备战2025年高考二轮复习化学（湖南版）大题突破练4 有机合成与推断综合题（Word版附解析）

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1.(2024·甘肃二模)化合物M是一种治疗抑郁症和焦虑症的药物,某研究小组以化合物Ⅰ为原料合成化合物M的路线如下(部分反应条件省略):
已知:ⅰ)Ⅰ→Ⅱ的反应是原子利用率100%的反应,且化合物a能使Br2的CCl4溶液褪色;
ⅱ)。
(1)化合物Ⅰ中含有的官能团名称是 。
(2)化合物a的结构简式为 。
(3)下列说法正确的是 (填字母)。
A.化合物Ⅱ在水中的溶解度比化合物Ⅰ小
B.1 ml化合物Ⅰ与浓溴水反应,最多可以消耗2 ml Br2
C.化合物Ⅳ的分子中最多有7个碳原子共平面
D.Ⅲ→Ⅳ的反应属于取代反应
(4)Ⅵ→Ⅶ的化学方程式为 。
(5)化合物Ⅷ有多种同分异构体,同时符合下列条件的有 种,其中核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积之比为9∶2∶2的结构简式为 。
ⅰ)含有一个苯环且苯环上有两个取代基;
ⅱ)其中一个取代基为硝基。
(6)根据上述信息,写出以苯酚为原料合成水杨酸(邻羟基苯甲酸)的路线(可使用本题中出现的有机试剂,无机试剂任选)。
答案:(1)羟基、醚键
(2)
(3)AD
(4)+H2
(5)12
(6)
解析:Ⅰ→Ⅱ的反应是原子利用率100%的反应,且化合物a能使Br2的CCl4溶液褪色,化合物a为,与化合物a发生加成反应得到;根据信息ⅱ,Ⅲ为,Ⅲ与HCl发生取代反应生成,Ⅳ与CH2CHCN反应生成,Ⅴ在酸性条件下水解生成,Ⅵ与氢气发生加成反应生成,Ⅶ中羧基被氨基取代得到Ⅷ,Ⅷ经过一系列变化生成M。
(3)A.化合物Ⅰ中含有酚羟基,能与水分子形成分子间氢键,化合物Ⅱ在水中的溶解度比化合物Ⅰ小,正确;B.酚羟基的邻对位均可与溴发生取代反应,1 ml化合物Ⅰ与浓溴水反应,最多可以消耗3 ml Br2,错误;C.与苯环直接相连的原子与苯环共平面,则醛基碳原子一定与苯环共平面,醚键的O原子与苯环共平面,单键可以旋转,则与醚键O原子相连的C原子也可能与苯环共平面,化合物Ⅳ的分子中最多有8个碳原子共平面,错误;D.Ⅲ为,与HCl发生取代反应生成,正确。
(5)化合物Ⅷ的同分异构体满足,ⅰ)含有一个苯环且苯环上有两个取代基;ⅱ)其中一个取代基为硝基,余下4个饱和碳,丁基有4种,苯环上硝基的邻间对位有3种,共有4×3=12种;其中核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积之比为9∶2∶2的结构简式为。
(6)根据上述信息,以Ⅰ到Ⅲ过程为模型,以苯酚为原料先与化合物a发生加成反应得到,再根据Ⅱ到Ⅲ得到,第三步醛基的氧化条件合理即可(使用O2、银氨溶液、新制氢氧化铜均可),合成水杨酸(邻羟基苯甲酸)的路线为
。
2.(2024·湖南长郡中学一模)α-氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用,能生成显蓝色或紫红色的有色物质,这是鉴别α-氨基酸的灵敏方法。以下是茚三酮的合成及与α-氨基酸显色的机理(部分条件和结构已做简化处理):
已知:RCOOR'+R″CH2COOR'
回答下列问题:
(1)有机物的化学名称为 ,所涉及的非金属元素第一电离能由大到小的顺序为 。
(2)D的结构简式为 ,M的化学式为 。
(3)写出B→C的化学方程式: 。
(4)已知结构不稳定,在O的同分异构体中,同时满足下列条件的共有 种。
①环状结构只有苯环;②含有与苯环直接相连的硝基。
(5)已知氨基酸可以由醛制备,其合成路线为,请以苯甲醛为原料,设计的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。
答案:(1)2-氨基丙酸或α-氨基丙酸或丙氨酸 N>O>H>C
(2) CO2
(3)+2CH3CH2OH+2H2O
(4)16
(5)
解析:A的分子式为C8H10,不饱和度为4,再根据C的结构可知A为,B的分子式为C8H6O4,不饱和度为6,可知B的结构简式,D的分子式为C12H10O4,不饱和度为8,结合已知所给的反应可知D的结构简式为,由F的结构简式,参照G的名称茚三酮,可确定G分子中含有三个酮羰基,结构简式为;G与发生加成反应生成H为;H发生消去反应生成I;由L的结构简式,可确定M为CO2,据此作答。
(1)有机物为α-氨基酸,化学名称为2-氨基丙酸或α-氨基丙酸或丙氨酸。所涉及的四种非金属元素为N、O、H、C,第一电离能由大到小的顺序为N>O>H>C。
(2)结合已知信息分析可知,D的结构简式为,通过对比I()和L()的结构简式,可确定M的化学式为CO2。
(3)B的结构简式,B→C的化学方程式:+2CH3CH2OH+2H2O。
(4)已知结构不稳定,在O()的同分异构体中,同时满足下列条件:“①环状结构只有苯环;②含有与苯环直接相连的硝基”的同分异构体分子中,可能含有苯环、硝基、
—C≡CH、—CH3,或苯环、硝基、—C≡C—CH3,或苯环、硝基、—CH2—C≡CH。含有苯环、硝基、
—C≡CH、—CH3的同分异构体,可将硝基在苯环上的位置固定,改变—C≡CH、—CH3在苯环上的位置,共有10种可能结构;含有苯环、硝基、
—C≡C—CH3,或苯环、硝基、—CH2—C≡CH的同分异构体,分别可能有3种结构(邻、间、对),所以符合条件的共有10+3+3=16种。
(5)由逆推法,由具有酸性的羧基和具有碱性的氨基发生自身取代反应得到,由经酸化得到。
3.(2024·湖南师大附中三模)莫西赛利(化合物J)是一种治疗脑血管疾病的药物,可改善脑梗死或脑出血后遗症等症状。合成J的一种路线如下:
C7H8OAC10H14OBC10H13NO3CC12H17NO2EC14H24N2OGC14H23NO2H
已知:ⅰ.A遇FeCl3溶液显紫色;
ⅱ.R1NH2+R2COOR3R2CONHR1+R3OH;
ⅲ.+CH3COCl
+HCl。
(1)A的酸性 (填“强”或“弱”)于苯酚。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)E中官能团的名称为 。
(4)F→G的转化过程中,第①步反应的化学方程式为 。
(5)已知胺类和酚类物质均可与卤素原子发生取代反应,则合成路线中设计D→E、F→G的目的为 。
(6)写出三种不含手性碳原子的M的同分异构体的结构简式: 。
(7)已知R—NH2易被氧化。写出以和氯乙烷为原料合成的合成路线(有机溶剂和无机试剂任选)。
答案:(1)弱 (2)取代反应 (3)酰胺基、羟基
(4)+HCl+H2O+CH3COOH
(5)保护氨基
(6)H2NCH2CH2CH2CH2Cl或H2NCH2CCl(CH3)2或
(7)
解析:A分子式是C7H8O,遇FeCl3溶液显紫色,说明含有酚羟基,结合物质的分子式及物质在反应过程中物质的碳链结构不变,可知A是间甲基苯酚(或3-甲基苯酚),其结构简式,A与在AlCl3催化作用下发生苯环上羟基的邻位上的取代反应产生B:,B与浓硝酸、浓硫酸混合加热,发生苯环上羟基对位上的硝化反应产生C:,C与Fe、HCl发生还原反应,—NO2被还原为—NH2,产生D:,D与CH3COOCH3发生—NH2上的取代反应产生E:,E与分子式为C4H10NCl的物质M发生羟基上的取代反应产生F,F与HCl、H2O发生反应产生和CH3COOH,再与NaOH反应产生G,G与HNO2、在0~5 ℃及H2O下反应产生分子式为C14H23NO2的H,H与CH3COCl发生羟基上的取代反应产生J和HCl。
(1)A为间甲基苯酚,烃基为推电子基团,导致O—H极性减弱,不易电离出H+,所以,A的酸性弱于苯酚;
(2)根据分析可知,B与浓硝酸、浓硫酸混合加热,发生苯环上羟基对位上的硝化反应产生C,即发生取代反应;
(3)根据分析可知,E为,其官能团为酰胺基和羟基;
(5)已知胺类和酚类物质均可与卤代烃中的卤素原子发生取代反应,则根据合成路线的设计及官能团可知,在合成路线中设计D→E、F→G的目的为保护氨基;
(6)M分子式是C4H10NCl,其分子中若含有—NH2,碳链结构有C—C—C—C和两种不同结构。对于C—C—C—C碳链结构,若—NH2连接在链端,C—C—C—C—NH2,碳链上有4种不同位置的H原子可以被Cl取代,产生4种氯代物;若—NH2连接在中间C原子上,,碳链上也有4种不同位置的H原子可以被Cl取代,又产生4种氯代物;对于碳链结构,若—NH2连接在甲基上,,碳链上有3种不同位置的H原子可以被Cl取代,能够产生3种氯代物;若—NH2连接在中间的C原子上,则碳链上只有1种位置的H原子可以被Cl取代,产生1种氯代物;其中不含手性碳原子的同分异构体的结构简式可以是H2NCH2CH2CH2CH2Cl或H2NCH2CCl(CH3)2或;
(7)参考合成路线G→H,反应生成,与氯乙烷发生取代反应生成,被酸性高锰酸钾溶液氧化生成目标产物。
4.(2024·辽宁辽阳一模)有机化合物H为某药物中间体,一种合成化合物H的路线如图。
已知:Ⅰ.R—X+NaCNR—CN+NaX(R为烃基或H原子,X为卤素原子,下同)
Ⅱ.RCHO++H2O
Ⅲ.+CH2CH2+I2+2HI
回答下列问题:
(1)A的名称为 ,H中含氧官能团的名称为醚键、 。
(2)C的结构简式为 。
(3)E→F的化学方程式为 。
(4)B有多种同分异构体,其中能发生银镜反应和水解反应的芳香族化合物的同分异构体有 种(不考虑立体异构),核磁共振氢谱有4组峰的同分异构体的结构简式为 (任写一种)。
(5)的合成路线如图(部分反应条件已略去),其中M和N的结构简式分别为 和 。
MN
答案:(1)对甲基苯酚或4-甲基苯酚 羧基、酮羰基
(2)
(3)+CH3CHO+NaOH+2H2O
(4)14 或
(5)
解析:结合B、D结构简式和C到D反应条件,可知C的结构简式为;结合已知信息Ⅰ和D的结构,得E的结构简式为;结合已知信息Ⅱ和E到F的反应条件,得F的结构简式为
。
(4)B的分子式为C9H10O2,只含2个氧原子,则B的同分异构体中,能发生银镜反应和水解反应的芳香族化合物属于甲酸酯(HCOO—R),且含苯环,则:①当HCOO—直接与苯环相连时,若苯环上有2个取代基,则另外一个取代基为乙基(—CH2CH3),此时有3种结构;若苯环上有3个取代基,则另外两个取代基为2个甲基,此时有6种,所以当HCOO—直接与苯环相连时,符合要求的同分异构体有9种。②当HCOO—间接与苯环相连时,可能是中标有数字的碳上的氢原子被甲基取代的产物,此时有4种结构;也可能为,则当HCOO—间接与苯环相连时,符合要求的同分异构体有5种;综上,符合条件的B的同分异构体有9+5=14种;其中核磁共振氢谱有4组峰的同分异构体的结构简式为或。
(5)根据合成路线图和已知信息Ⅲ可知,苯酚和发生取代反应,M的结构简式为,根据产物的结构简式和反应条件,可知M和CH3CHO发生了羟醛缩合反应,则N的结构简式为。
5.(2024·安徽黄山二模)G是一种辅酶类似物,其合成路线如下:
已知:Ph—是苯基
回答下列问题:
(1)B中的官能团名称是 。
(2)A生成B的反应中LiAlH4的作用是 。
(3)C含有羟基,分子式为C11H14NO2Cl,则C的结构简式为 。C生成D的反应类型是 。
(4)E生成F的化学方程式为 。
(5)X与D互为同分异构体,符合下列条件,X可能的结构简式为 (任写一种)。
①含有苯环
②含有硝基(—NO2)和碳碳双键
③核磁共振氢谱显示有四组峰,峰面积之比为6∶3∶2∶2
(6)参照上述合成路线,以和CH3NHNH2为原料制备,写出合成路线。
答案:(1)羟基、氨基
(2)还原剂
(3) 取代反应
(4)+HCl+PhNHNH2+CH3OH
(5)或等
(6)
解析:由A转化为B的过程中—COOH转化为—CH2OH,发生还原反应,B和ClCH2COCl发生取代反应生成C,C含有羟基,分子式为C11H14NO2Cl,则C的结构简式为。
(3)C的结构简式为,C生成D的反应是取代反应。
(4)E和HCl、PhNHNH2发生反应生成F,由E和F的结构推断该反应中还生成CH3OH,据此写出化学方程式。
(5)X与D互为同分异构体,符合条件:①含有苯环;②含有硝基(—NO2)和碳碳双键;③核磁共振氢谱显示有四组峰,峰面积之比为6∶3∶2∶2;则X为对称的结构,满足条件的X为或等。
(6)发生D→E→F→G的反应原理可以得到。