内容正文:
专题15 有机推断题的类型与解题方法
一、有机推断题的类型
根据近年高考有机推断题的命题规律,按题目载体形式分类,可将其主要类型归纳如下:
1.框图转化型
(1)特征:以箭头连接物质转化关系(A→B→C…),常省略部分试剂或条件。
(2)考点:①物质结构简式推断;②反应类型判断(取代、加成、氧化等);③空缺方程式补全。
2.合成路线设计型
(1)特征:给出目标产物和简单原料,要求补全中间步骤或设计合成路径。
(2)考点:①碳骨架构建(增长/缩短碳链)②官能团定向引入/消除(如-CHO氧化为-COOH)
③官能团保护策略(如酚羟基乙酰化保护)
3.新信息迁移型
(1)特征:题干提供陌生反应机理(如Diels-Alder环加成、光催化C-H活化等),要求应用信息解题。
(2)考点:①信息反应类比迁移(模仿断键/成键方式)②结合光谱数据验证结构(核磁氢谱峰数、红外官能团峰)
二、有机推断题的命题角度与解题方法
1.有机化合物的化学名称、反应类型及化学方程式的书写
(1)有机化合物的命名
①烷烃的系统命名
―→―→―→―→―→
②烯烃和炔烃的命名
选主链
将含有碳碳双键或碳碳三键的 作为主链,称为“某烯”或“某炔”
编号位
从距离碳碳双键或碳碳三键 的一端开始对主链上的 进行编号定位
写名称
将支链作为 ,写在“某烯”或“某炔”的前面,并用阿拉伯数字标明碳碳双键或碳碳三键的位置
③苯的同系物的命名
①习惯命名法:如称为 ,称为 ;二甲苯有三种同分异构体,分别为 ( )、 ( )、 ( )。
②系统命名法:将苯环上的6个碳原子编号,以 的取代基所在的碳原子的位置作为1号,选取 给其他取代基编号,如邻二甲苯也叫作 ,间二甲苯也叫作 ,对二甲苯也叫作 。
④卤代烃(饱和)的命名
选主链
选择含有-X(X=F、Cl、Br、I)的 作为主链,称“某烷”
编号位
从距离-X的 对主链上的碳原子进行编号定位
写名称
若有支链,将支链作为取代基,把 依次写在“某烷”的前面
⑤烃的含氧衍生物的命名
ⅰ.醇、醛、羧酸的命名
选主链
将含有官能团(-OH、-CHO、-COOH)的 作为主链,称为“某醇”“某醛”或“某酸”
编号位
从距离官能团 对主链上的碳原子进行编号定位
写名称
将支链作为取代基,写在“某醇”“某醛”或“某酸”的前面,并用阿拉伯数字标明官能团的位置
ⅱ.酯的命名:合成酯时需要羧酸和醇发生酯化反应,命名酯时先读酸的名称,再读醇的名称,后将“醇”改“ ”即可,如甲酸与乙醇形成的酯的名称为 。
(2)有机反应类型及其重要方程式的书写
反应类型
重要的有机反应及反应方程式
取代反应
卤代烃的水解:CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
消去反应
醇分子内脱水生成烯烃:C2H5OHCH2==CH2↑+H2O
卤代烃脱HX生成烯烃:CH3CH2Br+NaOHCH2==CH2↑+NaBr+H2O
加成反应
烯烃、炔烃、苯的加成:CH2==CH2+H2CH3—CH3
醛、酮的加成:
加聚反应
共轭二烯烃的加聚:
缩聚反应
羟基与羧基之间的缩聚:
氨基酸之间的缩聚:
苯酚与甲醛的缩聚:
氧化反应
醇的催化氧化(如乙醇):
醛基与银氨溶液的反应:如乙醛的银镜反应
醛基与新制氢氧化铜悬浊液的反应:如乙醛与新制氢氧化铜溶液的反应
2.限定条件下同分异构体的书写
(1)明确三个关系
①不饱和度(Ω)与结构的关系
不饱和度
思考方向
Ω=1
1个双键或1个环
Ω=2
1个三键或2个双键(或考虑环结构)
Ω=3
3个双键或1个双键和1个三键(或考虑环结构)
Ω≥4
可能含有苯环
②化学性质与结构的关系
化学性质
思考方向
能与金属钠反应
醇羟基、酚羟基、羧基
能与碳酸钠溶液反应
酚羟基( 氢气放出)、羧基( 氢气放出)
能与氯化铁溶液发生显色反应
酚羟基
能发生银镜反应
醛基,包括醛、 盐、 酯、葡萄糖等
能发生水解反应
碳卤键、酯基、酰胺基、二糖、多糖等
③核磁共振氢谱与结构的关系
ⅰ.确定有多少种不同化学环境的氢原子;
ⅱ.判断分子的对称性。
(2)掌握三种方法
①熟记苯环上同分异构体的数目
ⅰ.若苯环上连有2个取代基,其在苯环上有邻、间、对 种位置关系;
ⅱ.若苯环上连有3个相同的取代基,其在苯环上有 种位置关系;
ⅲ若苯环上连有-X、-X、-Y 3个取代基,其在苯环上有 种位置关系;
ⅳ.若苯环上连有-X、-Y、-Z 3个不同的取代基,其在苯环上有 种位置关系。
②“定一移一”法:对于二元取代物同分异构体数目的判断,可先固定一个取代基的位置,再移动另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目,如分析C3H6Cl2的同分异构体,先固定其中一个Cl的位置,再移动另一个Cl。
③“定二移一”法:对于三元取代物同分异构体数目的判断,可先固定其中2个取代基的位置,再移动第三个取代基的位置以确定同分异构体的数目。
(3)寻求一种途径
①“含苯环有机化合物同分异构体”的书写,一般分三步:
ⅰ.推测碎片:依据限制条件,推测“ (原子、原子团、官能团)”的结构;
ⅱ.摘除碎片:摘除“ ”,构建碳架;
ⅲ.组装碎片:按照限制条件组装“碎片”,写出符合要求的有机物的结构简式。
②支撑这些步骤完成的“有序思维”如下:
ⅰ.“碎片”推测:依分子式(不饱和度)信息、特殊结构信息、化合物性质、类别信息。
ⅱ.“碎片”分类:先“简”后“繁”(或按“端基碎片”和“非端基碎片”分)。
ⅲ.碳架构建:由“长”到“短”,先“整”后“散”,支链由“心”到“边”。
ⅳ.“碎片”组装:先在苯环上进行基团定位―→再考虑取代基的碳链异构―→接着考虑取代基在苯环上的位置异构―→最后考虑官能团异构。
ⅴ.方法选择:“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法;“非端基碎片”的位置异构一般选择“插入法”“烃基分配法”。
3.有机合成路线的分析与设计
(1)官能团的引入
官能团
引入方法
碳卤键
①烃、酚的取代;②不饱和烃与HX、X2的加成;③醇与氢卤酸(HX)的取代
羟基
①烯烃与水的加成;②醛、酮与氢气的加成;③卤代烃的水解;④酯的水解;⑤葡萄糖发酵产生乙醇
碳碳双键
①某些醇或卤代烃的消去;②炔烃的不完全加成;③烷烃的裂化
碳氧双键
①醇的催化氧化;②连在同一个碳原子上的两个羟基脱水;③含碳碳三键的物质与水的加成
羧基
①醛基的氧化;②酯、酰胺、肽等的水解
(2)官能团的保护
官能团
性质
保护方法
酚羟基
易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
①先用NaOH溶液转化为酚钠,后酸化重新转化为酚:
②先用碘甲烷转化为苯甲醚,后用氢碘酸酸化重新转化为酚:
氨基
易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
先用盐酸转化为盐,后用NaOH溶液重新转化为氨基
碳碳双键
易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
先用氯化氢通过加成反应转化为氯代物,后用含NaOH的醇溶液通过消去反应重新转化为碳碳双键
醛基
易被氧气、银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液氧化
先用乙醇(或乙二醇)转化为缩醛,后酸化重新转化为醛:
(3)碳链的增长和缩短
碳链的变化
举例
碳链的增长
2CH≡CHCH2==CH-C≡CH
CH≡CHCH2==CHCNCH2==CHCOOH
2R-ClR-R+2NaCl
R-ClR-CNR-COOH
碳链的缩短
R1-CH==CH-R2R1CHO+R2CHO
(4)有机合成路线的分析与设计方法
①正推法: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与转化,从而设计出合理的合成路线,其思维流程如下:
⇨……⇨⇨
②逆推法: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,其思维流程如下:
⇨……⇨⇨
设计合成路线时,要选择合成步骤少,副反应少,反应产率高,试剂成本低,毒性小,反应条件温和,操作简单,污染物排放少的路线。
③正逆双向结合法:采用正推和逆推相结合的方法,是设计合成路线的最实用的方法,其思维流程如下:
⇨……⇦
4.有机合成与推断
(1)以反应现象为突破口进行推断
反应现象
思考方向
溴水褪色
可能含有碳碳双键、碳碳三键、酚羟基或醛基等
酸性高锰酸钾溶液褪色
可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基、醇羟基、酚羟基或与苯环直接相连的碳原子上有氢原子等
与氯化铁溶液发生显色反应
含有酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀
可能含有醛基或甲酸酯基
与钠反应产生H2
可能含有羟基或羧基
加入碳酸氢钠溶液产生CO2
含有羧基
加入浓溴水产生白色沉淀
含有酚羟基
(2)以反应条件为突破口进行推断
反应条件
思考方向
氯气、光照
烷烃取代、苯环侧链烷基上取代
液溴、催化剂(FeBr3)
苯环上取代
浓溴水
碳碳双键和碳碳三键加成、酚取代、醛氧化
氢气、催化剂、加热
烯、炔、苯、醛、酮加成
氧气、催化剂、加热
某些醇氧化、醛氧化
酸性高锰酸钾或酸性重铬酸钾溶液
烯、炔、苯的同系物、醛、醇等氧化
银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液
醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化
氢氧化钠水溶液、加热
卤代烃水解、酯水解等
氢氧化钠的醇溶液、加热
卤代烃消去
浓硫酸、加热
醇消去、羧酸与醇酯化
浓硝酸、浓硫酸、加热
苯环上取代
稀硫酸、加热
酯水解、二糖和多糖等水解
氢卤酸(HX)、加热
醇取代
(3)以特征产物为突破口来推断碳骨架结构和官能团的位置
①醇的催化氧化产物与结构的关系
②由消去反应的产物可确定-OH或的位置。
③由取代产物的种类或氢原子环境可确定碳骨架结构。有机化合物取代产物越少或相同环境的氢原子数越多,说明该有机化合物结构的对称性越高,因此可由取代产物的种类或氢原子环境联想到该有机化合物的碳骨架结构的对称性而快速进行解题。
④由加氢后的碳骨架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。
⑤由有机化合物自身发生酯化反应能生成环酯或高聚酯,可确定该有机化合物是含羟基的羧酸;根据酯的结构,可确定-OH与-COOH的相对位置。
(4)有机合成与推断的解题思路
①审题——正确解题的基础
看清题中已知信息和框图信息,综合已知信息和框图信息,理解物质的转化过程。
②分析——正确解题的关键
ⅰ.看碳骨架结构变化:根据已知物质的结构简式,确定反应前后碳骨架的增减、形状的变化(如碳链变成了碳环),确定反应过程。
ⅱ.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。
ⅲ.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。
③解题——正确解题的步骤
有机推断的过程完成后,分析题中问题,确定所要书写的有机化合物的结构、重要的反应等,解答时要注意规范书写有机化合物的结构简式,特别注意氢原子数的书写,有些题目解答过程可能和分析过程交替进行,从而使解题过程不断深入,此外有些题目的问题中也蕴含着解题的信息,应注意合理运用。
④检查——正确解题的保证
最后要对照试题认真检查核对,避免失误。
【例1】(2024·广东佛山·模拟预测)胰岛素增敏剂Rosiglitazone可用于糖尿病的治疗。一种合成路线如下:
(1)反应①的产物只有一种,请写出化合物X的名称 。
(2)反应③中,除产物Ⅳ,还有HCl生成,请写出反应③的化学方程式: 。
(3)根据的结构特征,分析预测其可能的化学性质,完成下表。
序号
反应试剂、条件
生成的有机新物质
有机反应类型
①
HCN,催化剂,加热
加成反应
②
(4)关于该合成路线,下列说法不正确的是 。
A.化合物Ⅰ为非极性分子,化合物Ⅱ属于酰胺
B.中所有原子不能共平面
C.化合物Ⅴ可形成分子间氢键
D.化合物Ⅶ中含有手性碳原子
E.④、⑤、⑥均为取代反应
(5)化合物β为Ⅳ的同分异构体,满足下列条件:
①苯环上有3个取代基
②遇溶液显紫色
③核磁共振氢谱峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1
则β的结构简式为 (写一种)。
(6)以和为原料,参考路线①③,合成化合物(其他无机试剂任选)。回答下列问题:
①相关步骤中,原子利用率为100%的反应为 。
②最后一步反应中,有机反应物为 (写结构简式)。
【例2】(23-24高一下·江苏苏州·阶段练习)丹参醇是存在于中药丹参中的一种天然产物。合成丹参醇的部分路线如下:
已知:①
②
(1)A中的含氧官能团名称为 。
(2)D→E的反应类型为反应 。
(3)B的分子式为,则B的结构简式为 。
(4) 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能与溶液发生显色反应;
②能发生银镜反应;
③核磁共振氢谱中有4个吸收峰,峰面积比为1∶1∶2∶2。
【例3】(23-24高三上·安徽芜湖·期末)化合物I是合成雌酮激素的中间体,合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 ,C中的官能团名称是 。
(2)由D生成E的反应类型为 。
(3)G的结构简式为 ,由E可以合成一种新型纤维(J),J的结构简式为 。
(4)由C生成D的化学方程式为 。
(5)F和H2在一定条件下充分反应,产物分子中含有的手性碳原子数目为 。
(6)写出符合下列条件的F的同分异构体的结构简式 (任写1种)。
①能发生银镜反应
②苯环上有三个取代基且其中两个为酚羟基
③核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1
1.普瑞巴林能用于治疗多种疾病,结构简式为,其合成路线如下:
(1)普瑞巴林分子所含官能团的名称为____________________________________。
(2)化合物A的命名为____________。
(3)B→C的有机反应类型为____________。
(4)写出D→E的化学反应方程式____________。
2.研究发现药物“阿比多尔”在体外细胞实验中能有效抑制某病毒,一种合成“阿比多尔”中间体I的路线图如下:
已知:-Ac表示。回答下列问题:
(1)A的化学名称是____________,反应②的反应类型是____________。
(2)D中含氧官能团的名称为____________,D与足量H2加成后的产物中含有____________个手性碳原子(手性碳原子是指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。
(3)E的结构简式为____________。
(4)G→H反应的化学方程式为____________。
3.M是合成某药物的中间体,以丁烷为原料合成M的一种流程如下:
已知:① CH3CH=CH2CH3COOH
② RX RCN
③ R1OOCCH2COOH RCH=CHCOOH,R、R1均为烃基
回答下列问题:
(1)G的名称为 ,物质K所含官能团的名称为 ;
(2)常温下,Ka(ClCH2COOH)>Ka(CH3COOH),其主要原因是 ;
(3)D→E的反应类型是 ;
(4)J→M的化学方程式为 ;
(5)N是K的同分异构体,同时满足下列条件的N的结构有 种;
①苯环上有两个取代基
②能发生银镜反应
③能发生水解反应,本身遇FeCl3溶液不发生显色反应,但水解产物之一遇氯化铁溶液能发生显色反应;
其中核磁共振氢谱上有5组峰,且峰的面积比为1:1:2:2:3的结构简式为 ;
(6)参照上述合成路线,以CH3COOH为原料,设计制备丙二酸的合成路线 。(其他无机试剂任选)
4.有机物H是合成甲流特效药奥司他韦的重要中间体,其一种合成路线如下:
已知:Ⅰ. (、为烃基或氢原子)
Ⅱ. (R、为烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称为 。A→B的反应类型为 。
(2)C→D的化学方程式为 。
(3)E的名称为 。
(4)F的结构简式为 。
(5)M是比H少5个碳原子的同系物,M的同分异构体中符合下列条件的有 种,其结构简式为 (任写一种)。
①能与熔液发生显色反应; ②核磁共振氢谱有4组蜂。
5.黄酮类物质可增强人体的抵抗力。某黄酮类物质的合成方法如图:
回答下列问题:
(1)A的化学名称 。
(2)C生成D的反应类型为 ,设计该步反应的目的是 。
(3)F的结构简式 。
(4)由G经两步反应生成H,第一步为加成反应,写出第二步反应的化学方程式 (不要求写反应条件)。
(5)E完全加氢后有 个手性碳原子。
(6)同时满足以下条件的E的同分异构体有 种。
①含有两个苯环,且两个苯环通过一根单键直接相连;
②能发生银镜反应和水解反应,水解的产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应;
③核磁共振氢谱有六组峰,且峰面积比为6∶2∶2∶2∶1∶1。
6.化合物X(C5H10O)的含有碳氧双键的同分异构体(不包括X、不考虑立体异构)数目为____________,其中核磁共振氢谱中有两组峰的为____________(写结构简式)。
7.写出同时符合下列条件的化合物的同分异构体的结构简式______________________。
①1H—NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有3种不同化学环境的氢原子,有N—H键。
②分子中含一个环,其成环原子数≥4。
8.写出同时满足下列条件的有机物F()的一种芳香族同分异构体的结构简式: 。
碱性条件下水解后酸化,生成和Z三种有机产物。X分子中含有一个手性碳原子;Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子,Y能与FeCl3溶液发生显色反应,Z不能被银氨溶液氧化。
9.环丁基甲酸是重要的有机合成中间体,以下是用烯烃A和羧酸D合成它的一种路线:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为 。
(2)B→C的反应类型为 。该反应还能生成一种与C互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为 。
(3)D→E的化学方程式为 。
(4)M是G的同分异构体,写出同时满足下列条件的M的结构简式 。(不考虑立体异构)
①1molM与足量银氨溶液反应生成4molAg; ②核磁共振氢谱为两组峰。
(5)根据上述合成路线中的信息,某学习小组设计以丙二酸二乙酯和1,2-二溴乙烷为原料合成二甲酸环己烷的流程图如下。则甲的结构简式为 ,乙的结构简式为 。
10.(已知:R-CH=CH-O-R' (烃基烯基醚)+ R'OH。烃基烯基醚A的相对分子质量(M)为176,分子中碳、氢原子数目比为3∶4。与A相关的反应如下:
请回答下列问题。
(1)A的分子式为 。
(2)B的化学名称是 ;A的结构简式为 。A (填“存在”或“不存在”)顺反异构现象
(3)写出C→D的化学方程式: 。
(4)写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式: 、
①属于芳香醛;②苯环上有两种不同环境的氢原子。
11.聚乙酸乙烯酯广泛应用于制备乳胶漆和胶黏剂,一种以乙炔为原料制备聚乙酸乙烯酯的合成路线如图所示。下列有关说法正确的是
A.物质A为
B.反应1为加成反应,反应2为缩聚反应
C.聚乙酸乙烯酯在碱性条件下的水解产物之一可在该合成路线中循环利用
D. 的同分异构体中,能与溶液发生反应的有2种
12.基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
选用含两个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物Ⅷ的单体。
写出Ⅷ的单体的合成路线:_______________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(不用注明反应条件)。
13.有机物F可用于某抗凝血药的制备,工业生产F的一种路线图如下:
已知:①RCOOHRCOCl;
②D与FeCl3溶液能发生显色。
依据上述合成路线,以2氯丙酸、苯酚为原料制备聚丙烯酸苯酚酯(),写出合成路线(无机试剂自选)____________。
14.有机物G可用于麦田除草,其合成路线如图所示:
已知: (R、R′为烃基)
回答下列问题:
(1)A遇溶液显紫色,且苯环上的一氯代物有2种,A的名称是 。
(2)B的结构简式为 ;B→C的反应类型为 。
(3)D中官能团的名称为 ,写出D与银氨溶液反应的化学方程式: 。
(4)已知E与F反应除了生成G外,还有小分子生成,F的结构简式为 。
(5)满足下列条件的E的芳香族同分异构体有 种(不含立体异构)。
①苯环上含有两个取代基,其中一个含酯基;
②能与银氨溶液反应;
③与溶液能发生显色反应。
(6)设计以苯乙烯为原料合成的合成路线: (无机试剂任选)。
15.化合物I是一种新型的治疗肿瘤药物,合成路线如下:
(1)化合物的名称为 ,的反应类型为 。
(2)反应的作用为 。
(3)的分子式为的化学反应方程式为 。
(4)同时满足下列条件的的同分异构体的结构简式有 种。
①可以发生水解反应和银镜反应。 ②苯环上有三个取代基。
请写出核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为的同分异构体的结构简式 (写一种即可)。
(5)参照上述合成路线,以、和C2H4为原料,设计合成的路线 (提示:须用NBS和AlBN,其他无机试剂任用)。
16.有机物K是一种重要的药物合成中间体,其一种合成路线如下图所示。
回答下列问题:
(1)B的结构简式为 ;反应①~③中的主要作用是 。
(2)E的名称为 ;反应⑦的反应类型为 ;I所含有的官能团除亚氨基外,还有 (填名称)。
(3)满足下列条件的G的同分异构体共有 种,其中核磁共振氢谱有3组峰且峰面积比为2∶2∶1的结构简式为 。
①氯原子直接连在苯环上; ②能发生银镜反应。
(4)反应⑨的化学方程式为 。
(5)环戊乙酸()是利尿降压药合成的中间体,以为原料合成环戊乙酸的路线为 (无机试剂任选)。
17.治疗抑郁症的药物帕罗西汀的合成路线如下。
已知:ⅰ.RCHO+CH2(COOH)2RCH===CHCOOH;
ⅱ.R′OHR′OR″。
(1)A分子含有的官能团是____________。
(2)已知:B为反式结构。下列有关B的说法正确的是____________(填字母)。
a.核磁共振氢谱有5组峰
b.能使酸性KMnO4溶液褪色
c.存在含2个六元环的酯类同分异构体
d.存在含苯环和碳碳三键的羧酸类同分异构体
(3)E→G的化学方程式是____________。
(4)J分子中有3个官能团,包括1个酯基。J的结构简式是____________。
(5)L的分子式为C7H6O3。L的结构简式是_____________________________________。
(6)从黄樟素经过其同分异构体N可制备L。
已知:ⅰ.R1CH===CHR2R1CHO+R2CHO;
写出制备L时中间产物N、P、Q的结构简式:
18.靛蓝类色素广泛用于食品、医药和印染工业。靛蓝(化合物X)和多环化合物Y的一种合成路线如下所示(部分反应条件或试剂略去)。
已知:
(1)B的名称是____________。
(2)E→G的反应类型是____________。
(3)符合下列条件的J的同分异构体有_____________________________________种;
a.苯环上含有两个取代基,其中一个是硝基
b.能发生银镜反应
c.可与氢氧化钠溶液发生化学反应
其中核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为6∶2∶2∶1的有机物结构简式是____________。
(4)G→J的化学反应方程式是____________。
(5)K中除苯环外还含有一个五元环,K中所含官能团的名称是____________。
ⅲ. 中C=N键性质类似于羰基,在一定条件下能发生类似ⅰ的反应。
根据上述信息写出M与L在一定条件下转化为Y的路线图____________。
19.请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯( )的合成路线流程图 (须注明反应条件)。
提示:R—Br+NaCN―→R—CN+NaBr
20.已知:共轭二烯烃与卤素单质发生加成反应时,有两种加成发生,即1,4-加成和1,2-加成。利用上述信息,按以下步骤用合成。(部分试剂和反应条件已略去)
请回答下列问题:
(1)写出D的结构简式:D 。
(2)反应①~⑦中属于消去反应的是 。(填数字代号)
(3)检验的常用试剂为 。
(4)试写出在氧气中催化氧化的化学方程式(有机物写结构简式,并注明反应条件) 。
(5)苯的同系物中,有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成芳香酸——苯甲酸,(若侧链中,连苯环的碳原子上无氢原子,则该侧链不会被氧化。)反应如下图所示:
(R、表示烷基或氢原子)
现有苯的同系物甲,分子式都是。甲能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸——苯甲酸,则甲可能的结构有 种。
21.化合物H是抑郁症药物的重要中间体,其合成路线如下:
已知:(“Boc—”表示)
请回答:
(1)化合物A的结构简式是 ,化合物E的结构简式是 。
(2)下列说法不正确的是___________
A.化合物B中所有碳原子共平面
B.化合物H的分子式为
C.D→E属于还原反应,也属于取代反应
D.G与足量反应的产物,含有4个手性碳原子
(3)写出F→G的化学方程式 。
(4)G→H的过程中还生成了一种分子式为C30H22Cl2N4O2的环状化合物,已知该化合物为对称性分子,且氢原子比例与H相同。用键线式表示其结构 。
(5)写出3种同时满足下列条件的化合物D的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构体): 。
①谱显示只有4种不同化学环境的氢原子;
②能与显色;
③含有 骨架片段
(6)以1,3-丁二烯为原料结合题中信息,设计如下化合物的合成 路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选) 。
22.芳香烃A是基本有机化工原料,由A制备高分子E和医药中间体K的合成路线(部分反应条件略去)如下图所示:
已知①;
②(苯胺,易被氧化)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 。①和⑧的反应类型分别是 、 。
(2)D中含氧官能团名称是 ,E的结构简式为 。
(3)反应⑤的化学方程式 。
(4)反应⑦的作用是 。
(5)1mol D与1mol 的加成产物同时满足下列条件的同分异构体有 种。
①苯环上只有四种不同化学环境的氢原子;
②能与发生显色反应;
③分子中只存在一个环不含其它环状结构。
23. 是合成某药物的中间体,一种合成路线如图所示。
请回答下列问题:
(1)A中官能团名称是醚键、 。
(2)E→F的反应类型是 。
(3)的阴离子空间结构为 。
(4)吡啶的结构简式为 ,它一种弱碱,简述吡啶呈弱碱性的原因 。
(5)在B的芳香族同分异构体中,有机物与足量的银氨溶液反应最多生成,且遇氯化铁溶液发生显色反应的结构有 种。在核磁共振氢谱上有4组峰的结构简式为 (写一种)。
(6)以甲苯、丙二酸为原料合成 ,设计合成路线 (其他无机试剂自选)。
试卷第26页,共26页
试卷第25页,共26页
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专题15 有机推断题的类型与解题方法
一、有机推断题的类型
根据近年高考有机推断题的命题规律,按题目载体形式分类,可将其主要类型归纳如下:
1.框图转化型
(1)特征:以箭头连接物质转化关系(A→B→C…),常省略部分试剂或条件。
(2)考点:①物质结构简式推断;②反应类型判断(取代、加成、氧化等);③空缺方程式补全。
2.合成路线设计型
(1)特征:给出目标产物和简单原料,要求补全中间步骤或设计合成路径。
(2)考点:①碳骨架构建(增长/缩短碳链)②官能团定向引入/消除(如-CHO氧化为-COOH)
③官能团保护策略(如酚羟基乙酰化保护)
3.新信息迁移型
(1)特征:题干提供陌生反应机理(如Diels-Alder环加成、光催化C-H活化等),要求应用信息解题。
(2)考点:①信息反应类比迁移(模仿断键/成键方式)②结合光谱数据验证结构(核磁氢谱峰数、红外官能团峰)
二、有机推断题的命题角度与解题方法
1.有机化合物的化学名称、反应类型及化学方程式的书写
(1)有机化合物的命名
①烷烃的系统命名
―→―→―→―→―→
②烯烃和炔烃的命名
选主链
将含有碳碳双键或碳碳三键的最长碳链作为主链,称为“某烯”或“某炔”
编号位
从距离碳碳双键或碳碳三键最近的一端开始对主链上的碳原子进行编号定位
写名称
将支链作为取代基,写在“某烯”或“某炔”的前面,并用阿拉伯数字标明碳碳双键或碳碳三键的位置
③苯的同系物的命名
①习惯命名法:如称为甲苯,称为乙苯;二甲苯有三种同分异构体,分别为 (邻二甲苯)、 (间二甲苯)、 (对二甲苯)。
②系统命名法:将苯环上的6个碳原子编号,以最简单的取代基所在的碳原子的位置作为1号,选取最小位次和给其他取代基编号,如邻二甲苯也叫作1,2二甲苯,间二甲苯也叫作1,3二甲苯,对二甲苯也叫作1,4二甲苯。
④卤代烃(饱和)的命名
选主链
选择含有-X(X=F、Cl、Br、I)的最长碳链作为主链,称“某烷”
编号位
从距离-X的最近端对主链上的碳原子进行编号定位
写名称
若有支链,将支链作为取代基,把支链、卤素原子的位置及名称依次写在“某烷”的前面
⑤烃的含氧衍生物的命名
ⅰ.醇、醛、羧酸的命名
选主链
将含有官能团(-OH、-CHO、-COOH)的最长碳链作为主链,称为“某醇”“某醛”或“某酸”
编号位
从距离官能团最近的一端对主链上的碳原子进行编号定位
写名称
将支链作为取代基,写在“某醇”“某醛”或“某酸”的前面,并用阿拉伯数字标明官能团的位置
ⅱ.酯的命名:合成酯时需要羧酸和醇发生酯化反应,命名酯时先读酸的名称,再读醇的名称,后将“醇”改“酯”即可,如甲酸与乙醇形成的酯的名称为甲酸乙酯。
(2)有机反应类型及其重要方程式的书写
反应类型
重要的有机反应及反应方程式
取代反应
卤代烃的水解:CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
消去反应
醇分子内脱水生成烯烃:C2H5OHCH2==CH2↑+H2O
卤代烃脱HX生成烯烃:CH3CH2Br+NaOHCH2==CH2↑+NaBr+H2O
加成反应
烯烃、炔烃、苯的加成:CH2==CH2+H2CH3—CH3
醛、酮的加成:
加聚反应
共轭二烯烃的加聚:
缩聚反应
羟基与羧基之间的缩聚:
氨基酸之间的缩聚:
苯酚与甲醛的缩聚:
氧化反应
醇的催化氧化(如乙醇):2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
醛基与银氨溶液的反应:如乙醛的银镜反应
CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
醛基与新制氢氧化铜悬浊液的反应:如乙醛与新制氢氧化铜溶液的反应
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
2.限定条件下同分异构体的书写
(1)明确三个关系
①不饱和度(Ω)与结构的关系
不饱和度
思考方向
Ω=1
1个双键或1个环
Ω=2
1个三键或2个双键(或考虑环结构)
Ω=3
3个双键或1个双键和1个三键(或考虑环结构)
Ω≥4
可能含有苯环
②化学性质与结构的关系
化学性质
思考方向
能与金属钠反应
醇羟基、酚羟基、羧基
能与碳酸钠溶液反应
酚羟基(无氢气放出)、羧基(有氢气放出)
能与氯化铁溶液发生显色反应
酚羟基
能发生银镜反应
醛基,包括醛、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖等
能发生水解反应
碳卤键、酯基、酰胺基、二糖、多糖等
③核磁共振氢谱与结构的关系
ⅰ.确定有多少种不同化学环境的氢原子;
ⅱ.判断分子的对称性。
(2)掌握三种方法
①熟记苯环上同分异构体的数目
ⅰ.若苯环上连有2个取代基,其在苯环上有邻、间、对3种位置关系;
ⅱ.若苯环上连有3个相同的取代基,其在苯环上有3种位置关系;
ⅲ若苯环上连有-X、-X、-Y 3个取代基,其在苯环上有6种位置关系;
ⅳ.若苯环上连有-X、-Y、-Z 3个不同的取代基,其在苯环上有10种位置关系。
②“定一移一”法:对于二元取代物同分异构体数目的判断,可先固定一个取代基的位置,再移动另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目,如分析C3H6Cl2的同分异构体,先固定其中一个Cl的位置,再移动另一个Cl。
③“定二移一”法:对于三元取代物同分异构体数目的判断,可先固定其中2个取代基的位置,再移动第三个取代基的位置以确定同分异构体的数目。
(3)寻求一种途径
①“含苯环有机化合物同分异构体”的书写,一般分三步:
ⅰ.推测碎片:依据限制条件,推测“碎片(原子、原子团、官能团)”的结构;
ⅱ.摘除碎片:摘除“碎片”,构建碳架;
ⅲ.组装碎片:按照限制条件组装“碎片”,写出符合要求的有机物的结构简式。
②支撑这些步骤完成的“有序思维”如下:
ⅰ.“碎片”推测:依分子式(不饱和度)信息、特殊结构信息、化合物性质、类别信息。
ⅱ.“碎片”分类:先“简”后“繁”(或按“端基碎片”和“非端基碎片”分)。
ⅲ.碳架构建:由“长”到“短”,先“整”后“散”,支链由“心”到“边”。
ⅳ.“碎片”组装:先在苯环上进行基团定位―→再考虑取代基的碳链异构―→接着考虑取代基在苯环上的位置异构―→最后考虑官能团异构。
ⅴ.方法选择:“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法;“非端基碎片”的位置异构一般选择“插入法”“烃基分配法”。
3.有机合成路线的分析与设计
(1)官能团的引入
官能团
引入方法
碳卤键
①烃、酚的取代;②不饱和烃与HX、X2的加成;③醇与氢卤酸(HX)的取代
羟基
①烯烃与水的加成;②醛、酮与氢气的加成;③卤代烃的水解;④酯的水解;⑤葡萄糖发酵产生乙醇
碳碳双键
①某些醇或卤代烃的消去;②炔烃的不完全加成;③烷烃的裂化
碳氧双键
①醇的催化氧化;②连在同一个碳原子上的两个羟基脱水;③含碳碳三键的物质与水的加成
羧基
①醛基的氧化;②酯、酰胺、肽等的水解
(2)官能团的保护
官能团
性质
保护方法
酚羟基
易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
①先用NaOH溶液转化为酚钠,后酸化重新转化为酚:
②先用碘甲烷转化为苯甲醚,后用氢碘酸酸化重新转化为酚:
氨基
易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
先用盐酸转化为盐,后用NaOH溶液重新转化为氨基
碳碳双键
易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化
先用氯化氢通过加成反应转化为氯代物,后用含NaOH的醇溶液通过消去反应重新转化为碳碳双键
醛基
易被氧气、银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液氧化
先用乙醇(或乙二醇)转化为缩醛,后酸化重新转化为醛:
(3)碳链的增长和缩短
碳链的变化
举例
碳链的增长
2CH≡CHCH2==CH-C≡CH
CH≡CHCH2==CHCNCH2==CHCOOH
2R-ClR-R+2NaCl
R-ClR-CNR-COOH
碳链的缩短
R1-CH==CH-R2R1CHO+R2CHO
(4)有机合成路线的分析与设计方法
①正推法: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与转化,从而设计出合理的合成路线,其思维流程如下:
⇨……⇨⇨
②逆推法: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,其思维流程如下:
⇨……⇨⇨
设计合成路线时,要选择合成步骤少,副反应少,反应产率高,试剂成本低,毒性小,反应条件温和,操作简单,污染物排放少的路线。
③正逆双向结合法:采用正推和逆推相结合的方法,是设计合成路线的最实用的方法,其思维流程如下:
⇨……⇦
4.有机合成与推断
(1)以反应现象为突破口进行推断
反应现象
思考方向
溴水褪色
可能含有碳碳双键、碳碳三键、酚羟基或醛基等
酸性高锰酸钾溶液褪色
可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基、醇羟基、酚羟基或与苯环直接相连的碳原子上有氢原子等
与氯化铁溶液发生显色反应
含有酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀
可能含有醛基或甲酸酯基
与钠反应产生H2
可能含有羟基或羧基
加入碳酸氢钠溶液产生CO2
含有羧基
加入浓溴水产生白色沉淀
含有酚羟基
(2)以反应条件为突破口进行推断
反应条件
思考方向
氯气、光照
烷烃取代、苯环侧链烷基上取代
液溴、催化剂(FeBr3)
苯环上取代
浓溴水
碳碳双键和碳碳三键加成、酚取代、醛氧化
氢气、催化剂、加热
烯、炔、苯、醛、酮加成
氧气、催化剂、加热
某些醇氧化、醛氧化
酸性高锰酸钾或酸性重铬酸钾溶液
烯、炔、苯的同系物、醛、醇等氧化
银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液
醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等氧化
氢氧化钠水溶液、加热
卤代烃水解、酯水解等
氢氧化钠的醇溶液、加热
卤代烃消去
浓硫酸、加热
醇消去、羧酸与醇酯化
浓硝酸、浓硫酸、加热
苯环上取代
稀硫酸、加热
酯水解、二糖和多糖等水解
氢卤酸(HX)、加热
醇取代
(3)以特征产物为突破口来推断碳骨架结构和官能团的位置
①醇的催化氧化产物与结构的关系
②由消去反应的产物可确定-OH或的位置。
③由取代产物的种类或氢原子环境可确定碳骨架结构。有机化合物取代产物越少或相同环境的氢原子数越多,说明该有机化合物结构的对称性越高,因此可由取代产物的种类或氢原子环境联想到该有机化合物的碳骨架结构的对称性而快速进行解题。
④由加氢后的碳骨架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。
⑤由有机化合物自身发生酯化反应能生成环酯或高聚酯,可确定该有机化合物是含羟基的羧酸;根据酯的结构,可确定-OH与-COOH的相对位置。
(4)有机合成与推断的解题思路
①审题——正确解题的基础
看清题中已知信息和框图信息,综合已知信息和框图信息,理解物质的转化过程。
②分析——正确解题的关键
ⅰ.看碳骨架结构变化:根据已知物质的结构简式,确定反应前后碳骨架的增减、形状的变化(如碳链变成了碳环),确定反应过程。
ⅱ.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。
ⅲ.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。
③解题——正确解题的步骤
有机推断的过程完成后,分析题中问题,确定所要书写的有机化合物的结构、重要的反应等,解答时要注意规范书写有机化合物的结构简式,特别注意氢原子数的书写,有些题目解答过程可能和分析过程交替进行,从而使解题过程不断深入,此外有些题目的问题中也蕴含着解题的信息,应注意合理运用。
④检查——正确解题的保证
最后要对照试题认真检查核对,避免失误。
【例1】(2024·广东佛山·模拟预测)胰岛素增敏剂Rosiglitazone可用于糖尿病的治疗。一种合成路线如下:
(1)反应①的产物只有一种,请写出化合物X的名称 。
(2)反应③中,除产物Ⅳ,还有HCl生成,请写出反应③的化学方程式: 。
(3)根据的结构特征,分析预测其可能的化学性质,完成下表。
序号
反应试剂、条件
生成的有机新物质
有机反应类型
①
HCN,催化剂,加热
加成反应
②
(4)关于该合成路线,下列说法不正确的是 。
A.化合物Ⅰ为非极性分子,化合物Ⅱ属于酰胺
B.中所有原子不能共平面
C.化合物Ⅴ可形成分子间氢键
D.化合物Ⅶ中含有手性碳原子
E.④、⑤、⑥均为取代反应
(5)化合物β为Ⅳ的同分异构体,满足下列条件:
①苯环上有3个取代基
②遇溶液显紫色
③核磁共振氢谱峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1
则β的结构简式为 (写一种)。
(6)以和为原料,参考路线①③,合成化合物(其他无机试剂任选)。回答下列问题:
①相关步骤中,原子利用率为100%的反应为 。
②最后一步反应中,有机反应物为 (写结构简式)。
【答案】(1)甲胺
(2)++HCl
(3) 新制的氢氧化铜,加热 氧化反应
(4)ACE
(5)或
(6) +CH3NH2→CH3NHCH2CH2OH 、CH3NHCH2CH2OH
【分析】结合题目信息及合成路线,推知X为CH3NH2,Y为,有机物Ⅱ和Y发生取代反应生成Ⅳ,Ⅳ和发生取代反应生成Ⅴ,Ⅴ在一定条件下和反应转化为Ⅵ,Ⅵ在一定条件下转化为Ⅶ,据此解答。
【详解】(1)反应①的产物只有一种,依据元素守恒可知,则X为CH3NH2,X的名称是甲胺。
(2)根据题意反应③中除产物Ⅳ,还有HCl生成,可知反应③为取代反应,推出Y的结构为,反应③的化学方程式为:++HCl。
(3)与HCN在催化剂,加热条件下发生加成反应,即醛基中的碳氧双键断裂发生加成,产物为;若生成为,则醛基被氧化为羧基后再与NaOH溶液反应成-COONa,则反应条件为新制的氢氧化铜,加热,反应类型为氧化反应。
(4)A.化合物Ⅰ为对称结构属于非极性分子,化合物Ⅱ的结构中不含,故化合物Ⅱ不属于酰胺,A错误;
B.中含有饱和碳原子,故所有原子不能共平面,B正确;
C.根据化合物Ⅴ的结构可知没有形成氢键的条件,所以分子间不能形成氢键,C错误;
D.根据化合物Ⅶ的结构可知含有手性碳原子,即分子中含有与硫原子直接相连的饱和碳原子,D正确;
E.根据反应物和产物可推反应④还有HF生成为取代反应,而反应⑤、⑥不是取代反应,E错误。
答案选ACE。
(5)化合物β为Ⅳ的同分异构体,满足下列条件:①苯环上有3个取代基,②遇FeCl3溶液显紫色,③核磁共振氢谱峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1,则β结构中有苯环,一个酚羟基,另外两个取代基处于苯环上的对称位,为-NHCH3,则β的结构简式为或,任写一种即可。
(6)以环氧乙烷和H2NCH=CHCH=CHCOOH为原料,参考路线①③,合成化合物的相关路线可表示为环氧乙烷和CH3NH2反应,生成CH3HNCH2CH2OH,H2NCH=CHCH=CHCOOH转化为,与POCl3反应转化为,最后与CH3HNCH2CH2OH转化为产品,其中原子利用率为100%的反应为:+CH3NH2→CH3NHCH2CH2OH;最后一步反应中有机反应物为、CH3NHCH2CH2OH。
【例2】(23-24高一下·江苏苏州·阶段练习)丹参醇是存在于中药丹参中的一种天然产物。合成丹参醇的部分路线如下:
已知:①
②
(1)A中的含氧官能团名称为 。
(2)D→E的反应类型为反应 。
(3)B的分子式为,则B的结构简式为 。
(4) 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能与溶液发生显色反应;
②能发生银镜反应;
③核磁共振氢谱中有4个吸收峰,峰面积比为1∶1∶2∶2。
【答案】(1)(酮)羰基
(2)消去
(3)
(4) 或
【分析】A发生已知信息的反应生成B,B的分子式为C9H14O,B发生信息的反应生成C,则B为 ;C中去掉氢原子生成D,D发生消去反应生成E,醇羟基变为碳碳双键,E发生一系列反应是丹参醇,据此解答。
【详解】(1)根据A的结构简式可判断A的含氧官能团名称为(酮)羰基;
(2)通过以上分析知,D中的醇羟基转化为E中的碳碳双键,所以D→E的反应类为消去反应,故答案为:消去反应;
(3)通过以上分析知,B的结构简式为 ;
(4)该物质的一种同分异构体同时满足下列条件:①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②能发生银镜反应,说明含醛基;③核磁共振氢谱中有4个吸收峰,峰面积比为1∶1∶2∶2,则符合条件的有机物结构简式为 或 。
【例3】(23-24高三上·安徽芜湖·期末)化合物I是合成雌酮激素的中间体,合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 ,C中的官能团名称是 。
(2)由D生成E的反应类型为 。
(3)G的结构简式为 ,由E可以合成一种新型纤维(J),J的结构简式为 。
(4)由C生成D的化学方程式为 。
(5)F和H2在一定条件下充分反应,产物分子中含有的手性碳原子数目为 。
(6)写出符合下列条件的F的同分异构体的结构简式 (任写1种)。
①能发生银镜反应
②苯环上有三个取代基且其中两个为酚羟基
③核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1
【答案】(1) 丁二酸 羧基、酮羰基
(2)还原反应
(3)
(4)+HNO3+H2O
(5)2
(6)或
【分析】A发生分子内脱水生成B,B和苯发生取代反应生成C,C发生硝化反应生成D,依据E的结构简式可知D为,D发生还原反应硝基转化为氨基生成E,E在硫酸溶液中和亚硝酸钠反应氨基转化为羟基,根据H的结构简式可知F分子中羟基上的氢原子被甲基取代生成G为,G发生取代反应生成H,H发生取代反应生成I,据此解答。
【详解】(1)A分子中含有2个羧基,其化学名称是丁二酸,根据C的结构简式可知C中的官能团名称是羧基、酮羰基。
(2)由D生成E的反应是硝基转化为氨基,反应类型为还原反应。
(3)根据以上分析可知G的结构简式为,E分子中含有氨基和羧基,发生缩聚反应生成高分子化合物,因此J的结构简式为。
(4)根据以上分析可知由C生成D属于硝化反应,反应的化学方程式为+HNO3+H2O。
(5)F和H2在一定条件下充分反应,生成物是,产物分子中含有的手性碳原子数目为2个,如图所示。
(6)符合下列条件的F的同分异构体:①能发生银镜反应,说明含有醛基;②苯环上有三个取代基且其中两个为酚羟基;③核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1,因此符合条件的有机物结构简式为或。
1.普瑞巴林能用于治疗多种疾病,结构简式为,其合成路线如下:
(1)普瑞巴林分子所含官能团的名称为____________________________________。
(2)化合物A的命名为____________。
(3)B→C的有机反应类型为____________。
(4)写出D→E的化学反应方程式____________。
【答案】(1)羧基、氨基 (2)乙酸 (3)取代反应
(4)HOOCCH2COOH+2C2H5OH
C2H5OOCCH2COOC2H5+2H2O
【详解】根据B的结构简式和A的分子式可知,A为乙酸。
(1)根据普瑞巴林的结构简式可知,所含官能团的名称为羧基、氨基;
(2)根据分析可知,A的名称为乙酸;
(3)根据B和C的结构简式上的差异可知,B→C的有机反应类型为取代反应;
(4)D→E是D和乙醇的酯化反应,其化学反应方程式为HOOCCH2COOH+2C2H5OH
C2H5OOCCH2COOC2H5+2H2O。
2.研究发现药物“阿比多尔”在体外细胞实验中能有效抑制某病毒,一种合成“阿比多尔”中间体I的路线图如下:
已知:-Ac表示。回答下列问题:
(1)A的化学名称是____________,反应②的反应类型是____________。
(2)D中含氧官能团的名称为____________,D与足量H2加成后的产物中含有____________个手性碳原子(手性碳原子是指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。
(3)E的结构简式为____________。
(4)G→H反应的化学方程式为____________。
【答案】(1)对硝基苯酚(或4硝基苯酚) 还原反应
(2)酯基和羰基(或酮羰基) 5
(3)
(4)+2Br2+2HBr
【详解】(1)有机物A为,苯酚为母体,硝基为取代基,A的名称是对硝基苯酚或4硝基苯酚,反应②是硝基转化为氨基,组成上去氧加氢,属于还原反应。
(2)D中含氧官能团的名称为酯基和羰基(或酮羰基),D与足量H2加成后的产物为,其中标“*”的为手性碳原子。
(3)E的结构简式为。
(4)G→H反应为与溴发生取代反应生成,反应的化学方程式为+2Br2+2HBr。
3.M是合成某药物的中间体,以丁烷为原料合成M的一种流程如下:
已知:① CH3CH=CH2CH3COOH
② RX RCN
③ R1OOCCH2COOH RCH=CHCOOH,R、R1均为烃基
回答下列问题:
(1)G的名称为 ,物质K所含官能团的名称为 ;
(2)常温下,Ka(ClCH2COOH)>Ka(CH3COOH),其主要原因是 ;
(3)D→E的反应类型是 ;
(4)J→M的化学方程式为 ;
(5)N是K的同分异构体,同时满足下列条件的N的结构有 种;
①苯环上有两个取代基
②能发生银镜反应
③能发生水解反应,本身遇FeCl3溶液不发生显色反应,但水解产物之一遇氯化铁溶液能发生显色反应;
其中核磁共振氢谱上有5组峰,且峰的面积比为1:1:2:2:3的结构简式为 ;
(6)参照上述合成路线,以CH3COOH为原料,设计制备丙二酸的合成路线 。(其他无机试剂任选)
【答案】(1) 苯甲醛 氨基、羧基
(2)氯吸引电子能力强,使O-H键极性增大,电离氢离子能力增强
(3)取代反应
(4)
(5) 6
(6)
【分析】由C和氯气变成氯乙酸可推出C为乙酸,由已知①可推出B为丙烯,由已知②可推出D→E发生了取代反应,E的结构简式为HOOCCH2CN,E→F发生的是酯化反应和CN-的水解反应,故F为CH3OOCCH2COOH,结合已知③可推出J的结构简式为 ,J→M发生的反应是J中的羧基脱掉羟基、K中的氨基脱掉氢同时生成水,据此作答。
【详解】(1)根据G的结构简式可判断G的名称为苯甲醛,根据物质K的结构简式可判断所含官能团的名称为氨基和羧基。
(2)常温下,Ka(ClCH2COOH)>Ka(CH3COOH),其主要原因是氯原子吸引电子能力强,使O-H键极性增大,O-H键更容易断裂,故电离氢离子能力增强。
(3)由已知②可推出D→E发生了卤素原子与CN-的取代反应。
(4)J→M发生的反应是J中的羧基脱掉羟基K中的氨基脱掉掉氢同时生成水,方程式为 。
(5)①苯环上有两个取代基,②能发生银镜反应,③能发生水解反应,本身遇FeCl3溶液不发生显色反应,但水解产物之一遇氯化铁溶液能发生显色反应;说明N含甲酸酚酯基,还剩1个N和1个C形成取代基,苯环上的两个取代基:-OCHO、-CH2NH2或-OCHO、-NHCH3,均有邻间对三种,共计是6种;其中核磁共振氢谱上有5组峰,且峰的面积比为1:1:2:2:3的结构简式为 。
(6)要制备HOOCCH2COOH需要NCCH2COOH,结合C→D→E可判断合成路线为:。
4.有机物H是合成甲流特效药奥司他韦的重要中间体,其一种合成路线如下:
已知:Ⅰ. (、为烃基或氢原子)
Ⅱ. (R、为烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称为 。A→B的反应类型为 。
(2)C→D的化学方程式为 。
(3)E的名称为 。
(4)F的结构简式为 。
(5)M是比H少5个碳原子的同系物,M的同分异构体中符合下列条件的有 种,其结构简式为 (任写一种)。
①能与熔液发生显色反应; ②核磁共振氢谱有4组蜂。
【答案】(1) 羟基、羧基 取代反应(酯化反应)
(2)
(3)3-戊醇
(4)
(5) 6
【分析】A和乙醇发生酯化反应生成B,C和甲醛在氢氧化钠催化下发生已知I的反应生成D ,D在催化剂作用下与氢气发生加成反应生成E:3-戊醇,E发生催化氧化生成F ,B和F发生取代反应生成G,G在一定条件下生成H。
【详解】(1)根据题图可知:A的含氧官能团为羟基和羧基;A→B的反应类型为浓硫酸催化下的酯化反应。
(2)根据已知I可知,C→D的化学方程式为:
(3)羟基在3号碳上,主链上有5个碳原子,故E为3-戊醇。
(4)根据已知Ⅱ可知,F为 。
(5)由于M为比H少5个碳原子的同系物,且M的同分异构体能和FeCl3熔液发生显色反应,说明含有酚羟基,又由于核磁共振有4组峰,故同分异构体有6种,分别为
H2CH2CHO、CH3CH(CHO)2。
5.黄酮类物质可增强人体的抵抗力。某黄酮类物质的合成方法如图:
回答下列问题:
(1)A的化学名称 。
(2)C生成D的反应类型为 ,设计该步反应的目的是 。
(3)F的结构简式 。
(4)由G经两步反应生成H,第一步为加成反应,写出第二步反应的化学方程式 (不要求写反应条件)。
(5)E完全加氢后有 个手性碳原子。
(6)同时满足以下条件的E的同分异构体有 种。
①含有两个苯环,且两个苯环通过一根单键直接相连;
②能发生银镜反应和水解反应,水解的产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应;
③核磁共振氢谱有六组峰,且峰面积比为6∶2∶2∶2∶1∶1。
【答案】(1)2-乙基苯酚(或邻乙基苯酚)
(2) 取代反应 保护酚羟基,防止被氧化
(3)
(4)
(5)3
(6)4
【分析】A→B形成了C=C为消去反应。B→C为C=C与水的加成反应,C为。C→D为酚羟基H被取代,该反应为取代反应。D→E为-OH氧化为酮。F→G产生了酯基,应该为酰氯与羟基形成酯基,逆推F为 。
【详解】(1)以苯酚为母体,那么对苯环编号,该物质为2-乙基苯酚或邻乙基苯酚。
答案为2-乙基苯酚或邻乙基苯酚。
(2)由以上分析,该反应为取代反应。C→D酚羟基被反应,而E→F产生了酚羟基,故保护了酚羟基,防止被氧化。
答案为取代反应;保护酚羟基,防止被氧化。
(3)F→G产生了酯基,应该为酰基与羟基形成酯基,逆推F为 。
答案为 。
(4)G发生加成即羰基的A碳与酯基中C=O的加成得到产物为,该物质的醇羟基再脱水消去形成C=C。
答案为。
(5)手性碳的特点:连接四个不同的原子或基团,E完全加氢的产物为 ,手性碳如图标注所示为3个。答案为3。
(6)E的分子式为C15H12O2,含有两个苯环通过一根单键直接相连含有 ,通过能发生银镜反应含有-CHO,能发生水解且水解产物之一能与FeCl3显色含有 ,由已知核磁共振峰面积为6:2:2:2:1:1,即该分子中含有两个等效的
-CH3,即 在该分子中两个甲基取代,共有如图标注4种。
答案为4。
6.化合物X(C5H10O)的含有碳氧双键的同分异构体(不包括X、不考虑立体异构)数目为____________,其中核磁共振氢谱中有两组峰的为____________(写结构简式)。
【答案】6
【详解】C5H10O含有碳氧双键的同分异构体有醛、酮两类,丁基醛有4种,含羰基的结构有3种:、、,则一共7种,不包括X,同分异构体有6种,其中核磁共振氢谱中有两组峰的为。
7.写出同时符合下列条件的化合物的同分异构体的结构简式______________________。
①1H—NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有3种不同化学环境的氢原子,有N—H键。
②分子中含一个环,其成环原子数≥4。
【答案】,,,
【详解】化合物的同分异构体的不饱和度为1,其有3种等效氢,含有N—H键,且分子中含有一个环,其成环原子数≥4,则这样的结构有,,,。
8.写出同时满足下列条件的有机物F()的一种芳香族同分异构体的结构简式: 。
碱性条件下水解后酸化,生成和Z三种有机产物。X分子中含有一个手性碳原子;Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子,Y能与FeCl3溶液发生显色反应,Z不能被银氨溶液氧化。
【答案】
【详解】由F的结构简式可知其分子式为C13H16O4,不饱和度为6,氧原子数为4。其芳香族同分异构体含有苯环,因苯环上有4个不饱和度,那么苯环外有2个不饱和度,苯环上有6个碳原子,那么苯环外有7个碳原子,4个氧原子。在碱性条件下水解后酸化,生成X、Y和Z三种有机产物,可推断该同分异构体中含有2个酯基(占有4个氧原子)。 Y能与FeCl3溶液发生显色反应,可推断Y含有酚羟基, 且Y有2种不同化学环境的氢原子,苯环外有2个酯基,则可推断Y的结构简式是, X、Z含有羧基。Z不能被银氨溶液氧化,则Z不含醛基,且Z分子中有2种不同化学环境的氢原子可推断Z的结构简式是CH3COOH,那么X分子中可推断含有5个C原子,X分子中含有一个手性碳原子,还含有一个-COOH,则推断其结构简式是,综上分析,该芳香族同分异构体的一种结构简式是。
9.环丁基甲酸是重要的有机合成中间体,以下是用烯烃A和羧酸D合成它的一种路线:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为 。
(2)B→C的反应类型为 。该反应还能生成一种与C互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为 。
(3)D→E的化学方程式为 。
(4)M是G的同分异构体,写出同时满足下列条件的M的结构简式 。(不考虑立体异构)
①1molM与足量银氨溶液反应生成4molAg; ②核磁共振氢谱为两组峰。
(5)根据上述合成路线中的信息,某学习小组设计以丙二酸二乙酯和1,2-二溴乙烷为原料合成二甲酸环己烷的流程图如下。则甲的结构简式为 ,乙的结构简式为 。
【答案】(1)CH2=CHCH3
(2) 加成反应 CH3-CHBr-CH2Br(或)
(3)HOOCCH2COOH+2CH3CH2OHCH3CH2OOCCH2COOCH2CH3+2H2O
(4)
(5)
【分析】根据A的分子式C3H6可知,不饱和度为1,B的分子式C3H5Br可知,不饱和度仍为1,说明A生成B属于取代反应,结合C的结构,可推出B为CH2=CHCH2Br,A为CH2=CHCH3,B与HBr发生加成反应得到C,D与乙醇在浓硫酸加热的条件下生成E,D的分子式为C3H4O4可知,不饱和度为2,则D为丙二酸,据此解答。
【详解】(1)由上述分析,A与Br2光照条件下取代反应生成B,B与HBr加成反应生成C,A属于烯烃,则为丙烯,其结构简式为CH2=CHCH3,故答案为:CH2=CHCH3。
(2)CH2=CHCH2Br与HBr发生加成反应生成CH2BrCH2CH2Br,故B→C的反应类型是:加成反应;该反应生成的与C互为同分异构体的副产物是:CH3CHBrCH2Br(或);故答案为:加成反应;CH3-CHBr-CH2Br(或)。
(3)D与E发生酯化反应生成F,由E的结构简式可推出D为丙二酸,D→E的化学方程式为HOOCCH2COOH+2CH3CH2OHCH3CH2OOCCH2COOCH2CH3+2H2O,故答案为:HOOCCH2COOH+2CH3CH2OHCH3CH2OOCCH2COOCH2CH3+2H2O。
(4)G为,其同分异构体M:①1molM与足量银氨溶液反应生成4molAg,则含有两个醛基;②核磁共振氢谱为两组峰;则有2种氢原子一种为醛基上的氢,则另外只有一种氢,高度对称。综上,结构简式为:,故答案为:。
(5)根据上述合成路线中的信息,利用逆合成分析法,由乙加热生成可推出乙为,根据丙二酸二乙酯和1,2-二溴乙烷在一定条件下反应生成甲,且甲在氢氧化钠作用下的产物酸化得到乙可推出甲为,故答案为:;。
10.(已知:R-CH=CH-O-R' (烃基烯基醚)+ R'OH。烃基烯基醚A的相对分子质量(M)为176,分子中碳、氢原子数目比为3∶4。与A相关的反应如下:
请回答下列问题。
(1)A的分子式为 。
(2)B的化学名称是 ;A的结构简式为 。A (填“存在”或“不存在”)顺反异构现象
(3)写出C→D的化学方程式: 。
(4)写出两种同时符合下列条件的E的同分异构体的结构简式: 、
①属于芳香醛;②苯环上有两种不同环境的氢原子。
【答案】(1)C12H16O
(2)正丙醇(或1-丙醇) 存在
(3)
(4) 、 (任选两种即可)
【分析】由信息可知,A反应生成B为醇,E为醛,由B的相对分子质量为60,则B为CH3CH2CH2OH,B→C发生催化氧化反应,所以C为CH3CH2CHO,C→D为银镜反应,则D为CH3CH2COONH4,烃基烯基醚A中碳氢原子数目比为3:4,相对分子质量为176,由B、E及信息可知,A为 ,然后结合物质的结构与性质来解答。
【详解】(1)A为 ,则分子式为C12H16O,故答案为:C12H16O;
(2)B为CH3CH2CH2OH,名称为正丙醇或1-丙醇,A为 ,根据结构简式可判断A存在顺反异构体;
(3)C→D反应属于银镜反应,反应的化学方程式为;
(4)①属于芳香醛,分子中含有苯环、-CHO;②苯环上有两种不同环境的氢原子,由对称可知苯环上只有两种H原子,其取代基为乙基与-CHO或两个甲基与-CHO,所以E的同分异构体为 、 、 。
11.聚乙酸乙烯酯广泛应用于制备乳胶漆和胶黏剂,一种以乙炔为原料制备聚乙酸乙烯酯的合成路线如图所示。下列有关说法正确的是
A.物质A为
B.反应1为加成反应,反应2为缩聚反应
C.聚乙酸乙烯酯在碱性条件下的水解产物之一可在该合成路线中循环利用
D. 的同分异构体中,能与溶液发生反应的有2种
【答案】A
【详解】A.根据反应前后原子守恒判断A的结构简式为CH3COOH,故A正确;
B.乙炔发生加成反应生成CH3COOCH=CH2,则反应1为加成反应,根据反应前后结构简式知,反应2为加聚反应,故B错误;
C.聚乙酸乙烯酯在碱性环境下的水解生成乙酸钠和聚乙烯醇,乙酸钠和聚乙烯醇都不参与该合成路线,故C错误;
D.该有机物的同分异构体中,能和NaHCO3溶液反应的结构中含有-COOH,符合条件的同分异构体有CH2=CHCH2COOH、CH3CH=CHCOOH、CH2=C(CH3)COOH,故D错误;
故答案选A。
12.基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
选用含两个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物Ⅷ的单体。
写出Ⅷ的单体的合成路线:_______________________________________________
________________________________________________________________________
__________________________________________________________(不用注明反应条件)。
【答案】
【详解】根据化合物Ⅷ的结构简式可知,其单体为,其原料中的含氧有机物只有一种含两个羧基的化合物,原料可以是,发生题干Ⅳ→V的反应得到,还原为,再加成得到,和发生酯化反应得到目标产物,则合成路线为―→―→
13.有机物F可用于某抗凝血药的制备,工业生产F的一种路线图如下:
已知:①RCOOHRCOCl;
②D与FeCl3溶液能发生显色。
依据上述合成路线,以2氯丙酸、苯酚为原料制备聚丙烯酸苯酚酯(),写出合成路线(无机试剂自选)____________。
【答案】 CH3CHClCOOHCH2=CH-COOHCH2=CH-COClCH2=CH-COO
【详解】2氯丙酸与NaOH的醇溶液共热发生消去反应,然后酸化可得CH2=CH-COOH,CH2=CH-COOH与PCl3发生取代反应生成CH2=CH-COCl,CH2=CH-COCl与苯酚发生取代反应生成,该物质发生加聚反应生成聚丙烯酸苯酚酯。
14.有机物G可用于麦田除草,其合成路线如图所示:
已知: (R、R′为烃基)
回答下列问题:
(1)A遇溶液显紫色,且苯环上的一氯代物有2种,A的名称是 。
(2)B的结构简式为 ;B→C的反应类型为 。
(3)D中官能团的名称为 ,写出D与银氨溶液反应的化学方程式: 。
(4)已知E与F反应除了生成G外,还有小分子生成,F的结构简式为 。
(5)满足下列条件的E的芳香族同分异构体有 种(不含立体异构)。
①苯环上含有两个取代基,其中一个含酯基;
②能与银氨溶液反应;
③与溶液能发生显色反应。
(6)设计以苯乙烯为原料合成的合成路线: (无机试剂任选)。
【答案】(1)邻苯二酚或1,2-苯二酚
(2) 取代反应
(3)醛基、醚键 +2[Ag(NH3)2]OH+2Ag↓+3NH3↑+H2O
(4)
(5)6
(6)
【分析】A的分子式为C6H6O2,遇FeCl3溶液显紫色,且苯环上的一氯代物有2种,说明两个酚羟基邻位,结构简式为。A的分子式为C8H8O5,说明A和HOOC-CHO发生加成反应生成B为,根据C的结构简式可判断B和ClCH2CH2Cl发生取代反应生成C,C在催化剂作用下转化为D,D在一定条件下和氢气发生加成反应生成E为,E和F发生已知信息的反应生成G,则结合G的结构简式可知F为,据此解答。
【详解】(1)A的结构简式为,A的名称是邻苯二酚或1,2-苯二酚。
(2)根据以上分析可知B的结构简式为;B→C的反应类型为取代反应。
(3)D为,其中官能团的名称为醛基、醚键,D与银氨溶液反应的化学方程式为+2[Ag(NH3)2]OH+2Ag↓+3NH3↑+H2O。
(4)根据以上分析可知F的结构简式为。
(5)E为,E的芳香族同分异构体满足①苯环上含有两个取代基,其中一个含酯基;②能与银氨溶液反应,含有醛基;③与FeCl3溶液能发生显色反应,含有酚羟基,说明另一个取代基是甲酸形成的酯基,可以是-CH2CH2OOCH或-CH(CH3)OOCH,与酚羟基均有邻间对三种,合计是6种。
(6)要引入醛基或酮羰基,需要利用醇羟基的催化氧化,引入羟基需要卤代烃的水解反应,所以以苯乙烯为原料合成的合成路线为 。
15.化合物I是一种新型的治疗肿瘤药物,合成路线如下:
(1)化合物的名称为 ,的反应类型为 。
(2)反应的作用为 。
(3)的分子式为的化学反应方程式为 。
(4)同时满足下列条件的的同分异构体的结构简式有 种。
①可以发生水解反应和银镜反应。 ②苯环上有三个取代基。
请写出核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为的同分异构体的结构简式 (写一种即可)。
(5)参照上述合成路线,以、和C2H4为原料,设计合成的路线 (提示:须用NBS和AlBN,其他无机试剂任用)。
【答案】(1) 3,5-二甲基苯酚 取代反应
(2)保护酚羟基
(3)++ K2CO3 →+KBr+KHCO3或2+
2+ K2CO3 →2+2KBr+CO2↑+H2O
(4) 16 或
(5)
【分析】由A和C的结构简式可推知B为CH3COOH;由E→F的反应条件可知,E→F发生酯的水解反应,则F为;G的分子式为C8H8Br2,结合F、H的结构简式可知,G为。
【详解】(1)由A的结构简式可知,A的名称为3,5-二甲基苯酚。根据D、E的结构简式可知,D与发生取代反应生成E。
(2)A→C过程中将羟基转化为酯基,E→F过程中,酯基水解又生成羟基,因此A→C是为了保护酚羟基。
(3)结合F、G、H的结构简式可知,F→H为取代反应,加入K2CO3的目的是消耗生成的HBr,促进F→H的反应正向移动,故反应的化学方程式为++ K2CO3 →+KBr+KHCO3或2+
2+ K2CO3 →2+2KBr+CO2↑+H2O
(4)可以发生水解反应和银镜反应,说明含有甲酸酯基,又苯环上有3个取代基,故C的同分异构体的苯环上可以连接:①HCOO-、CH3-、CH3 CH2-,共有10种位置关系;②HCOOCH2-、CH3-、CH3-,共有6种位置关系。故符合条件的C的同分异构体有16种。其中核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为1:1:2:2:6的同分异构体的结构简式有、。
(5)乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成,与在K2CO3条件下反应生成,在NBS、AIBN、加热条件下反应生成,先后在、NaHCO3条件下反应生成。
16.有机物K是一种重要的药物合成中间体,其一种合成路线如下图所示。
回答下列问题:
(1)B的结构简式为 ;反应①~③中的主要作用是 。
(2)E的名称为 ;反应⑦的反应类型为 ;I所含有的官能团除亚氨基外,还有 (填名称)。
(3)满足下列条件的G的同分异构体共有 种,其中核磁共振氢谱有3组峰且峰面积比为2∶2∶1的结构简式为 。
①氯原子直接连在苯环上; ②能发生银镜反应。
(4)反应⑨的化学方程式为 。
(5)环戊乙酸()是利尿降压药合成的中间体,以为原料合成环戊乙酸的路线为 (无机试剂任选)。
【答案】(1) 防止苯环上氨基对位的氢原子和氯气发生取代反应
(2) 2-氯甲苯或邻氯甲苯 还原反应 碳氯键、羟基
(3) 13
(4)NaCN+→NaCl+
(5)
【分析】A为苯胺,根据B的分子式、C的结构简式知,A发生取代反应生成B为,B和氯气发生取代反应生成C,C发生取代反应生成D,E在光照条件下和氯气发生取代反应生成F,根据E的结构简式知,E为,F水解生成G,根据G的分子式及H的结构简式知,G为,D和G发生取代反应生成H,H发生还原反应生成I为,I发生取代反应生成J为,J发生取代反应生成K,据此解答。
【详解】(1)B的结构简式为;反应①~③中ClSO3H的主要作用是防止苯环上氨基对位的氢原子和氯气发生取代反应;
(2)E为,E的名称为2-氯甲苯或邻氯甲苯;反应⑦的反应类型为还原反应;I为,I所含有的官能团除亚氨基外,还有碳氯键、羟基;
(3)G为,G的同分异构体满足下列条件:①氯原子直接连在苯环上;②能发生银镜反应,说明含有醛基,如果取代基为-CHO、-OH、-Cl,有10种同分异构体;如果取代基为HCOO-、-Cl,有邻位、间位、对位3种同分异构体,所以符合条件的同分异构体有13种;其中核磁共振氢谱有3组峰且峰面积比为2:2:1的结构简式为;
(4)反应⑨的化学方程式为NaCN+→NaCl+;
(5)以为原料合成,根据H→I→J→K知,发生还原反应生成,然后发生取代反应生成,发生取代反应生成,发生水解反应生成,合成路线为。
17.治疗抑郁症的药物帕罗西汀的合成路线如下。
已知:ⅰ.RCHO+CH2(COOH)2RCH===CHCOOH;
ⅱ.R′OHR′OR″。
(1)A分子含有的官能团是____________。
(2)已知:B为反式结构。下列有关B的说法正确的是____________(填字母)。
a.核磁共振氢谱有5组峰
b.能使酸性KMnO4溶液褪色
c.存在含2个六元环的酯类同分异构体
d.存在含苯环和碳碳三键的羧酸类同分异构体
(3)E→G的化学方程式是____________。
(4)J分子中有3个官能团,包括1个酯基。J的结构简式是____________。
(5)L的分子式为C7H6O3。L的结构简式是_____________________________________。
(6)从黄樟素经过其同分异构体N可制备L。
已知:ⅰ.R1CH=CHR2R1CHO+R2CHO;
写出制备L时中间产物N、P、Q的结构简式:
【答案】(1)氟原子(或碳氟键)、醛基
(2)abc (3)CN—CH2—COOH+HOCH2CH3CN—CH2—COOCH2CH3+H2O
(4)
(5)
(6)N:P:Q:
【详解】由题干合成流程图并结合A的分子式和信息ⅰ不难推出A为,B为反式结构,进而可以推出B的结构为,B与乙醇、浓硫酸共热时发生酯化反应生成D,故D为,与D的分子式相符;ClCH2COONa与NaCN先发生取代反应生成CH2(CN)COONa,然后再酸化得到E,E为CH2(CN)COOH,E再与乙醇、浓硫酸共热发生酯化反应生成G,G为CH2(CN)COOCH2CH3,D和G发生加成反应生成;结合J的分子式,J分子中有3个官能团,包括1个酯基,与H2发生反应生成J,可以推出J的结构简式为,同时生成乙醇;由物质结合M的分子式和信息ⅱ,并由(5)L的分子式为C7H6O3可以推出L的结构简式为,M的结构简式为,据此分析解答。
(1)由分析可知,A的结构简式为,故A分子含有的官能团是氟原子(或碳氟键)、醛基;
(2)由分析可知,B为,a.根据等效氢原理可知B的核磁共振氢谱共有5组峰,故a正确;b.由B的结构简式可知,B中含有碳碳双键,可以使酸性KMnO4溶液褪色,故b正确;c.存在含2个六元环的酯类同分异构体,如等,故c正确;d.B分子的不饱和度为6,含苯环、碳碳三键的羧酸类同分异构体的不饱和度为7,因此B不存在含苯环和碳碳三键的羧酸类同分异构体,故d错误;故答案为abc;
(3)由分析可知,E为CH2(CN)COOH,G为
CH2(CN)COOCH2CH3,E与乙醇、浓硫酸共热发生酯化反应生成G,反应的化学方程式为CN—CH2—COOH+HOCH2CH3 CN—CH2—COOCH2CH3+H2O;
(4)根据上述分析,J的结构简式为
(5)由分析可知,L的结构简式为;
(6)根据Q到L的转化条件可知,Q为酯类,结合L的结构简式,可推知Q的结构简式为,结合信息ⅰ和信息ⅱ可推知P到Q的转化条件为H2O2/乙酸,P的结构简式为,由N到P的反应条件为O3/Zn,H2O且N为黄樟素的同分异构体,可推知N的结构简式为。
18.靛蓝类色素广泛用于食品、医药和印染工业。靛蓝(化合物X)和多环化合物Y的一种合成路线如下所示(部分反应条件或试剂略去)。
已知:
(1)B的名称是____________。
(2)E→G的反应类型是____________。
(3)符合下列条件的J的同分异构体有_____________________________________种;
a.苯环上含有两个取代基,其中一个是硝基
b.能发生银镜反应
c.可与氢氧化钠溶液发生化学反应
其中核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为6∶2∶2∶1的有机物结构简式是____________。
(4)G→J的化学反应方程式是____________。
(5)K中除苯环外还含有一个五元环,K中所含官能团的名称是____________。
ⅲ. 中C=N键性质类似于羰基,在一定条件下能发生类似ⅰ的反应。
根据上述信息写出M与L在一定条件下转化为Y的路线图____________。
【答案】(1)2硝基甲苯(或邻硝基甲苯)
(2)氧化反应
(3)15
(5)酮羰基、酰胺键
【详解】由E可知,该有机物中含有苯环,故可知A为甲苯,B为甲苯与浓硫酸和浓硝酸发生硝化反应生成邻硝基甲苯,邻硝基甲苯和卤素单质发生取代反应,然后发生水解反应生成邻硝基苯甲醇,具体反应流程如下所示:
(1)由上述流程可知B为,名称为2硝基甲苯或邻硝基甲苯;
(2)E到G的反应为,该反应为醇的催化氧化,反应类型为氧化反应;
(3)由同分异构体满足的条件可知,苯环上有两个取代基,其中一个为硝基;能发生银镜反应说明有醛基;可以与氢氧化钠反应说明有酯基,则该物质为甲酸某酯,符合以上条件的J的同分异构体有
,两个取代基分别有邻、间、对三种排列,所以共5×3=15种,其中核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为6∶2∶2∶1的有机物结构简式是;
(4)G和I发生已知信息的反应生成J,根据G和J的结构简式可判断I为丙酮,反应方程式为
(5)由分析可知K的结构简式为,该有机物中含有的官能团为酮羰基和酰胺键;
(6)由分析可知该流程为
19.请以苯甲醛和乙醇为原料设计苯乙酸乙酯( )的合成路线流程图 (须注明反应条件)。
提示:R—Br+NaCN―→R—CN+NaBr
【答案】
【详解】由产物逆推可得前一步的物质为和CH3CH2OH,而比原料多一个C原子,在此要从题给信息中寻找增长碳链的方法,以苯甲醇和乙醇为原料合成苯乙酸乙酯(用合成路线流程图表示,并注意反应条件) 。
20.已知:共轭二烯烃与卤素单质发生加成反应时,有两种加成发生,即1,4-加成和1,2-加成。利用上述信息,按以下步骤用合成。(部分试剂和反应条件已略去)
请回答下列问题:
(1)写出D的结构简式:D 。
(2)反应①~⑦中属于消去反应的是 。(填数字代号)
(3)检验的常用试剂为 。
(4)试写出在氧气中催化氧化的化学方程式(有机物写结构简式,并注明反应条件) 。
(5)苯的同系物中,有的侧链能被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成芳香酸——苯甲酸,(若侧链中,连苯环的碳原子上无氢原子,则该侧链不会被氧化。)反应如下图所示:
(R、表示烷基或氢原子)
现有苯的同系物甲,分子式都是。甲能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸——苯甲酸,则甲可能的结构有 种。
【答案】(1)
(2)②④
(3)氯化铁溶液
(4)+O2+2H2O
(5)3
【分析】根据反应②的条件可判断A应该是环己醇,即反应①是苯酚和氢气的加成反应,反应②是环己醇的消去反应生成环己烯B,B和单质溴发生加成反应生成C为,C发生消去反应生成D为D和单质溴发生1,4-加成反应生成E为,E和氢气发生加成反应生成F为,F发生水解反应生成,据此解答。
【详解】(1)根据以上分析可知D的结构简式为。
(2)根据以上分析可知反应①~⑦中属于消去反应的是②④。
(3)苯酚中含有酚羟基,则检验苯酚的常用试剂为氯化铁溶液。
(4)在氧气中催化氧化的化学方程式为+O2+2H2O。
(5)甲能被KMnO4的酸性溶液氧化成苯甲酸,说明分子结构中只含有一个烷基,则与苯环相接的C原子上含有H原子、支链上含有4个C原子,根据碳链异构可知该支链可能的结构简式为-CH2CH2CH2CH3、-CH2CH(CH3)2、-CH(CH3)CH2CH3,即甲可能的结构有3种。
21.化合物H是抑郁症药物的重要中间体,其合成路线如下:
已知:(“Boc—”表示)
请回答:
(1)化合物A的结构简式是 ,化合物E的结构简式是 。
(2)下列说法不正确的是___________
A.化合物B中所有碳原子共平面
B.化合物H的分子式为
C.D→E属于还原反应,也属于取代反应
D.G与足量反应的产物,含有4个手性碳原子
(3)写出F→G的化学方程式 。
(4)G→H的过程中还生成了一种分子式为C30H22Cl2N4O2的环状化合物,已知该化合物为对称性分子,且氢原子比例与H相同。用键线式表示其结构 。
(5)写出3种同时满足下列条件的化合物D的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构体): 。
①谱显示只有4种不同化学环境的氢原子;
②能与显色;
③含有 骨架片段
(6)以1,3-丁二烯为原料结合题中信息,设计如下化合物的合成 路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选) 。
【答案】(1)
(2)C
(3)
(4)
(5)
(6) 。
【分析】根据C的结构简式、A的分子式知,A为 ,A中甲基被氧化生成B为 ,B发生取代反应生成C,C中氯原子被取代生成D,同时生成HCl;根据G的结构简式、E的分子式知,D中硝基被还原生成氨基,则E为 ,E发生取代反应生成F,结合F的分子式知,F为 ,F发生水解反应生成G,G发生取代反应生成H,同时生成H2O,据此解答。
【详解】(1)根据以上分析可知化合物A的结构简式是菁 ,化合物E的结构简式是 ;
(2)A.B为 ,羧基相当于取代苯分子中一个氢原子,苯环上所有原子共平面,所以化合物B中所有碳原子共平面,故A正确;
B.化合物H的分子式为C15H11ClN2O,故B正确;
C.D→E属于还原反应,不属于取代反应,故C错误;
D.G与足量H2反应的产物如图 ,含有4个手性碳原子,故D正确;
故答案为:C;
(3)F→G的化学方程式为 ;
(4)化合物H的分子式为C15H11ClN2O,G→H的过程中还生成了一种分子式为C30H22Cl2N4O2的环状化合物,根据其分子式知C30H22Cl2N4O2由两分子G发生取代反应得到,已知该化合物为对称性分子,且氢原子比例与H相同,用键线式表示其结构为 ;
(5)D的同分异构体同时满足下列条件:
①1H-NMR谱显示只有4种不同化学环境的氢原子;
②能与Fe3+显色,说明含有酚羟基;
③含有 骨架片段,结构对称,符合条件的结构简式为 ;
(6)以1,3-丁二烯为原料合成 ,1,3-丁二烯和溴发生1,4-加成反应生成BrCH2CH=CHCH2Br,BrCH2CH=CHCH2Br发生水解反应生成HOCH2CH=CHCH2OH,HOCH2CH=CHCH2OH发生催化氧化生成HOOCCH=CHCOOH,HOOCCH=CHCOOH和氨气发生取代反应生成目标产物,合成路线为 。
22.芳香烃A是基本有机化工原料,由A制备高分子E和医药中间体K的合成路线(部分反应条件略去)如下图所示:
已知①;
②(苯胺,易被氧化)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 。①和⑧的反应类型分别是 、 。
(2)D中含氧官能团名称是 ,E的结构简式为 。
(3)反应⑤的化学方程式 。
(4)反应⑦的作用是 。
(5)1mol D与1mol 的加成产物同时满足下列条件的同分异构体有 种。
①苯环上只有四种不同化学环境的氢原子;
②能与发生显色反应;
③分子中只存在一个环不含其它环状结构。
【答案】(1) 甲苯 取代反应 氧化反应
(2) (酮)羰基
(3)+HNO3+H2O
(4)保护氨基
(5)16
【分析】A为芳香烃,结合C的结构简式可知,A为,B为,对比C、D的结构可知,苯甲醛与丙酮脱去1分子水形成碳碳双键而生成D,D发生加聚反应生成高分子化合物E;甲苯发生硝化反应生成F,则F为,F发生还原反应生成G,则G为,由Ⅰ的结构简式、H的分子式可知H的结构简式为,H被酸性高锰酸钾溶液氧化生成Ⅰ,Ⅰ发生取代反应生成J,J发生水解反应生成K,可知G→H是为了保护氨基,防止被氧化,据此解答。
【详解】(1)根据分析知,A的化学名称是甲苯,①由甲苯生成B的反应类型是取代反应,在有机里认为去氢加氧为氧化,所以⑧的反应类型是氧化反应,答案:甲苯、取代反应、氧化反应;
(2)通过结构式可知,D中含氧官能团名称是(酮)羰基,结合题干分析可知E的结构简式为,答案:(酮)羰基、;
(3)反应为甲苯发生硝化反应,得到对硝基甲苯,化学方程式为+HNO3+H2O;
(4)结合已知②、反应过程⑩氨基出现,可知反应⑦的作用是保护氨基,防止被氧化,答案:保护氨基;
(5)D的结构简式为,D的分子式为C10H10O,1molD与1molH2发生加成反应所得产物的分子式为C10H12O,该加成产物的同分异构体的不饱和度为5,该加成产物的同分异构体能与FeCl3发生显色反应,该加成产物的同分异构体中含酚羟基,分子中只存在一个环不含其它环状结构,因为苯环上有四种不同化学环境的H原子,所以苯环上有两个取代基,且两个取代在邻位或间位,两个取代基有下列情况:①-OH和
-CH=CHCH2CH3、②-OH和-CH2CH=CHCH3、③-OH和-CH2CH2CH=CH2、
④-OH和、⑤-OH和、⑥-OH和、
⑦-OH和、⑧-OH和,符合条件的同分异构体共2×8=16种,答案:16。
23. 是合成某药物的中间体,一种合成路线如图所示。
请回答下列问题:
(1)A中官能团名称是醚键、 。
(2)E→F的反应类型是 。
(3)的阴离子空间结构为 。
(4)吡啶的结构简式为 ,它一种弱碱,简述吡啶呈弱碱性的原因 。
(5)在B的芳香族同分异构体中,有机物与足量的银氨溶液反应最多生成,且遇氯化铁溶液发生显色反应的结构有 种。在核磁共振氢谱上有4组峰的结构简式为 (写一种)。
(6)以甲苯、丙二酸为原料合成 ,设计合成路线 (其他无机试剂自选)。
【答案】(1)羟基、羧基
(2)还原反应
(3)正四面体形
(4)吡啶分子中N原子上有1个孤电子对,能与氢离子形成配位健
(5) 6
(6)
【分析】A在稀硝酸的作用下转化为B,B和C反应生成D,D和乙醇发生酯化反应生成E,E在LiAlH4作用下转化为F,据此解答。
【详解】(1)根据A的结构简式可判断A中官能团名称是醚键、羟基和羧基。
(2)E→F中碳氧双键转化为醇羟基,其反应类型是还原反应。
(3)LiAlH4的阴离子中中心原子 价层电子对数是4,且不含有孤电子对,所以空间结构为正四面体形。
(4)由于吡啶分于中N原子采用sp2杂化,N原子价层有1个孤电子对,能结合氢离子,因此表现碱性。
(5)在B的芳香族同分异构体中,1mol有机物与足量的银氨溶液反应最多生成4molAg,说明含有2个醛基,遇氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,取代基在苯环上的位置有6种,所以可能的结构有6种。其中在核磁共振氢谱上有4组峰的结构简式为 。
(6)B→D的反应原理引入碳碳双键和羧基。设计合成路线是取代、水解、氧化、加成、消去得到目标产物,即 。
试卷第56页,共56页
试卷第55页,共56页
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