第3章 专题提升(3) 有机综合题解题策略-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 第三章　烃的衍生物 专题提升 (三)有机综合题解题策略 课下巩固训练(二十) 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 【目标】　1.掌握有机物的性质及转化关系，学习正、逆合成的基本原则及应用。2.熟知有机合成遵循的基本规律，学会设计合理的简单有机合成路线。 【必备知识】 1．了解常见的转化关系 2．明确特征反应的条件 反应条件 预测可能发生的反应 X2/光照(X2表示卤素单质) 烷烃或苯环侧链烃基上H原子发生取代反应 X2/催化剂(X2表示卤素单质) 苯环上H原子发生取代反应 NaOH水溶液/加热 卤代烃或酯的水解反应 NaOH醇溶液/加热 卤代烃的消去反应 浓硫酸/加热 醇脱水生成醚或者烯烃，醇和酸的酯化反应 稀硫酸/加热 酯或糖类的水解反应 反应条件 预测可能发生的反应 氢气/催化剂/加热 碳碳双键、碳碳三键、苯环、醛基等的加成反应 氧气/催化剂/加热 醇氧化成醛或酮、醛氧化成羧酸 Br2/CCl4 碳碳双键、碳碳三键的加成反应 3.常见反应中的定量关系 (1)发生置换反应时：1 mol —OH或—COOH与活泼金属(通常是Na)反应时，生成0.5 mol H2。 (2)发生加成反应时：1 mol碳碳双键或1 mol醛基消耗1 mol H2；1 mol碳碳三键消耗1 mol H2(部分加成)或2 mol H2(完全加成)；1 mol苯消耗3 mol H2。 (3)发生氧化反应时：1 mol —CHO消耗2 mol [Ag(NH3)2]＋生成2 mol Ag或消耗2 mol Cu(OH)2生成1 mol Cu2O。 (4)发生水解反应时：在碱性条件下，1 mol醇酯(由醇和羧酸生成的酯)消耗1 mol NaOH；1 mol酚酯(由酚和羧酸生成的酯)消耗2 mol NaOH。 (5)1 mol —COOH与足量的碳酸氢钠溶液反应，生成1 mol CO2。 (6)一元伯醇(R—CH2—OH)发生连续氧化时，生成的醛(R—CHO)的相对分子质量比醇少2，进一步生成的羧酸(R—COOH)的相对分子质量比醇多14。 4．常考的陌生典型反应类型 (1)取代反应 ①羧酸的α­H卤代：Br2＋CH3CH2COOHHBr＋CH3CHBrCOOH。 ②丙烯的α­H卤代：CH2===CH—CH3＋Cl2CH2===CH—CH2Cl＋HCl。 ③酯交换(酯的醇解)反应：R1COOR2＋R3OH―→R1COOR3＋R2OH。 ④醇钠和卤代烃的成醚反应：R1ONa＋R2X―→R1OR2＋NaX。 ⑤卤代烃与烯烃的Heck反应：＋CH2===CH—R ＋HBr。 (2)加成反应 ①醛或酮之间的加成反应——羟醛缩合：CH3CHO＋CH3CHO ②醛或酮与格氏试剂(R′MgX)反应： ③Diels­Alder反应([4＋2]成环反应)： CH2===CH—CH===CH2＋R—CH===CH—R′―→。 (3)氧化反应 ①烯烃的臭氧化分解反应： ②烯烃被酸性KMnO4溶液氧化分解： R′CH===CH2R′COOH＋CO2↑。 ③苯环侧链被酸性高锰酸钾氧化： (4)还原反应 ①将硝基还原成氨基： ②用氢化铝锂(LiAlH4)还原羧酸成醇： RCOOHRCH2OH。 【典例分析】 【典例1】 室温下可见光催化合成技术，对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于CO、碘代烃类等合成化合物ⅶ的路线如图(加料顺序、反应条件略)： (1)化合物ⅰ的分子式为______________。 (2)反应②中，化合物ⅲ与无色无味气体y反应，生成化合物ⅳ，原子利用率为100%。y为____________。 (3)根据化合物ⅴ的结构特征，分析预测其可能的化学性质，完成下表。 序号 反应试剂、条件 反应形成的新结构 反应类型 a ________ ________ (写键线式) 消去反应 b O2/Cu、加热 ________ (写键线式) 氧化反应(生成有机产物) (4)关于反应⑤的说法中，不正确的有____。 A．反应过程中，有C—I键和H—O键断裂 B．反应过程中，有C—O单键形成 C．反应物ⅰ中，氧原子采取sp3杂化，并且存在手性碳原子 D．CO属于极性分子，分子中存在由p轨道“头碰头”形成的π键 (5)以苯、乙烯和CO为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。基于设计的合成路线，回答下列问题： (a)最后一步反应中，有机反应物为__________________(写结构简式)。 (b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应，其化学方程式为________________。 (c)从苯出发，第一步的化学方程式为__________________________(注明反应条件)。 解析：①中羟基与HBr加热发生取代反应引入溴原子，生成，②乙烯在催化剂作用下氧化生成环氧乙烷，③与发生反应生成，④中羟基发生取代反应引入碘原子生成，⑤与及CO反应生成。(4)从产物中不存在C—I键和H—O键可以看出，反应过程中，有C—I键和H—O断裂，A正确；反应物中不存在C===O双键，碳碘键中碘原子离去，羟基中氢离去，余下的部分结合形成酯基中C—O单键，所以反应过程中， 有C===O双键和C—O单键形成，B正确；反应物中，氧原子采取sp3杂化，但与羟基相连的碳有对称轴，其他碳上均有2个氢，分子中不存在手性碳原子，C错误； CO属于极性分子，分子中存在由p轨道“肩并肩”形成的π键，D错误。(5)以苯、乙烯和CO为含碳原料，利用反应③和⑤的原理，合成化合物ⅷ。乙烯与水在催化剂、加热、加压条件下合成乙醇；乙烯在银催化作用下氧化生成环氧乙烷；苯在溴化铁催化作用下与溴生成溴苯，溴苯与环氧乙烷生成，与HI反应合成，最后根据反应⑤的原理，与乙醇、CO合成化合物ⅷ。(a)最后一步反应 中，有机反应物为和CH3CH2OH。(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应，其反应为乙烯和水催化加成生成乙醇，化学方程式为CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH。(c)从苯出发，第一步反应为苯和溴在催化作用下生成溴苯。 答案：(1)C5H10O　(2)氧气　(3)浓硫酸、加热　　　(4)CD (5)(a)和CH3CH2OH (b)CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH (c) 【点拨】 该类有机推断题的特点是给出了几乎所有的有机物的结构，很少涉及题干中有机物的推断。此类题目主要涉及有机基础知识的考查，涉及官能团名称和性质、有机反应类型、同分异构体书写及合成路线设计。 【对点练】 1.三氯苯达唑是一种新型的驱虫药物，在医药工业中的一种合成方法如图： 已知： 回答下列问题： (1)A的结构简式为________________。 (2)根据化合物D的结构特征，分析预测其可能的化学性质，完成下表： 结构特征 官能团名称 可反应的试剂 反应形成的新结构 反应类型 —Cl ______ ______ —OH 取代反应 —NH2 ______ HCl ______ / (3)C→D的反应类型为______________。 (4)已知E→F的反应还生成一种小分子产物，写出E→F的化学方程式：________________________________________________。 (5)B的同分异构体中，与B官能团种类和数目均相同的芳香族化合物还有______种。 (6)参照上述合成路线，以 为原料，设计合成 的路线______________________________________________________________________________________________________(其他试剂任选)。 解析：由反应条件可知A到B发生硝化反应，结合B的结构简式可知 A的结构为 ；B到C中，B中硝基邻位氯原子被氨基所取代，C 进行取代反应生成D；D到E中，根据反应，可得E的结构为 ，E到F，根据E、F的结构，可知E中苯环上两个氨 基各自断开一个氢原子，与二硫化碳中的硫原子结合生成硫化氢。(5)B的结构为，与B官能团种类和数目均相同的芳香族化合物有，共5种。 答案：(1) (2)碳氯键　氢氧化钠水溶液　氨基　—NH3Cl　(3)取代反应 (4) (5)5 (6) 【典例2】 美托洛尔(H)属于一线降压药，是当前治疗高血压、冠心病、心绞痛、慢性心力衰竭等心血管疾病的常用药物之一，它的一种合成路线如图。 已知： CH3COCH2RCH3CH2CH2R。 回答下列问题： (1)B中所含官能团的名称是__________。 (2)C→D的反应类型为______________。 (3)反应E→F的化学方程式为__________________________________。 (4)芳香族化合物X是B的同系物，且比B多一个碳原子。同时满足下列条件的X的同分异构体共有________种。 ①能发生银镜反应； ②能发生水解反应。 其中核磁共振氢谱有5组峰，峰面积比为3∶2∶2∶2∶1的结构简式为________________________________________________。 (5)4­苄基苯酚()是一种药物中间体，请设计以苯甲醇和苯酚为原料制备4­苄基苯酚的合成路线：_____________________。(无机试剂任选) 解析：A物质是一种芳香族化合物，根据C结构简式及A分子式知，A为苯酚 ，B发生取代反应生成C，则B为，A和乙醛发生取代反应生成B，C发生题给已知中的还原反应生成D，D为，D水解然后酸化得到E，E 为，由G的结构可知，E中醇羟基与甲醇发生分子间脱水反应生成F，F中酚羟基上H原子被取代生成G，故F为；对比G、美托洛尔的结构可知，G发生开环加成生成H。 (4)B为，芳香族化合物X是B的同系物，且比B多一个碳原子。①能发生银镜反应，则含有醛基；②能发生水解反应，则含有酯基。当苯环连接—OOCH、—CH3、—CH3时有6种，当苯环连接—CH2OOCH、—CH3有邻、间、对3种，当苯环连接—OOCH、—CH2CH3有邻、间、对3种，苯环连接—CH2CH2OOCH有1种，连接—CH(CH3)OOCH有1种，故共有6＋3＋3＋1＋1＝14种。 答案：(1)羟基、羰基　(2)还原反应 【点拨】 本题涉及有机物的合成与推断。解答此类题目，应先推断出有机物的结构简式。该类有机推断题，常涉及常见有机物的结构、性质及其转化关系，解题时首先要认真审读试题， 综合考虑试题所给显性信息和隐含信息， 深化理解试题立意， 然后以点带面， 大胆假设和验证， 通过正向推断或逆向推断，准确推出未知有机物， 最后进行全面分析得出答案。 【对点练】 2.某研究小组按如图路线实现了喹啉并内酯(J)的高选择性制备，合成路线如图。 已知： ⅰ. ⅱ. (1)E中含氧官能团的名称为__________。喹啉并内酯(J)的分子式为____________。 (2)下列说法正确的是________。 A．ClCH2COOC3H5在NaOH醇溶液中反应的主要产物是HOCH2COOC3H5 B．化合物中所有原子可能共平面 C．A→B是取代反应，F→J是消去反应 D．增加苯胺用量比增加ClCH2COOC3H5用量，对提升C的产率效果更明显 (3)C→D的过程中还生成一种含双键的醇，C转化为D的化学方程式为________________________________________________。 (4)写出以D和乙醛为原料制备的路线。 ___________________________________________。(无机试剂任选) (5)写出符合下列条件C的同分异构体：__________________________。 a．只含苯环和另一六元环(两环不共用原子) b．分子中含结构 c．核磁共振氢谱检测表明，分子中有5种不同环境的氢原子 解析：苯与浓硝酸和浓硫酸加热得到A(硝基苯)，硝基苯被还原得到B(苯胺)，苯胺和ClCH2COOC3H5发生取代反应生成C，C水解得到 D( )和含有双键的醇(CH2===CHCH2OH)，可知C的结构简式 为 ，D( )发生类似信息ⅰ的反应生成E，E先发生类似信息ⅱ的反应再酯化生成F，最后F脱去氢得到产物J。 (2)ClCH2COOC3H5在NaOH醇溶液中不能发生取代反应，发生取代反应应该在氢氧化钠水溶液中，A错误；化合物中存在sp3杂化的碳原子，所有原子不可能共平面，B错误；A→B是还原反应，F→J是消去反应，C错误；B到C发生取代反应，副产物有HCl生成，苯胺呈碱性能中和生成的HCl，促进反应正向进行，增加苯胺用量比增加ClCH2COOC3H5用量，对提升C的产率效果更明显，D正确。(3)C→D的过程中发生酯的水解，还生成一种含双键的醇为丙烯醇。 答案：(1)醚键、羧基　C12H9O2N D (4) (5) 1．(2024·湖北武汉高二期末)由芳香烃X合成多种有机物路线如下(部分产物、合成路线、反应条件略去)，其中A是一氯代物。 已知：Ⅰ.芳香烃X用质谱仪测出的质谱图如图所示： Ⅱ. (苯胺，易被氧化) Ⅲ. 请根据所学知识与本题所给信息回答下列问题： (1)G的系统命名名称是___________，反应②的反应类型是__________。 (2)反应④的化学方程式是_____________________________。 (3)Z是比I多两个碳的同系物，其中符合下列要求的共有______种(不考虑立体异构)。 ①能与NaHCO3反应放出CO2 ②能与FeCl3溶液发生显色反应 ③苯环上的一取代物有两种 其中核磁共振氢谱有6组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1∶1∶1的同分异构体的结构简式为______________。 (4)由A合成的合成路线图如下，请补充完整。 a____________；b____________； c____________；d____________。 解析：根据Ⅰ中芳香烃X的相对分子质量为92，结合邻氨基苯甲酸结构简式知，X中含有7个C原子，则芳香烃X结构简式为，X与氯气发生取代反应生成一氯代物A，A转化生成B，B催化氧化生成C，C能与银氨溶液反应生成D，故B含有醇羟基、C含有醛基，故A为，B为C为，D酸化生成E，故D为，E 为，在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生取代反应生成F，结合反应③的产物可知 F为，F转化生成G，由于苯胺容易被氧化，由反应信息Ⅱ、反应信息Ⅲ可知，G为。 (3)Z是比I多两个CH2的同系物，有多种同分异构体满足条件：①能与 NaHCO3反应放出CO2，说明含有羧基；②能与FeCl3溶液发生显色反应，则应含有酚羟基，苯环上的一取代物有两种，如苯环含有2个取代基，且为对位位置，则一个取代基为—OH，另一个取代基可为—CH2CH2COOH或—CH(CH3)COOH，有2种，如苯环上有4个取代基，则可分别为—OH、—COOH、—CH3、—CH3，甲基相对有3种，甲基相邻有6种，甲基相间有5种，共16种。 (4)在催化剂条件下发生加成反应生成，再在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成，与氯气发生加成反应生成，最后在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成，合成路线为。 答案：(1)2­硝基苯甲酸　氧化反应 (2) (3)16　 NaOH醇溶液，加热 NaOH水溶液，加热 2．下图化合物庚为6­羰基庚酸，是合成某些高分子材料和药物的重要中间体。某实验室以溴代甲基环己烷为原料合成有机物庚，合成路线如下： (1)化合物庚的分子式为________。己分子中含有的官能团名称是________。 (2)化合物甲转化为乙、己转化为丁的反应条件相同，均为___________。 (3)化合物丙转化成化合物丁的化学方程式为_____________________。 (4)根据化合物戊的结构特征，分析预测其可能的化学性质，完成下表 序号 反应试剂、条件 反应形成的新结构 反应类型 a __________ ________ 还原反应 b __________ ________ 氧化反应(催化氧化) (5)庚的同分异构体有很多，其中同时满足下列条件的同分异构体有___种。 ①分子中含有六元碳环；②在稀硫酸、加热条件下能够水解；③能和新制Cu(OH)2共热生成砖红色沉淀；④能与钠反应生成氢气。 其中，核磁共振氢谱中有6组峰，且峰面积之比是4∶4∶1∶1∶1∶1的物质的结构简式为________________________________。 (6)结合以上合成路线，设计以丙炔和1，3­丁二烯为基本原料合成3­羟基丁酸( )的路线： H3CC≡CH ___________________________________ ________________________________________________________________。 解析：甲发生消去反应生成乙()，乙和水发生加成反应生成丙()，丙发生消去反应生成丁，乙和HBr发生加成反应生成己，己发生消去反应生成丁，丁发生氧化反应生成戊，戊和银氨溶液发生氧化反应生成庚。(4)戊分子中含有的官能团名称是酮羰基、醛基；酮羰基、醛基均可以在催化剂催化作用下和氢气加成生成羟基，得到；醛基在催化剂作 用下可以被氧气催化氧化为羧基，得到。(5)庚分子式为C7H12O3，不饱和度为2，其同分异构体在稀硫酸加热条件下能够水解，说明含有酯基；能和新制Cu(OH)2共热生成砖红色沉淀，说明含有醛基；能与钠反应生成氢气，说明含有羧基或羟基；综上可知含有甲酸形成的酯基，分子中含有六元碳环，有2个侧链为—OH、—OOCH，有同、邻、间、对4种关系，即符合条件的同分异构体共有4种。 答案：(1)C7H12O3　碳溴键 (2)氢氧化钠醇溶液、加热 (3) (4)氢气、催化剂、加热　　氧气、催化剂、加热　 (5)4　 (6) 3．罗沙司他可用于治疗由慢性肾病引发的贫血，一种合成路线如下。 已知： i． ii.—Ts表示某易离去的基团 iii. (1)A含有的官能团名称为______________。 (2)B→D的化学方程式为__________________________________。 (3)D→E的反应类型为__________。 (4)G的结构简式为______________。 (5)K经多步可得到N，写出L与M的结构简式。 L：______________；M：______________。 解析：与KMnO4作用生成A()，A在SOCl2作用下生成B()，结合E的结构推断试剂a为，B在试剂a作用下生成D()，D在乙醛作用下生成E，E在催化剂作用下生成分子式为C9H7O2F的G()，G和苯酚反应生成分子式为C15H12O3的I()。 (5)K经多步可得到N，结合题干信息iii可知，K在一定条件下发生信息iii反应得到L，则L的结构简式为，L异构化为M，结合N的结构简式可知，M的结构为，M在一定条件下发生消去反应，脱去一个小分子HTs可得N。 答案：(1)氟原子(或碳氟键)、羧基 (2) (3)加成反应 (4) (5) 4．黄酮类天然产物具有独特的生物活性，一种具有抗炎活性的高异黄酮类似物Ⅶ的合成路线如下： (1)化合物Ⅰ的名称是____________。 (2)鉴别化合物Ⅰ和Ⅱ的化学方法是______________________________。 (3)反应⑤的类型是__________；反应②为还原反应，化合物Ⅲ的结构简式为________________；由化合物Ⅱ合成Ⅲ的反应条件是________(填字母)。 A．NaOH B．HCl C．O2 D．H＋/H2 (4)写出化合物Ⅱ和NaHCO3溶液反应的化学方程式：_______________。 (5)化合物Ⅶ中含氧官能团的名称：____________________。 (6)化合物Ⅱ的芳香族同分异构体中，写出两种同时满足如下条件的同分异构体的结构简式____________、____________。 条件：①遇FeCl3溶液显色；②不能与NaHCO3溶液反应；③与稀硫酸反应后得到的芳香族产物仅有一种含氧官能团；④核磁共振氢谱有4组峰面积之比为3∶2∶2∶1的吸收峰。 (7)利用与反应⑤类似的反应，写出由HOCH2(CH2)4CH2OH及乙醇为原料合成的路线(不需注明反应条件)：______________________。 解析：和OHCCOOH发生加成反应生成Ⅱ，Ⅲ和CH3I发生取代反应生成Ⅳ，则Ⅲ的结构简式为，Ⅳ和甲醇发生酯化反应生成Ⅴ，Ⅴ和乙酸乙酯发生取代反应生成Ⅵ。(6)化合物Ⅱ的芳香族同分异构体，满足条件①遇FeCl3溶液显色，说明其中含有酚羟基；②不能与NaHCO3溶液反应，说明其中没有羧基；③与稀硫酸反应后得到的芳香族产物仅有一种含氧官能团，说明其中含有酯基且酯基水解后产生酚羟基；④核磁共振氢谱有4组峰面积之比为3∶2∶2∶1的吸收峰，说明其中含有1个甲基。 答案：(1)邻苯二酚 (2)加入NaHCO3溶液，有气体生成的是化合物Ⅱ (3)取代反应　　D (4) (5)酯基、酮羰基、醚键 (6) (7) $$