2025届高考化学一轮复习 课件综合提能3 有机推断与合成

综合提能(三) 有机推断与合成 高考怎么考 高考考什么 提能点1 有机合成推断与路线设计 提能点2 限定条件下有机化合物同分异构体书写 模型构建与素养提升 1 题型特色分析 高考怎么考 1. [2023•辽宁卷] 加兰他敏是一种天然生物碱,可作为阿尔茨海默症的药物,其中间体的合成路线如下。 已知:①Bn为 ② +R3NH2 → (R1为烃基,R2、R3为烃基或H) 回答下列问题: (1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的　　　　位(填“间”或“对”)。  对　 高考怎么考 [解析]根据A和C的结构简式及B的分子式可知,A与CH3I反应生成的B为 , B与BnCl发生取代反应生成C,由E的结构简式和D的分子式可知,C发生还原反应生成的D为 ,D与PCC发生氧化反应生成E,根据E、H的结构简式及F和G 的分子式可知,E与F发生已知信息反应②生成G, 高考怎么考 G发生还原反应生成H,则G的结构简式为 ,同时也可得到F的结构简式为 ,随后H与HCOOCH2CH3发生取代反应生成有机物I和CH3CH2OH。由此分析解题。 (1)由A与CH3I反应得到B可知,A与卤代烃反应成醚时,优先与酯基对位的羟基发生反应,即A中酯基对位的酚羟基成醚活性高,可以发生成醚反应。 高考怎么考 (2)C发生酸性水解,新产生的官能团为羟基和　　　　　　(填名称)。   (3)用O2代替PCC完成D→E的转化,化学方程式为 　　 。  羧基 [解析] (2)C在酸性条件下发生水解,其含有的酯基发生水解生成羧基和羟基。 +2H2O [解析] (3)D与O2发生催化氧化反应生成E和H2O,反应的化学方程式为 +2H2O。 高考怎么考 (4)F的同分异构体中,红外光谱显示有酚羟基、无N—H键的共有　　种。  (5)H→I的反应类型为　　　　　　　　。  3　 [解析] (4)F的同分异构体中,红外光谱显示有酚羟基,说明结构中含有苯环和与苯环直接相连的羟基,不含有N—H键,由不饱和度可知结构中含有 ,羟基和 有邻、间、对3种情况,故有3种同分异构体。 取代反应 [解析](5)H与HCOOCH2CH3反应生成I时,H中的N—H键发生断裂,N原子与HCOOCH2CH3中断裂的醛基结合生成I,H原子与CH3CH2O—结合生成CH3CH2OH,故反应类型为取代反应。 高考怎么考 (6)某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去),其中M和N的结构简式分 别为　　　　　　和　　　　　　。  [解析] (6)根据题目中给的反应条件,利用逆合成法分析,N可以与NaBH4反应生成最终产物,类似于题中G与NaBH4反应生成H,使N=C加氢被还原,结合原料结构简式,N的结构简式为 ,M可以发生已知信息反应②生成N,说明M中含有 C=O,结合反应原料中含有羟基,说明原料发生反应生成M的反应是羟基的催化氧化,则M的结构简式为 ,M与CH3NH2发生反应生成N。 高考怎么考 2. [2022•湖北卷] 化合物F是制备某种改善睡眠药物的中间体,其合成路线如下: 回答下列问题: (1)A→B的反应类型是　　　 　　　。  取代反应(或酯化反应) 高考怎么考 [解析]由A、B的结构及反应条件可知,A→B为酯化反应,B和CH3I在有机强碱作用下 生成C,结合C的分子式以及D的结构简式可得出C的结构简式为 , C与H2C=CHCH2Br发生取代反应生成D, 高考怎么考 E结构中存在环状酯结构,采用逆推的方式可得到 ,存在羧基和醇羟基,再结合两种官能团的位置及支链中碳原子的个数可知,D中酯基先被还原成醇羟基 ,碳碳双键再被氧化成羧基 ,然后发生酯化反应生成E,E与Pd配合物在碱的催化下反应生成F。 高考怎么考 回答下列问题: (1)A→B的反应类型是　　　 　　　。  (2)化合物B核磁共振氢谱的吸收峰有　　　　组。  取代反应(或酯化反应) [解析] (1)由分析可知,A→B为酯化反应,也属于取代反应。 5　 [解析] (2)核磁共振氢谱的吸收峰数目等于有机化合物中氢原子的种类数,即有多少种化学环境不同的氢原子,由B的结构简式可知,B中有5种氢原子,所以核磁共振氢谱有5组吸收峰。 高考怎么考 (3)化合物C的结构简式为　　　　　　　　。   (4)D→E的过程中,被还原的官能团是　 , 被氧化的官能团是　　 　　　。  [解析] (3)由上述分析可知C的结构简式为 。 酯基　 碳碳双键 [解析] (4)由上述分析可知,D中碳碳双键被氧化,酯基被还原。 高考怎么考 (5)若只考虑氟的位置异构,则化合物F的同分异构体有　　　　种。   (6)已知A→D、D→E和E→F的产率分别为70%、82%和80%,则A→F的总产率为 　 。  [解析] (5)只考虑氟的位置异构, F中氟原子没取代之前有6种类型氢原子,如图: ,取代后有6种氟代物,除去F本身,应为5种同分异构体。 5　 45.92% [解析] (6)A→F的过程中,A→D、D→E和E→F的产率分别为70%、82%和80%,则A→F的产率为70%×82%×80%=45.92%。 高考怎么考 (7)Pd配合物可催化E→F转化中C—Br键断裂,也能催化反应①: 反应①: + 为探究有机小分子催化反应①的可能性,甲、乙两个研究小组分别合成了有机小分子S-1(结构如图所示)。在合成S-1的过程中,甲组使用了Pd催化剂,并在纯化过程中用沉淀剂除Pd;乙组未使用金属催化剂。研究结果显示,只有甲组得到的产品能催化反应①。 根据上述信息,甲、乙两组合成的S-1产品催化性能出现差异的原因是 　 。  甲组使用的Pd催化剂未完全除尽,与S-1形成的Pd配合物继续催化反应① 高考怎么考 [解析] (7)甲乙两组合成的小分子催化剂结构相同,但只有使用了Pd催化剂的甲组才能催化反应①,而乙组不能催化反应①,说明有机小分子S-1不是反应①的催化剂,根据已知条件,Pd配合物也能催化反应①,可推测,金属Pd在催化甲组合成S-1后,并没有完全除尽,有残留,与S-1形成的Pd配合物继续催化反应①。 必备知识 提能点1 有机合成推断与路线设计 高考考什么 一、有机合成推断 1. 思维模型 必备知识 高考考什么 2. “三看”——突破有机物间的转化 (1)看碳链结构变化:根据已知物质的结构简式,确定反应前后碳链的增减、形状的变化 (如碳链变成了碳环),确定反应过程。 (2)看官能团变化:如果反应中已经给出了部分物质的结构简式,可对比这些物质的结构简式,确定未知物质的结构和反应过程。 (3)看反应条件:观察反应过程的条件,可推断物质变化过程中可能发生的反应和反应类型。 [微点拨1] 合成中“绕圈子”是为了保护官能团。在有机合成中,对于一些多官能团化合物中的某些官能团,到下一步反应时会受到影响的,需要进行保护。 必备知识 高考考什么 二、有机合成路线设计 1. 思维建模 (1)逆合成法分析思路: (2)设计合成路线: 从流程中找到与目标产物具有相似结构的物质,根据题中信息,灵活迁移,做到“变化之处模仿,不变之处保留”。 必备知识 高考考什么 2. 设计步骤 [微点拨2] 在写有机合成流程时,所需条件切忌越位和自由发挥,必须来自已知信息或题干流程中给予的信息,并忠实填写。信息优先,所学原理次之。 1. [2022•全国甲卷节选] 用N-杂环卡宾碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。 对点突破 高考考什么 → 对点突破 高考考什么 [解析]由合成路线可知,A的分子式为C7H8O,在Cu作催化剂的条件下发生催化氧化 生成B,B的结构简式为 ,则A为 ,B与CH3CHO发生加成反应生成 , 再发生消去反应生成C,C的结构简式为 , C与Br2/CCl4发生加成反应得到 , 再在碱性条件下发生消去反应生成D,D为 ; 对点突破 高考考什么 B与E在强碱性环境下还原得到F,E的分子式为C5H6O2,F的结构简式为 ,可推知E为 ,F与 生成G,G与D反应生成H。 → 回答下列问题: (1)A的化学名称为　　　 　　。  (2)反应②涉及两步反应,已知第一步反应类型为加成反应,第二步的反应类型为　　　　 　。   (3)写出C与Br2/CCl4反应产物的结构简式:　　　　　　　　　　　　。  对点突破 高考考什么 苯甲醇　 [解析] (1)由分析可知,A的结构简式为 ,其化学名称为苯甲醇。 消去反应 [解析] (2)由B、C的结构简式,结合反应条件,可知B( )先与CH3CHO发生碳氧双键的加成反应生成 , 再发生消去反应生成C( ), 故第二步的反应类型为消去反应。 [解析] (3)根据分析可知,C与Br2/CCl4发生加成反应得到 。 (4)E的结构简式为　 。  (5)H中含氧官能团的名称是　 。  对点突破 高考考什么 [解析] (4)由分析可知,E的结构简式为 。 硝基、酯基和羰基 [解析] (5)由H的结构简式可知其分子中含有的含氧官能团为硝基、酯基和羰基。 (6)如果要合成H的类似物H'( ),参照上述合成路线,写出相应的D'和G'的结构简式:　 、 　　　　　。H'分子中有　　　个手性碳(碳原子上连有 4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳)。 对点突破 高考考什么 [解析] (6)G与D生成H的反应中,D中碳碳双键断裂与 G中—CH2—NO2和C=O的C成环,且C=O的O与—CHO 相连也成环,从而得到H和HBr,可推知,若要合成H ‘ ( ),相应的D'为 ,G'为 。 手性碳原子为连有4个不同原子或基团的饱和碳原子,则H'的手性碳原子用*标记为 ,共5个。 　5 → 2. [2021•河北卷节选] 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: 对点突破 高考考什么 已知信息: 回答下列问题: (1)A的化学名称为　　　　　　。  对点突破 高考考什么 [解析] (1)A的分子式为C8H10,不饱和度为4,说明取代基上不含不饱和键,A与O2在V2O5作催化剂并加热条件下生成 ,由此可知A的结构简式为 , 其名称为邻二甲苯。 邻二甲苯 (2)E→F中步骤1)的化学方程式为____________________________________________ __________________。  对点突破 高考考什么 [解析] (2)E→F中步骤1)为 与NaOH水溶液反应, 中酯基、羧基能与NaOH反应,反应方程式为 。 (3)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____________________________________ ____________________________。  对点突破 高考考什么 [解析] (3)观察流程可知,G→H的反应为 中Br原子被AgNO3中—O—NO2取代生成 和AgBr,反应类型为取代反应; 若以NaNO3代替AgNO3,则该反应难以进行,其原因是NaNO3反应生成的NaBr易溶于水,而AgNO3反应生成的AgBr难溶于水,使平衡正向移动促进反应进行。 取代反应　 与AgNO3反应生成的AgBr难溶于水,使平衡正向移动,促进反应进行 (4)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:  　 。  对点突破 高考考什么 [解析] (4)NBP( )中酯基在碱性条件下发生水解反应生成 , 经过酸化后生成HPBA( ); 结构中含有羟基和羧基,自身可以发生酯化反应生成五元环内酯 。 HPBA结构中含有羧基和羟基,自身可以发生酯化反应形成稳定的五元环内酯结构 (5)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) 对点突破 高考考什么 [解析] (5)由 和 制备 可通过题干已知信息而得,因此需要先合成 , 可通过 的甲基氯代后水解再催化氧化而得。 [答案] 必备知识 提能点2 限定条件下有机化合物同分异构体书写 高考考什么 1. 限定条件的同分异构体的书写思路 必备知识 高考考什么 2. 限定条件与结构的关系 1. (1)[2021•湖北卷节选] B( )的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有　　　　种(不考虑立体异构)。  ①属于A( )的同系物;②苯环上有4个取代基;③苯环上一氯代物只有一种。 对点突破 高考考什么 10　 [解析] (1)B的结构简式为 ,A的结构简式为 。根据①属于A的 同系物,知含有3个酚羟基、1个羧基;根据②苯环上有4个取代基,知4个取代基分别为—OH、—OH、—OH、—C3H6COOH;根据③苯环上一氯代物只有1种,知该同分 异构体为 或 ,又因为取代基—C3H6COOH有5种,所以满足条件的同分异构体有10种。 (2)[2022•辽宁卷节选] 化合物I(C10H14O)的同分异构体满足以下条件的有　　　种 (不考虑立体异构);  ⅰ.含苯环且苯环上只有一个取代基ⅱ.红外光谱无醚键吸收峰 其中,苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为6∶2∶1的结构简式为 　　　　　　 　(任写一种)。  对点突破 高考考什么 12　 [解析](2)化合物I的分子式为C10H14O,计算可得不饱和度为4。化合物I的同分异构体分子中含有苯环,则其余C原子均为饱和碳原子;又由红外光谱无醚键吸收峰, 可得苯环上的取代基中含1个羟基;分子中苯环上只含有1个取代基,则该取代基的 结构为 、 、 、 (1、2、3、4均表示羟基的连 接位),即满足条件的化合物I的同分异构体共有12种。 (2)[2022•辽宁卷节选] 化合物I(C10H14O)的同分异构体满足以下条件的有　　　种 (不考虑立体异构);  ⅰ.含苯环且苯环上只有一个取代基ⅱ.红外光谱无醚键吸收峰 其中,苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为6∶2∶1的结构简式为 　　　　　　 　(任写一种)。  对点突破 高考考什么 12　 （或 ）　 [解析] 其中,苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子,且个数比为6∶2∶1的同分异构体应含有两个等效的甲基,则其结构简式为 或 。 2. (1)[2023•全国乙卷节选] 在化合物D( )的同分异构体中,同时满足下列条件的共有　　　　种。  ①能发生银镜反应;②遇FeCl3溶液显紫色;③含有苯环。 其中,核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为　 。  对点突破 高考考什么 13　 [解析] (1)D是 ,在D的同分异构体中,能发生银镜反应说明含有醛基,遇FeCl3溶液显紫色说明含有酚羟基,若取代基为两个:—CH2CHO、—OH,有邻、间、对3种,若取代基为三个:—CH3、—CHO、—OH,共有10种,则满足条件的同分异构体共有13种。其中,核磁共振氢谱显示为五组峰且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为 。 (2)[2023•辽宁重点高中协作校三模] 有机物M是有机物H( )的同分异构体,M具有以下结构和性质: ⅰ.含有 结构且苯环上有4种不同化学环境的氢原子; ⅱ.苯环上有三个取代基,其中两个是酚羟基; ⅲ.与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2。 则M的可能结构最多有　　　　种(不考虑立体异构)。M的核磁共振氢谱最少有 　　　　组峰,其结构简式为________________________________________________ _____________________(任写一种)。  对点突破 高考考什么 20　 7　 或　 或　 或　 对点突破 高考考什么 [解析] (2)H的分子式为C16H16O4,不饱和度为9,ⅰ.含有 结构且苯环上有4种不同化学环境的氢原子; ⅱ.苯环上有三个取代基,其中两个是酚羟基; ⅲ.与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2,可知含有羧基;结合H的结构可知M中除苯环和羧基外不含其他不饱和结构。 对点突破 高考考什么 若酚羟基在苯环上不对称,则苯环上氢原子种类多于4种,则两个酚羟基应保持对称,除羟基外的取代基可能为—CH2CH2CH2COOH、—CH2CH(CH3)COOH、 —CH(CH2CH3)COOH、—C(CH3)2COOH、—CH(CH3)CH2COOH;酚羟基在苯环 上的位置有 (R代表第三个取代基位置);组合种类一共4×5=20种, 其中核磁共振氢谱最少有7组峰,符合的结构有 或 或 或 。 (3)满足下列条件的D( )的同分异构体共有　　种(不考虑立体 异构);其中核磁共振氢谱有5组峰的结构简式为　 。  ⅰ.能发生水解反应、银镜反应 ⅱ.苯环上只有两个取代基,其中一个为—NH2 对点突破 高考考什么 15　 [解析] (3)由ⅲ可知—NH2与苯环直接相连,结合ⅰ知含有甲酸酯基,结合分子组成知,苯环上另一取代基有HCOOCH2CH2CH2—、HCOOCH(CH3)CH2—、HCOOCH2CH(CH3)—、HCOOC(CH3)2—、HCOOCH(C2H5)— 5种结构,两个取代基在苯环上有3种位置关系,共有15种同分异构体;其中 的核磁共振氢谱有5组峰。 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 [解析]A为CH2=CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),B与Mg在无水乙醚中发生反应生成C(CH3CH2MgBr),C与CH3COCH3先发生加成反应再水解生成D( ),D在加热、氧化铝催化下发生消去反应生成E( ), E和碱性高锰酸钾溶液反应生成F( ),参考D→E的反应,F在加热、氧化铝催化下发生消去反应生成G( ),G与 发生环加成反应生成二酮H,据此分析解答。 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成原理 π 　 [解析](1)A为CH2=CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),乙烯的碳碳π键断裂。 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 7 　 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 [解析](2)D为 ,分子式为C5H12O,其含有羟基的同分异构体分别为 、 、 、 、 、 、 ,共7种。 其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为9∶2∶1的结构简式为 。 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 乙酸　　 丙酮　 [解析](3)E为 ,酸性高锰酸钾溶液可以将双键氧化断开,生成 和 ,名称分别为乙酸和丙酮。 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 [解析](4)由分析可知, G为 。 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 ab 思维模型构建 模型构建与素养提升——有机推断与合成 [解析](5)根据已知2 +H2O 的反应特征可知,H在碱 性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构,主要产物为I( )和J( )。若经此路线由H合成I,会同时产生两种物质,这两种物质互为同分 异构体,导致原子利用率低,产物难以分离等问题。 [2021•湖南卷] 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: 模型构建与素养提升——有机推断与合成 核心素养提升 52 已知: 回答下列问题: (1)A的结构简式为　　　　　　 　　;  [解析] (1)根据题给信息①可知A的结构简式为 ,A发生还原反应得到B,B与乙醇发生酯化反应得到C。 模型构建与素养提升——有机推断与合成 核心素养提升 53 (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　 　　　;  还原反应　 [解析] (2)A→B为还原反应,D→E为溴原子取代了氢原子,属于取代反应。 模型构建与素养提升——有机推断与合成 核心素养提升 取代反应 酰胺基 羧基 [解析] (3) 为酰胺基,—COOH为羧基。 54 (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溶液发生显色反应 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 　 ;  [解析] (4)B的化学式为C10H12O2,其同分异构体满足:①苯环上有2个取代基;②能够发生银镜反应;③与FeCl3溶液发生显色反应,即含有酚羟基和醛基,则两个取代基分别为 —OH和—C3H6CHO,—C3H6CHO共有五种不同的结构,而酚羟基相对于—C3H6CHO有邻、间、对三种位置,即共有15种满足条件的同分异构体;其中核磁共振氢谱共有五组峰,即有五种不同化学环境的氢原子,峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1,则氢原子数之比为6∶2∶2∶1∶1,符合条件的结构简式为 。 模型构建与素养提升——有机推断与合成 核心素养提升 15　 55 (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:  　 ;  [解析] (5)由题给条件②可知,丁二酸酐在酸性溶液中会生成丁二酸,丁二酸和乙二醇在酸性溶液中能发生缩聚反应得到聚合物聚丁二酸乙二醇酯,反应的化学方程式为 。 模型构建与素养提升——有机推断与合成 核心素养提升 56 (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)。 [答案] 模型构建与素养提升——有机推断与合成 核心素养提升 [解析] (6)结合E+F→G的反应,需先生成CH2BrCHO,即乙烯首先与H2O发生加成反应得到CH3CH2OH,CH3CH2OH与O2在加热、Cu作催化剂的条件下生成CH3CHO,依照题中合成路线,CH3CHO与DBBA(溴化剂)在CH2Cl2条件下即可生成CH2BrCHO。 57 $$