2Cl或HOCH2CHClCH2Cl。(4)C→D过程中,氯原子发生了水解,所以所用的试剂是NaOH水溶液。(5)D→E是醇类物质发生的消去反应。(6)F是苯酚,G是苯酚分子中苯环上的氢原子被硝基取代的产物,故F→G属于取代反应。(7)K的分子式为C9H11NO2,L的分子式为C9H9NO,二者分子组成上相差一个“H2O”,显然从K到L的过程中发生了消去反应。观察K的结构,它不能发生消去反应。但根据“已知i”,可知K分子中醛基能与苯环上氢原子发生加成反应得到醇羟基,然后发生消去反应,即可消去一个H2O分子。所以从K到L的流程为:K分子中的醛基与苯环上的氢原子发生加成反应生成,再由发生消去反应生成(即L)。(8)合成8羟基喹啉的过程中,L发生的是去氢氧化,一个L分子脱去了2个氢原子,而一个G分子中—NO2变为—NH2需要6个氢原子,则L与G的物质的量之比应为3∶1。
4.[2018·课标全国Ⅲ,36]近来有报道,碘代化合物E与化合物H在CrNi催化下可以发生偶联反应,合成一种多官能团的化合物Y,其合成路线如下:
已知:RCHO+CH3CHOR—CH===CH—CHO+H2O
回答下列问题:
(1)A的化学名称是________。
(2)B为单氯代烃,由B生成C的化学方程式为__________________________
__________________________________________________________________。
(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是________、________。
(4)D的结构简式为_______________________________________________。
(5)Y中含氧官能团的名称为________。
(6)E与F在CrNi催化下也可以发生偶联反应,产物的结构简式为__________________________________________________________________。
(7)X与D互为同分异构体,且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢,其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式_________________________________________________________。
【答案】(1)丙炔
【解析】 (1)CH3—C≡CH的名称为丙炔。
(2)CH3—C≡CH与Cl2在光照条件下发生取代反应生成ClCH2—C≡CH(B),ClCH2—C≡CH与NaCN在加热条件下发生取代反应生成HC≡C—CH2CN(C),即B→C的化学方程式为ClCH2—C≡CH+NaCNHC≡C—CH2CN+NaCl。
(3)A生成B的反应为取代反应,结合已知信息可推出G生成H的反应为加成反应。
(4)HC≡C—CH2CN水解后生成HC≡C—CH2COOH,HC≡C—CH2COOH与CH3CH2OH发生酯化反应生成HC≡C—CH2COOC2H5(D)。
(5)根据Y的结构简式可知,Y中含有酯基和羟基两种含氧官能团。
(7)根据题设条件可知,X中含有2个—CH3、1个碳碳叁键、1个酯基、1个—CH2—,则符合条件的X的结构简式如下:
5.[2019·南京三模]有机物G是一种医药中间体。其合成路线如下:
(1)B中含氧官能团名称为________和________。
(2)B→C反应类型为________。
(3)D的分子式为C10H11OCl,写出D的结构简式:________。
(4)写出满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式:________。
①分子中含有1个苯环,能发生银镜反应;
②分子中有4种不同化学环境的氢。
(5)请以为原料制备写出相应的合成路线流程图(无机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】 (1)羰基 羧基 (2)还原反应
【解析】 (2)B→C去除了氧原子增加了2个氢原子,“去氧加氢”为还原。(3)D的不饱和度为5,相比C少了氧原子,多了氯原子,D的结构为。(4)F中除1个苯环外还有10个碳原子,1个氧原子,5个不饱和度。只有1个氧原子,能发生银镜反应,说明有醛基(—CHO)。分子中只有4种不同化学环境的氢,说明为苯环对称结构,还有4个不饱和度,构成2个—C≡C—CH3,还有3个饱和碳原子,构成3个甲基,处于苯环对称位置。(5)由(3)中的D的结构中含有—COCl,由D→E,可知与苯环相连。含镁试剂出现在E→F中,发生羰基的加成,生成醇,再消去,加氢。
6.[2020·名校协作体高三]高聚合物G、I 可用于生产全生物降解塑料, 在“白色污染”日益严重的今天有着重要的作用。有关转化关系如下:
已知:①CH3CH2CH2Br+NaOHCH3CH2CH2OH+NaBr;②H的分子中有一个含“—O—”结构的三元环;③含有“”结构的有机物分子不能稳定存在。
请回答下列问题:
(1)写出H的结构简式________。
(2)下列说法不正确的是________。
A.化合物G、I属于酯类
B.物质A可以发生中和反应
C.1 mol D与足量Na反应放出1 mol H2
D.B和氯气在一定条件可以发生加成生成C3H5Cl
(3)写出由两分子 F合成六元环化合物的化学方程式______________________
__________________________________________________________________。
(4)化合物F有多种同分异构体,写出符合下列条件F的同分异构体的结构简式________。
①能和NaOH反应;②能发生银镜反应
(5)依据上述合成路线,设计以乙烯为原料制备乙二醛()的合成路线(无机原料任意选择,合成路线用流程图表示)____________________________________
__________________________________________________________________。
【答案】
(3)
(4)HCOOCH2CH2OH、HCOO CH(OH)CH3、HCOO CH2OCH3
【解析】B中含有碳碳双键,与溴水发生加成反应生成C,C在碱性条件下水解得出D为CH3CHOHCH2OH,D催化氧化得E为CH3COCOOH,E与氢气发生加成反应得F为CH3CHOHCOOH,F中含有羧基和羟基在一定条件下发生缩聚反应得G,比较A与E的分子式可知,A为CH3COCHO。由已知②H的分子中有一个含“—O—”结构的三元环,可知H为,H与二氧化碳发生聚合反应生成聚碳酸酯多元醇。
(1)由以上分析可知,H的结构简式为;
(2)A、F为CH3CHOHCOOH,F中含有羧基和羟基,在一定条件下F发生分子间缩聚反应得G,因此G属于酯类;H为,H与二氧化碳发生聚合反应生成聚碳酸酯多元醇I,因此I也属于酯类,故A正确;B、由上述分析可知,A为CH3COCHO,不能发生中和反应,故B错误;C、D为CH3CHOHCH2OH,含有两个羟基,因此1 mol D与足量Na反应放出1 mol H2,故C正确;D、B中含有碳碳双键,能与氯气在一定条件可以发生加成生成C3H6Cl2,故D错误;综上所述,本题应选BD;(3)F为CH3CHOHCOOH中含有羟基和羧基,可以发生酯化反应,
;
(4)①能和NaOH反应,说明含有羧基或酯基,②能发生银镜反应,说明含有醛基,因此符合条件的同分异构体有HCOOCH2CH2OH、HCOOCH(OH)CH3、HCOOCH2OCH3。
(5)以乙烯为原料,乙烯先与溴水发生加成反应生成1,2二溴乙烷,1,2二溴乙烷与氢氧化钠水溶液发生水解生成乙二醇,再经催化氧化可得乙二醛,具体流程为:。
7.[2017·课标全国Ⅱ,36]化合物G是治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体,一种合成G的路线如下:
已知以下信息:
①A的核磁共振氢谱为单峰;B的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1。
②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反应。
回答下列问题:
(1)A的结构简式为________________。
(2)B的化学名称为________________。
(3)C与D反应生成E的化学方程式为_____________________________。
(4)由E生成F的反应类型为________________。
(5)G的分子式为________________。
(6)L是D的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应,L共有________种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为____________________、____________________。
【答案】 (1) (2)2-丙醇
(4)取代反应
(5)C18H31NO4
(6)6
【解析】 A的化学式为C2H4O,其核磁共振氢谱为单峰,则A为;B的化学式为C3H8O,核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1,则B的结构简式为CH3CH(OH)CH3;D的化学式为C7H8O2,其苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1 mol D可与1 mol NaOH或2 mol Na反应,则苯环上有酚羟基和—CH2OH,且为对位结构,则D的结构简式为。(1)A的结构简式为;(2)B的结构简式为CH3CH(OH)CH3,其化学名称为2-丙醇;(3)HOCH2CH2OCH(CH3)2和发生反应生成E的化学方程式为:HOCH2CH2OCH(CH3)2+
(4) 和发生取代反应生成F;(5)有机物G的分子式为C18H31NO4;(6)L是的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1 mol的L可与2 mol的Na2CO3反应,说明L的分子结构中含有2个酚羟基和一个甲基,当二个酚羟基在邻位时,苯环上甲基的位置有2种,当二个酚羟基在间位时,苯环上甲基的位置有3种,当二个酚羟基在对位时,苯环上甲基的位置有1种,满足条件的L共有6种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为。
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