专题14 有机合成与推断(题型突破)(练习)-2024年高考化学二轮复习讲练测(新教材新高考)
展开TOC \ "1-1" \p " " \h \z \u \l "_Tc148019152" 01 有限定条件同分异构体数目的判断及书写
\l "_Tc148019153" 02 依据合成框图及相关信息设计有机合成路线
\l "_Tc148019153" 03 有机合成与推断综合
01 有限定条件同分异构体数目的判断及书写
1.M是J()的同分异构体,则符合下列条件的M有_______种(不包括J)。
①与J具有完全相同的六元环结构
②环上的取代基数目和J相同
【答案】7
【解析】由J的同分异构体M与J具有完全相同的六元环结构,环上的取代基数目和J相同可知,M的结构可以视作丁烷分子中的氢原子被或取代所得结构,其中正丁烷和异丁烷分子中氢原子被取代有4种,去掉J后有3种,其中正丁烷和异丁烷分子中氢原子被取代有4种,共有7种。
2.在F()的同分异构体中,同时满足下列条件的有___________种(不考虑立体异构)。
a.含一个苯环和两个甲基
b.能与FeCl3溶液发生显色反应
c.既能发生银镜反应,又能发生水解反应
上述同分异构体中,经水解反应后,其中含苯环的产物酸化后的核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积比为3∶1∶1的原同分异构体的结构简式为___________(任填两种)。
【答案】16 、、、(任填两种)
【解析】F分子式是C9H10O3,其同分异构体满足条件:a.含一个苯环和两个甲基;b.能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;c.既能发生银镜反应,又能发生水解反应,说明含有HCOO-,则其可能结构为、、、、、、、、、、、、、、、,共16种不同结构;在上述同分异构体中,经水解反应后,其中含苯环的产物酸化后的核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积比为3∶1∶1的同分异构体的结构简式为、、、,可任写其中两种结构简式。
3.G的相对分子质量比醋酸苯甲酯()大14,且为醋酸苯甲酯的同系物,它有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体共有_______种,写出其中一种核磁共振氢谱有5组峰,且蜂面积之比为1:6:2:2:1同分异构体的结构简式_______。
①含有苯环 ②苯环上有三个取代基 ③既能发生水解反应,又能发生银镜反应。
【答案】16 、
【解析】G的相对分子质量比醋酸苯甲酯大14,且为醋酸苯甲酯的同系物,既能发生水解反应,又能发生银镜反应说明说明该同分异构体有—OOCH存在,由苯环上有三个取代基可知,G的结构可以视作二甲苯分子中苯环上的氢原子被—CH2OOCH取代所得结构,其中邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯分子中苯环上的氢原子被—CH2OOCH取代所得结构分别为2、3、1,也可以视作甲乙苯分子中苯环上的氢原子被—OOCH取代所得结构,其中邻甲乙苯、间甲乙苯、对甲乙苯分子中苯环上的氢原子被—CH2OOCH取代所得结构分别为4、4、2,共有16种,其中一种核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为1:6:2:2:1 同分异构体的结构简式为、。
4.M是F()的同分异构体,同时满足下列条件的M的结构(不考虑立体异构)有_______。种。
①遇FeCl3溶液发生显色反 ②能发生银镜反应 ③除苯环外不含其他环
【答案】16
【解析】M是的同分异构体,的不饱和度为6,①遇FeCl3溶液发生显色反应,说明结构中含有酚羟基,②能发生银镜反应,说明含有醛基,③除苯环外不含其他环,由不饱和度可知,该结构中还含有1个碳碳双键,若苯环上有3个取代基,−CH=CH2、—CHO、—OH,有10种结构;若苯环上有2个取代基,则分别为—OH、−CH=CHCHO或—OH、−C(CHO)=CH2,共有6种结构,符合条件的结构有16种。
5.X是C()的同分异构体,则满足下列条件的X的结构有_______种(不考虑立体异构)。
①遇FeCl3溶液显紫色
②能发生银镜反应和水解反应
【答案】53
【解析】C中苯环上连有一个羟基,一个酯基和一个氯原子,共有2个碳原子、3个氧原子、1个氯原子和2个不饱和度。C的同分异构体X要求遇FeCl3 溶液显紫色 ,说明X中含有苯环,且苯环上直接连有羟基,能发生银镜反应和水解反应,则含有HCOO-,若苯环上有4个取代基:羟基、氯原子、甲基和HCOO-,则这四个取代基在苯环上有30种不同的位置;若苯环上有3个取代基:羟基、-CH2Cl和HCOO-或羟基、氯原子和-CH2OOCH,各有10种不同结构,共有20种不同的结构;若苯环上有2个取代基,即羟基和-CHClOOCH,则有3种不同的位置,所以共有53种不同的结构。
6.满足下列条件的B()的同分异构体有________种。
①分子中含一个六元环;
②分子中不含—C≡N;
③核磁共振氢谱中峰面积之比为3∶1∶1。
写出其中六元环上只有一个取代基的结构简式为______。
【答案】9
【解析】B的分子式为C11H10N2,其同分异构体满足:①分子中含一个六元环,六元环中可能含有N原子,且环上至少有一个取代基;②分子中不含—C≡N;③核磁共振氢谱中峰面积之比为3∶1∶1,其氢原子总数为10,则不同环境的氢原子个数比为6∶2∶2,说明含有两个所处环境相同的甲基,且六元环一定不是苯环(若为苯环,当取代基只有一个时苯环上会有3种不同化学环境的氢原子;当取代基有两个时,由于除苯环外还有5个C原子、2个N原子,所以不可能为两个相同的取代基,则苯环上至少有2种不同化学环境的氢原子,取代基上至少有2种,不符合题意;当取代基有三个时,也不可能是三个相同取代基,则苯环上至少有2种不同化学环境的氢原子,取代基上至少有2种,不符合题意,取代基更多的情况也不可能),所以符合条件的有、、、、、、、、,共9种,其中六元环上只有一个取代基的结构简式为。
7.M是D()的一种芳香同分异构体,满足下列条件的M有________种(不包含D物质)。[已知苯胺和甲基吡啶()互为同分异构体,并且具有芳香性]
①分子结构中含一个六元环,且环上有两个取代基;
②氯原子和碳原子相连。
其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为1∶1∶1的物质的结构简式为______________。
【答案】12
【解析】M是D的一种芳香同分异构体,满足:①分子结构中含一个六元环,且环上有两个取代基,则六元环可以是或;②氯原子和碳原子相连;若六元环为,则取代基为—Cl和—NH2,有邻、间、对三种,间位即为D,所以满足条件的有2种;若六元环为,则取代基为—Cl和—CH3,采用“定一移一”的方法讨论:、、(数字表示甲基可能的位置),共有4+4+2=10种;综上所述符合条件的同分异构体有10+2=12种。
8.芳香族化合物X是E()的同分异构体,X具有以下特点:①只有一个环状结构;②具有两个相同的官能团;③能发生银镜反应,X共有________种(不考虑立体异构)。其中核磁共振氢谱有四种不同化学环境的氢,且峰面积之比为3∶2∶2∶1,写出满足条件的所有结构:________________________(写结构简式)。
【答案】10 、
【解析】E为,芳香族化合物X只有一个环状结构,则为苯环,具有两个相同的官能团,且能发生银镜反应,则为两个醛基,若苯环上有一个取代基,为,若苯环上有两个取代基,分别为—CH2CHO、—CHO,则有邻、间、对3种结构,若苯环上有三个取代基,分别为2个醛基、1个甲基,则有6种不同结构,所以符合条件的X的同分异构体一共有10种;其中核磁共振氢谱有四种不同化学环境的氢,且峰面积之比为3∶2∶2∶1的是、。
02 依据合成框图及相关信息设计有机合成路线
1.设计由、乙醛、无水乙醚和本题合成路线中的无机试剂制备的合成路线:(合成需要四步)_______。
【答案】
【解析】模仿C→D→E→F→G的转化,与Mg/乙醚反应生成 ,再与乙醛反应生成,然后水解生成,最后发生消去反应生成 ,合成路线为。
2.以和为原料制备的合成路线为_______(无机试剂及三个碳以下的有机试剂任选)。
【答案】
【解析】由A生成E的转换原理可知,制备,首先和发生取代反应生成CH3COOCH2CH2CN,CH3COOCH2CH2CN在甲醇和硫酸作用下生成CH3COOCH2CH2COOCH3,然后在乙醇作用下成环得到 ,故合成路线为:
。
3.已知:
① (Ar指芳香化合物)
②
设计以和苯为原料制备的合成路线(无机试剂任选):_______。
【答案】
【解析】根据信息②,先将与H2加成后分子内脱水得,转化为,加氢后得目标产物:。
4.抗高血压药物替米沙坦中间体F的合成路线如图:
写出以苯、(CH2O)n和为有机原料制备 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】
【解析】苯、(CH2O)n发生B生成C的反应原理生成,发生C生成D的反应原理生成,和发生E生成F的反应原理生成最终产物;故流程为: 。
03 有机合成与推断综合
1.(2024·重庆市高三第二次质量检测)我国科学家利用N—苯基甘氨酸(E)中的键在氧气作用下构建键,实现了喹啉并内酯(L)的高选择性制备,其合成路线如下图。
已知:①F的核磁共振氢谱有3组峰。
②RCHO
③ROHROR'
(1)B的化学名称为 ,K中官能团的名称为 。
(2)C→D的过程中通常要加入稍过量的C,可能的原因是 。
(3)F→G的反应类型为 。
(4)I→J的化学方程式为 。
(5)E的同分异构体中同时满足下列条件的有 种(不考虑立体异构)。
①苯环上有2个取代基;
②能发生水解反应和银镜反应;
③结构中既无氮氧键也无醚键。
其中1 ml能消耗2 ml NaOH的同分异构体的结构简式为 (任写一种)。
(6)E和K反应得到L的流程如下图所示(无机试剂及条件已略去):
已知:
结合已知反应信息,写出中间产物的结构简式 。
【答案】(1)硝基苯 碳碳双键、醚键
(2)苯胺显碱性,可消耗产生的HCl,有利于生成更多的D
(3)取代反应
(4)BrCH2CHBrCH2CH2OH+KOH+KBr+H2O
(5) 18 、、、4种,每种都存在邻、间、对,共12种,任选其一作答
(6)
【解析】由B的结构简式可知A→B为苯A为苯的硝化反应, B→C的反应条件可知,C的结构简式为,D为,依据题目中的信息①,可知F为丙烯CH2=CH-CH3,G为CH2=CH-CH2Br,H为CH2=CH-CH2 CH2OH,I为CH2BrCHBrCH2CH2OH,根据信息③可知,J为。(1)B的化学名称为硝基苯;由K的结构简式可知官能团的名称为碳碳双键、醚键;(2)C→D的过程发生取代反应,生成的同时还生成HCl,所以答案为:苯胺显碱性,可消耗产生的HCl,有利于生成更多的D;(3)由F为丙烯CH2=CH-CH3,G为CH2=CH-CH2Br,可知反应类型为取代反应;(4)依据I为CH2BrCHBrCH2CH2OH,和J为,方程式为BrCH2CHBrCH2CH2OH+KOH+KBr+H2O;(5)根据题目要求,满足条件的官能团组合为:、、、、、以上6种,每种都存在邻、间、对,共18种;其中1 ml能消耗2 ml NaOH的同分异构体的结构简式为、、、4种,每种都存在邻、间、对,共12种,任选其一作答;(6)依据中间产物前后两种物质的结构简式和题目信息,可推出其结构简式为。
2.(2024·北京东城区北京市第十一中学高三质检)枸橼酸他莫昔芬是一种抗癌药物,它的一种合成路线如下:
已知:i.
ii.
(1)A与显紫色,A的名称是 。
(2)G→H反应所需的试剂及条件是 。
(3)F为芳香烃,H→I的化学方程式是 。
(4)I→J是加成反应,J的结构简式是 。
(5)下列说法正确的是 。
a.试剂可能是
b.C→D中的作用之一是与生成的反应
c.J→K的反应为氧化反应
(6)M的结构简式是 。
(7)产品中枸橼酸他莫昔芬含量可以用滴定法进行测定:
步骤一:取冰醋酸,以结晶紫为指示剂,用0.1ml·L-1 HClO4溶液滴定至溶液呈蓝绿色,消耗HClO4溶液的体积为。
步骤二:取产品溶于冰醋酸,以结晶紫为指示剂,用0.1ml·L-1 HClO4溶液滴定至溶液呈蓝绿色,重复三次,消耗HClO4溶液的平均体积为。
资料:R3N+ HClO4=R3NH++ ClO4-,滴定过程中,-COOH不与HClO4反应。
产品中枸橼酸他莫昔芬的质量分数为 (枸橼酸他莫昔芬的摩尔质量为)。
【答案】(1)苯酚 (2)氢氧化钠水溶液,加热
(3)2+O22 +2H2O
(4) (5)ab
(6)
(7)
【解析】A与Fe3+显紫色则含有酚羟基,结合流程,A为苯酚,A发生取代反应引入溴原子生成B ,B和z生成C,结合已知反应可知,z为,Bz反应为取代反应,反应生成C为,C转化为D,D发生已知反应得到E ;F为芳香烃,结合流程可知,F为甲苯,F和氯气发生取代反应生成G ,G发生取代反应氯原子转化为羟基得到H ,H氧化得到I,IJ是加成反应,则J为,J生成K,结合L结构推断K为,L和E生成M,M为。(1)由分析可知,A为苯酚:(2)G→H反应为取代生成羟基的反应,所需的试剂是NaOH的水溶液:(3)H→I为羟基被氧化为醛基的反应,化学方程式是2 +O22 +2H2O。(4)J的结构简式是。(5)a项,试剂z可能是,a正确;b项,C→D反应中生成HBr,HBr和NaOH反应促使反应正向进行,b正确;c项,J→K的反应为去氧反应,故不是氧化反应,d错误;故选ab。(6)由分析可知,M的结构简式为。(7)由题意可知,枸橼酸他莫昔芬反应消耗的标准液HClO4为,已知,则产品中枸橼酸他莫昔芬的质量分数=。
3.(2023·湖南郴州市高三一模)化合物H是一种用于合成γ-分泌调节剂的药物中间体,其合成路线流程图如图:
(1)A中除羟基外还含有官能团的名称为 、 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)写出C→D的化学反应方程式: 。
(4)满足下列条件的C的同分异构体有 种。
①含有苯环,苯环上有三个取代基,其中氨基只与苯环直接相连;
②与氯化铁溶液反应显紫色,与NaHCO3溶液反应有气体产生。
(5)写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式: 。
①含有苯环,且分子中有一个手性碳原子;
②能发生水解反应,水解产物之一是α-氨基酸,另一水解产物分子中只有2种不同化学环境的氢。
(6)G的分子式为C12H14N2O2,经氧化得到H,写出G的结构简式: 。
(7)已知: (R代表烃基,R'代表烃基或H)。请写出以 、 和(CH3)2SO4为原料制备 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)羧基 羟基 (2)还原反应
(3) +HCOOH→ +H2O
(4)20
(5) 或
(6)
(7)
【解析】A发生取代反应生成B,B和氢气发生还原反应生成C,C和甲酸发生取代反应得到D,D在碳酸钾作用下发生取代反应得到E,E和乙酸铵和乙酸反应生成F,F反应得到 ,G发生催化氧化得到H。(1)A中除羟基外还含有官能团的名称为羧基、羟基;(2)B→C为硝基发生加氢反应生成氨基,反应类型为还原反应;(3)根据原子守恒,C和HCOOH反应生成D和H2O,则C→D的化学反应方程式: +HCOOH→ +H2O;(4)①含有苯环,苯环上有三个取代基,其中氨基只与苯环直接相连;②与氯化铁溶液反应显紫色说明含有酚羟基,与NaHCO3溶液反应有气体产生说明含有羧基,满足条件的C的同分异构体有 、 、 、其中取代基-CH2CH2COOH另一种结构为 ,所以共有10×2=20种;(5)分析C的结构特点,C分子中除苯环外,还有3个C、3个O、1个N和1个不饱和度。C的同分异构体能发生水解,由于其中一种水解产物分子中只有2种不同的H原子,所以该水解产物一定是对苯二酚;另一种水解产物是α-氨基酸,则该α-氨基酸一定是α-氨基丙酸,结合两种水解产物可以写出C的同分异构体为 或 ;(6)由F到H发生了两步反应,分析两者的结构,发现F中的酯基到G中变成了醛基,由于已知G到H发生的是氧化反应,所以F到G发生了还原反应,结合G的分子式C12H14N2O2,可以写出G的结构简式为 ;(7)以 、 和(CH3)2SO4为原料制备 ,首先分析合成对象与原料间的关系。结合上述合成路线中D到E的变化,可以逆推出合成该有机物所需要的两种反应物分别为 和 ;结合B到C的反应,可以由 逆推到 ,再结合A到B的反应,推到原料 ;结合学过的醇与氢卤酸反应,可以发现原料 与氢溴酸反应即可得到 ,合成路线为 。
4.(2024·辽宁大连市滨城高中联盟高三联考)乌药内酯具有抗炎、镇痛作用。乌药内酯的中间体X的合成路线如图所示(部分反应条件或试剂略去)。
(1)I→J的过程实现了由官能团 到官能团 的转化(填官能团名称)。
(2)B→C 的化学方程式是 。
(3)已知2C→E+A,E的结构简式是 。
(4)下列关于有机物Ⅰ的说法不正确的是_______。(填序号)。
A.可以发生取代反应、加成反应、氧化反应
B.存在酚类同分异构体
C.可以用酸性 KMnO4溶液检验其中的碳碳双键
D.核磁共振氢谱中有6种信号峰, 是手性分子
(5)M是C的同分异构体,同时满足下列条件的M的所有结构有 种(不考虑立体异构)。
①能够与金属钠反应 ②能够与银氨溶液发生银镜反应
(6)已知:①
②
G与L可以在碱性条件下经过如图所示的多步反应得到X。
G+L→中间产物1⇌中间产物2中间产物3
中间产物 1、 中间产物3的结构简式是 、 。
【答案】(1) 羟基 醚键
(2)CH3COOH+C2H5OHeq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d6(△))CH3COOC2H5+H2O
(3) (4)BCD (5)5
(6)
【解析】A能连续被氧化,结合A的分子式知,A为CH3CH2OH, B为CH3COOH,B和A发生酯化反应生成C为CH3COOCH2CH3; 2C→E+A,则E为CH3COCH2COOCH2CH3,E发生取代反应生成G ;根据J的分子式知, I和CH3C1发生取代反应生成J,结合L的结构简式可知,J为 。(1)由分析可知,J为 ,I和CH3C1发生取代反应生成J,实现了羟基到醚键的转化。(2)C为CH3COOC2H5,B和A发生酯化反应生成C,则B→C的化学方程式是CH3COOH+C2H5OHeq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d6(△))CH3COOC2H5+H2O。(3)已知2C→E+A,结合A、C的结构简式可知,E的结构简式是。(4)A项,I中含有碳碳双键能发生加成反应、氧化反应,醇羟基能发生取代反应,故A正确;B项,I的不饱和度是3,苯环的不饱和度是4,所以不存在酚类同分异构体,故B错误;C项,碳碳双键、-CH2OH都能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,不可用酸性KMnO4溶液检验其中的碳碳双键,可以用溴水或溴的四氯化碳溶液检验碳碳双键,故C错误;D项,含有6种氢原子,所以核磁共振氢谱中有6种信号峰,没有手性碳原子,不是手性分子,故D错误;故选BCD。(5)M是C的同分异构体,同时满足条件①能够与金属钠反应,说明其中含有-OH;②能够与银氨溶液发生银镜反应,说明其中含有-CHO;满足条件的同分异构体用:HOCH2CH2CH2CHO、CH3CH(OH)CH2CHO、CH3CH2CH(OH)CHO、HOCH2CH(CHO)CH3、CH3C(CHO)(OH)CH3共5种。(6)根据X的结构简式以及题中信息可知,中间产物1为 ,中间产物1发生信息②的变化生成中间产物2为,中间产物2发生取代反应生成中间产物3为 ,中间产物3发生消去反应生成X,则中间产物1、中间产物3的结构简式是 、。
5.(2024·广西南宁高三教学质量调研)化合物H是一种抗过敏药物,其合成路线如图:
已知:。
回答下列问题:
(1)C中含氧官能团的名称为 。
(2)⑥的反应类型为 。
(3)下列有关说法正确的是 (填标号)。
a.A的名称为丙烯 b.反应③的原子利用率为100%
c.F能发生氧化反应、取代反应和加成反应 d.G易溶于水
(4)已知②为取代反应,则②的化学方程式为 。
(5)写出E的结构简式,并用*标出其中的手性碳原子: 。
(6)芳香族化合物M与H互为同分异构体,写出一种满足下列条件的M的结构简式: (任写一种)。
ⅰ.苯环上有三个取代基;
ⅱ.能与FeCl3溶液发生显色反应;
ⅲ.核磁共振氢谱确定分子中有7种不同化学环境的氢原子。
ⅳ.该物质可催化氧化生成醛
(7)参照上述合成路线,设计以和为原料合成的路线(无机试剂任选): 。
【答案】(1)羰基、酯基 (2)消去反应 (3)ac
(4)
(5)
(6)或
(7)
【解析】丙烯与Br2发生取代反应生成B为CH2=CHCH2Br,根据D和C的结构简式可知,B与C 发生取代反应生成D,D发生信息中的反应生成E,根据E 的分子式可知,E为,根据F的结构简式可知,E中的碳碳双键与氢气发生加成反应生成F,F反应生成G,G发生消去反应生成H。(1)根据C的结构简式可知,其中含氧官能团名称为羰基、酯基。(2)反应⑥类似于卤代烃的消去反应,G在催化剂、-15℃条件下失去一个HI生成H,反应类型为消去反应。(3)a项,A的名称为丙烯,a正确;b项,反应③为取代反应,其原子利用率不是100%,b错误;c项,F为有机物能燃烧可发生氧化反应,含有甲基、酯基能发生取代反应,含有羰基能发生加成反应,c正确;d项,G不含亲水基,难溶于水,d错误;故选ac。(4)CH2=CHCH2Br与C发生取代反应生成D,化学方程式为。(5)根据分析可知,E的结构简式为,其中含有1个手性碳原子,如图*所示。(6)芳香族化合物M与H互为同分异构体,H的不饱和度为4,苯环的不饱和度为4,则M中除了苯环无其他环或者双键,M苯环上有三个取代基,能与氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,含有7种不同化学环境的氢原子,能催化氧化生成醛,则含有-CH2OH结构,满足条件的结构简式为或。(7)CH3CH(OH)CH3与HBr发生取代反应生成CH3CHBrCH3,发生催化氧化生成,与两分子CH3CHBrCH3发生类似于B到D的取代反应生成,合成路线为。
6.(2024·江苏连云港市高三教学质量调研)某有机物G具有解热、镇痛以及抗炎等功效,如图为G的合成路线:
(1)A中碳原子的杂化方式为 。
(2)的转化经历的反应过程,其中反应I为加成反应,则反应Ⅱ的反应类型是 。
(3)有机物E的结构简式为 。
(4)D的一种同分异构体符合下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
既能发生银镜反应又能发生水解反应,含苯环的水解产物含有手性碳和6种不同化学环境的氢原子。
(5)已知: (R、R'、R"表示烃基)
写出以 和 为原料合成 的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图见本题题干)。
【答案】(1)sp2 sp3 (2)消去反应
(3)
(4) 或
(5) 。
【解析】A发生还原反应生成B,B发生取代反应生成C,C和乙醛发生加成后消去生成D,根据D和F的结构简式以及E的分子式可知,DE发生了取代反应,E的结构简式为 ,F和CH3COCH2CH2COOH反应最终生成G。(1)A中苯环上的碳原子的杂化方式为sp2,甲基上的碳原子的杂化方式为sp3;(2)反应Ⅰ是乙醛中的醛基和C中氨基上的氢原子发生加成反应,得到羟基,反应Ⅱ发生消去反应生成碳氮双键;(3)由以上分析可知,有机物E的结构简式为 ;(4)D的一种同分异构体既能发生银镜反应又能发生水解反应,则含醛基和酰胺基,D除了苯环只有一个不饱和度,所以醛基和酰胺基合为甲酰胺基,其余碳原子和氮原子均不含不饱和键以及环状结构,含苯环的水解产物含有手性碳和6种不同化学环境的氢原子的同分异构体的结构简式可以是 或 。(5) 在酸性高锰酸钾溶液作用下加热可以得到CH3COCH2CH2CH2CH2COOH;甲苯发生硝化反应,在甲基对位硝基取代氢原子得到对硝基甲苯,然后再还原得到对氨基甲苯,对氨基甲苯发生合成G的路线中的B→C的反应得到 , 和CH3COCH2CH2CH2CH2COOH发生合成G的路线的F→G的反应得到 。则合成路线为: 。
7.(2024·广东省部分学校高三联考)乙肝新药的中间体化合物J的一种合成路线如下:
已知: ,回答下列问题:
(1)A的化学名称为 ,D中含氧官能团的名称为 ;E的化学式为 。
(2)M的结构简式为。
①M中电负性最强的元素是 ,碳原子的杂化类型为 。
②M与相比,M的水溶性更 (填“大”或“小”)。
③-SH与-OH性质相似,写出M与NaOH溶液反应的化学方程式为 。
(3)由G生成J的过程中,设计反应④和反应⑤的目的是 。
(4)化合物Q是A的同系物,相对分子质量比A的多14;Q的同分异构体中,同时满足下列条件(不考虑立体异构):
a.能与FeCl3溶液发生显色反应;
b.能发生银镜反应;
c.苯环上有2个取代基;
其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为2:2:1:1:1的结构简式为 。
(5)以和为原料,利用上述第一步A→B反应及酰胺键的形成原理,通过三步设计合成的路线,回答下列问题:
①合成路线中的反应类型为 ;
②从苯出发,第一步的化学方程式为 (注明反应条件)。
【答案】(1) 对溴苯甲酸或4-溴苯甲酸 硝基、酯基 C16H15O4NS
(2) O sp2、sp3 小
+2 NaOH → +CH3OH+H2O
(3)保护羧基(其他合理回答也可)
(4)
(5)取代反应、还原反应
【解析】在浓硫酸催化下与浓硝酸发生硝化反应生成B,结合B的分子式及后边产物D的结构可推出B为,B在浓硫酸催化下与甲醇发生酯化反应生成C为,C与化合物M反应生成D,根据D的结构简式及C的分子式的差别推出M为,发生取代反应生成D和溴化氢;E在一定条件下反应生成F,根据F的分子式可推知E发生水解生成甲醇和F,F为,F最终转化为J。(1)A为,化学名称为对溴苯甲酸或4-溴苯甲酸;D为,含氧官能团的名称为硝基、酯基;E的化学式为C16H15O4NS;(2)①同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下,金属性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;M为,M中电负性最强的元素是O;M中碳原子的杂化类型为sp2、sp3;②M与相比,中酚羟基可以和水形成氢键,导致其水溶性增大,故M的水溶性更小。③—SH与—OH性质相似,则为M中-SH、酯基均能与NaOH溶液反应,化学方程式为:+2 NaOH → +CH3OH+H2O;(3)由G生成J的过程中,设计反应④和反应⑤先将羧基转化为酯基,再将酯基转化为羧基,故其目的是保护羧基;(4)化合物Q是A()的同系物,相对分子质量比A的多14,则多一个CH2;化合物Q的同分异构体中,同时满足条件:①与FeCl3溶液发生显色反应,则含有酚羟基;②能发生银镜反应,则含有醛基;③苯环上取代基数目为2,若除酚羟基外还有一个取代基,则可以为,与酚羟基的位置有邻、间、对位共3种;核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为2:2:1:1:1的结构简式为;(5)以发生硝化反应生成硝基苯,硝基苯还原得到苯胺,苯胺与反应生成,故合成路线如下:。故合成路线中的反应类型为取代反应、还原反应;第一步为苯的硝化反应,化学方程式为:。
8.司替戊醇是一种抗癫痫药物,其合成方法如图:
(1)D分子中采取sp2杂化的碳原子数目是___。
(2)A与对苯二酚()互为同分异构体。A的熔沸点比对苯二酚低,其原因是___。
(3)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与FeCl3溶液发生显色反应;
②能与NaHCO3溶液反应产生CO2;
③分子中不同化学环境的氢原子数目比为2∶2∶2∶1∶1
(4)F→G的反应需经历F+→X→G的过程,中间体X的分子式为C14H18O4。写出中间体X的结构简式___。X→G的反应类型为___。
(5)设计以CH3CHO和为原料制备的合成路线___(无机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)7
(2)对苯二酚形成分子间氢键,A形成分子内氢键
(3)
(4) 消去反应
(5)
【解析】A与CH2Cl2发生取代反应成环生成B和HCl,B发生取代反应生成C和HBr,C中-Br转化为-COOH而生成D,D发生还原反应生成E,E发生氧化反应生成F,F中醛基与中羰基连接的甲基之间脱去1分子水形成碳碳双键而生成G,G中羰基被还原生成司替戊醇。(1)D中苯环上的碳原子、碳氧双键中的碳原子均为sp2杂化,共7个;(2)对苯二酚形成分子间氢键,A形成分子内氢键,分子间氢键可以提高物质的熔沸点;(3)E中含有8个C原子、3个O原子,不饱和度为5,其同分异构体满足:与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,能与NaHCO3溶液反应产生CO2,说明含有羧基,分子中不同化学环境的氢原子数目比为2∶2∶2∶1∶1,说明结构对称,符合条件的结构为;(4)F的分子式为C8H6O3,的分子式为C6H12O,中间体X的分子式为C14H18O4,所以二者发生加成反应,再结合后续产物的结构可知,应是F中的碳氧双键被加成,所以X的结构简式为,X中的羟基发生消去反应生成生成G。(5)由与CH3CH=CHCH2OH发生酯化反应生成,由“F→G→司替戊醇”的转化可知,2分子CH3CHO在碱性条件下反应生成CH3CH=CHCHO,然后用NaBH4还原生成CH3CH=CHCH2OH,由C→D的转化可知,与CO2/BuLi反应生成,而与溴在Fe作催化剂条件下生成,合成路线为。
9.(2023·江西省临川一中高三教学质量检测)烃A是基本有机化工原料,其分子式为,由A制备聚合物C和合成路线如图所示(部分条件略去):
已知:,
(1)B中非含氧官能团名称为_________
(2)聚合物C的单体的顺式结构简式为_________。
(3)写出的化学方程式为_________,其反应类型为_________。
(4)有机物能与多种物质发生反应,等物质的量的该物质分别与足量的溶液和金属Na反应,消耗和金属Na的物质的量之比为_________。该物质在一定条件下也能发生加聚反应,其反应方程式为_________。
(5)满足以下条件的化合物B的同分异构体有_________种,
①与B具有相同官能团 ②能发生银镜反应
其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1的结构简式为_________。
(6)根据题中信息,写出以甲苯和乙醇为有机原料制备苯乙酸乙酯的合成路线(无机试剂任选):_________。
【答案】(1)碳碳双键 (2)
(3) 加成反应
(4) 1∶2
(5) 8
(6)
【解析】由A与CH3OH、CO反应生成B可知A的结构简式为CH3CH=CH2。B发生加聚反应生成聚丁烯酸甲酯,聚丁烯酸甲酯发生水解反应后酸化得到聚合物C,C的结构简式为。A与Cl2发生取代生成D,D的结构简式为CH2=CHCH2Cl。D发生水解反应生成E,E和发生加成反应生成F,F的结构简式为。F发生取代反应生成G,G水解、酸化后得到,则G的结构简式为。(1)B为CH3CH=CHCOOCH3,其中含有的非含氧官能团为碳碳双键;(2)C的结构简式为,其单体的顺式结构简式为;(3)E→F的化学方程式为,发生的是加成反应;(4)中只有-COOH能与NaHCO3反应,-COOH和-OH都能与Na反应,故消耗NaHCO3和金属Na的物质的量之比为1∶2;由于该物质中的六元环含O=C,能发生加聚反应,反应方程式为;(5)B的结构简式为CH3CH=CHCOOCH3,B的同分异构体中,与B具有相同的官能团且能发生银镜反应,说明含有碳碳双键、HCOO-,符合条件的有,,,,,,,,共8种,其中核磁共振氢谱有3组蜂,面积之比为6∶1∶1的结构简式HOOCH=C(CH3)2;(6)由与乙醇发生酯化反应生成;可以由与氢氧化钠和盐酸反应生成:可由与NaCN反应生成;可由甲苯与氯气发生取代反应生成,故以甲苯和乙醇为有机原料制备苯乙酸乙酯的合成路线为
。
10.(2023·辽宁省县级重点高中联合体高三联考)天然产物G具有抗肿瘤等生物活性,某课题组设计的合成路线如图(部分反应条件已省略):
已知:
请回答:
(1)有机物G中含有的官能团的名称为_______。
(2)化合物B的结构简式为_______。
(3)写出B→C的化学方程式:_______,其反应类型为_______。
(4)有机物K是G的同分异构体,其中含有3个六元碳环(其结构为),同时符合下列条件的有机物K有_______种。
①遇溶液会发生显色反应
②与溶液反应有气体生成
(5)以化合物和为原料合成的路线如下。则反应条件①为_______,中间产物Ⅰ的结构简式为_______。
【答案】(1)羟基、酯基 (2)
(3) +HC≡C-COOHeq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d6(△)) +H2O 取代反应(或酯化反应)
(4)5
(5) 氢氧化钠的乙醇溶液,加热(合理答案均可)
【解析】通过A,B,C的结构对比,可以知道B中应该有羟基,但是反应后没有了,说明发生了酯化反应,故可以推知B的结构。(1)由G的结构可知,G中含有的官能团的名称为:羟基、酯基;(2)由A的结构和B的结构,可以推知,B到C发生了酯化反应,故可以逆推化合物B的结构简式为:;(3)B到C发生了酯化反应,酸去羟基醇去氢,可以得到反应的方程式为: HC≡C-COOHeq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d6(△))+H2O;(4)遇FeCl3溶液会发生显色反应,说明由酚羟基,与NaHCO3溶液反应有气体生成说明有羧基,结合分子式确定只有一个羧基一个酚羟基,结合对称关系,当羟基如图位置时,羧基的位置共为5种,;(5)根据逆推法由目标是由和中间产物III合成,结合已知反应可以推知中间产物III为,可以推知中间产物II为:,根据反应原料可以推知中间产物I:,则可知反应条件①为:氢氧化钠的乙醇溶液,加热,中间产物Ⅰ的结构简式为。
11.在新冠肺炎阻击战中,苷类化合物发挥了重要作用。苯丙素苷类化合物是一类天然糖苷,具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤等多种生物活性。化合物()是合成苯丙素苷的一种重要中间体,J的合成路线如图所示:
已知:的结构为
(1)B的名称为___________;中所含官能团名称为___________。
(2)B→C的反应类型为___________反应。
(3)F的分子式为___________。
(4)F→G的反应方程式为___________。
(5)B写出满足下列条件的F的一种同分异构体___________
i.1ml该物质最多可与1ml NaHCO3反应,也可与4mlNa反应
ii.该物质不能发生水解反应
iii.该物质的核磁共振氢谱中峰面积比为
(6)B参考上述流程,以溴苯()为主要原料合成聚苯乙烯()____。
【答案】(1)对溴苯酚或溴苯酚 醚键、酯基
(2)取代 (3)C6H12O6
(4)+5+5CH3COOH
(5)
(6)
【解析】A的分子式为C6H6O,由B的结构简式可知,A分子含有苯环,故A为,A与溴发生取代反应生成B和HBr,B发生取代反应生成C和HBr,C中-Br转化为生成D,D与环氧乙烷发生开环加成、水解生成E,对比F、H的结构简式,结合G的分子式与反应条件可知,F中5个羟基都与发生取代反应生成G和CH3COOH,G中-OOCCH3被溴原子替代生成H,故G的结构简式为,H与E发生取代反应生成J和HBr。(1)B的结构简式为,苯酚为母体,取代基是溴原子,B的名称为:对溴苯酚或4-溴苯酚;G的结构简式为,G中所含官能团名称为:醚键、酯基;(2)B→C过程中酚羟基上氢原子被甲基替代,反应类型为取代反应;(3)F的结构简式为,则F的分子式为:C6H12O6;(4)由图可知F→G的反应方程式为:;(5)
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