内容正文:
专题49 有机推断综合题
——结构全知型+信息+设计合成路线
考点
十年考情(2016-2025)
命题趋势
考点1 合成新药物
2025:云南、江苏、安徽
2024:天津、重庆、上海
2023:天津
2022:江苏、辽宁
2021:江苏、天津、湖南
2020:江苏、天津
2019:天津、全国I卷、全国III卷
2018:江苏
2016:江苏
注重考查学科核心知识 :有机推断题考查的知识点相对比较稳定,涉及的问题常包含物质名称或分子式、官能团名称或符号、反应条件、反应类型、结构简式、方程式书写、同分异构体、检验及计算、设计合成路线等核心知识。各问题之间既相对独立,又相互关联,是典型的综合类题目。
强调知识的灵活运用与综合分析 :有机推断综合题列入必考题型,是高考的经典压轴题。通常以药物、材料、新物质的合成为背景,设计一系列合成路线,有的试题为结构全知型+信息,即合成路线中各物质的结构简式是已知的,同时题目还给一些信息。此类试题中所涉及的有机物大多是陌生且比较复杂的,需要根据观察各物质结构简式前后的变化来分析其断键位置及反应特点,利用题目给出的一些信息,然后按题目要求回答各个问题。有机合成路线的设计,先对比原料和产物的结构,采用“切割化学键”的分析方法,分析官能团发生了什么改变,碳干骨架发生了什么变化,再根据有机物的之间的相互转化和题给信息进行设计。难点是设计合成路线图时有关信息隐含在题干中的流程图中,需要学生自行判断和灵活应用。
考点2 合成其它物质
2024:湖南、江苏、安徽
2022:天津、浙江
2019:江苏
知识点01 合成新药物
1.(2025·云南·高考真题)化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
已知:在Ru(Ⅱ)的催化下,端烯烃和生烯烃复分解反应得到产物。
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称为 。
(2)对比C和D的结构,可以推知C和D的 (填标号)不相同。
a.分子式 b.质谱图中的碎片峰 c.官能团
(3)D→F中另一产物的化学名称为 。
(4)E发生加聚反应,产物的结构简式为 。
(5)F→G的反应类型为 。
(6)羰基具有较强的极性。I→J经历了加成和消去的过程,其中间体的结构简式为 (填标号)。
a. b. c. d.
(7)的化学方程式为 。
(8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。
①能与发生显色反应;1mol该物质与足量NaOH溶液反应,消耗3molNaOH。
②核磁共振氢谱显示6组峰,且峰面积比为。
③含有酯基和氨基(或取代的氨基,,和可以是H或烃基)。
【答案】(1)醛基
(2)b
(3)乙烯
(4)
(5)氧化反应
(6)c
(7)
(8)或
【分析】
A发生取代反应生成B,B与发生反应生成C,C发生反应生成D,D与E在Ru(Ⅱ)作用下发生已知信息的反应生成F,F在SeO2作用下生成G,G比F多了一个氧原子,截个H的结构简式可知,G的结构简式为,G发生还原反应生成H,H发生取代反应生成I,I中氨基与酮羰基先发生加成反应,再发生消去反应生成J,J发生还原反应生成K,K发生取代反应生成L,据此解答。
【详解】(1)由A结构简式可知,A中含氧官能团名称为醛基;
(2)观察结构可知,C和D的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,其官能团也是相同的,排除a、c,两种分子因结构差异导致断裂偏好不同,所形成的碎片种类或丰度显著不同,故其质谱图中碎片峰会不同,故选b;
(3)结合烯烃复分解反应规律可知,其另一种产物是乙烯;
(4)
E中含有碳碳双键,能发生加聚反应,产物的结构简式为;
(5)K→G的反应是加氧的反应,反应类型是氧化反应;
(6)
I→J的反应为氨基和酮羰基的加成反应,形成七元环和羟基,得到的产物结构简式为,随后,羟基发生消去反应,即可得到J,故选c;
(7)
K发生取代反应生成L,同时会生成甲醇,化学方程式为;
(8)
L结构简式为,分子中不饱和度为5,碳原子数为12,氧原子数为3,氮原子数为1,满足下列条件:
① 能与FeCl3发生显色反应,说明其含有酚羟基,苯环占了4个不饱和度,说明其余结构还剩余1个不饱和度,1mol该物质与足量氢氧化钠反应,消耗3molNaOH,则其结构中应含有酚羟基形成的酯基,刚好消耗1个不饱和度,结构中含有氨基,且核磁共振氢谱为9:2:2:2:1:1,说明其含有三个等效的甲基,其核磁共振氢谱没有出现3,说明不含有单独的甲基,满足条件的结构简式为、。
2.(2025·江苏·高考真题)G是一种四环素类药物合成中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中,与2号碳相比,1号碳的键极性相对 (填“较大”或“较小”)。
(2)会产生与E互为同分异构体且含五元环的副产物,其结构简式为 。
(3)E分子中含氧官能团名称为醚键、羰基和 ,F分子中手性碳原子数目为 。
(4)写出同时满足下列条件的G的一种同分异构体的结构简式: 。
①含有3种不同化学环境的氢原子;②碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机产物,,X的相对分子质量为60,Y含苯环且能与溶液发生显色反应。
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和两碳以下的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)较大
(2)
(3) 羧基 1
(4)或
(5)
【分析】
A 与B在甲醇钠和甲醇的作用下,脱去溴化氢,生成C,C水解并脱去羧基生成D,D与五氧化二磷反应成环,生成E,E先经过酯化,在和乙二醇反应生成F,F被四氢铝锂还原生成G,详细流程为:
据此解答。
【详解】(1)1号碳与两个酯基相连,2号碳只与一个酯基相连,酯基具有吸电子效应,使与其相连的碳原子上的电子云密度降低,从而增强了C—H键的极性,因此1号碳的C-H键极性相对较大。
(2)
由有机速破可知,D→E的反应是5号羧基与苯环上甲氧基同侧邻位碳上的H原子发生取代反应,而D中的4号羧基也可能发生类似反应,会生成含五元环的副产物。
(3)根据E的结构简式可知其含氧官能团还有羧基。F分子中只有与直接相连的碳原子是手性碳原子。
(4)
G的分子式为,其不饱和度为6.G的同分异构体在碱性条件下水解后酸化得到X和Y,且,Y含苯环且能与溶液发生显色反应,则Y含有酚羟基,因此该同分异构体是X与Y形成的酯。X的相对分子质量为60,据此可知X为,因此该同分异构体中含有2个基团,该基团不饱和度为1,苯环的不饱和度为4,不饱和度共为6,则该同分异构体不含其他不饱和结构。其分子中含有17个H原子,且H原子只有3种不同化学环境,说明该分子具有高度对称性,2个在苯环上处于对称位置。如果Cl原子连在苯环侧链中的碳原子上,则无论如何安排都不能得到只含有3种不同化学环境的H原子的结构,所以Cl原子连在苯环上。除外,其他11个H原子只有2种不同化学环境,则应含有一个只有1种化学环境的H原子的取代基,该基团只能为,苯环上未被取代的2个对称的H原子作为第3种化学环境的H原子,由此可得符合条件的同分异构体为:、。
(5)
根据目标产物逆向分析,目标产物为聚酯,其单体为和,其中可由先水解再酸化获得,而含有2个,流程中物质G含有结构,该结构是由被还原而来,则可由被还原而来,而可视为的亚甲基上的H原子被环己基取代,这一步骤与题给流程中的反应类似,因此可由与在和作用下反应生成,可由与HBr反应制得。具体合成路线为:。
3.(2025·安徽·高考真题)有机化合物C和F是制造特种工程塑料的两种重要单体,均可以苯为起始原料按下列路线合成(部分反应步骤和条件略去):
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团名称为 ;B→C的反应类型为 。
(2)已知A→B反应中还生成和,写出A→B的化学方程式 。
(3)脂肪烃衍生物G是C的同分异构体,分子中含有羟甲基(),核磁共振氢谱有两组峰。G的结构简式为 。
(4)下列说法错误的是 (填标号)。
a.A能与乙酸反应生成酰胺 b.B存在2种位置异构体
c.D→E反应中,是反应试剂 d.E→F反应涉及取代过程
(5)4,4'-二羟基二苯砜(H)和F在一定条件下缩聚,得到性能优异的特种工程塑料——聚醚砜醚酮()。写出的结构简式 。
(6)制备反应中,单体之一选用芳香族氟化物F,而未选用对应的氯化物,可能的原因是 。
(7)已知酮可以被过氧酸(如间氯过氧苯甲酸,)氧化为酯:
参照题干合成路线,写出以苯为主要原料制备苯甲酸苯酯()的合成路线 (其他试剂任选)。
【答案】(1) 酮羰基 还原反应
(2);
(3)
(4)b
(5)
(6)电负性:F>Cl,C-F键极性更大,易断裂,且氟原子半径小,空间位阻小,更容易发生缩聚反应
(7)
【分析】A发生氧化反应生成B,B发生还原反应生成C,A发生取代反应生成C,2个C分子取代了CCl4中的两个氯原子生成了E,E中的两个氯原子发生水解反应,一个碳原子上连接两个羟基不稳定,会脱水形成酮羰基得到F,据此解答;
【详解】(1)由B的结构简式可知,其含氧官能团名称为酮羰基;B的不饱和度为5,C的不饱和度为4,属于加氢的反应,为还原反应;
(2)
A→B还会生成硫酸铵和硫酸锰,根据原子守恒,配平反应为;
(3)G是C的同分异构体,G的不饱和度为4,碳原子数为6,含有-CH2OH,则其不可能含有苯环,核磁共振氢谱只有两组峰,满足条件的结构简式为;
(4)a.A中含有氨基,能和乙酸发生取代反应生成酰胺基,a正确;
b.B 的位置异构体只有1种,如图:,b错误;
c.D→E的反应中,氟苯取代了CCl4中的两个氯原子,CCl4是反应物,c正确;
d.E→F的反应中,涉及卤代烃的水解(取代)反应,d正确;
故选b;
(5)
H的结构简式为,与F发生缩聚反应时,H中羟基的O-H键断裂,F中的C-F键断裂,缩聚产物结构简式为;
(6)电负性:F>Cl,C-F键极性更大,易断裂,容易与H发生缩聚反应,且氟原子半径小,空间位阻小,更容易发生缩聚反应,所以不选择对应的氯化物;
(7)
根据已知的反应可知,得到苯甲酸苯酯,需要合成,模仿D→F的合成路线,苯在无水AlCl3作用下与CCl4发生取代反应生成,再发生E→F的反应得到,具体合成路线为。
4.(2024·天津·高考真题)天然产物P是具有除草活性的植物化感物质,其合成路线如下:
(1)A因官能团位置不同而产生的异构体(不包含A)数目为: ;其中核磁共振氢谱有四组峰的异构体的结构简式为 ,系统命名为 。
(2)B的含氧官能团名称为 。
(3)写出B→C的化学方程式 。
(4)D的结构简式为 。
(5)F→G的反应类型为 。
(6)根据G与H的分子结构,判断下列说法正确的是 (填序号)。
a.二者互为同分异构体 b.H的水溶性相对较高 c.不能用红外光谐区分二者
(7)已知产物P在常温下存在如下互变异构平衡。下列说法错误的是 (填序号)。
a.P和经催化加氢可得相同产物 b.P和互为构造异构体
c.P存在分子内氢键 d.含有手性碳原子
(8)已知氯代烃()与醇()在碱的作用下生成醚()。以甲苯和化合物C为原料,参照题干路线,完成目标化合物的合成(无机试剂任选) 。
【答案】(1) 2 1,2,3-苯三酚(或苯-1,2,3-三酚)
(2)羟基、(酮)羰基
(3)+CH3CH2OH+H2O
(4)
(5)取代反应(酯化反应)
(6)ab
(7)d
(8)
【分析】B和乙醇发生取代反应生成C;C中断裂羟基上的O-H键,D中断裂C-Cl键,发生取代反应生成E和HCl,则D为CH3OCH2Cl,F中羟基与CH3CH2CH2COOH中羧基发生取代反应(或酯化反应)生成G。
【详解】(1)
A因官能团位置不同而产生的异构体有2种,分别为、;其中的核磁共振氢谱有四组峰,系统命名为1,2,3-苯三酚(或苯-1,2,3-三酚);
(2)B的含氧官能团名称为羟基、(酮)羰基;
(3)
B→C发生的是取代反应,反应的化学方程式为+CH3CH2OH+H2O;
(4)C和D发生取代反应生成E和HCl,D的结构简式为CH3OCH2Cl;
(5)F中羟基和另一反应物中羧基反应生成酯基和水,F→G的反应类型取代反应(或酯化反应);
(6)G与H的分子式相同但结构不同,二者互为同分异构体,a正确;H含有羟基,是亲水基团,能与水形成分子间氢键,H的水溶性相对较高,b正确;G不含有羟基,H含有羟基,G和H的官能团种类不同,能用红外光谱区分二者,c错误;故答案选ab;
(7)
P中碳碳双键、羰基能与氢气加成,中羰基能与氢气加成,P和经催化加氢可得相同产物为,a正确;已知P在常温下存在互变异构得到,两者分子式相同但结构不同,P和互为构造异构体,b正确;电负性较大的O可与H形成氢键,其中P分子中碳碳双键上相连的羟基上H原子与相近的羰基的O形成分子内氢键,c正确; 连接四种不同基团的碳为手性碳原子,因为关于连接羟基上的碳和对位的碳轴对称,所以不含有手性碳原子,d错误;故答案选d;
(8)
先甲苯用和氯气在光照条件下发生取代反应生成,已知氯代烃与醇在碱的作用下生成醚,化合物C和反应生成,仿照E→F,经过稀盐酸得到,甲苯在酸性高锰酸钾氧化下生成苯甲酸,苯甲酸和发生酯化反应生成,仿照G→H,在一定条件下生成,具体合成路线如下。
5.(2024·重庆·高考真题)氘代药物M可用于治疗迟发性运动障碍。M的合成路线I如下所示(部分试剂及反应条件略)。
已知:
(1)A→B的反应类型为 。
(2)B中所含官能团的名称为醛基和 。
(3)C的化学名称为 。
(4)在酸催化和加热条件下,G与反应的化学方程式为 。
(5)K的结构简式为 。
(6)的同分异构体能同时满足以下条件的有 个(不考虑立体异构体)。
(i)含环戊烷基:(ii)含两个甲基:(iii)含碳氧双键
其中,核磁共振氢谱显示五组峰(峰面积比为)的同分异构体的结构简式为 (只写一个)。
(7)为了减少G的用量,利用上述合成路线I中的相关试剂,并以F为原料,设计M的合成路线Ⅱ.假定每一步反应的产率均为a,合成路线I和Ⅱ中均生成,理论上G的用量最少的合成路线Ⅱ为 (涉及合成路线I中的化合物用对应字母表示)。
【答案】(1)氧化反应
(2)羟基
(3)硝基甲烷
(4)
(5)
(6) 11 、
(7)FM
【分析】
A发生催化氧化生成B,B与C发生反应生成E,E经两步反应生成F,F与G发生取代反应生成J,根据已知信息,J发生反应生成K,结构简式:,K与L发生反应生成M。
【详解】(1)根据分析可知,A→B的反应类型为氧化反应;
(2)B分子中含醛基和羟基;
(3)硝基取代甲烷分子中的一个氢原子,形成硝基甲烷;
(4)与在酸催化和加热条件下发生反应,符合酯化反应规律,化学方程式:;
(5)
根据分析可知,K结构简式:;
(6)
的同分异构体能满足:(i)含环戊烷基:(ii)含两个甲基:(iii)含碳氧双键,①若环戊烷基上连接2个取代基,2个取代基为—CH3和,2个取代基可连在同碳、邻碳、间碳上,有3种结构;②若环戊烷基上连接3个取代基,分别为2个甲基和1个醛基,2个甲基有三种位置,如图、、),醛基在环上的位置依次有2、3、3种,共有8种结构;符合条件的同分异构体有11种;核磁共振氢谱显示五组峰(峰面积比为),说明2个甲基对称,则符合要求的同分异构体结构简式:、;
(7)
每一步反应的产率均为a,均生成,说明F生成M分三步进行,F中醛基可与G发生副反应导致G用量多,则可选择先使F发生已知反应成环,进一步与L发生反应,最后与G发生取代,具体路线如下:FM。
6.(2024·上海·高考真题)瑞格列奈的制备。
(1)瑞格列奈中的含氧官能团除了羧基、醚键,还存在 。
(2)反应①的反应类型为_______。
A.还原反应 B.消去反应 C.取代反应 D.氧化反应
(3)反应②的试剂和条件是 。
(4)D的分子式是,画出D的结构简式 。
(5)化合物D有多种同分异构体,写出满足下列条件的D的同分异构体的结构简式 。
i.芳香族化合物,可以发生银镜反应;
ii.核磁共振氢谱中显示出3组峰,其峰面积之比为。
(6)G对映异构体分离后才能发生下一步反应
①G中有 个手性碳
②已知,用和谷氨酸可制备,该物质可用于分离对映异构体。谷氨酸的结构简式为: 。检验谷氨酸的试剂是 。
A.硝酸 B.茚三酮 C. D.
(7)用与G可直接制取I。但产率变低,请分析原因 。
(8)以和合成 。
【答案】(1)酰胺基
(2)A
(3)稀硫酸、加热或者NaOH溶液、加热/H+
(4)
(5)
(6) 1 B
(7)该物质中有2个羧基都会生成酰胺基,所以与G反应会产生副产物,产率变低
(8)
【分析】
(A)与发生加成反应生成(B),与水反应生成(C),在NaClO、H2SO4、CH2Cl2作用下转化为(D) ,与发生取代反应生成(E),与NH2OH反应生成(F) ,在NaBH4作用下还原为(G),与反应生成(H),在一定条件下水解生成瑞格列奈。
【详解】(1)
瑞格列奈的结构简式为,其中的含氧官能团除了羧基、醚键,还存在酰胺基;
(2)
反应①为转化为,的分子式为C16H24N2O、的分子式为C16H26N2,对比两者分子式可知,分子中加2个H原子、减1个O原子转化为,再对比两者的结构简式可知,转化为时,分子中碳氮双键转化为饱和键,所以该反应类型为还原反应,故答案为:A;
(3)
反应②为在一定条件下转化为瑞格列奈,对比两者的结构简式可知,反应实质为分子中的酯基转化为羧基,即为酯基水解,所以反应的试剂和条件是稀硫酸、加热或者NaOH溶液、加热/H+;
(4)
C的结构简式、分子式为C11H15OF,D的分子式为,对比两者的分子式可知,D比C少2个H,C中官能团为氟原子和羟基,所以C转化为D为羟基的去氢氧化,即羟基转化为酮羰基,所以D的结构简式;
(5)
化合物D的结构简式为、分子式为,满足条件的同分异构体中有苯环、醛基,且分子对称性较强,核磁共振氢谱中显示出3组峰,其峰面积之比为,则其结构简式为;
(6)
①G的结构简式为,其中有1个手性碳,为图中标记星号的碳原子:;
②由信息可知,谷氨酸分子中氨基H原子被CH3CO-取代后生成,所以谷氨酸的结构简式为;谷氨酸的结构简式为,即谷氨酸为α-氨基酸,所以可用茚三酮检验谷氨酸,故答案为:B;
(7)
G的结构简式为、I的结构简式为,用与可直接制取,但分子中有2个羧基,在与反应时,2个羧基都会参与反应生成酰胺基,即生成副产物,所以产率变低;
(8)
以和合成时,需由分别制取和,然后和在一定条件下发生缩聚反应生成,结合题中信息,合成途径为:。
7.(2023·天津·高考真题)二氧化碳的转化与综合利用是实现“碳达峰”“碳中和”战略的重要途径。近期,我国学者以电催化反应为关键步骤,用CO2作原料,实现了重要医药中间体——阿托酸的合成,其合成路线如下:
(1)阿托酸所含官能团名称为碳碳双键、 。
(2)A→B的反应类型为 。
(3)A的含有苯环且能发生银镜反应的同分异构体数目为 ,其中在核磁共振氢谱中呈现四组峰的结构简式为 。
(4)写出B→C反应方程式: 。
(5)C→D反应所需试剂及条件为 。
(6)在D→E反应中,用Mg作阳极、Pt作阴极进行电解,则CO2与D的反应在 (填“阳极”或“阴极”)上进行。
(7)下列关于E的叙述错误的是 (填序号)。
a.可发生聚合反应
b.分子内9个碳原子共平面
c.分子内含有1个手性碳原子
d.可形成分子内氢键和分子间氢键
(8)结合题干信息,完成以下合成路线: 。
( )
【答案】(1)羧基
(2)加成反应(或还原反应)
(3) 4
(4)+H2O
(5)O2,△/催化剂
(6)阴极
(7)b
(8)。
【分析】
(A)与氢气发生加成反应生成(B),在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成(C),对比和(D)的结构简式可知,到的转化发生的是氧化反应,的在1)CO2电催化、2)酸化条件下转化成(E),在1)KOH溶液、2)盐酸条件下转化成阿托酸。
【详解】(1)
阿托酸的结构简式为,其所含官能团的名称为碳碳双键、羧基;
(2)
A的结构简式为、B的结构简式为,与氢气发生加成反应生成,所以A→B的反应类型为加成反应或还原反应;
(3)
A的结构简式为,其符合题目要求的同分异构体为①一个侧链②两个侧链(甲基有邻、间、对三种位置),所以符合要求的同分异构体的数目为1+3=4,其中在核磁共振氢谱中呈现四组峰的结构简式为;
(4)
B的结构简式为、C的结构简式为,在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成,B→C反应方程式为+H2O;
(5)
对比(C)和(D)的结构简式可知,到的转化发生的是氧化反应,所以C→D反应所需试剂为O2、条件为加热、催化剂;
(6)电催化过程中,Mg作阳极、Pt作阴极进行电解,由于Mg为活性阳极,阳极应为Mg失去电子发生氧化反应转化为Mg2+,CO2中碳元素处于最高价+4价,即在D→E反应中,CO2与D反应时CO2中碳元素化合价降低,应在阴极上进行;
(7)
E结构简式为:
a.E中含有羧基和醇羟基,所以可以发生聚合反应,故a正确;
b.苯环及直接连接苯环的碳原子共平面,连接羧基和苯环的碳原子为饱和碳原子,该碳原子采取sp3杂化,为四面体结构,由于单键可以旋转,所以分子中最少有7个碳原子共平面、最多有8个碳原子共平面,故b错误;
c.分子中连接羧基和苯环的碳原子连了4个不同的原子或原子团,该碳原子为手性碳原子,分子中只有该碳原子为手性碳原子,故c正确;
d.E分子中含有羧基和羟基,由于羧基和羟基间距小,所以该分子既可形成分子内氢键,又可以形成分子间氢键,故d正确;
故答案为:b;
(8)
在浓硫酸作催化剂、加热条件下反应生成, ,在1)CO2电催化、2)酸化条件下转化成,在浓硫酸、加热条件下生成,所以合成路线为,,。
8.(2022·江苏·高考真题)化合物G可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下:
(1)A分子中碳原子的杂化轨道类型为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)D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分子中含有4种不同化学环境的氢原子;②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2种含氧官能团,2种产物均能被银氨溶液氧化。
(4)F的分子式为,其结构简式为 。
(5)已知:(R和R'表示烃基或氢,R''表示烃基);
写出以和为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】(1)sp2和sp3
(2)取代反应
(3)
(4)
(5)
【分析】
A()和CH3I发生取代反应生成B();B和SOCl2发生取代反应生成C();C和CH3OH发生取代反应生成D();D和NH2OH发生反应生成E();E经过还原反应转化为F,F经酸性水解后再调节pH到7转化为G,该过程酯基发生水解,酯基转化为羧基,则F为。
【详解】(1)A分子中,苯环上的碳原子和双键上的碳原子为sp2杂化,亚甲基上的碳原子为sp3杂化,即A分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2和sp3。
(2)B→C的反应中,B中的羟基被氯原子代替,该反应为取代反应。
(3)
D的分子式为C12H14O3,其一种同分异构体在碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2种含氧官能团,2种产物均能被银氨溶液氧化,说明该同分异构体为酯,且水解产物都含有醛基,则水解产物中,有一种是甲酸,另外一种含有羟基和醛基,该同分异构体属于甲酸酯;同时,该同分异构体分子中含有4种不同化学环境的氢原子,则该同分异构体的结构简式为。
(4)
由分析可知,F的结构简式为。
(5)
根据已知的第一个反应可知,与CH3MgBr反应生成,再被氧化为,根据已知的第二个反应可知,可以转化为,根据流程图中D→E的反应可知,和NH2OH反应生成;综上所述,的合成路线为:。
9.(2022·辽宁·高考真题)某药物成分H具有抗炎、抗病毒、抗氧化等生物活性,其合成路线如下:
已知:
回答下列问题:
(1)A的分子式为 。
(2)在溶液中,苯酚与反应的化学方程式为 。
(3)中对应碳原子杂化方式由 变为 ,的作用为 。
(4)中步骤ⅱ实现了由 到 的转化(填官能团名称)。
(5)I的结构简式为 。
(6)化合物I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)。
【答案】(1)
(2)+CH3OCH2Cl+NaOH+NaCl+H2O
(3) 选择性将分子中的羟基氧化为羰基
(4) 硝基 氨基
(5)
(6) 12 (或)
【分析】
F中含有磷酸酯基,且中步骤ⅰ在强碱作用下进行,由此可推测发生题给已知信息中的反应;由F、G的结构简式及化合物Ⅰ的分子式可逆推得到Ⅰ的结构简式为 ;
【详解】(1)由A的结构简式可知A是在甲苯结构基础上有羟基和硝基各一个各自取代苯环上的一个氢原子,所以A的分子式为“”;
(2)
由题给合成路线中的转化可知,苯酚可与发生取代反应生成与,可与发生中和反应生成和,据此可得该反应的化学方程式为
“+CH3OCH2Cl+NaOH+NaCl+H2O”;
(3)根据D、E的结构简式可知,发生了羟基到酮羰基的转化,对应碳原子杂化方式由“sp3”变为“sp2”;由的结构变化可知,的作用为“选择性将分子中的羟基氧化为羰基”;
(4)由题给已知信息可知,的步骤ⅰ中F与化合物Ⅰ在强碱的作用下发生已知信息的反应得到碳碳双键,对比F与G的结构简式可知,步骤ⅱ发生了由“硝基”到“氨基”的转化;
(5)
根据分析可知,化合物I的结构简式为“”;
(6)
化合物Ⅰ的分子式为,计算可得不饱和度为4,根据题目所给信息,化合物Ⅰ的同分异构体分子中含有苯环(已占据4个不饱和度),则其余C原子均为饱和碳原子(单键连接其他原子);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;再由分子中苯环上只含有1个取代基,可知该有机物的碳链结构有如下四种:(1、2、3、4均表示羟基的连接位置),所以满足条件的化合物Ⅰ的同分异构体共有“12”种;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”。
10.(2021·江苏·高考真题)F是一种天然产物,具有抗肿瘤等活性,其人工合成路线如图:
(1)A分子中采取sp2杂化的碳原子数目是 。
(2)B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分子中不同化学环境的氢原子个数比是2:2:2:1。
②苯环上有4个取代基,且有两种含氧官能团。
(3)A+B→C的反应需经历A+B→X→C的过程,中间体X的分子式为C17H17NO6。X→C的反应类型为 。
(4)E→F中有一种分子式为C15H14O4的副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(5)写出以和为原料制备 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】(1)7
(2)或
(3)消去反应
(4)
(5)
【分析】A和B在K2CO3作用、加热条件反应得到C、HF和H2O,C和H2发生还原反应得到D,D发生取代反应生成E,E发生取代反应得到F。
【详解】(1)从成键方式看,形成双键的中心原子通常采用sp2杂化,醛基和苯环中的碳原子为sp2杂化,饱和C为sp3杂化,故共有7个碳原子采取sp2杂化;故答案为:7;
(2)
B的一种同分异构体,环上有4个取代基,且有两种含氧官能团,根据其不饱和度可知,这两种含氧官能团为羟基和含羰基的官能团;分子中不同化学环境的氢原子个数比是2:2:2:1,说明分子结构具有一定的对称性,则该物质可能为或;故答案为:或;
(3)由题给C结构式可知,C的分子式为C17H15NO5;中间体X的分子式为C17H17NO6;结合C的结构简式可知X→C生成碳碳双键,反应类型为消去反应;故答案为:消去反应;
(4)
由E与F结构简式可知,E→F为甲氧基被-OH取代,则可能另一个甲氧基也被-OH取代,副产物的分子式为C15H14O4,则其结构简式为:;故答案为:;
(5)
以和为原料制备,两个碳环以-O-连接在一起,则一定会发生类似A+B→C的反应,则需要和,故需要先得到,还原得到,转换为;氧化为,和得到,可设计合成路线为: ;故答案为: 。
11.(2021·天津·高考真题)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 。
(5)E~G中,含手性碳原子的化合物有 (填字母)。
(6)E→F反应所用的化合物X的分子式为,该化合物能发生银镜反应,写出其结构简式 ,化合物X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)参考以上合成路线及反应条件,以和必要的无机试剂为原料,合成,在方框中写出路线流程图。
【答案】(1)羧基、氨基
(2)乙酸
(3)取代反应
(4)
(5)G
(6) 6 、
(7)
【分析】根据B的结构简式和A的分子式,可知A为乙酸,分析E和F的结构简式,在结构物质X可以发生银镜反应,则可知物质X的结构简式为,最后一问在合成的时候要注意题干提供的信息。
【详解】(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,其方程式为:;
(5)手性碳是指某一个碳原子所连接的原子或者原子团各不相同,则这个碳为手性碳,分析E~G这几种物质的结构可知含手性碳原子的化合物是G。
(6)由分析可知物质X的结构简式为,化合物X的含有碳氧双键的同分异构体除X外还有3种,另外如果没有醛基,则可能是羰基,结构分别为:、、,则一共6种,其中核磁共振氢谱中有两组峰的为、。
(7)根据以上信息,可以先变成苯乙酸,然后在支链上再引入一个氯原子,再进行合成,具体路线如下:。
12.(2021·湖南·高考真题)叶酸拮抗剂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:
回答下列问题:
已知:①
②
(1)A的结构简式为 ;
(2),的反应类型分别是 , ;
(3)M中虚线框内官能团的名称为a ,b ;
(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与溶液发生显色发应
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 ;
(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 ;
(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】 还原反应 取代反应 酰胺基 羧基 15 n +nHOCH2CH2OH +(n-1)H2O
【详解】
1)由已知信息①可知, 与 反应时断键与成键位置为 ,由此可知A的结构简式为 ,故答案为: 。
(2)A→B的反应过程中失去O原子,加入H原子,属于还原反应;D→E的反应过程中与醛基相连的碳原子上的H原子被溴原子取代,属于取代反应,故答案为:还原反应;取代反应。
(3)由图可知,M中虚线框内官能团的名称为a:酰胺基;b:羧基。
(4) 的同分异构体满足:①能发生银镜反应,说明结构中存在醛基,②与FeCl3溶液发生显色发应,说明含有酚羟基,同时满足苯环上有2个取代基,酚羟基需占据苯环上的1个取代位置,支链上苯环连接方式(红色点标记): 、 共五种,因此一共有5×3=15种结构;其中核磁共振氢谱有五组峰,因酚羟基和醛基均无对称结构,因此峰面积之比为6:2:2:1:1的结构简式一定具有对称性(否则苯环上的氢原子不等效),即苯环上取代基位于对位,核磁共振氢谱中峰面积比为6的氢原子位于与同一碳原子相连的两个甲基上,因此该同分异构的结构简式为 ,故答案为:15; 。
(5)丁二酸酐( )和乙二醇(HOCH2CH2OH)合成聚丁二酸乙二醇酯()的过程中,需先将 转化为丁二酸,可利用已知信息②实现,然后利用B→C的反应类型合成聚丁二酸乙二醇酯,因此反应方程式为n +nHOCH2CH2OH +(n-1)H2O,故答案为:n+nHOCH2CH2OH +(n-1)H2O。
(6)以乙烯和 为原料合成 的路线设计过程中,可利用E→F的反应类型实现,因此需先利用乙烯合成 , 中醛基可通过羟基催化氧化而得, 中溴原子可利用D→E的反应类型实现,因此合成路线为 ,故答案为: 。
【点睛】有机合成推断解题过程中对信息反应的分析主要是理解成键与断键的位置关系,同时注意是否有小分子物质生成。按照要求书写同分异构体时,需根据题干所给要求得出结构中官能团种类及数目,然后分析该结构是否具有对称性,当核磁共振氢谱中出现比例为6的结构中,一般存在同一个碳原子上连接两个甲基或者甲基具有对称性的情况,当核磁共振氢谱出现比例为9的结构中,一般存在三个甲基连接在同一个碳原子上。
13.(2020·江苏·高考真题)化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中的含氧官能团名称为硝基、 和 。
(2)B的结构简式为 。
(3)C→D的反应类型为 。
(4)C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FeCl3溶液发生显色反应。
②能发生水解反应,水解产物之一是α-氨基酸,另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1:1且含苯环。
(5)写出以CH3CH2CHO和为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】 醛基 (酚)羟基 取代反应
【分析】本题从官能团的性质进行分析,利用对比反应前后有机物不同判断反应类型;
【详解】(1)根据A的结构简式,A中含氧官能团有硝基、酚羟基、醛基;
(2)对比A和C的结构简式,可推出A→B:CH3I中的-CH3取代酚羟基上的H,即B的结构简式为;
(3)对比C和D的结构简式,Br原子取代-CH2OH中的羟基位置,该反应类型为取代反应;
(4)①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②能发生水解反应,说明含有酯基或肽键,水解产物之一是α-氨基酸,该有机物中含有“”,另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目之比为1:1,且含有苯环,说明是对称结构,综上所述,符合条件的是;
(5)生成,根据E生成F,应是与H2O2发生反应得到,按照D→E,应由CH3CH2CH2Br与反应得到,CH3CH2CHO与H2发生加成反应生成CH3CH2CH2OH,CH3CH2CH2OH在PBr3作用下生成CH3CH2CH2Br,合成路线是。
【点睛】有机物的推断和合成中,利用官能团的性质以及反应条件下进行分析和推断,同时应注意利用对比的方法找出断键和生成键的部位,从而确定发生的反应类型。
14.(2020·天津·高考真题)天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。
已知: (Z= —COOR,—COOH等)
回答下列问题:
(1)A的链状同分异构体可发生银镜反应,写出这些同分异构体所有可能的结构: 。
(2)在核磁共振氢谱中,化合物B有 组吸收峰。
(3)化合物X的结构简式为 。
(4)D→E的反应类型为 。
(5)F的分子式为 ,G所含官能团的名称为 。
(6)化合物H含有手性碳原子的数目为 ,下列物质不能与H发生反应的是 (填序号)。
a.CHCl3 b.NaOH溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.金属Na
(7)以 和 为原料,合成 ,写出路线流程图(无机试剂和不超过2个碳的有机试剂任选) 。
【答案】 、 、 、 4 加成反应 羰基、酯基 1 a
【分析】根据所给信息分析同分异构体结构并写出可能的同分异构体;根据有机物结构分析有机物中H原子的化学环境;根据反应前后有机物结构和分子式推断反应前反应的结构;根据已知条件判断有机反应类型;根据有机物结构判断有机物可能发生的反应;根据题目所给的合成流程和已知条件选择合适的反应路线制备目标物质。
【详解】(1) A的链状同分异构体可发生银镜反应说明该同分异构体中含有醛基,故可能的结构为 、 、 、 ;故答案为: 、 、 、 。
(2)根据B的结构,有机物B中含有4种不同化学环境的H原子,故在核磁共振氢谱中有4组峰;故答案为:4。
(3)根据有机物C和有机物D的结构,有机物C与有机物X发生酯化反应生成有机物D,则有机物D的结构简式为 ;故答案为: 。
(4) D→E为已知条件的反应,反应类型为加成反应;故答案为:加成反应。
(5)根据F的结构简式,有机物F的分子式为C13H12O3,有机物G中含有的官能团名称是酯基、羰基;故答案为:C13H12O3;酯基、羰基。
(6)根据有机物H的结构,有机物H中含有1个手性碳原子,为左下角与羟基相邻的碳原子;
有机物H中含有羟基,可以与金属Na发生反应;有机物H中含有羟基,并且与羟基相连的碳原子上有氢原子,同时苯环上有甲基,都可以与酸性高锰酸钾溶液反应;有机物H中含有酯基,可以被NaOH水解;有机物H中不含与CHCl3反应的基团,故不与CHCl3反应,故选择a;故答案为:1;a。
(7)利用 和 反应制得 ,可先将环己醇脱水得环己烯,将环己烯( )与溴发生加成反应再发生消去反应制得1,3-环己二烯( ),将1,3-环己二烯与 发生已知条件的反应制得 ,反应的具体流程为:;故答案为:。
15.(2019·天津·高考真题)我国化学家首次实现了膦催化的环加成反应,并依据该反应,发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知环加成反应:
(、可以是或)
回答下列问题:
(1)茅苍术醇的分子式为 ,所含官能团名称为 ,分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为 。
(2)化合物B的核磁共振氢谱中有 个吸收峰;其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为 。
①分子中含有碳碳叁键和乙酯基
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上
写出其中碳碳叁键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式 。
(3)的反应类型为 。
(4)的化学方程式为 ,除外该反应另一产物的系统命名为 。
(5)下列试剂分别与和反应,可生成相同环状产物的是 (填序号)。
a. b. c.溶液
(6)参考以上合成路线及条件,选择两种链状不饱和酯,通过两步反应合成化合物,在方框中写出路线流程图(其他试剂任选)。
【答案】 碳碳双键、羟基 3 2 5 和 加成反应或还原反应 2-甲基-2-丙醇 b 或 (写成等合理催化剂亦可)
【分析】由有机物的转化关系可知,与CH3C≡CCOOC(CH3)3发生题给信息反应生成 ,与氢气在催化剂作用下发生加成反应生成, 与甲醇在浓硫酸作用下,共热发生酯基交换反应生成 ,一定条件下脱去羰基氧生成,与氢气在催化剂作用下发生加成反应生成,一定条件下反应生成茅苍术醇。
【详解】(1)茅苍术醇的结构简式为,分子式为C15H26O,所含官能团为碳碳双键、羟基,含有3个连有4个不同原子或原子团的手性碳原子,故答案为C15H26O;双键、羟基;3;
(2)化合物B的结构简式为CH3C≡CCOOC(CH3)3,分子中含有两类氢原子,核磁共振氢谱有2个吸收峰;由分子中含有碳碳叁键和—COOCH2CH3,且分子中连续四个碳原子在一条直线上,则符合条件的B的同分异构体有 、CH3CH2CH2C≡CCOOCH2CH3、CH3CH2C≡C—CH2COOCH2CH3、CH3—C≡C—CH2CH2COOCH2CH3和等5种结构,碳碳叁键和—COOCH2CH3直接相连的为、CH3CH2CH2C≡CCOOCH2CH3,故答案为2;5;、CH3CH2CH2C≡CCOOCH2CH3;
(3)C→D的反应为 与氢气在催化剂作用下发生加成反应(或还原反应)生成 ,故答案为加成反应(或还原反应);
(4)与甲醇与浓硫酸共热发生酯基交换反应生成 ,反应的化学方程式为 ,HOC(CH3)3的系统命名法的名称为2—甲基—2—丙醇,故答案为,2—甲基—2—丙醇;
(5)和 均可与溴化氢反应生成,故答案为b;
(6)由题给信息可知,CH3C≡CCOOCH2CH3与CH2=COOCH2CH3反应生成 ,与氢气发生加成反应生成 ,故答案为。
【点睛】本题考查有机物推断与合成,对比物质的结构明确发生的反应,侧重对有机化学基础知识和逻辑思维能力考查,有利于培养自学能力和知识的迁移能力,需要熟练掌握官能团的结构、性质及相互转化。
16.(2019·全国I卷·高考真题)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中的官能团名称是 。
(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。写出B的结构简式,用星号(*)标出B中的手性碳 。
(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式 。(不考虑立体异构,只需写出3个)
(4)反应④所需的试剂和条件是 。
(5)⑤的反应类型是 。
(6)写出F到G的反应方程式 。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线 (无机试剂任选)。
【答案】 羟基 、、、、 C2H5OH/浓H2SO4、加热 取代反应 、
【分析】有机物A被高锰酸钾溶液氧化,使羟基转化为羰基,B与甲醛发生加成反应生成C,C中的羟基被酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基,则D的结构简式为。D与乙醇发生酯化反应生成E,E中与酯基相连的碳原子上的氢原子被正丙基取代生成F,则F的结构简式为,F首先发生水解反应,然后酸化得到G,据此解答。
【详解】(1)根据A的结构简式可知A中的官能团名称是羟基。
(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳,则根据B的结构简式可知B中的手性碳原子可表示为。
(3)具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式中含有醛基,则可能的结构为、、、、。
(4)反应④是酯化反应,所需的试剂和条件是乙醇/浓硫酸、加热。
(5)根据以上分析可知⑤的反应类型是取代反应。
(6)F到G的反应分两步完成,方程式依次为:、
。
(7)由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备,可以先由甲苯合成,再根据题中反应⑤的信息由乙酰乙酸乙酯合成,最后根据题中反应⑥的信息由合成产品。具体的合成路线图为:,
。
【点睛】本题考查有机物的推断和合成,涉及官能团的性质、有机物反应类型、同分异构体的书写、合成路线设计等知识,利用已经掌握的知识来考查有机合成与推断、反应条件的选择、物质的结构简式、化学方程式、同分异构体的书写的知识。考查学生对知识的掌握程度、自学能力、接受新知识、新信息的能力;考查了学生应用所学知识进行必要的分析来解决实际问题的能力。有机物的结构、性质、转化、反应类型的判断、化学方程式和同分异构体结构简式的书写及物质转化流程图的书写是有机化学学习中经常碰到的问题,掌握常见的有机代表物的性质、各类官能团的性质、化学反应类型、物质反应的物质的量关系与各类官能团的数目关系,充分利用题目提供的信息进行分析、判断是解答的关键。难点是设计合成路线图时有关信息隐含在题干中的流程图中,需要学生自行判断和灵活应用。
17.(2019·全国III卷·高考真题)氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 。
(2) 中的官能团名称是 。
(3)反应③的类型为 ,W的分子式为 。
(4)不同条件对反应④产率的影响见下表:
实验
碱
溶剂
催化剂
产率/%
1
KOH
DMF
Pd(OAc)2
22.3
2
K2CO3
DMF
Pd(OAc)2
10.5
3
Et3N
DMF
Pd(OAc)2
12.4
4
六氢吡啶
DMF
Pd(OAc)2
31.2
5
六氢吡啶
DMA
Pd(OAc)2
38.6
6
六氢吡啶
NMP
Pd(OAc)2
24.5
上述实验探究了 和 对反应产率的影响。此外,还可以进一步探究 等对反应产率的影响。
(5)X为D的同分异构体,写出满足如下条件的X的结构简式 。
①含有苯环;②有三种不同化学环境的氢,个数比为6∶2∶1;③1 mol的X与足量金属Na反应可生成2 g H2。
(6)利用Heck反应,由苯和溴乙烷为原料制备 ,写出合成路线 。(无机试剂任选)
【答案】 间苯二酚(1,3-苯二酚) 羧基、碳碳双键 取代反应 C14H12O4 不同碱 不同溶剂 不同催化剂(或温度等) (5) (6)
【分析】首先看到合成路线:由A物质经反应①在酚羟基的邻位上了一个碘原子,发生了取代反应生成了B物质,B物质与丙烯酸在催化剂的作用下生成了C物质,那C物质就是将丙烯酸中的羧基去掉取代了碘原子的位置;由D反应生成E就是把HI中的H连在了O上,发生的是取代反应;最后heck反应生成W物质。
【详解】(1)A物质所含官能团是两个酚羟基,且苯环上有两个是间位的取代基,那物质的命名就是间苯二酚或1,3-苯二酚;
(2)物质中含有的官能团是碳碳双键和羧基
(3)D物质到E物质没有双键的消失,且在O原子处增加了氢原子,没有双键参与反应所以属于取代反应,W物质中可以轻松数出共有14个C原子,4个氧原子,氢原子的个数可以通过不饱和度来推断出,14个碳的烷应该有30个氢,现在该分子有9个不饱和度,其中一个苯环4个,一个双键1个,一个不饱和度少2个氢,所以30-9×2=12,因此有12个氢原子,即分子式为C14H12O4。
(4)可以从表格中寻找溶剂一样的实验、碱一样的实验发现得出:实验1,2,3探究了不同碱对反应的影响;实验4,5,6探究了不同溶剂对反应的影响,最后只剩下不同催化剂对实验的影响。
(5)D的分子式为:C8H9O2I,要求含苯环,那支链最多含两个C,且1molX与足量Na反应可生成2g氢气,那就证明有两个酚羟基或醇羟基,又有三种不同环境的氢6:2:1,那一定是有两个甲基和两个酚羟基,因为醇羟基没有6个相同环境的氢,则符合条件的有机物结构简式为。
(6)由题意中的heck反应可知需要一个反应物中含双建,一个反应物中含I;从苯出发可以经过溴乙烷和溴化铁的反应制得乙苯,乙苯在乙基上通过烷烃的取代反应引入氯原子,卤代烃在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应产生双键,得到苯乙烯;可以仿照反应①通过相同条件在苯环上引入一个碘原子,因此合成路线图为。
【点睛】最后一个写合成路线,要必须从已有的物质出发,不得自己添加反应所需有机物,仿照题中出现的反应,将合成路线分为两部分,一次合成,遇到不会的合成,首先要在题意和已知中寻找。清楚想要有碳碳双键出现应该利用卤代烃的消去反应。
18.(2018·江苏·高考真题)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)A中的官能团名称为 (写两种)。
(2)DE的反应类型为 。(3)B的分子式为C9H14O,写出B的结构简式: 。
(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分子中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应;
②碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢。
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和乙醇任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】 碳碳双键 羰基 消去反应
【详解】(1)根据A的结构简式,A中的官能团为碳碳双键、羰基。
(2)对比D和E的结构简式,D→E脱去了小分子水,且E中生成新的碳碳双键,故为消去反应。
(3)B的分子式为C9H14O,根据A→B→C结合题给已知可推断出B的结构简式为。
(4)的分子式为C9H6O3,结构中有五个双键和两个环,不饱和度为7;的同分异构体中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应,则其结构中含酚羟基、不含醛基;碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢,说明其分子结构中含酯基且水解产物的结构对称性高;符合条件的的同分异构体的结构简式为。
(5)对比与和的结构简式,根据题给已知,模仿题给已知构建碳干骨架;需要由合成,官能团的变化由1个碳碳双键变为2个碳碳双键,联想官能团之间的相互转化,由与Br2发生加成反应生成,在NaOH醇溶液中发生消去反应生成;与发生加成反应生成,与H2发生加成反应生成。合成路线流程图为:。
【点睛】本题以丹参醇的部分合成路线为载体,考查官能团的识别、反应类型的判断、结构简式的推导、限定条件同分异构体的书写、有机合成路线的设计。难点是限定条件同分异构体的书写和有机合成路线的设计,同分异构体的书写先确定不饱和度和官能团,再用残基法确定可能的结构;有机合成路线的设计,先对比原料和产物的结构,采用“切割化学键”的分析方法,分析官能团发生了什么改变,碳干骨架发生了什么变化,再根据有机物的之间的相互转化和题给信息进行设计。
19.(2016·江苏·高考真题)化合物H是合成抗心律失常药物泰达隆的一种中间体,可通过以下方法合成:
(1)D中的含氧官能团名称为 (写两种)。
(2)F→G的反应类型为 。
(3)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能发生银镜反应;
②能发生水解反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应;
③分子中只有4种不同化学环境的氢。
(4)E经还原得到F,E的分子是为C14H17O3N,写出E的结构简式 。
(5)已知:①苯胺()易被氧化
请以甲苯和(CH3CO)2O为原料制备,写出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】 (酚)羟基、羰基、酰胺基 消去反应
【分析】(1)由结构简式可知D中的含氧官能团名称;
(2)比较F和G的结构简式可知,F分子内脱去1分子水、同时形成碳碳双键生成G;
(3)C的一种同分异构体:①能发生银镜反应,说明含有醛基;②能发生水解反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应,说明水解可生成酚羟基,应含有HCOO-结构;③分子中只有4种不同化学环境的氢,应为对称结构;
(4)E的分子是为C14H17O3N,与D相比在组成减少HBr,E经还原得到F,对比D、F的结构,D中C-Br键断裂、酚羟基中O-H键断裂,C原子与氧原子结合得到E,同时生成HBr;
(5)甲苯发生硝化反应生成,然后还原生成,再与乙酸酐反应生成,最后用酸性高锰酸钾溶液氧化生成。
【详解】(1)根据D的结构简式可知D中的含氧官能团名称为(酚)羟基、羰基、酰胺基;
(2)根据F和G的结构简式可知F→G的反应类型为羟基的消去反应;
(3)①能发生银镜反应,说明含有醛基;②能发生水解反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应,这说明应该是酚羟基和甲酸形成的酯基;③分子中只有4种不同化学环境的氢,说明苯环上的取代基应该是对称的,符合条件的有机物同分异构体为;
(4)E经还原得到F,E的分子是为C14H17O3N,根据D、F的结构简式可知该反应应该是羰基与氢气的加成反应,所以E的结构简式为;
(5)由于苯胺易被氧化,因此首先将甲苯硝化,然后再氧化甲基变为羧基,将硝基还原为氨基后与(CH3CO)2O即可得到产品,流程图为
。
20.(2024·湖南·高考真题)化合物H是一种具有生物活性的苯并呋喃衍生物,合成路线如下(部分条件忽略,溶剂未写出):知识点02 合成其它物质
回答下列问题:
(1)化合物A在核磁共振氢谱上有 组吸收峰;
(2)化合物D中含氧官能团的名称为 、 ;
(3)反应③和④的顺序不能对换的原因是 ;
(4)在同一条件下,下列化合物水解反应速率由大到小的顺序为 (填标号);
① ② ③
(5)化合物的合成过程中,经历了取代、加成和消去三步反应,其中加成反应的化学方程式为 ;
(6)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以和为原料合成的路线 (HCN等无机试剂任选)。
【答案】(1)6
(2) 醛基 醚键
(3)先进行反应③再进行反应④可以防止酚羟基被氧化
(4)①③②
(5);
(6)
【分析】A与氯化剂在加热条件下反应得到B,B在BBr3,0℃的条件下,甲基被H取代得到C,C与CH2BrCH2Br在K2CO3的作用下发生取代反应得到D,D被氧化剂氧化为E,E中存在酯基,先水解,再酸化得到F,F与Cl2CHOCH3在TiCl4的作用下苯环上一个H被醛基取代得到G,G与ClCH2COCH3经历了取代、加成和消去三步反应得到H。
【详解】(1)由A的结构可知,A有6种等效氢,即核磁共振氢谱上有6组吸收峰;
(2)由D的结构可知,化合物D中含氧官能团的名称为:醛基、醚键;
(3)反应③和④的顺序不能对换,先进行反应③再进行反应④可以防止酚羟基被氧化;
(4)
中F的电负性很强,-CF3为吸电子基团,使得-OOCH中C-O键更易断裂,水解反应更易进行,中-CH3是斥电子基团,使得-OOCH中C-O键更难断裂,水解反应更难进行,因此在同一条件下,化合物水解反应速率由大到小的顺序为:①③②;
(5)
化合物G→H的合成过程中,G发生取代反应羟基上的H被-CH2COCH3取代,得到, 中的醛基被相邻取代基中的-CH2加成得到,中的羟基发生消去反应得到,其中加成反应的化学方程式为:;
(6)
和Cl2CHOCH3在TiCl4的作用下发生类似反应⑥的反应得到,与HCN加成得到,酸性水解得到,发生缩聚反应得到,具体合成路线为:。
21.(2024·江苏·高考真题)F是合成含松柏基化合物的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中的含氧官能团名称为醚键和 。
(2)中有副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(3)的反应类型为 ;C转化为D时还生成和 (填结构简式)。
(4)写出同时满足下列条件的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X、Y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能与溶液发生显色反应,Z不能被银氨溶液氧化。
(5)已知:与性质相似。写出以、、和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)
【答案】(1)羰基
(2)
(3) 消去反应 N(CH3)3
(4)
(5)
【分析】A中羰基相连的甲基发生加成反应,得到的羟基与(CH3)2NH发生取代反应,得到物质B,B中N原子在CH3I和Ag2O、H2O的先后作用下,引入一个CH3,得到物质C;C受热发生消去反应,+N(CH3)3同OH-与相邻C上的H发生消去反应生成H2O和N(CH3)3,生成碳碳双键得到物质D,D的碳碳双键在H2O2的碱溶液作用下发生反应,后再酸化引入两个羟基则得到物质E,两个羟基与CH3COCH3在HCl环境中脱去H2O得到物质F。
【详解】(1)根据题中A分子的结构可知,其含氧官能团有醚键和羰基;
(2)
AB的反应中具有活泼-H的酮与甲醛和胺在酸性条件下发生反应生成结构。AB的反应从分子组成上增加了C3H7N,即结构中增加了。副产物分子式C15H24N2O2与生成物B(C12H17NO2)比较,也增加了C3H7N,结合B结构中羰基也具有活泼-H,推断可进一步发生反应得到副产物,其结构简式可表示为 。
(3)据分析,的反应类型为消去反应;C转化为D时还生成和N(CH3)3。
(4)
由题中F的结构简式可知其分子式是C13H16O4,其不饱和度为6,其芳香族同分异构体在碱性条件下水解后酸化,生成X、Y和Z三种有机产物,推断该同分异构体中含有两个酯基,X分子中含有一个手性碳原子,则有一个碳原子连接着四种互不相同的原子或原子团;Y和Z分子中均有2种不同化学环境的氢原子,Y能与溶液发生显色反应,则Y含有酚羟基,推断Y的结构简式是,Z不能被银氨溶液氧化,则Z不含醛基,推断Z的结构简式是CH3COOH;则X分子中共含有5个C原子,其中有-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。
(5)
观察目标产物中存在二硫醚结构,其结构与化合物F结构有高度相似性,经分析,该结构通过原料与中的羰基反应得到;观察产物中含结构,分析该结构通过AB的反应原理得到,能推断合成过程中有中间产物。原料中存在,可以通过水解氧化获得。综上所述,以合成目标产物有两种路线;
路线1:;路线2:;
路线2中,由于中的两个酮羰基均可能与反应,分子中含羰基,且存在羰基活泼-H和亚氨基,容易与甲醛发生副反应。综上分析,合成路线为:。
22.(2024·安徽·高考真题)化合物I是一种药物中间体,可由下列路线合成(代表苯基,部分反应条件略去):
已知:
i)
ii)易与含活泼氢化合物()反应:代表、、、等。
(1)A、B中含氧官能团名称分别为 、 。
(2)E在一定条件下还原得到,后者的化学名称为 。
(3)H的结构简式为 。
(4)E→F反应中、下列物质不能用作反应溶剂的是 (填标号)。
a. b. c. d.
(5)D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),写出其中一种同分异构体的结构简式 。
①含有手性碳 ②含有2个碳碳三键 ③不含甲基
(6)参照上述合成路线,设计以和不超过3个碳的有机物为原料,制备一种光刻胶单体的合成路线 (其他试剂任选)。
【答案】(1) 羟基 醛基
(2)1,2-二甲基苯(邻二甲苯)
(3)
(4)bc
(5) 4 CH≡C-CH2-CH2-CH2-CH(NH2)-C≡CH
(6)
【分析】
有机物A中的羟基在MnO2的催化下与氧气反应生成醛基,有机物B与Ph3CCl发生取代反应生成有机物C;有机物D中的氨基发生取代反应生成有机物E,D中的氨基变为E中的Br,E发生已知条件i的两步反应与有机物C作用最终生成有机物G;有机物G在MnO2的催化先与氧气反应生成有机物H,有机物H的结构为,有机物H最终发生已知条件i的反应生成目标化合物I。
【详解】(1)根据流程中A和B的结构,A中的含氧官能团为羟基,B中的含氧官能团为醛基。
(2)根据题目中的结构,该结构的化学名称为1,2-二甲基苯(邻二甲苯)。
(3)
根据分析,H的结构简式为。
(4)根据已知条件ii,RMgX可以与含有活泼氢的化合物(H2O、ROH、RNH2、RC≡CH等)发生反应,b中含有羟基,c中含有N-H,其H原子为活泼H原子,因此不能用b、c作溶剂。
(5)根据题目所给条件,同分异构体中含有2个碳碳三键,说明结构中不含苯环,结构中不含甲基,说明三键在物质的两端,同分异构体中又含有手性碳原子,因此,可能的结构有:CH≡C-CH2-CH2-CH2-CH(NH2)-C≡CH、CH≡C-CH2-CH2-CH(NH2)-CH2-C≡CH、HC≡C-CH(CH2NH2)-CH2-CH2-C≡CH、HC≡C-CH(CH2CH2NH2)-CH2-C≡CH,共4种。
(6)
根据题目给出的流程,先将原料中的羰基还原为羟基,后利用浓硫酸脱水生成双键,随后将物质与Mg在无水醚中反应生成中间产物,后再与CF3COCF3在无水醚中反应再水解生成目标化合物,具体的流程如下: 。
23.(2022·天津·高考真题)光固化是高效、环保、节能的材料表面处理技术。化合物E是一种广泛应用于光固化产品的光引发剂,可采用异丁酸(A)为原料,按如图路线合成:
回答下列问题:
(1)写出化合物E的分子式: ,其含氧官能团名称为 。
(2)用系统命名法对A命名: ;在异丁酸的同分异构体中,属于酯类的化合物数目为 ,写出其中含有4种处于不同化学环境氢原子的异构体的结构简式: 。
(3)为实现C→D的转化,试剂X为 (填序号)。
a.HBr b.NaBr c.
(4)D→E的反应类型为 。
(5)在紫外光照射下,少量化合物E能引发甲基丙烯酸甲酯()快速聚合,写出该聚合反应的方程式: 。
(6)已知: R=烷基或羧基
参照以上合成路线和条件,利用甲苯和苯及必要的无机试剂,在方框中完成制备化合物F的合成路线。
【答案】(1) 酮羰基、羟基
(2) 2−甲基丙酸 4
(3)c
(4)取代反应(或水解反应)
(5)
(6)
【分析】A和SOCl2在加热条件下发生取代反应生成B,B和苯在催化剂加热条件下发生取代反应生成C,C在一定条件下发生取代反应生成D,D水解生成E。
【详解】(1)根据化合物E的结构简式得到E的分子式:,其含氧官能团名称为酮羰基、羟基;故答案为:;酮羰基、羟基。
(2)A主链由3个碳原子,属于羧酸,因此用系统命名法对A命名:2−甲基丙酸;在异丁酸的同分异构体中,属于酯类的化合物有CH3CH2COOCH3、CH3COOCH2CH3、HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2共4种,其中含有4种处于不同化学环境氢原子的异构体的结构简式:HCOOCH2CH2CH3;故答案为:2−甲基丙酸;4;HCOOCH2CH2CH3。
(3)为实现C→D的转化,取代的是烷基上的氢原子,则需要在光照条件下和溴蒸汽反应,因此试剂X为;故答案为:c。
(4)D→E是溴原子变为羟基,因此其反应类型为取代反应(或水解反应);故答案为:取代反应(或水解反应)。
(5)
在紫外光照射下,少量化合物E能引发甲基丙烯酸甲酯()快速聚合,生成高聚物,则该聚合反应的方程式:;故答案为:。
(6)
甲苯在酸性高锰酸钾溶液条件下被氧化为苯甲酸,苯甲酸和氢气在催化剂作用下生成,和SOCl2在加热条件下反应生成,和苯在催化剂加热条件下反应生成,其合成路线为;故答案为:。
24.(2022·浙江·高考真题)化合物H是一种具有多种生物活性的天然化合物。某课题组设计的合成路线如图(部分反应条件已省略):
已知:R1BrR1MgBr
+
(1)下列说法不正确的是 。
A.化合物A不易与NaOH溶液反应 B.化合物E和F可通过红外光谱区别
C.化合物F属于酯类物质 D.化合物H的分子式是C20H12O5
(2)化合物M的结构简式是 ;化合物N的结构简式是 ;化合物G的结构简式是 。
(3)补充完整C→D的化学方程式:2+2+2Na→ 。
(4)写出2种同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的结构简式(不包括立体异构体) 。
①有两个六元环(不含其他环结构),其中一个为苯环;
②除苯环外,结构中只含2种不同的氢;
③不含—O—O—键及—OH
(5)以化合物苯乙炔()、溴苯和环氧乙烷()为原料,设计如图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选) 。
【答案】(1)CD
(2) HC≡CCOOCH3
(3)2+2NaBr+H2↑
(4)、、、、
(5)
【分析】
A和M反应生成B,根据A、B的结构简式,可知M是HC≡CCOOCH3;根据信息,由逆推,可知D是、N是;根据信息+,由F可知G是。
【详解】(1)A. 苯环上的溴原子不活泼,不易与NaOH溶液发生反应,故A正确;
B. 化合物E和F含有的官能团不能,可通过红外光谱区别,故B正确;
C. 化合物F不含酯基,不属于酯类物质,故C错误;
D. 化合物H的分子式是C20H14O5,故D错误;
选CD。
(2)
A和M反应生成B,根据A、B的结构简式,可知M是HC≡CCOOCH3;根据信息,由逆推,可知D是、N是;根据信息+,由F可知G是。
(3)
根据信息,由逆推,可知D是,C→D的方程式是2+2+2Na→2+2NaBr+H2↑;
(4)①有两个六元环(不含其他环结构),其中一个为苯环;
②除苯环外,结构中只含2种不同的氢,说明结构对称;
③不含—O—O—键及—OH,符合条件的的同分异构体有、、、、。
(5)
溴苯和镁、乙醚反应生成,和环氧乙烷反应生成,发生催化氧化生成, 和苯乙炔反应生成, 合成路线为 。
25.(2019·江苏·高考真题)化合物F是合成一种天然茋类化合物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中含氧官能团的名称为 和 。
(2)A→B的反应类型为 。
(3)C→D的反应中有副产物X(分子式为C12H15O6Br)生成,写出X的结构简式: 。
(4)C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FeCl3溶液发生显色反应;
②碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1。
(5)已知:(R表示烃基,R'和R"表示烃基或氢),写出以和CH3CH2CH2OH为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】 (酚)羟基 羧基 取代反应
【分析】有机物A和SOCl2在加热条件下发生取代反应生成B,B和甲醇发生取代反应生成C,C和CH3OCH2Cl在三乙胺存在条件下发生取代反应生成D,D和CH3I在K2CO3条件下发生取代反应生成E,E在LiAlH4条件下发生还原反应生成F,据此解答。
【详解】(1)由A的结构简式可知,A中含氧官能团为-OH和-COOH,名称为(酚)羟基、羧基,
故答案为(酚)羟基;羧基;
(2)根据以上分析可知,A→B的反应中-COOH中的羟基被氯原子取代,反应类型为取代反应,
故答案为取代反应;
(3)观察对比C、D的结构可知,C→D的反应中酚羟基上的氢原子被-CH2OCH3取代生成D,根据副产物X的分子式C12H15O6Br,C→D的反应生成的副产物为C中两个酚羟基都发生了取代反应,可知X的结构简式为,
故答案为;
(4)C为,C的同分异构体满足以下条件:①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1:1,说明含苯环的产物分子中有两种类型的氢原子且数目相等,应为间苯三酚,则该同分异构体为酚酯,结构简式为,
故答案为;
(5)根据逆合成法,若要制备,根据题给已知可先制备和CH3CH2CHO。结合所给原料,1-丙醇催化氧化生成CH3CH2CHO,参考题中E→F的反应条件, 在LiAlH4条件下发生还原反应生成,和HCl发生取代反应生成,在Mg、无水乙醚条件下发生已知中的反应生成,和CH3CH2CHO在一定条件下反应生成,所以合成路线设计为:
CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO,
,
故答案为CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO,
。
【点睛】本题以化合物F的合成路线为载体,考查官能团的识别、反应类型的判断、副产物结构简式的推导、限定条件同分异构体的书写、有机合成路线的设计。难点是有机合成路线的设计,有机合成路线的设计,先对比原料和产物的结构,采用“切割化学键”的分析方法,分析官能团发生了什么改变,碳干骨架发生了什么变化,再根据有机物的之间的相互转化和题给信息进行设计。
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专题49 有机推断综合题
——结构全知型+信息+设计合成路线
考点
十年考情(2016-2025)
命题趋势
考点1 合成新药物
2025:云南、江苏、安徽
2024:天津、重庆、上海
2023:天津
2022:江苏、辽宁
2021:江苏、天津、湖南
2020:江苏、天津
2019:天津、全国I卷、全国III卷
2018:江苏
2016:江苏
注重考查学科核心知识 :有机推断题考查的知识点相对比较稳定,涉及的问题常包含物质名称或分子式、官能团名称或符号、反应条件、反应类型、结构简式、方程式书写、同分异构体、检验及计算、设计合成路线等核心知识。各问题之间既相对独立,又相互关联,是典型的综合类题目。
强调知识的灵活运用与综合分析 :有机推断综合题列入必考题型,是高考的经典压轴题。通常以药物、材料、新物质的合成为背景,设计一系列合成路线,有的试题为结构全知型+信息,即合成路线中各物质的结构简式是已知的,同时题目还给一些信息。此类试题中所涉及的有机物大多是陌生且比较复杂的,需要根据观察各物质结构简式前后的变化来分析其断键位置及反应特点,利用题目给出的一些信息,然后按题目要求回答各个问题。有机合成路线的设计,先对比原料和产物的结构,采用“切割化学键”的分析方法,分析官能团发生了什么改变,碳干骨架发生了什么变化,再根据有机物的之间的相互转化和题给信息进行设计。难点是设计合成路线图时有关信息隐含在题干中的流程图中,需要学生自行判断和灵活应用。
考点2 合成其它物质
2024:湖南、江苏、安徽
2022:天津、浙江
2019:江苏
知识点01 合成新药物
1.(2025·云南·高考真题)化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
已知:在Ru(Ⅱ)的催化下,端烯烃和生烯烃复分解反应得到产物。
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称为 。
(2)对比C和D的结构,可以推知C和D的 (填标号)不相同。
a.分子式 b.质谱图中的碎片峰 c.官能团
(3)D→F中另一产物的化学名称为 。
(4)E发生加聚反应,产物的结构简式为 。
(5)F→G的反应类型为 。
(6)羰基具有较强的极性。I→J经历了加成和消去的过程,其中间体的结构简式为 (填标号)。
a. b. c. d.
(7)的化学方程式为 。
(8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。
①能与发生显色反应;1mol该物质与足量NaOH溶液反应,消耗3molNaOH。
②核磁共振氢谱显示6组峰,且峰面积比为。
③含有酯基和氨基(或取代的氨基,,和可以是H或烃基)。
2.(2025·江苏·高考真题)G是一种四环素类药物合成中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中,与2号碳相比,1号碳的键极性相对 (填“较大”或“较小”)。
(2)会产生与E互为同分异构体且含五元环的副产物,其结构简式为 。
(3)E分子中含氧官能团名称为醚键、羰基和 ,F分子中手性碳原子数目为 。
(4)写出同时满足下列条件的G的一种同分异构体的结构简式: 。
①含有3种不同化学环境的氢原子;②碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机产物,,X的相对分子质量为60,Y含苯环且能与溶液发生显色反应。
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和两碳以下的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
3.(2025·安徽·高考真题)有机化合物C和F是制造特种工程塑料的两种重要单体,均可以苯为起始原料按下列路线合成(部分反应步骤和条件略去):
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团名称为 ;B→C的反应类型为 。
(2)已知A→B反应中还生成和,写出A→B的化学方程式 。
(3)脂肪烃衍生物G是C的同分异构体,分子中含有羟甲基(),核磁共振氢谱有两组峰。G的结构简式为 。
(4)下列说法错误的是 (填标号)。
a.A能与乙酸反应生成酰胺 b.B存在2种位置异构体
c.D→E反应中,是反应试剂 d.E→F反应涉及取代过程
(5)4,4'-二羟基二苯砜(H)和F在一定条件下缩聚,得到性能优异的特种工程塑料——聚醚砜醚酮()。写出的结构简式 。
(6)制备反应中,单体之一选用芳香族氟化物F,而未选用对应的氯化物,可能的原因是 。
(7)已知酮可以被过氧酸(如间氯过氧苯甲酸,)氧化为酯:
参照题干合成路线,写出以苯为主要原料制备苯甲酸苯酯()的合成路线 (其他试剂任选)。
4.(2024·天津·高考真题)天然产物P是具有除草活性的植物化感物质,其合成路线如下:
(1)A因官能团位置不同而产生的异构体(不包含A)数目为: ;其中核磁共振氢谱有四组峰的异构体的结构简式为 ,系统命名为 。
(2)B的含氧官能团名称为 。
(3)写出B→C的化学方程式 。
(4)D的结构简式为 。
(5)F→G的反应类型为 。
(6)根据G与H的分子结构,判断下列说法正确的是 (填序号)。
a.二者互为同分异构体 b.H的水溶性相对较高 c.不能用红外光谐区分二者
(7)已知产物P在常温下存在如下互变异构平衡。下列说法错误的是 (填序号)。
a.P和经催化加氢可得相同产物 b.P和互为构造异构体
c.P存在分子内氢键 d.含有手性碳原子
(8)已知氯代烃()与醇()在碱的作用下生成醚()。以甲苯和化合物C为原料,参照题干路线,完成目标化合物的合成(无机试剂任选) 。
5.(2024·重庆·高考真题)氘代药物M可用于治疗迟发性运动障碍。M的合成路线I如下所示(部分试剂及反应条件略)。
已知:
(1)A→B的反应类型为 。
(2)B中所含官能团的名称为醛基和 。
(3)C的化学名称为 。
(4)在酸催化和加热条件下,G与反应的化学方程式为 。
(5)K的结构简式为 。
(6)的同分异构体能同时满足以下条件的有 个(不考虑立体异构体)。
(i)含环戊烷基:(ii)含两个甲基:(iii)含碳氧双键
其中,核磁共振氢谱显示五组峰(峰面积比为)的同分异构体的结构简式为 (只写一个)。
(7)为了减少G的用量,利用上述合成路线I中的相关试剂,并以F为原料,设计M的合成路线Ⅱ.假定每一步反应的产率均为a,合成路线I和Ⅱ中均生成,理论上G的用量最少的合成路线Ⅱ为 (涉及合成路线I中的化合物用对应字母表示)。
6.(2024·上海·高考真题)瑞格列奈的制备。
(1)瑞格列奈中的含氧官能团除了羧基、醚键,还存在 。
(2)反应①的反应类型为_______。
A.还原反应 B.消去反应 C.取代反应 D.氧化反应
(3)反应②的试剂和条件是 。
(4)D的分子式是,画出D的结构简式 。
(5)化合物D有多种同分异构体,写出满足下列条件的D的同分异构体的结构简式 。
i.芳香族化合物,可以发生银镜反应;
ii.核磁共振氢谱中显示出3组峰,其峰面积之比为。
(6)G对映异构体分离后才能发生下一步反应
①G中有 个手性碳
②已知,用和谷氨酸可制备,该物质可用于分离对映异构体。谷氨酸的结构简式为: 。检验谷氨酸的试剂是 。
A.硝酸 B.茚三酮 C. D.
(7)用与G可直接制取I。但产率变低,请分析原因 。
(8)以和合成 。
7.(2023·天津·高考真题)二氧化碳的转化与综合利用是实现“碳达峰”“碳中和”战略的重要途径。近期,我国学者以电催化反应为关键步骤,用CO2作原料,实现了重要医药中间体——阿托酸的合成,其合成路线如下:
(1)阿托酸所含官能团名称为碳碳双键、 。
(2)A→B的反应类型为 。
(3)A的含有苯环且能发生银镜反应的同分异构体数目为 ,其中在核磁共振氢谱中呈现四组峰的结构简式为 。
(4)写出B→C反应方程式: 。
(5)C→D反应所需试剂及条件为 。
(6)在D→E反应中,用Mg作阳极、Pt作阴极进行电解,则CO2与D的反应在 (填“阳极”或“阴极”)上进行。
(7)下列关于E的叙述错误的是 (填序号)。
a.可发生聚合反应
b.分子内9个碳原子共平面
c.分子内含有1个手性碳原子
d.可形成分子内氢键和分子间氢键
(8)结合题干信息,完成以下合成路线: 。
( )
8.(2022·江苏·高考真题)化合物G可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下:
(1)A分子中碳原子的杂化轨道类型为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)D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分子中含有4种不同化学环境的氢原子;②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2种含氧官能团,2种产物均能被银氨溶液氧化。
(4)F的分子式为,其结构简式为 。
(5)已知:(R和R'表示烃基或氢,R''表示烃基);
写出以和为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) 。
9.(2022·辽宁·高考真题)某药物成分H具有抗炎、抗病毒、抗氧化等生物活性,其合成路线如下:
已知:
回答下列问题:
(1)A的分子式为 。
(2)在溶液中,苯酚与反应的化学方程式为 。
(3)中对应碳原子杂化方式由 变为 ,的作用为 。
(4)中步骤ⅱ实现了由 到 的转化(填官能团名称)。
(5)I的结构简式为 。
(6)化合物I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)。
10.(2021·江苏·高考真题)F是一种天然产物,具有抗肿瘤等活性,其人工合成路线如图:
(1)A分子中采取sp2杂化的碳原子数目是 。
(2)B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分子中不同化学环境的氢原子个数比是2:2:2:1。
②苯环上有4个取代基,且有两种含氧官能团。
(3)A+B→C的反应需经历A+B→X→C的过程,中间体X的分子式为C17H17NO6。X→C的反应类型为 。
(4)E→F中有一种分子式为C15H14O4的副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(5)写出以和为原料制备 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)。
11.(2021·天津·高考真题)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 。
(5)E~G中,含手性碳原子的化合物有 (填字母)。
(6)E→F反应所用的化合物X的分子式为,该化合物能发生银镜反应,写出其结构简式 ,化合物X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)参考以上合成路线及反应条件,以和必要的无机试剂为原料,合成,在方框中写出路线流程图。
12.(2021·湖南·高考真题)叶酸拮抗剂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:
回答下列问题:
已知:①
②
(1)A的结构简式为 ;
(2),的反应类型分别是 , ;
(3)M中虚线框内官能团的名称为a ,b ;
(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与溶液发生显色发应
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 ;
(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 ;
(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)。
13.(2020·江苏·高考真题)化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中的含氧官能团名称为硝基、 和 。
(2)B的结构简式为 。
(3)C→D的反应类型为 。
(4)C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FeCl3溶液发生显色反应。
②能发生水解反应,水解产物之一是α-氨基酸,另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1:1且含苯环。
(5)写出以CH3CH2CHO和为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) 。
14.(2020·天津·高考真题)天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。
已知: (Z= —COOR,—COOH等)
回答下列问题:
(1)A的链状同分异构体可发生银镜反应,写出这些同分异构体所有可能的结构: 。
(2)在核磁共振氢谱中,化合物B有 组吸收峰。
(3)化合物X的结构简式为 。
(4)D→E的反应类型为 。
(5)F的分子式为 ,G所含官能团的名称为 。
(6)化合物H含有手性碳原子的数目为 ,下列物质不能与H发生反应的是 (填序号)。
a.CHCl3 b.NaOH溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.金属Na
(7)以 和 为原料,合成 ,写出路线流程图(无机试剂和不超过2个碳的有机试剂任选) 。
15.(2019·天津·高考真题)我国化学家首次实现了膦催化的环加成反应,并依据该反应,发展了一条合成中草药活性成分茅苍术醇的有效路线。
已知环加成反应:
(、可以是或)
回答下列问题:
(1)茅苍术醇的分子式为 ,所含官能团名称为 ,分子中手性碳原子(连有四个不同的原子或原子团)的数目为 。
(2)化合物B的核磁共振氢谱中有 个吸收峰;其满足以下条件的同分异构体(不考虑手性异构)数目为 。
①分子中含有碳碳叁键和乙酯基
②分子中有连续四个碳原子在一条直线上
写出其中碳碳叁键和乙酯基直接相连的同分异构体的结构简式 。
(3)的反应类型为 。
(4)的化学方程式为 ,除外该反应另一产物的系统命名为 。
(5)下列试剂分别与和反应,可生成相同环状产物的是 (填序号)。
a. b. c.溶液
(6)参考以上合成路线及条件,选择两种链状不饱和酯,通过两步反应合成化合物,在方框中写出路线流程图(其他试剂任选)。
16.(2019·全国I卷·高考真题)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中的官能团名称是 。
(2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。写出B的结构简式,用星号(*)标出B中的手性碳 。
(3)写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式 。(不考虑立体异构,只需写出3个)
(4)反应④所需的试剂和条件是 。
(5)⑤的反应类型是 。
(6)写出F到G的反应方程式 。
(7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制备的合成路线 (无机试剂任选)。
17.(2019·全国III卷·高考真题)氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反应合成W的一种方法:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 。
(2) 中的官能团名称是 。
(3)反应③的类型为 ,W的分子式为 。
(4)不同条件对反应④产率的影响见下表:
实验
碱
溶剂
催化剂
产率/%
1
KOH
DMF
Pd(OAc)2
22.3
2
K2CO3
DMF
Pd(OAc)2
10.5
3
Et3N
DMF
Pd(OAc)2
12.4
4
六氢吡啶
DMF
Pd(OAc)2
31.2
5
六氢吡啶
DMA
Pd(OAc)2
38.6
6
六氢吡啶
NMP
Pd(OAc)2
24.5
上述实验探究了 和 对反应产率的影响。此外,还可以进一步探究 等对反应产率的影响。
(5)X为D的同分异构体,写出满足如下条件的X的结构简式 。
①含有苯环;②有三种不同化学环境的氢,个数比为6∶2∶1;③1 mol的X与足量金属Na反应可生成2 g H2。
(6)利用Heck反应,由苯和溴乙烷为原料制备 ,写出合成路线 。(无机试剂任选)
18.(2018·江苏·高考真题)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)A中的官能团名称为 (写两种)。
(2)DE的反应类型为 。(3)B的分子式为C9H14O,写出B的结构简式: 。
(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分子中含有苯环,能与FeCl3溶液发生显色反应,不能发生银镜反应;
②碱性条件水解生成两种产物,酸化后分子中均只有2种不同化学环境的氢。
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和乙醇任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
19.(2016·江苏·高考真题)化合物H是合成抗心律失常药物泰达隆的一种中间体,可通过以下方法合成:
(1)D中的含氧官能团名称为 (写两种)。
(2)F→G的反应类型为 。
(3)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能发生银镜反应;
②能发生水解反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应;
③分子中只有4种不同化学环境的氢。
(4)E经还原得到F,E的分子是为C14H17O3N,写出E的结构简式 。
(5)已知:①苯胺()易被氧化
请以甲苯和(CH3CO)2O为原料制备,写出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)
20.(2024·湖南·高考真题)化合物H是一种具有生物活性的苯并呋喃衍生物,合成路线如下(部分条件忽略,溶剂未写出):知识点02 合成其它物质
回答下列问题:
(1)化合物A在核磁共振氢谱上有 组吸收峰;
(2)化合物D中含氧官能团的名称为 、 ;
(3)反应③和④的顺序不能对换的原因是 ;
(4)在同一条件下,下列化合物水解反应速率由大到小的顺序为 (填标号);
① ② ③
(5)化合物的合成过程中,经历了取代、加成和消去三步反应,其中加成反应的化学方程式为 ;
(6)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以和为原料合成的路线 (HCN等无机试剂任选)。
21.(2024·江苏·高考真题)F是合成含松柏基化合物的中间体,其合成路线如下:
(1)A分子中的含氧官能团名称为醚键和 。
(2)中有副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(3)的反应类型为 ;C转化为D时还生成和 (填结构简式)。
(4)写出同时满足下列条件的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X、Y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能与溶液发生显色反应,Z不能被银氨溶液氧化。
(5)已知:与性质相似。写出以、、和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)
22.(2024·安徽·高考真题)化合物I是一种药物中间体,可由下列路线合成(代表苯基,部分反应条件略去):
已知:
i)
ii)易与含活泼氢化合物()反应:代表、、、等。
(1)A、B中含氧官能团名称分别为 、 。
(2)E在一定条件下还原得到,后者的化学名称为 。
(3)H的结构简式为 。
(4)E→F反应中、下列物质不能用作反应溶剂的是 (填标号)。
a. b. c. d.
(5)D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),写出其中一种同分异构体的结构简式 。
①含有手性碳 ②含有2个碳碳三键 ③不含甲基
(6)参照上述合成路线,设计以和不超过3个碳的有机物为原料,制备一种光刻胶单体的合成路线 (其他试剂任选)。
23.(2022·天津·高考真题)光固化是高效、环保、节能的材料表面处理技术。化合物E是一种广泛应用于光固化产品的光引发剂,可采用异丁酸(A)为原料,按如图路线合成:
回答下列问题:
(1)写出化合物E的分子式: ,其含氧官能团名称为 。
(2)用系统命名法对A命名: ;在异丁酸的同分异构体中,属于酯类的化合物数目为 ,写出其中含有4种处于不同化学环境氢原子的异构体的结构简式: 。
(3)为实现C→D的转化,试剂X为 (填序号)。
a.HBr b.NaBr c.
(4)D→E的反应类型为 。
(5)在紫外光照射下,少量化合物E能引发甲基丙烯酸甲酯()快速聚合,写出该聚合反应的方程式: 。
(6)已知: R=烷基或羧基
参照以上合成路线和条件,利用甲苯和苯及必要的无机试剂,在方框中完成制备化合物F的合成路线。
24.(2022·浙江·高考真题)化合物H是一种具有多种生物活性的天然化合物。某课题组设计的合成路线如图(部分反应条件已省略):
已知:R1BrR1MgBr
+
(1)下列说法不正确的是 。
A.化合物A不易与NaOH溶液反应 B.化合物E和F可通过红外光谱区别
C.化合物F属于酯类物质 D.化合物H的分子式是C20H12O5
(2)化合物M的结构简式是 ;化合物N的结构简式是 ;化合物G的结构简式是 。
(3)补充完整C→D的化学方程式:2+2+2Na→ 。
(4)写出2种同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的结构简式(不包括立体异构体) 。
①有两个六元环(不含其他环结构),其中一个为苯环;
②除苯环外,结构中只含2种不同的氢;
③不含—O—O—键及—OH
(5)以化合物苯乙炔()、溴苯和环氧乙烷()为原料,设计如图所示化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选) 。
25.(2019·江苏·高考真题)化合物F是合成一种天然茋类化合物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A中含氧官能团的名称为 和 。
(2)A→B的反应类型为 。
(3)C→D的反应中有副产物X(分子式为C12H15O6Br)生成,写出X的结构简式: 。
(4)C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FeCl3溶液发生显色反应;
②碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1。
(5)已知:(R表示烃基,R'和R"表示烃基或氢),写出以和CH3CH2CH2OH为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)。
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