内容正文:
专题10 有机推断与有机合成综合题
五年考情概览:解读近三年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
典型真题精析:代表性真题分类精讲并点评命题规律,设置仿照题目。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
易错易错速记:归纳串联解题必备知识,总结易错易混点。
高考模拟探源:精选适量最新模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
近三年考查统计
"有机推断与有机合成综合题"是江苏高考化学试卷中的压轴大题之一,具有情境新颖、综合性强、能力要求高的特点。其命题主要聚焦以下几个方面:
知识覆盖的全面性:题目广泛覆盖高中有机化学的核心知识,包括官能团的性质与转化、有机反应类型与机理、同分异构现象、有机化合物的命名与表征等。
信息迁移与应用能力:试题常提供新药物、新材料、新反应等真实科研情境,并给出新信息(反应原理、转化路径),要求你能够理解、吸收并应用这些新信息解决陌生情境下的有机推断与合成问题。
逻辑推理与综合思维:通过有机合成路线图(框图推断) 的形式,考查你分析推理(正向、逆向、中间突破)、综合运用有机化学知识解决问题的能力。
"素养导向"的体现:试题注重体现"宏观辨识与微观探析"(如官能团与性质的对应)、"变化观念与平衡思想"(如反应条件控制与副反应分析)、"证据推理与模型认知"(如基于信息进行推断与合成设计)等化学学科核心素养。
主要考向有:
1.有机物结构与性质。如官能团名称、有机物命名、碳原子杂化方式、手性碳判断。
2.有机反应与分析。如反应类型判断、反应条件与试剂、化学/离子方程式书写、副产物/中间体推断。
3.有机合成路线设计。如合成路线流程设计(常限定原料、利用题给信息)。
4.同分异构体书写。如限定条件同分异构体的书写与判断(数目或结构简式)。
5.物质结构与推断。如未知物结构简式推断(结合分子式、反应信息、转化关系)。
考向 有机推断与有机合成综合题
2025·江苏卷第15题
2024·江苏卷第15题
2023·江苏卷第15题
2022·江苏卷第15题
2021·江苏卷第16题
考向 有机推断与有机合成综合题
【典题1】(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)。
◆一句话点评:以药物中间体的合成为情境载体,考查化学键极性判断、同分异构体的书写、有机合成路线的合成等知识。
【仿照题】 (2025·江苏常州·模拟预测)布洛芬缓释胶囊具有解热镇痛的作用,其有效成分布洛芬(F)的一种合成工艺路线如下:
已知:
(1)的反应类型为 。
(2)D中含有的官能团有 。
(3)转化中加入的目的是 。
(4)E的结构简式为 。
(5)写出一种符合下列条件的D的同分异构体的结构简式 。
①遇溶液显紫色
②在碱性条件下水解后酸化,得到两种含相同碳原子数且碳原子形成的骨架也相同的有机产物,其中含苯环的产物有3种不同化学环境的氢,另一种产物不含手性碳。
(6)已知:①;②其中、表示烃基或者H。写出以为原枓制备的合成路线流程图 (无机试剂、有机溶剂和流程中的有机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【典题2】(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)
◆一句话点评:以药物中间体的合成为情境载体,考查官能团的识别、同分异构体的书写、有机合成路线的合成等知识。
【仿照题2】(2025·江苏·二模)化合物G的一种合成路线如下图所示:
(1)A→B的反应①中有生成,则A→B的反应①的类型为 反应。
(2)制取CH3MgBr须在无活性氢(酸、水、醇均含有活性氢)的环境中,CH3MgBr与水会发生水解反应,所得产物为CH4和 。
(3)设计检验有机物C中是否存在有机物B的实验方案: 。
(4)已知Ts—为的简写,则1mol中所含σ键的数目为 。
(5)G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,核磁共振氢谱中有3个吸收峰
②能发生银镜反应,不能发生水解反应
(6)已知:①。②(R表示烃基)。请设计以为原料制备的合成路线 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
考向 有机推断与有机合成综合题
1.(2023·江苏·高考真题)化合物I是鞘氨醇激酶抑制剂,其合成路线如下:
(1)化合物A的酸性比环己醇的 (填“强”或“弱”或“无差别”)。
(2)B的分子式为,可由乙酸与反应合成,B的结构简式为 。
(3)A→C中加入是为了消耗反应中产生的 (填化学式)。
(4)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: 。
碱性条件水解后酸化生成两种产物,产物之一的分子中碳原子轨道杂化类型相同且室温下不能使2%酸性溶液褪色;加热条件下,铜催化另一产物与氧气反应,所得有机产物的核磁共振氢谱中只有1个峰。
(5)G的分子式为,F→H的反应类型为 。
(6)写出以、和为原料制备的合成路线流图 (须用NBS和AIBN,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)。
2.(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) 。
3.(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)。
1. 有机合成中碳骨架的构建
(1) 链增长的反应:
①加聚反应;②缩聚反应;③酯化反应等
(2) 链缩短的反应:
①烷烃的裂化反应;
②酯类、糖类、蛋白质等的水解反应等
(3) 常见由链成环的方法:
①二元醇成环:
如HOCH2CH2OH+H2O
②羟基酸酯化成环:
如 +H2O
③氨基酸成环:
如
④二元羧酸成环:
如HOOCCH2CH2COOH+H2O
2. 有机合成中官能团的转化
(1) 官能团的引入
引入的官能团
引入官能团的常用方法
—OH
①烯烃与水加成;②卤代烃水解;③醛(或酮)和氢气加成;④酯的水解
—X
(卤素原子)
①烯烃(炔烃)与X2或HX加成;②醇与HX取代;③烃的取代
β碳上有氢原子的醇或卤代烃消去
—CHO
含有结构的醇催化氧化
含有CHR′ROH结构的醇催化氧化
—COOH
① —CHO被银氨溶液、新制Cu(OH)2、O2等氧化;②酯在酸性条件下水解;③酯在碱性条件下水解后酸化
—COO—
酯化反应
苯环上
官能团
的引入
①用FeX3作催化剂与卤素单质反应,在苯环上引入卤素原子;②苯的同系物在光照条件下与卤素单质发生取代反应,在苯环侧链上引入卤素原子;③与浓硝酸、浓硫酸的混合物发生硝化反应,在苯环上引入硝基;④甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化,在苯环上引入羧基
(2) 官能团的消除
①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环);
②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基;
③通过加成或氧化反应等消除醛基;
④通过水解反应消除酯基、酰胺基、卤素原子。
3.常见限制条件与结构关系总结
4.常见的有机反应
反应类型
重要的有机反应
取代反应
烷烃的卤代:CH4+Cl2CH3Cl+HCl
烯烃的卤代(α-H):CH2===CH—CH3+Cl2CH2===CH—CH2Cl+HCl
卤代烃的水解:CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
醇转化为卤代烃:CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
皂化反应:+3NaOH3C17H35COONa+
酯化反应:+C2H5OH+H2O
醇脱水成醚:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
糖类的水解:(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6
二肽的水解:+H2O―→
苯环上的卤代:+Br2+HBr↑
苯环上的硝化:+HO—NO2+H2O
苯环上的磺化:+HO—SO3H+H2O
苯酚与溴反应:+3Br2―→↓+3HBr
加成反应
烯烃的加成:CH3—CH===CH2+HCl(马氏规则)
炔烃的加成:HC≡CH+H2O
(烯醇) (醛)
苯环的加氢:+3H2
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
加聚反应
单烯烃的加聚:nCH2===CH2CH2—CH2
共轭二烯烃的加聚:
异戊二烯 聚异戊二烯(天然橡胶)
[此外需要记住丁苯橡胶()和氯丁橡胶()的单体]
缩聚反应
二元醇与二元酸之间的缩聚:
n+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O
羟基酸之间的缩聚:+(n-1)H2O
氨基酸之间的缩聚: nH2NCH2COOH+―→
+(2n-1)H2OO
苯酚与HCHO的缩聚:n+nHCHO+(n-1)H2O
注:羟醛缩合的条件需满足苯环上酚羟基邻、对位3个位置上至少有2个空位
氧化反应
催化氧化:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O、2CH3CHO+O22CH3COOH
醛基与银氨溶液的反应:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O(注意配平)
醛基与新制氢氧化铜的反应:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
还原反应
醛基、羰基加氢:CH3CHO+H2CH3CH2OH、+H2
硝基还原为氨基:
1. (2025·江苏·一模)化合物M可用于心衰治疗,一种合成路线如下:
(1)A分子中含有的官能团为 。
(2)B分子中采取杂化的原子数目有 个。
(3)的反应类型为 。
(4)中有副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(5)C的一种同分异构体同时满足下列条件:能与溶液发生显色反应,分子中含有4种不同化学环境的氢原子。写出该同分异构体的结构简式: 。
(6)已知:、写出以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) 。
2. (2022·江苏·二模)一种药物中间体有机物F的合成路线如下:
(1)C →D的反应类型为 。
(2)原料A中混有杂质,则E中会混有与E互为同分异构体的副产物 X,X也含有1个含氮五元环。该副产物X的结构简式为 。
(3)D→E反应过程分两步进行,步骤①中D与正丁基锂反应产生化合物Y( ),步骤②中Y再通过加成、取代两步反应得到E.则步骤②中除E外的另一种产物的化学式为 。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件,写出其结构简式: 。
①含有手性碳原子,且能使溴的CCl4溶液褪色。
②酸性条件下水解能生成两种芳香族化合物,其中一种产物分子中不同化学环境的氢原子个数比是1:2,且能与NaHCO3溶液反应。
(5)已知:格氏试剂(RMgBr,R为烃基)能与水、羟基、羧基、氨基等发生反应。写出以、CH3MgBr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) 。
3. (2025·江苏泰州·模拟预测)化合物J是合成壳二孢氯素的中间体,其人工合成路线如下:
(1)A分子中手性碳原子数为 。
(2)若将B换成,则会在第2步反应中生成和 。
(3)E→F的反应类型为 ;H的结构简式为 。
(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: 。
分子中存在1个六元碳环,只含有4种不同化学环境的氢原子;能使的溶液褪色,不能与金属钠反应。
(5)已知:
①(R表示烃基,X表示卤原子)
②
写出以制备的合成路线流程图(须用DBU,无机试剂与有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
4.(2025·江苏淮安·二模)夫马洁林是一种用于治疗微孢子虫病的抗生素,其部分合成路线如下:
(1)中含键的数目为 。
(2)化合物B的分子式为,则B结构简式为 。
(3)的过程,加入强碱性的作用是 。
(4)写出一种符合下列条件的C的同分异构体的结构简式: 。
Ⅰ.能发生银镜反应;Ⅱ.核磁共振氢谱图中有3个峰
(5)写出以为原料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)。
5. (2025·江苏徐州·二模)我国科学家从丙酮出发,研究出新型药物中间体H,合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)A中官能团名称为 。
(2)B→C的反应方程式为 ;F→G的反应类型为 。
(3)已知:,D的结构简式为 。
(4)写出符合下列条件的H的同分异构体: 。
①含有两个五元环 ②官能团的种类和数量与H相同 ③核磁共振氢谱含有2组吸收峰
(5)已知:。
参照以上合成路线,以、丙酮和无水乙醚为原料合成: (无机试剂任选)。
6.(2025·江苏盐城·三模)化合物F是制备汉防己甲素的重要中间体,一种合成路线如下:
(1)A中所含官能团除醛基外还有 。
(2)A→B的反应须经历,则反应类型依次为 、 。
(3)D→E的反应会有副产物产生,该副产物与E互为同分异构体,写出该副产物的结构简式 。
(4)写出满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式 。
①分子中含3种不同化学环境的氢原子
②一定条件下能与银氨溶液反应,且在碱性条件下能水解
(5)已知: (R、代表烃基或H,代表烃基)。
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选,合成路线流程图示例见本题题干) 。
7.(2025·江苏连云港·二模)索拉非尼(H)可用于肝癌的治疗,其一种合成路线如下:
(1)欲确定中存在和化学键,可采取的仪器分析方法为______(填字母)。
A.原子发射光谱 B.核磁共振氢谱 C.质谱 D.红外光谱
(2)C在酸性条件下不稳定,B→C的反应中应控制的投料比不低于 。
(3)E→F的反应类型为 。
(4)G的分子式为C8H3ClF3NO,其结构简式为 。
(5)F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分子中所有碳原子的杂化方式相同;
②1 mol该物质完全水解最多消耗3 mol NaOH,水解产物之一的分子中不同化学环境的氢原子个数比为2:1。
(6)已知:
请设计以和为原料制备的合成路线 。(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)
8.(2025·江苏连云港·一模)化合物H是四氢异喹啉阿司匹林衍生物,其合成路线如下:
(1)C的分子式为C10H15NO2,则C的结构简式为 。
(2)D分子中含氧官能团的名称为 ,分子中采取sp2杂化的碳原子数目为 。
(3)D→E过程中发生的化学反应依次为加成反应和消去反应,则过程中生成的中间体X的结构简式为 。
(4)G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: 。
①1mol该物质完全水解最多消耗4 mol NaOH。
②在酸性条件下水解后的一种产物能与FeCl3发生显色反应,且有3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 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
9.(2025·江苏南通·二模)玛巴洛沙韦片是一种治疗甲型或乙型流感病毒的特效药,H是合成玛巴洛沙韦的一种重要中间体,其合成路线如下:(注:为;为)
(1)A分子中含氧官能团有羧基、醚键和 。
(2)写出B的结构简式: 。
(3)E→F中还生成另一种有机物X,X分子中除苯环外还含有一个六元环。写出X的结构简式: 。
(4)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: 。
分子中含有手性碳原子;在酸性条件下水解生成两种产物,其中一种能与发生显色反应,且有2种不同环境的氢原子。
(5)已知:。设计以、、、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)。
10.(2025·江苏·三模)有机化合物H是一种利尿药物的中间体,其一种合成路线如图所示:
(1)AB所需的反应物及反应条件是 。
(2)的反应类型为 。
(3)F的分子式为,F的结构简式为 。
(4)写出同时满足下列条件的H的一种同分异构体的结构简式: 。
①含有两个苯环,能使溴的四氯化碳溶液褪色;
②含有四种不同化学环境的氢。
(5)已知:①甲苯中甲基为邻对位定位基,使新引入的基团在其邻对位;
②苯甲酸中羧基为间位定位基,使新引入的基团在其间位。
设计以,、为原料制备的合成路线 。(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)
11.(2025·江苏宿迁·模拟预测)有机物I是合成某药物的重要中间体,某研究小组按以下路线合成该有机物(部分反应条件及试剂已简化):
已知:
(1)写出E中含氧官能团的名称 。
(2)化合物D的沸点高于化合物C的可能原因是 。
(3)反应过程中涉及①加成反应、②消去反应、③加成反应的过程,写出消去反应所得产物的结构简式 。
(4)写出同时符合下列条件的G的同分异构体的结构简式 。
①遇溶液显紫红色;
②核磁共振氢谱表明,分子中有4种不同化学环境的氢原子。
(5)以丙酮()和为有机原料,利用以上合成路线中的相关信息,设计化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选) 。
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专题10 有机推断与有机合成综合题
五年考情概览:解读近三年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
典型真题精析:代表性真题分类精讲并点评命题规律,设置仿照题目。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
易错易错速记:归纳串联解题必备知识,总结易错易混点。
高考模拟探源:精选适量最新模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
近三年考查统计
"有机推断与有机合成综合题"是江苏高考化学试卷中的压轴大题之一,具有情境新颖、综合性强、能力要求高的特点。其命题主要聚焦以下几个方面:
知识覆盖的全面性:题目广泛覆盖高中有机化学的核心知识,包括官能团的性质与转化、有机反应类型与机理、同分异构现象、有机化合物的命名与表征等。
信息迁移与应用能力:试题常提供新药物、新材料、新反应等真实科研情境,并给出新信息(反应原理、转化路径),要求你能够理解、吸收并应用这些新信息解决陌生情境下的有机推断与合成问题。
逻辑推理与综合思维:通过有机合成路线图(框图推断) 的形式,考查你分析推理(正向、逆向、中间突破)、综合运用有机化学知识解决问题的能力。
"素养导向"的体现:试题注重体现"宏观辨识与微观探析"(如官能团与性质的对应)、"变化观念与平衡思想"(如反应条件控制与副反应分析)、"证据推理与模型认知"(如基于信息进行推断与合成设计)等化学学科核心素养。
主要考向有:
1.有机物结构与性质。如官能团名称、有机物命名、碳原子杂化方式、手性碳判断。
2.有机反应与分析。如反应类型判断、反应条件与试剂、化学/离子方程式书写、副产物/中间体推断。
3.有机合成路线设计。如合成路线流程设计(常限定原料、利用题给信息)。
4.同分异构体书写。如限定条件同分异构体的书写与判断(数目或结构简式)。
5.物质结构与推断。如未知物结构简式推断(结合分子式、反应信息、转化关系)。
考向 有机推断与有机合成综合题
2025·江苏卷第15题
2024·江苏卷第15题
2023·江苏卷第15题
2022·江苏卷第15题
2021·江苏卷第16题
考向 有机推断与有机合成综合题
【典题1】(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)或
(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。
【解析】(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:。
【点睛】有机合成路线设计融入高聚物合成以强化化学与材料科学的联系,命题从单一官能团转化转向多步骤串联反应、跨模块知识整合,主要体现在路线延长、官能团转化复杂化、涉及陌生反应机理等方面。这类题目通过真实情境(如药物合成、高分子材料)建模,促使考生从碎片化知识记忆转向系统性思维构建,掌握逆合成分析、反应条件筛选等核心方法。未来命题将更注重真实科研成果转化,要求考生在陌生信息中提取关键反应机理,体现“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。
◆一句话点评:以药物中间体的合成为情境载体,考查化学键极性判断、同分异构体的书写、有机合成路线的合成等知识。
【仿照题】 (2025·江苏常州·模拟预测)布洛芬缓释胶囊具有解热镇痛的作用,其有效成分布洛芬(F)的一种合成工艺路线如下:
已知:
(1)的反应类型为 。
(2)D中含有的官能团有 。
(3)转化中加入的目的是 。
(4)E的结构简式为 。
(5)写出一种符合下列条件的D的同分异构体的结构简式 。
①遇溶液显紫色
②在碱性条件下水解后酸化,得到两种含相同碳原子数且碳原子形成的骨架也相同的有机产物,其中含苯环的产物有3种不同化学环境的氢,另一种产物不含手性碳。
(6)已知:①;②其中、表示烃基或者H。写出以为原枓制备的合成路线流程图 (无机试剂、有机溶剂和流程中的有机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1)加成反应
(2)醚键、酯基
(3)吸收反应生成的HCl,促进的反应正向进行
(4)
(5)
(6)
【分析】A的分子式为C7H8,由B的结构可知,A中有苯环结构,则A是甲苯。甲苯A和丙烯发生加成反应生成B,B和乙酰氯发生取代反应生成C,C和ClCH2COOCH2CH3是反应生成D;D反应生成E,根据题目信息、结合F的结构简式,E是;
【解析】(1)的反应中丙烯碳碳双键发生加成反应,即反应类型是加成反应,故答案为:加成反应;
(2)
D的结构简式为,其中含有的官能团有酯基、醚键;
(3)的过程中ClCH2COOC2H5断裂一个碳氯键和一个碳氢键,即有HCl生成,HCl与反应生成C2H5OH和NaCl,所以加入的目的是中和HCl,促进的反应正向进行;
(4)
D反应生成E,根据题目信息、结合F的结构简式,E的结构简式为;
(5)
D的分子式为C16H22O3,遇溶液显紫色说明有酚羟基;在碱性条件下水解后酸化,说明有酯基,且得到两种含相同碳原子数且碳原子形成的骨架也相同的有机产物,其中含苯环的产物有3种不同化学环境的氢,另一种产物不含手性碳,所以符合条件的有。
(6)
催化氧化为,和在乙酸钠作用下生成,依次和氢氧化钠、盐酸反应生成,和在氢氧化钠作用下生成,用一水合肼还原生成,合成路线为。
【典题2】(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。
【解析】(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:。
◆一句话点评:以药物中间体的合成为情境载体,考查官能团的识别、同分异构体的书写、有机合成路线的合成等知识。
【仿照题2】(2025·江苏·二模)化合物G的一种合成路线如下图所示:
(1)A→B的反应①中有生成,则A→B的反应①的类型为 反应。
(2)制取CH3MgBr须在无活性氢(酸、水、醇均含有活性氢)的环境中,CH3MgBr与水会发生水解反应,所得产物为CH4和 。
(3)设计检验有机物C中是否存在有机物B的实验方案: 。
(4)已知Ts—为的简写,则1mol中所含σ键的数目为 。
(5)G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,核磁共振氢谱中有3个吸收峰
②能发生银镜反应,不能发生水解反应
(6)已知:①。②(R表示烃基)。请设计以为原料制备的合成路线 (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)加成反应
(2)Mg(OH)Br[或Mg(OH)2和HBr]
(3)取少量样品,加入金属钠,若有气体产生,则说明存在有机物B
(4)12 NA
(5)或
(6)
【分析】A发生加成、水解反应生成B,B发生还原反应生成C,C发生取代反应生成D,D发生取代反应生成E,E发生部分取代反应生成F,F发生取代反应生成G。
【解析】(1)
A→B的反应①中有生成,则A→B的反应①的类型为加成反应;
(2)制取CH3MgBr须在无活性氢(酸、水、醇均含有活性氢)的环境中,CH3MgBr与水会发生水解反应,所得产物为CH4和Mg(OH)2、HBr;
(3)设计检验有机物C中是否存在有机物B,实际上是检验醇羟基的存在。物质B能和Na反应生成氢气,而物质C和Na不反应,故检验C中是否存在B的实验方案为:取少量样品,加入金属Na,若有气体生成,则说明存在有机物B;
(4)
已知Ts—为的简写,每个中含有5个C-Hσ键,1个C-Sσ键,2个S=O键,每个S=O键中含有1个σ键,1个S-Oσ键,1个O-Cσ键,1个C-Cσ键,1个C≡N中含有1个σ键,则该分子中含有12个σ键,则1 mol中所含σ键的数目为12NA;
(5)
G的一种同分异构体同时满足下列条件:①分子中含有苯环,核磁共振氢谱中有3个吸收峰,说明含有苯环和三种氢原子;②能发生银镜反应,不能发生水解反应,说明含有醛基但不含酯基或酰胺基,结构对称,符合条件的结构简式为或;
(6)
以为原料制备,酚羟基发生取代反应生成甲氧基,溴原子发生水解反应然后发生消去反应生成碳碳双键,碳碳双键发生氧化反应生成醛基,醛基发生加成反应、水解反应最后发生还原反应生成目标产物。故以为原料制备的合成路线为:。
考向 有机推断与有机合成综合题
1.(2023·江苏·高考真题)化合物I是鞘氨醇激酶抑制剂,其合成路线如下:
(1)化合物A的酸性比环己醇的 (填“强”或“弱”或“无差别”)。
(2)B的分子式为,可由乙酸与反应合成,B的结构简式为 。
(3)A→C中加入是为了消耗反应中产生的 (填化学式)。
(4)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: 。
碱性条件水解后酸化生成两种产物,产物之一的分子中碳原子轨道杂化类型相同且室温下不能使2%酸性溶液褪色;加热条件下,铜催化另一产物与氧气反应,所得有机产物的核磁共振氢谱中只有1个峰。
(5)G的分子式为,F→H的反应类型为 。
(6)写出以、和为原料制备的合成路线流图 (须用NBS和AIBN,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)强
(2)CH3COCl
(3)HCl
(4)
(5)取代反应
(6)
【分析】
与发生取代反应生成,可推知化学方程式为+CH3COCl→+HCl,可知B为CH3COCl;发生水解反应得到F:,与G:发生取代反应得到,可知化学方程式为+→+HBr,由此推知G为。
【解析】(1)
化合物A:中含有酚羟基,酚羟基酸性强于醇羟基,故化合物A的酸性比环己醇的强。
(2)由分析可知B的结构简式为CH3COCl。
(3)
A→C的化学方程式为+CH3COCl→+HCl,显碱性可以与HCl发生中和反应促进+CH3COCl→+HCl平衡正移,提供的产率,故A→C中加入是为了消耗反应中产生的HCl。
(4)
的同分异构体碱性条件水解后酸化生成两种产物,产物之一的分子中碳原子轨道杂化类型相同且室温下不能使2%酸性溶液褪色,说明其同分异构体含酯基,且该水解产物为苯甲酸;另一水解产物为丙醇,且加热条件下,铜催化该产物与氧气反应,所得有机产物的核磁共振氢谱中只有1个峰,由此确定该醇为2-丙醇,由此确定的同分异构体为。
(5)
由分析可知F→H的反应为+→+HBr,该反应为取代反应。
(6)
根据目标产物的结构,找出与原料之间的关系:。目标产物中含有2个相同基团,可类比H→I实现,故可先制备出;该物质中的2个Br是通过不同的反应获得,②号Br可通过类比E→F→H实现,①号Br可通过类比C→D实现;
可设计以下合成路线:。
2.(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。
【解析】(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:。
3.(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。
【解析】(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;另外,考虑到酚与卤代苯的取代反应属于苯环上的亲核取代反应,若苯环上卤原子的邻位或对位有吸电子基团如醛基,则更有利于苯环上亲核取代反应的发生,所以应该先将氧化为,然后和反应得到,可设计合成路线为: ;故答案为: 。
1. 有机合成中碳骨架的构建
(1) 链增长的反应:
①加聚反应;②缩聚反应;③酯化反应等
(2) 链缩短的反应:
①烷烃的裂化反应;
②酯类、糖类、蛋白质等的水解反应等
(3) 常见由链成环的方法:
①二元醇成环:
如HOCH2CH2OH+H2O
②羟基酸酯化成环:
如 +H2O
③氨基酸成环:
如
④二元羧酸成环:
如HOOCCH2CH2COOH+H2O
2. 有机合成中官能团的转化
(1) 官能团的引入
引入的官能团
引入官能团的常用方法
—OH
①烯烃与水加成;②卤代烃水解;③醛(或酮)和氢气加成;④酯的水解
—X
(卤素原子)
①烯烃(炔烃)与X2或HX加成;②醇与HX取代;③烃的取代
β碳上有氢原子的醇或卤代烃消去
—CHO
含有结构的醇催化氧化
含有CHR′ROH结构的醇催化氧化
—COOH
① —CHO被银氨溶液、新制Cu(OH)2、O2等氧化;②酯在酸性条件下水解;③酯在碱性条件下水解后酸化
—COO—
酯化反应
苯环上
官能团
的引入
①用FeX3作催化剂与卤素单质反应,在苯环上引入卤素原子;②苯的同系物在光照条件下与卤素单质发生取代反应,在苯环侧链上引入卤素原子;③与浓硝酸、浓硫酸的混合物发生硝化反应,在苯环上引入硝基;④甲苯被酸性高锰酸钾溶液氧化,在苯环上引入羧基
(2) 官能团的消除
①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键、苯环);
②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基;
③通过加成或氧化反应等消除醛基;
④通过水解反应消除酯基、酰胺基、卤素原子。
3.常见限制条件与结构关系总结
4.常见的有机反应
反应类型
重要的有机反应
取代反应
烷烃的卤代:CH4+Cl2CH3Cl+HCl
烯烃的卤代(α-H):CH2===CH—CH3+Cl2CH2===CH—CH2Cl+HCl
卤代烃的水解:CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
醇转化为卤代烃:CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
皂化反应:+3NaOH3C17H35COONa+
酯化反应:+C2H5OH+H2O
醇脱水成醚:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
糖类的水解:(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6
二肽的水解:+H2O―→
苯环上的卤代:+Br2+HBr↑
苯环上的硝化:+HO—NO2+H2O
苯环上的磺化:+HO—SO3H+H2O
苯酚与溴反应:+3Br2―→↓+3HBr
加成反应
烯烃的加成:CH3—CH===CH2+HCl(马氏规则)
炔烃的加成:HC≡CH+H2O
(烯醇) (醛)
苯环的加氢:+3H2
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
加聚反应
单烯烃的加聚:nCH2===CH2CH2—CH2
共轭二烯烃的加聚:
异戊二烯 聚异戊二烯(天然橡胶)
[此外需要记住丁苯橡胶()和氯丁橡胶()的单体]
缩聚反应
二元醇与二元酸之间的缩聚:
n+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O
羟基酸之间的缩聚:+(n-1)H2O
氨基酸之间的缩聚: nH2NCH2COOH+―→
+(2n-1)H2OO
苯酚与HCHO的缩聚:n+nHCHO+(n-1)H2O
注:羟醛缩合的条件需满足苯环上酚羟基邻、对位3个位置上至少有2个空位
氧化反应
催化氧化:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O、2CH3CHO+O22CH3COOH
醛基与银氨溶液的反应:CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O(注意配平)
醛基与新制氢氧化铜的反应:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O
还原反应
醛基、羰基加氢:CH3CHO+H2CH3CH2OH、+H2
硝基还原为氨基:
1. (2025·江苏·一模)化合物M可用于心衰治疗,一种合成路线如下:
(1)A分子中含有的官能团为 。
(2)B分子中采取杂化的原子数目有 个。
(3)的反应类型为 。
(4)中有副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(5)C的一种同分异构体同时满足下列条件:能与溶液发生显色反应,分子中含有4种不同化学环境的氢原子。写出该同分异构体的结构简式: 。
(6)已知:、写出以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)羧基,酰胺基
(2)6
(3)取代反应
(4)
(5)或
(6)
或
【分析】A 和B物质发生取代反应,生成和水,和发生取代,生成D物质,D物质还原生成E,E和发生取代反应生成F。F和反应增长碳链,增加了一个,生成物质,物质再和、作用生成H,H和(开环,形成)生成最终产物。
【解析】(1)根据A的结构可知,A分子中含有的官能团为酰胺键和羧基。
(2)B物质中,个碳原子均为单键,是键,由两个杂化轨道头对头重叠形成。氧原子在这里有两个单键连接到两个碳原子上,同时还有两个孤对电子。根据价层电子对互斥理论,氧原子的杂化类型是。氮原子形成三个单键和一个孤对电子也是杂化,所以一共有个原子。
(3)E和F反应,是物质的键断键,上的断键,生成F和氯化氢,发生取代反应。
(4)原反应中只是五元环上增加了一个,物质的化学式为:,副产物的化学式为:,增加了一个,按照此思路,其副产物为:。
(5)能与溶液发生显色反应,说明其同分异构体含有酚羟基,而苯环具有的不饱和度为,物质正好其不饱和度为,有种不同环境的氢原子,并且高度对称,所以其结构简式为:或。
(6)根据题中合成原理,采取逆推法。根据最终合成的产物为。所需要的原料分别是:和。利用与浓硝酸发生硝化反应,得到,然后再利用氧化剂氧化甲基,得到:,然后利用提示信息,和作用,生成;另外利用在铁和稀盐酸作用下,发生还原反应制取。故合成线路为:或。
2. (2022·江苏·二模)一种药物中间体有机物F的合成路线如下:
(1)C →D的反应类型为 。
(2)原料A中混有杂质,则E中会混有与E互为同分异构体的副产物 X,X也含有1个含氮五元环。该副产物X的结构简式为 。
(3)D→E反应过程分两步进行,步骤①中D与正丁基锂反应产生化合物Y( ),步骤②中Y再通过加成、取代两步反应得到E.则步骤②中除E外的另一种产物的化学式为 。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件,写出其结构简式: 。
①含有手性碳原子,且能使溴的CCl4溶液褪色。
②酸性条件下水解能生成两种芳香族化合物,其中一种产物分子中不同化学环境的氢原子个数比是1:2,且能与NaHCO3溶液反应。
(5)已知:格氏试剂(RMgBr,R为烃基)能与水、羟基、羧基、氨基等发生反应。写出以、CH3MgBr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)还原反应
(2)
(3)LiOH
(4)
(5)
【分析】
对比C和D的结构简式的区别可知C→D是还原反应,对比和A结构上的区别,再结合X也含有1个含氮五元环可以推出该副产物X的结构简式为,步骤②中Y和二氧化碳加成,根据Y的结构简式,二氧化碳的分子式再结合E结构简式对比可知除E外的另一种产物的化学式为LiOH,以此解题。
【解析】(1)对比C和D的结构简式的区别可知C→D是还原反应;
(2)
由分析可知,该副产物X的结构简式为;
(3)由分析可知,另一种产物的化学式为LiOH;
(4)
酸性条件下水解能生成两种芳香族化合物,其中一种产物分子中不同化学环境的氢原子个数比是1:2,说明含有酯基,且含有2个苯环,能与NaHCO3溶液反应,说明结构中含有羧基,A中含有4个氧原子,其同分异构体含有羧基和酯基,则结构中不含有羟基,其同分异构体能使溴的CCl4溶液褪色,则含有碳碳双键,其同分异构体中含有2个苯环,1个酯基,1个羧基,1个碳碳双键,共有11个不饱和度,根据A的结构简式可知A中含有11个不饱和度;其同分异构体含有手性碳原子,且则满足要求的同分异构为:;
(5)
首先利用格氏试剂和反应并酸化制备之后用高锰酸钾将支链上的甲基氧化为羧基,再浓硫酸的作用下消去反应生成碳碳双键,,再利用A→B反应将羧基变成氨基,,具体流程为:。
3. (2025·江苏泰州·模拟预测)化合物J是合成壳二孢氯素的中间体,其人工合成路线如下:
(1)A分子中手性碳原子数为 。
(2)若将B换成,则会在第2步反应中生成和 。
(3)E→F的反应类型为 ;H的结构简式为 。
(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: 。
分子中存在1个六元碳环,只含有4种不同化学环境的氢原子;能使的溶液褪色,不能与金属钠反应。
(5)已知:
①(R表示烃基,X表示卤原子)
②
写出以制备的合成路线流程图(须用DBU,无机试剂与有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)1
(2)
(3) 消去反应
(4)或
(5)
【分析】
根据图中各物质的结构简式及反应条件可知:A中碳碳双键和B中碳碳双键发生加成反应生成C,C中酰胺基发生水解反应生成D,D中羧基发生反应生成E中酯基,E中碳碘键发生消去反应生成F中碳碳双键,F中酯基发生还原反应生成G,H发生取代反应生成J,结合H的分子式知,H为。
【解析】(1)手性碳原子是连接四个不同的原子或原子团的碳原子。根据A物质结构简式可知:A分子中只有1个手性碳原子,就是连接甲基和氮原子的碳原子为手性碳原子数;
(2)
若将B换成,则会在第2步反应中生成和;
(3)
E中碳碘键发生消去反应生成F中碳碳双键,则E→F的反应类型为消去反应,H的结构简式为;
(4)
G的一种同分异构体同时满足下列条件:分子中存在1个六元碳环,只含有4种不同化学环境的氢原子﹔能使Br2的CCl4溶液褪色,不能与金属钠反应,说明含有碳碳双键或碳碳三键且不含醇羟基,G的不饱和度是2,六元环的不饱和度是l,根据不饱和度可知:物质分子中应该还含有1个碳碳双键,应该含有醚键,其结构对称,符合条件的结构简式为 或 ;
(5)
以为原料制备,首先是中溴原子和NaCN发生取代反应,然后发生水解反应生成-COOH,然后再发生D生成E、E生成F类型的反应最后发生信息②的反应生成。故以为原料制备的合成路线为: 。
4.(2025·江苏淮安·二模)夫马洁林是一种用于治疗微孢子虫病的抗生素,其部分合成路线如下:
(1)中含键的数目为 。
(2)化合物B的分子式为,则B结构简式为 。
(3)的过程,加入强碱性的作用是 。
(4)写出一种符合下列条件的C的同分异构体的结构简式: 。
Ⅰ.能发生银镜反应;Ⅱ.核磁共振氢谱图中有3个峰
(5)写出以为原料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】(1)11mol
(2)
(3)使卤素原子充分被消去形成双键,闭合成环
(4)
(5)
【分析】对比A、C结构简式,结合B分子式可推出B结构简式:;B发生取代反应生成C,C在强碱性条件下使卤素原子充分被消去形成双键,闭合成环生成D;D在臭氧和Zn作用下先开环,在KOH加热条件下再闭环生成夫马洁林。
【解析】(1)根据A物质结构可知1mol A中含σ键的数目为11NA。
(2) 化合物B的分子式为C7H14O2,结合A、C结构简式对比可知B结构简式:。
(3)加入强碱性的作用:使卤素原子充分被消去形成双键,闭合成环。
(4)C分子式C10H18O2,符合下列条件:Ⅰ.能发生银镜反应,说明有醛基;Ⅱ.核磁共振氢谱图中有3个峰,说明为对称结构;则符合要求的同分异构体:。
(5)在氢氧化钠的醇溶液条件下发生消去反应生成,参考题干D→E生成,参考E→F生成,与氢气加成生成,与溴化氢发生取代反应生成目标产物,合成路线如下:。
5. (2025·江苏徐州·二模)我国科学家从丙酮出发,研究出新型药物中间体H,合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)A中官能团名称为 。
(2)B→C的反应方程式为 ;F→G的反应类型为 。
(3)已知:,D的结构简式为 。
(4)写出符合下列条件的H的同分异构体: 。
①含有两个五元环 ②官能团的种类和数量与H相同 ③核磁共振氢谱含有2组吸收峰
(5)已知:。
参照以上合成路线,以、丙酮和无水乙醚为原料合成: (无机试剂任选)。
【答案】(1)酮羰基
(2) 氧化反应
(3)
(4)或
(5)
【分析】用丙酮合成的流程为:将A:与Mg/苯、反应生成B:,再将B在中加热生成C:,将C与D加热反应得到E:,根据C和E的结构差异以及的反应原理可推出D的结构简式为:,将E与加热开环酯化得到F:,再将F在中加热氧化得到G:,最后G在作用下得到目标产物H:,据此分析解答。
【解析】(1)A为丙酮:,其官能团名称为:酮羰基(羰基)。
(2)B→C为醇羟基的消去反应,反应方程式为:;有强氧化性,能氧化碳碳双键,所以F→G的反应类型为:氧化反应。
(3)由已知信息和分析可推知,D的结构简式为。
(4)H的结构简式为:,则满足①含有两个五元环;②官能团的种类和数量与H相同,说明H的2个五元环不改变:仍然含4个酮羰基结构;③核磁共振氢谱含有2组吸收峰:2个五元环处于对称结构;符合条件的H的同分异构体有和。
(5)结合已知信息可知,由、丙酮和无水乙醚为原料先制得,再结合B→C的原理制得,再根据已知信息,制得,最后结合题干B→C信息,可得;则合成路线为:。
6.(2025·江苏盐城·三模)化合物F是制备汉防己甲素的重要中间体,一种合成路线如下:
(1)A中所含官能团除醛基外还有 。
(2)A→B的反应须经历,则反应类型依次为 、 。
(3)D→E的反应会有副产物产生,该副产物与E互为同分异构体,写出该副产物的结构简式 。
(4)写出满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式 。
①分子中含3种不同化学环境的氢原子
②一定条件下能与银氨溶液反应,且在碱性条件下能水解
(5)已知: (R、代表烃基或H,代表烃基)。
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选,合成路线流程图示例见本题题干) 。
【答案】(1)醚键、碳溴键
(2) 加成反应 消去反应
(3)
(4)或(或)
(5)或
【分析】与在醋酸铵的条件下发生反应,氧原子被取代,生成,进而与反应下断双键,引入氨基,在、DCM的条件下氢原子被取代,二者脱去水分子生成D,D经过成环脱水后生成E,E断双键生成F。
【解析】(1)由A的结构简式可知,A结构中存在醛基和醚键。
(2)与先发生醛基的加成反应得到含醇羟基的中间产物,再发生醇羟基的消去反应生成B;
(3)D→E的反应会有副产物产生,该副产物与E互为同分异构体,结合D到E的断键和成键情况可知,该副产物可能是D中溴原子所连碳的对位断裂C-H键与分子内的酰胺基发生反应生成,则该副产物结构简式为:。
(4)根据信息,要发生银镜反应需要有醛基,要在碱性环境下水解需要有酯基,结合三种环境的氢原子可知同分异构有或(或)。
(5)醛基与CH3NO2发生加成反应后经消去生成含硝基的烯烃(-CH=CH-NO2),进而利用图中所给流程的第二步转化为氨基得到中间产物①,所给原料与氯气发生1,4加成,再与氢气发生加成可生成②,①与②在(5)所给条件下可以发生取代并成环,得到产物,故流程为;也可让所给原料与氯气发生1,4加成生成,直接与①发生取代反应,成环后在于氢气加成,故流程为。
7.(2025·江苏连云港·二模)索拉非尼(H)可用于肝癌的治疗,其一种合成路线如下:
(1)欲确定中存在和化学键,可采取的仪器分析方法为______(填字母)。
A.原子发射光谱 B.核磁共振氢谱 C.质谱 D.红外光谱
(2)C在酸性条件下不稳定,B→C的反应中应控制的投料比不低于 。
(3)E→F的反应类型为 。
(4)G的分子式为C8H3ClF3NO,其结构简式为 。
(5)F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分子中所有碳原子的杂化方式相同;
②1 mol该物质完全水解最多消耗3 mol NaOH,水解产物之一的分子中不同化学环境的氢原子个数比为2:1。
(6)已知:
请设计以和为原料制备的合成路线 。(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)D
(2)3:l
(3)还原反应
(4)
(5)
(6)
【分析】
A发生取代反应生成B,B发生取代反应生成C,C发生取代反应生成E,E发生还原反应生成F,物质G的分子式为C8H3ClF3NO,根据F、H的结构简式的不同可知,F和G发生加成反应生成H,则G为。
以和CH3CH2NH2为原料制备,可由ClOCCH2CH2COCl和CH3CH2NH2发生取代反应得到,ClOCCH2CH2COCl可由HOOCCH2CH2COOH和SOCl2发生取代反应得到,HOOCCH2CH2COOH可由生氧化反应得到,发生消去反应生成,和溴发生加成反应生成。
【解析】(1)A.原子发射光谱是测定物质中含有的元素种类的仪器,A错误;
B.核磁共振氢谱用于测定物质分子中H原子的种类及各种H原子的个数比,B错误;
C.质谱法用于测定物质的相对分子质量,C错误;
D.红外光谱测定物质分子中含有的化学键及官能团,所以欲确定CH3OH中存在C-O和O-H化学键,可采取的仪器分析方法为红外光谱,D正确;
故合理选项是D;
(2)有机化合物C在酸性条件下不稳定,B生成C的反应中·HCl、-COCl都能与CH3NH2反应,且-COCl能与CH3NH2按物质的量之比为1:2反应,生成酰胺基和CH3NH3Cl,B→C的反应中应控制的投料比不低于3:l;
(3)根据化合物E、F结构的不同,可知E发生还原反应生成F,故E→F的反应类型是还原反应;
(4)
根据上述分析可知:分子式为C8H3ClF3NO的G物质的结构简式为;
(5)
物质F的同分异构体满足条件:①分子中所有碳原子的杂化方式相同,说明分子中所有碳原子轨道杂化类型相同,结合F结构,可知其同分异构体分子中所有碳原子形成苯环和碳氧双键,所以该物质分子中含有2个苯环;②1 mol该物质完全水解最多消耗3 mol NaOH,说明含有碳酸形成的酯基和酰胺基,水解产物之一的分子中不同化学环境的氢原子个数比为2:12:1,则符合要求的F的同分异构体结构简式为:;
(6)
和溴发生加成反应生成,与NaOH的乙醇溶液共热,发生消去反应产生,与酸性KMnO4溶液发生氧化反应产生,与SOCl2发生羧基中羟基的取代反应产生,与CH3CH2NH2在CH3OH/THF存在条件下发生取代反应产生目标产物,故以和CH3CH2NH2为原料制取的合成路线为:。
8.(2025·江苏连云港·一模)化合物H是四氢异喹啉阿司匹林衍生物,其合成路线如下:
(1)C的分子式为C10H15NO2,则C的结构简式为 。
(2)D分子中含氧官能团的名称为 ,分子中采取sp2杂化的碳原子数目为 。
(3)D→E过程中发生的化学反应依次为加成反应和消去反应,则过程中生成的中间体X的结构简式为 。
(4)G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: 。
①1mol该物质完全水解最多消耗4 mol NaOH。
②在酸性条件下水解后的一种产物能与FeCl3发生显色反应,且有3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 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1)
(2) 醚键、酰胺基 13
(3)
(4)
(5)
【分析】合成四氢异喹啉阿司匹林衍生物的流程为:将A在作用下取代生成B,将B在的条件下与C进行取代反应生成D,把D在、甲苯、条件下成环转化为E,将E在条件下加成为F,最后将F在的条件下与G发生取代生成目标产物四氢异喹啉阿司匹林衍生物H,据此分析解答。
【解析】(1)C的分子式为,结合B与D的结构差异,可推出C的结构简式为:。
(2)D的结构简式为,则其含氧官能团的名称为:醚键、酰胺基;分子中采取杂化的碳原子分别位于2个苯环上(12个)和碳氧双键上(1个 ),共有13个,其余C原子处于饱和结构,采用的是杂化。
(3)D→E过程中发生的化学反应依次为加成反应和消去反应:,则可得到该过程中生成的中间体X的结构简式为:。
(4)G的一种同分异构体同时满足下列条件,①1mol该物质完全水解最多消耗4 mol NaOH:则含酯基且水解后的羟基要直接连接在苯环形成酚羟基继续消耗NaOH;②在酸性条件下水解后的一种产物能与发生显色反应,且有3种不同化学环境的氢:更进一步得到水解产物含酚羟基结构且在苯环上取代还要处于对称位置,则符合条件的同分异构体有:。
(5)根据题干的转化流程,先将在催化剂作用下氧化为,再继续氧化为,加入作用下取代为,再与反应生成,最后成环生成产物;则合成路线图为:。
9.(2025·江苏南通·二模)玛巴洛沙韦片是一种治疗甲型或乙型流感病毒的特效药,H是合成玛巴洛沙韦的一种重要中间体,其合成路线如下:(注:为;为)
(1)A分子中含氧官能团有羧基、醚键和 。
(2)写出B的结构简式: 。
(3)E→F中还生成另一种有机物X,X分子中除苯环外还含有一个六元环。写出X的结构简式: 。
(4)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: 。
分子中含有手性碳原子;在酸性条件下水解生成两种产物,其中一种能与发生显色反应,且有2种不同环境的氢原子。
(5)已知:。设计以、、、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)酮羰基
(2)
(3)
(4)()
(5)
【分析】
A与、、DMF作用生成B,B与、DMF作用生成C,逆推可知,B的结构为;D与发生取代反应生成E,E与、/H2O发生取代反应生成F;F与C在DBU、THF作用下生成G,G在、作用下成环生成H,据此分析;
【解析】(1)化合物A的含氧官能团名称有酮羰基、醚键、羧基;
(2)
根据分析可知,B的结构简式:;
(3)
E为,F为,E→F(取代反应)还生成另一种有机物X,X分子中除苯环外还含有一个六元环。写出X的结构简式:;
(4)
D(),分子式为,分子中含有手性碳原子;在酸性条件下水解生成两种产物,其中一种能与发生显色反应,说明产物中含有酚羟基,本身含酯基,且有2种不同环境的氢原子,说明结构对称,结构简式:();
(5)
催化氧化生成,发生信息所给反应生成,与发生C+F→G的反应生成,与醋酸酯化生成,合成路线为:。
10.(2025·江苏·三模)有机化合物H是一种利尿药物的中间体,其一种合成路线如图所示:
(1)AB所需的反应物及反应条件是 。
(2)的反应类型为 。
(3)F的分子式为,F的结构简式为 。
(4)写出同时满足下列条件的H的一种同分异构体的结构简式: 。
①含有两个苯环,能使溴的四氯化碳溶液褪色;
②含有四种不同化学环境的氢。
(5)已知:①甲苯中甲基为邻对位定位基,使新引入的基团在其邻对位;
②苯甲酸中羧基为间位定位基,使新引入的基团在其间位。
设计以,、为原料制备的合成路线 。(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)Cl2、FeCl3
(2)取代反应
(3)
(4)或
(5)
【分析】
A到B发生苯环上的氯代,所需的反应物及反应条件是:Cl2、FeCl3;B到C发生还原反应,C到D氨基和羧基发生取代反应生成酰胺基,D发生氧化反应得到E,F的分子式为:,根据E和G的结构简式可知F为:,E发生水解反应得到F,F与发生取代反应得到G,G与乙醛反应得到H。
【解析】(1)根据分析,AB所需的反应物及反应条件是:Cl2、FeCl3;
(2)的反应类型为:取代反应;
(3)
F的结构简式为:;
(4)
H的同分异构体满足:①含有两个苯环,能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明含碳碳双键;②含有四种不同化学环境的氢,满足条件的结构简式为:或;
(5)
甲苯发生硝化反应得到,发生氧化反应得到,发生还原反应得到,与反应得到,与HCHO发生反应得到,故合成路线为:。
11.(2025·江苏宿迁·模拟预测)有机物I是合成某药物的重要中间体,某研究小组按以下路线合成该有机物(部分反应条件及试剂已简化):
已知:
(1)写出E中含氧官能团的名称 。
(2)化合物D的沸点高于化合物C的可能原因是 。
(3)反应过程中涉及①加成反应、②消去反应、③加成反应的过程,写出消去反应所得产物的结构简式 。
(4)写出同时符合下列条件的G的同分异构体的结构简式 。
①遇溶液显紫红色;
②核磁共振氢谱表明,分子中有4种不同化学环境的氢原子。
(5)以丙酮()和为有机原料,利用以上合成路线中的相关信息,设计化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选) 。
【答案】(1)醚键和酮羰基
(2)D结构中含有羟基,D分子间可形成氢键,分子间作用力较大,沸点较高;化合物C中不含羟基,分子间作用力较小,沸点较低
(3)
(4)、
(5)
【分析】
A和B发生已知信息中的羟醛缩合反应生成B,C2H6O2的不饱和度为0,即乙二醇,B和乙二醇反应可生成C,C经两步反应可得到D,D被酸性重铬酸钾氧化生成E,E和Ph3P=CH2反应生成F,F在酸性条件下水解得到G,结合G的分子式和H的结构知,G为,H经一系列反应可得有机物I。
【解析】(1)E中含两种含氧官能团,名称为醚键和酮羰基。
(2)化合物D中含有羟基,D分子间可形成氢键,分子间作用力较大,而化合物C中不含羟基,分子间作用力较小,所以化合物D的沸点高于化合物C的。
(3)
是羟醛缩合反应,过程中涉及①酮羰基的加成反应、②羟基的消去反应、③结构中碳碳双键的加成反应,A中的酮羰基和发生加成反应得到,发生消去反应得到,该有机物右上方的碳碳双键发生加成反应即可得到B。
(4)
G的分子式为C12H18O,不饱和度为,其同分异构体符合要求①遇溶液显紫红色,说明含有酚羟基;符合要求②核磁共振氢谱表明,分子中有4种不同化学环境的氢原子,说明其结构较为对称;符合题意的结构简式为、。
(5)
以丙酮和甲醇为原料合成,则需要发生类似A→B反应,故先将甲醇氧化为甲醛,甲醛和丙酮发生羟醛缩合反应生成CH2=CHCOCH3,CH2=CHCOCH3再和丙酮发生类似A→B的反应生成,再发生G→I等一系列反应即可得到目标产物,具体合成路线:。
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