内容正文:
第05讲 有机合成与推断
目录
01 课标达标练
题型01 多角度突破碳骨架的构建
题型02 常见的官能团的引入和保护方法
题型03 寻找理想的有机合成线路
题型04有机反应条件及类型的推断
题型05有机物官能团及结构的推断
题型06 突破有机综合大题
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 多角度突破碳骨架的构建
1. 环己酮及其衍生物可发生Robinson增环反应,反应历程如图所示:
下列说法正确的是
A.若,W的同分异构体可能含萘环()
B.X→Y发生取代反应
C.Y→Z的反应条件为:NaOH醇溶液、加热
D.类比上述反应,与反应可生成
2. 烃基卤化镁也称格氏试剂,能够与羰基等发生格氏反应:
下列转化不能通过格氏反应实现的是(格式试剂可根据需要任选)
A.甲醛转化为正丁醇
B.乙醛转化为乙醇
C.丙酮转化为叔丁醇
D.二氧化碳转化为乙酸
02 常见的官能团的引入和保护方法
3.生活因有机而多姿多彩,化合物M是合成镇静类药物氯硝西泮(N)的关键前体,制取N的部分流程如下。下列说法错误的是
A.Q分子中含有2种含氧官能团
B.从M到Q的反应为取代反应
C.Q分子中所有原子可能在同一平面
D.P→M引入硝基时需要“一系列反应Ⅰ”的目的是防止氨基被氧化
4.【氨基转化为异氰基】降压药厄贝沙坦的关键中间体K的合成路线如下:
反应①②将转换为(异氰基)有如下两个作用。
①保护。否则,D直接与反应将得到含有一个五元环且与H互为同分异构体的副产物M。下列关于M的说法正确的是 (填字母)。
a.M分子间存在氢键
b.M的核磁共振氢谱有5组吸收峰
c.若D或F与充分反应得到1 mol M或G,则均生成2 mol HBr
②将转化为可以提高的活性,从微粒间相互作用的角度解释原因: 。
03 寻找理想的有机合成线路
5. (2025•成都石室中学•二模)某香豆素类抗癌药物G合成路线如图所示,请根据路线回答问题:
已知:Ⅰ.(、、代表烃基)
参照上述合成路线,设计以和为原料制备的合成路线_______(辅助试剂任选)。
6. (2025•四川雅安•二模)某研究小组按下列路线合成胃动力药M。
研究小组在实验室用苯甲醛为原料合成药物N-苄基苯甲酰胺()设计该合成路线如下:
A
请写出A、B、C的结构简式(无机物写化学式)_______;_______;_______。
04 有机反应条件及类型的推断
7. 【结晶玫瑰与有机合成】结晶玫瑰是具有强烈玫瑰香气的香料,可由下列反应路线合成(部分试剂及反应条件省略)。
已知:①
②
B和E生成F的反应类型是 。
8. 维生素B2可用于治疗口角炎等疾病,其中间体K的合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。
已知:
A→B所需试剂和反应条件是 。
05 有机物官能团及结构的推断
9. 一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。
已知:①
②试剂a是。
以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:RNH2
①M含有1个sp杂化的碳原子。M的结构简式为 。
②Y的结构简式为 。
10. 某研究小组按照以下合成路线合成某消炎药的中间体I.(部分反应条件已省略)
已知:
A→B分两步完成,已知中间产物的等效氢个数之比为3:2:2,则中间产物的结构简式为 ,第二步所需要的反应试剂是 。
06 突破有机综合大题
11. (2025•四川宜宾•二模)吡咯相关衍生物对于生理过程非常重要。一种多取代吡咯(G)的合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。
回答下列问题:
(1)A与B生成C的反应为加成反应。B的结构简式为_____。
(2)C的化学名称为_____。若反应生成,则反应的化学方程式为_____。
(3)D中含氧官能团的名称为_____。D()转化为的过程中,断裂②处键而不断裂①、③和④处键的原因为_____。
(4)E到F的转化中,试剂X可能是_____(填标号)。
A. B. 浓 C. D.
(5)F的同分异构体中,既有酰胺基又有酯基,且水解后能生成丁二酸()的结构简式是_____(写出1种即可)。
(6)欲使用类似题中的方法合成(),应在最后一步使用替代题目路线中的D与F反应。的结构简式是_____。
12. (2025•四川南充•二模)制备除草剂异噻唑草酮的合成中间体G的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______。在B转化为C过程中,B中碳卤键的反应存在选择性,请从化学键角度予以解释_______。
(2)C转化为D的反应方程式为_______。硝基()的电子式为_______。
(3)D转化为E的反应类型是_______。E分子中共面原子最多有_______个。
(4)F的结构简式为_______。
(5)满足下列条件的H的同分异构体有_______种(不考虑立体异构)。
①含有和 ②含有苯环且苯环上只有2个取代基 ③含有1个手性碳原子 ④能与碳酸氢钠反应
(6)完成F到H的两步转化路线________(须表示出G的结构简式和必要的反应物及条件)。
1.一种以脯氨酸()催化分子内的羟醛缩合反应如下。下列说法错误的是
A.脯氨酸既能与盐酸反应,又能与NaOH反应
B.X转化为Y是属于加成反应
C.Y分子中存在2个手性碳原子
D.X能形成分子间氢键,因此其熔、沸点较高
2.生活因有机而多姿多彩,化合物M是合成镇静类药物氯硝西泮(N)的关键前体,制取N的部分流程如下。下列说法错误的是
A.Q分子中含有2种含氧官能团
B.从M到Q的反应为取代反应
C.Q分子中所有原子可能在同一平面
D.P→M引入硝基时需要“一系列反应Ⅰ”的目的是防止氨基被氧化
3.以溴乙烷为原料制备1,2-二溴乙烷,下列方案中最合理的是( )
A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br
B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C.CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D.CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br
4.在有机合成中,常会发生官能团的消除或增加,下列反应过程中反应类型及产物不合理的是( )
A.乙烯→乙二醇:CH2==CH2
B.溴乙烷→乙醇:CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2OH
C.1-溴丁烷→1-丁炔:CH3(CH2)2CH2BrCH3CH2CH==CH2
CH3CH2C≡CH
D.乙烯→乙炔:CH2==CH2CH≡CH
5.关于由―→的说法正确的是( )
A.为有机分子碳链增长的过程
B.第1步反应需引入碳碳双键
C.该过程需通过两步反应完成
D.该过程不可能发生加成反应
6.以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线如图,下列说法正确的是( )
A.A的结构简式是
B.①②的反应类型分别是取代反应、消去反应
C.反应②③的条件分别是浓硫酸、加热,光照
D.酸性KMnO4溶液褪色可证明已完全转化为
7.乙烯是石油化学工业重要的基本原料,可合成诸多有机物。
【应用一】聚氯乙烯(PVC)和用作汽油抗震剂的的合成路线如下图。
(1)A有两种同分异构体,结构简式分别是 、 。
(2)B-D的反应类型是 。
(3)E的结构简式是 ,W的分子式为 。
(4)其合成聚氯乙烯(PVC)的反应方程式为 。
【应用二】双烯合成即狄尔斯—阿尔德反应(Diels—Alder反应):,该反应用于构建六元环状烃。
(5)通过上述反应合成,所需反应物为 。
(6)被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物为 。
8.兰地洛尔(化合物J)能改善快速性心律失常,具有高选择性,可应用于医学临床手术。J的一条合成路线如下(略去部分条件和试剂):
已知:
①BPO为过氧化物,NBS为溴化试剂;
②
回答以下问题:
(1)A的名称为 。
(2)合成路线中设计A→B这一步的目的是 。
(3)D→E中,第一步反应的化学方程式为 。
(4)G中所含有的官能团是羟基和 、 。
(5)物质J的高选择性与其结构相关,其所含手性碳数目为 个。
(6)F的同分异构体同时满足下列条件的有 种。
①含有酚羟基;②含有酯基;③苯环上只有2个取代基
(7)制备化合物I,分为两步:
写出M和I的结构简式 、 。
9. 某芳香烃()是一种重要的有机化工原料,以它为初始原料有以下转化关系图(部分产物、合成路线、反应条件略去)。其中是一氯代物,是一种功能高分子。
已知Ⅰ.
Ⅱ.(苯胺,易被氧化)
回答下列问题:
(1)碳原子的杂化方式为 。
(2)的结构简式为 ;转化为的反应条件是 。
(3)书写反应①的化学方程式 。
(4)反应②的反应类型属于 。
(5)中官能团的名称是 ;的结构简式为 。
(6)阿司匹林有多种同分异构体,写出一种符合下列条件的同分异构体 。
①属于二元羧酸的芳香族化合物
②核磁共振氢谱有4组峰,峰值面积比为
(7)请设计由有机物和其他无机物合成最合理的合成路线 (不超过4步)。
(合成路线常用的表示方式为:甲乙……目标产物)
1. (2025·四川卷)H的盐酸盐是一种镇吐药物,H的合成路线之一如下(略去部分试剂和条件)。
已知:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______。
(2)C中官能团的名称是_______、_______。
(3)的反应类型为_______。
(4)E的结构简式为_______。
(5)F的同分异构体中,同时满足下列条件的共有_______种。
a.含有,且无键 b.含有2个苯环 c.核磁共振氢谱为6组峰
(6)药物K的合成路线如下:
已知Y含有羰基,按照的方法合成I。I的结构简式为_______,第①步的化学反应方程式为_______。
2. (2025·黑吉辽卷)特戈拉赞(化合物K)是抑制胃酸分泌的药物,其合成路线如下:
已知:
I.为,咪唑为;
II.和不稳定,能分别快速异构化为和。
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团只有醛基,其结构简式为_______。
(2)G中含氧官能团的名称为_______和_______。
(3)J→K的反应类型为_______。
(4)D的同分异构体中,与D官能团完全相同,且水解生成丙二酸的有_______种(不考虑立体异构)。
(5)E→F转化可能分三步:①E分子内的咪唑环与羧基反应生成X;②X快速异构化为Y,Y与反应生成F。第③步化学方程式为_______。
(6)苯环具有与咪唑环类似的性质。参考E→X的转化,设计化合物I的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中M和N的结构简式为_______和_______。
3. (2024·河北卷)甲磺司特(M)是一种在临床上治疗支气管哮喘、特应性皮炎和过敏性鼻炎等疾病的药物。M的一种合成路线如下(部分试剂和条件省略)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_______。
(2)的反应类型为_______。
(3)D的结构简式为_______。
(4)由F生成G的化学方程式为_______。
(5)G和H相比,H的熔、沸点更高,原因为_______。
(6)K与E反应生成L,新构筑官能团的名称为_______。
(7)同时满足下列条件的I的同分异构体共有_______种。
(a)核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为;
(b)红外光谱中存在和硝基苯基()吸收峰。
其中,可以通过水解反应得到化合物H的同分异构体的结构简式为_______。
4.(2023·湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:
(1)由A→B的反应中,乙烯的碳碳_______键断裂(填“π”或“σ”)。
(2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有_______种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为的结构简式为_______。
(3)E与足量酸性溶液反应生成的有机物的名称为_______、_______。
(4)G的结构简式为_______。
(5)已知: ,H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构,主要产物为I()和另一种α,β-不饱和酮J,J的结构简式为_______。若经此路线由H合成I,存在的问题有_______(填标号)。
a.原子利用率低 b.产物难以分离 c.反应条件苛刻 d.严重污染环境
5.(2023·重庆卷)有机物K作为一种高性能发光材料,广泛用于有机电致发光器件(OLED)。K的一种合成路线如下所示,部分试剂及反应条件省略。
已知: (和为烃基)
(1)A中所含官能团名称为羟基和_______。
(2)B的结构简式为_______。
(3)C的化学名称为_______,生成D的反应类型为_______。
(4)E的结构简式为_______。
(5)G的同分异构体中,含有两个 的化合物有_______个(不考虑立体异构体),其中核磁共振氢谱有两组峰,且峰面积比为的化合物为L,L与足量新制的反应的化学方程式为_______。
(6)以和( )为原料,利用上述合成路线中的相关试剂,合成另一种用于OLED的发光材料(分子式为)。制备的合成路线为_______(路线中原料和目标化合物用相应的字母J、N和M表示)。
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第05讲 有机合成与推断
目录
01 课标达标练
题型01 多角度突破碳骨架的构建
题型02 常见的官能团的引入和保护方法
题型03 寻找理想的有机合成线路
题型04有机反应条件及类型的推断
题型05有机物官能团及结构的推断
题型06 突破有机综合大题
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 多角度突破碳骨架的构建
1. 环己酮及其衍生物可发生Robinson增环反应,反应历程如图所示:
下列说法正确的是
A.若,W的同分异构体可能含萘环()
B.X→Y发生取代反应
C.Y→Z的反应条件为:NaOH醇溶液、加热
D.类比上述反应,与反应可生成
【答案】D
【详解】
A.若,W的分子式为,不饱和度为6,萘环()的不饱和度为7,因此W的同分异构体不可能含萘环,故A错误;
B.根据分析可知,过程酮羰基发生加成反应生成羟基,故B错误;
C.发生醇的消去反应,条件是“浓硫酸、加热”,“NaOH醇溶液、加热”是卤代烃发生消去反应的条件,故C错误;
D.根据分析可知,类比上述反应,与反应的过程如下:,故D正确;
故答案选D。
2. 烃基卤化镁也称格氏试剂,能够与羰基等发生格氏反应:
下列转化不能通过格氏反应实现的是(格式试剂可根据需要任选)
A.甲醛转化为正丁醇
B.乙醛转化为乙醇
C.丙酮转化为叔丁醇
D.二氧化碳转化为乙酸
【答案】B
【详解】A.甲醛(HCHO)羰基碳连两个H,与丙基格氏试剂(CH3CH2CH2-MgX)反应,加成后水解生成CH3CH2CH2CH2OH(正丁醇),A正确;
B.由以上分析可知,格氏反应为增碳反应,从乙醛到乙醇没有增碳,故不能通过格氏反应制备,B错误;
C.丙酮[(CH3)2CO]羰基碳连两个CH3,与甲基格氏试剂(CH3-MgX)反应,加成后水解生成(CH3)3COH(叔丁醇),C正确;
D.二氧化碳(O=C=O)与甲基格氏试剂(CH3-MgX)反应生成CH3COOMgX,水解后得CH3COOH(乙酸),D正确;
故答案选B。
02 常见的官能团的引入和保护方法
3.生活因有机而多姿多彩,化合物M是合成镇静类药物氯硝西泮(N)的关键前体,制取N的部分流程如下。下列说法错误的是
A.Q分子中含有2种含氧官能团
B.从M到Q的反应为取代反应
C.Q分子中所有原子可能在同一平面
D.P→M引入硝基时需要“一系列反应Ⅰ”的目的是防止氨基被氧化
【答案】C
【详解】A.结合Q的结构简式可知,其中含有硝基、羰基两种含氧官能团,A正确;
B.由图可知,M到Q发生的反应为与发生取代反应生成和氯化氢,B正确;
C.由结构简式可知,Q分子中氨基氮原子的杂化方式为sp3杂化,—NH2和与该氮直接相连的碳原子的空间构型为三角锥形,则Q分子中所有原子不可能在同一平面,C错误;
D.P分子中的氨基具有还原性,与浓硝酸和浓硫酸的混酸发生硝化反应时易被氧化,所以P→M引入硝基时需要“一系列反应Ⅰ”防止氨基被氧化,D正确;
故选C。
4.【氨基转化为异氰基】降压药厄贝沙坦的关键中间体K的合成路线如下:
反应①②将转换为(异氰基)有如下两个作用。
①保护。否则,D直接与反应将得到含有一个五元环且与H互为同分异构体的副产物M。下列关于M的说法正确的是 (填字母)。
a.M分子间存在氢键
b.M的核磁共振氢谱有5组吸收峰
c.若D或F与充分反应得到1 mol M或G,则均生成2 mol HBr
②将转化为可以提高的活性,从微粒间相互作用的角度解释原因: 。
【答案】bc 结构中N原子带部分正电荷,吸引电子能力增强,使与之间的共价键极性增强,从而增强了与H原子之间的共价键极性
【详解】①若不将转换为(异氰基),则会发生氨基与的取代成环反应,生成与H互为同分异构体的副产物M(),则:
a.M分子中不含有N-H、O-H等结构,因此不能形成分子间氢键,a错误;
b.M结构中含有五种不同环境的H原子,因此M的核磁共振氢谱含有5组吸收峰,b正确;
c.D或F与1 mol充分反应得到1 mol M或G,均生成2 mol HBr,,,c正确;
故答案选bc;
②结构中N原子带部分正电荷,比氨基的吸电子能力更强,使与之间的共价键极性增强,从而增强了与H原子之间的共价键极性;
03 寻找理想的有机合成线路
5. (2025•成都石室中学•二模)某香豆素类抗癌药物G合成路线如图所示,请根据路线回答问题:
已知:Ⅰ.(、、代表烃基)
参照上述合成路线,设计以和为原料制备的合成路线_______(辅助试剂任选)。
【答案】
【详解】以和为原料制备的合成路线为:中硝基还原为氨基得到,再将氨基转化为羟基得到,再和成环得到产物,故为:。
6. (2025•四川雅安•二模)某研究小组按下列路线合成胃动力药M。
研究小组在实验室用苯甲醛为原料合成药物N-苄基苯甲酰胺()设计该合成路线如下:
A
请写出A、B、C的结构简式(无机物写化学式)_______;_______;_______。
【答案】①. ②. SOCl2 ③.
【详解】从流程图可以看出,苯甲醛()催化氧化可生成苯甲酸();依据流程图,A与B(SOCl2)发生取代反应生成;采用逆推法,可确定C为。从而得出A、B、C的结构简式依次为:、SOCl2、。
04 有机反应条件及类型的推断
7. 【结晶玫瑰与有机合成】结晶玫瑰是具有强烈玫瑰香气的香料,可由下列反应路线合成(部分试剂及反应条件省略)。
已知:①
②
B和E生成F的反应类型是 。
【答案】加成反应
【详解】依据信息②,B()和E(CHCl3)发生醛基的加成反应生成F(),反应类型是加成反应。
8. 维生素B2可用于治疗口角炎等疾病,其中间体K的合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。
已知:
A→B所需试剂和反应条件是 。
【答案】浓、浓,加热
【解析】A()→B(),发生硝化反应,所需试剂和反应条件是浓、浓,加热。答案为:浓、浓,加热;
05 有机物官能团及结构的推断
9. 一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。
已知:①
②试剂a是。
以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:RNH2
①M含有1个sp杂化的碳原子。M的结构简式为 。
②Y的结构简式为 。
【答案】
【详解】结合L和P的结构简式,以及M的分子式和M含有1个sp杂化的碳原子,可知M的结构简式为:,M与G()发生加成反应生成X为,X在碱作用下脱去1分子甲醇发生分子内取代反应生成Y为,Y发生题给信息反应生成P。
①M的结构简式为:;
②Y的结构简式为。
10. 某研究小组按照以下合成路线合成某消炎药的中间体I.(部分反应条件已省略)
已知:
A→B分两步完成,已知中间产物的等效氢个数之比为3:2:2,则中间产物的结构简式为 ,第二步所需要的反应试剂是 。
【答案】 酸性高锰酸钾溶液
【详解】根据分析,A→B的反应中,中间产物的结构简式为;第二步反应为苯环侧链甲基氧化为羧基,所需要的反应试剂是酸性高锰酸钾溶液
06 突破有机综合大题
11. (2025•四川宜宾•二模)吡咯相关衍生物对于生理过程非常重要。一种多取代吡咯(G)的合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。
回答下列问题:
(1)A与B生成C的反应为加成反应。B的结构简式为_____。
(2)C的化学名称为_____。若反应生成,则反应的化学方程式为_____。
(3)D中含氧官能团的名称为_____。D()转化为的过程中,断裂②处键而不断裂①、③和④处键的原因为_____。
(4)E到F的转化中,试剂X可能是_____(填标号)。
A. B. 浓 C. D.
(5)F的同分异构体中,既有酰胺基又有酯基,且水解后能生成丁二酸()的结构简式是_____(写出1种即可)。
(6)欲使用类似题中的方法合成(),应在最后一步使用替代题目路线中的D与F反应。的结构简式是_____。
【答案】(1)
(2) ①. 乙酸乙酯 ②.
(3) ①. 酯基、羰基 ②. ②处C-H键受2两个相邻吸电子基团影响,极性增强 (4)D
(5)或 (6)
【解析】
【分析】由题目可知,A是乙酸,C是乙酸乙酯,A和B发生了加成反应,故B是乙烯;C在一定条件下发生取代反应生成D;D发生取代反应生成E;E到F,E中的硝基变成F中的氨基,发生了还原反应。
【小问1详解】
A与B生成C的反应为加成反应,推断出B是乙烯,结构简式为;
小问2详解】
C的化学名称是乙酸乙酯;反应生成,有机化学反应方程式遵循原子守恒,2个C生成D,分子式多出C2H6O,推出另一产物是乙醇,因此方程式为:;
【小问3详解】
D中含氧官能团的名称为酯基、羰基;②处C-H键受2两个相邻吸电子基团影响,极性增强,易断键;
【小问4详解】
E到F的转化中,是还原反应,A和B作氧化剂,试剂X可能是D;
【小问5详解】
F分子式为C6H11NO3的同分异构体中,既有酰胺基又有酯基,且水解后能生成丁二酸,丁二酸已有4个C原子,剩余两个碳原子,可以是或因此F可能是或;
【小问6详解】
G与相比,多一个—CH3,因此的结构简式为。
12. (2025•四川南充•二模)制备除草剂异噻唑草酮的合成中间体G的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______。在B转化为C过程中,B中碳卤键的反应存在选择性,请从化学键角度予以解释_______。
(2)C转化为D的反应方程式为_______。硝基()的电子式为_______。
(3)D转化为E的反应类型是_______。E分子中共面原子最多有_______个。
(4)F的结构简式为_______。
(5)满足下列条件的H的同分异构体有_______种(不考虑立体异构)。
①含有和 ②含有苯环且苯环上只有2个取代基 ③含有1个手性碳原子 ④能与碳酸氢钠反应
(6)完成F到H的两步转化路线________(须表示出G的结构简式和必要的反应物及条件)。
【答案】(1) ①. 溴苯 ②. C-I键比C-Br键更长,键能更小,故更易断裂
(2) ①. ②.
(3) ①. 取代反应 ②. 16
(4) (5)9
(6)
【解析】
【分析】A和I2发生取代反应生成B,C发生硝化反应生成D,则C为,D和CuCN发生取代反应生成E,E和CH3SNa发生取代反应生成F,结合H的结构简式可以推知F为,水解得到,和CH3OH发生酯化反应生成H,以此解答。
【小问1详解】
由A的结构简式可知,A的化学名称是溴苯,在B转化为C过程中,B中碳卤键的反应存在选择性,断碳碘键,而不是断碳溴键,原因是:C-I键比C-Br键更长,键能更小,故更易断裂。
【小问2详解】
C发生硝化反应生成D,C转化为D的反应方程式为:+HO-NO2+H2O。是硝酸分子中去掉一个羟基后剩下的基团,电子式为。
【小问3详解】
由D和E的结构简式可知,D转化为E的反应类型是取代反应,E分子中苯环和是平面结构,-CN是直线结构,E中中C采取sp3杂化,中与苯环共面的F原子最多有1个,E分子中共面原子最多有12+1+2+1=16个。
【小问4详解】
由分析可知,F结构简式为。
【小问5详解】
H的同分异构体满足条件:①含有和;②含有苯环且苯环上只有2个取代基 ③含有1个手性碳原子;④能与碳酸氢钠反应,说明其中含有-COOH;则苯环上取代基的组合为:、-CH(SCH3)COOH或、-CH(CF3)COOH或-COOH、-CH(CF3)SCH3,每组组合都有邻、间、对三种位置关系,则满足条件的同分异构体有9种。
【小问6详解】
由分析可知,F为,水解得到,和CH3OH发生酯化反应生成H,转化路线为:。
1.一种以脯氨酸()催化分子内的羟醛缩合反应如下。下列说法错误的是
A.脯氨酸既能与盐酸反应,又能与NaOH反应
B.X转化为Y是属于加成反应
C.Y分子中存在2个手性碳原子
D.X能形成分子间氢键,因此其熔、沸点较高
【答案】D
【详解】A.脯氨酸含氨基、羧基,既能与盐酸反应,又能与NaOH反应,A正确;
B.根据X、Y的分子式可知,X转化为Y是属于加成反应,B正确;
C.连接4个不同基团的碳原子为手性碳原子,与羟基、甲基相连的2个碳原子为手性碳原子(),C正确;
D.X中只有酮羰基,不存在能形成氢键的结构,D错误;
故选D。
2.生活因有机而多姿多彩,化合物M是合成镇静类药物氯硝西泮(N)的关键前体,制取N的部分流程如下。下列说法错误的是
A.Q分子中含有2种含氧官能团
B.从M到Q的反应为取代反应
C.Q分子中所有原子可能在同一平面
D.P→M引入硝基时需要“一系列反应Ⅰ”的目的是防止氨基被氧化
【答案】C
【详解】A.结合Q的结构简式可知,其中含有硝基、羰基两种含氧官能团,A正确;
B.由图可知,M到Q发生的反应为与发生取代反应生成和氯化氢,B正确;
C.由结构简式可知,Q分子中氨基氮原子的杂化方式为sp3杂化,—NH2和与该氮直接相连的碳原子的空间构型为三角锥形,则Q分子中所有原子不可能在同一平面,C错误;
D.P分子中的氨基具有还原性,与浓硝酸和浓硫酸的混酸发生硝化反应时易被氧化,所以P→M引入硝基时需要“一系列反应Ⅰ”防止氨基被氧化,D正确;
故选C。
3.以溴乙烷为原料制备1,2-二溴乙烷,下列方案中最合理的是( )
A.CH3CH2BrCH3CH2OHCH2==CH2CH2BrCH2Br
B.CH3CH2BrCH2BrCH2Br
C.CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2BrCH2BrCH2Br
D.CH3CH2BrCH2==CH2CH2BrCH2Br
【答案】D
【解析】 题干中强调的是最合理的方案,A项与D项相比,步骤多一步,且在乙醇发生消去反应时,容易发生分子间脱水、氧化反应等副反应;B项步骤最少,但取代反应不会停留在“CH2BrCH2Br”阶段,副产物多,分离困难,原料浪费;C项比D项多一步取代反应,显然不合理;D项相对步骤少,操作简单,副产物少,较合理。
4.在有机合成中,常会发生官能团的消除或增加,下列反应过程中反应类型及产物不合理的是( )
A.乙烯→乙二醇:CH2==CH2
B.溴乙烷→乙醇:CH3CH2BrCH2==CH2CH3CH2OH
C.1-溴丁烷→1-丁炔:CH3(CH2)2CH2BrCH3CH2CH==CH2
CH3CH2C≡CH
D.乙烯→乙炔:CH2==CH2CH≡CH
【答案】B
【解析】由溴乙烷→乙醇,只需溴乙烷在碱性条件下水解即可,路线不合理,且由溴乙烷→乙烯为消去反应。
5.关于由―→的说法正确的是( )
A.为有机分子碳链增长的过程
B.第1步反应需引入碳碳双键
C.该过程需通过两步反应完成
D.该过程不可能发生加成反应
【答案】B
【解析】 该合成路线为CH3CH==CH2。
6.以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线如图,下列说法正确的是( )
A.A的结构简式是
B.①②的反应类型分别是取代反应、消去反应
C.反应②③的条件分别是浓硫酸、加热,光照
D.酸性KMnO4溶液褪色可证明已完全转化为
【答案】B
【解析】以环戊烷为原料制备环戊二烯的合成路线如下:
A项,由上述分析可知,A可为氯代环戊烷;B项,反应①为光照条件下的取代反应,反应②为在氢氧化钠醇溶液、加热条件下的消去反应;C项,反应②的反应试剂和反应条件为氢氧化钠醇溶液、加热,反应③的条件为常温;D项,B为环戊烯,含碳碳双键,环戊二烯也含碳碳双键,二者均能使KMnO4溶液褪色,所以酸性KMnO4溶液褪色不能证明环戊烷已完全转化为环戊二烯。
7.乙烯是石油化学工业重要的基本原料,可合成诸多有机物。
【应用一】聚氯乙烯(PVC)和用作汽油抗震剂的的合成路线如下图。
(1)A有两种同分异构体,结构简式分别是 、 。
(2)B-D的反应类型是 。
(3)E的结构简式是 ,W的分子式为 。
(4)其合成聚氯乙烯(PVC)的反应方程式为 。
【应用二】双烯合成即狄尔斯—阿尔德反应(Diels—Alder反应):,该反应用于构建六元环状烃。
(5)通过上述反应合成,所需反应物为 。
(6)被酸性高锰酸钾溶液氧化的产物为 。
【答案】(1)
(2)加成反应
(3) HCl
(4)
(5)和
(6)
【详解】(1)A为丁烷,有两种同分异构体:正丁烷和异丁烷,结构简式分别是:、。
(2)B →D 是CH2=CH2与氯气发生加成反应生成CH2ClCH2Cl,反应类型是加成反应。
(3)由分析知E为一氯乙烯,故其结构简式是,W是HCl。
(4)
氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯,方程式为。
(5)
双烯合成反应是双烯体(含共轭双键的化合物)与亲双烯体(含双键或三键的化合物)发生环加成反应。要合成目标,需将产物的环结构拆解为双烯体和亲双烯体部分,通过观察可知,左侧双键部分为双烯体,右侧双键则为亲双烯体部分,因此通过上述反应合成,所需反应物为和。
(6)
酸性高锰酸钾是强氧化剂,能把碳碳双键彻底氧化断裂,中双键碳原子上并没有再连接氢原子,因此两个双键断裂后均生成的是羰基,即被酸性高锰酸钾氧化后的产物为。
8.兰地洛尔(化合物J)能改善快速性心律失常,具有高选择性,可应用于医学临床手术。J的一条合成路线如下(略去部分条件和试剂):
已知:
①BPO为过氧化物,NBS为溴化试剂;
②
回答以下问题:
(1)A的名称为 。
(2)合成路线中设计A→B这一步的目的是 。
(3)D→E中,第一步反应的化学方程式为 。
(4)G中所含有的官能团是羟基和 、 。
(5)物质J的高选择性与其结构相关,其所含手性碳数目为 个。
(6)F的同分异构体同时满足下列条件的有 种。
①含有酚羟基;②含有酯基;③苯环上只有2个取代基
(7)制备化合物I,分为两步:
写出M和I的结构简式 、 。
【答案】(1)对甲基苯酚或4-甲基苯酚
(2)保护酚羟基
(3)
(4) 酯基 醚键
(5)2
(6)18
(7)
【详解】(1)根据A的结构可知,A的名称为对甲基苯酚或4-甲基苯酚。
(2)酚羟基易被氧化,设计A→B这一步的目的是保护酚羟基,防止酚羟基在B转化成C的过程被氧化。
(3)
D→E中,第一步反应是酯基发生水解反应,化学方程式为 。
(4)
根据G的结构可知,其官能团有羟基、酯基、醚键。
(5)
结构中标有*的碳原子为手性碳,有2个。
(6)满足条件的F的同分异构体结构中,含有酯基的一个取代基结构有、、、、、,有6种,与酚羟基的位置可以是邻、间、对,3种,故。
(7)
与M反应生成的,结合M的分子式可知M的结构为,与发生取代反应生成。
9. 某芳香烃()是一种重要的有机化工原料,以它为初始原料有以下转化关系图(部分产物、合成路线、反应条件略去)。其中是一氯代物,是一种功能高分子。
已知Ⅰ.
Ⅱ.(苯胺,易被氧化)
回答下列问题:
(1)碳原子的杂化方式为 。
(2)的结构简式为 ;转化为的反应条件是 。
(3)书写反应①的化学方程式 。
(4)反应②的反应类型属于 。
(5)中官能团的名称是 ;的结构简式为 。
(6)阿司匹林有多种同分异构体,写出一种符合下列条件的同分异构体 。
①属于二元羧酸的芳香族化合物
②核磁共振氢谱有4组峰,峰值面积比为
(7)请设计由有机物和其他无机物合成最合理的合成路线 (不超过4步)。
(合成路线常用的表示方式为:甲乙……目标产物)
【答案】(1)sp3
(2) 光照
(3)+H2O
(4)氧化反应
(5) 醛基
(6)或
(7)
【详解】(1)
中碳原子均形成4个键,碳原子的杂化方式为sp3;
(2)
①根据分析可知,的结构简式为:;
②X转化为A的过程为烃的卤代反应,则反应条件是光照;
(3)
反应①是X()在浓硫酸作用下与浓硝酸共热发生硝化反应生成F(),化学方程式为:+H2O;
(4)
反应②为F()催化氧化生成G(),反应类型为氧化反应;
(5)
①根据分析可知,是,C中官能团的名称是:醛基;
②根据分析可知,D是;
(6)
阿司匹林()的同分异构体中属于二元羧酸的芳香族化合物,如果取代基为-CH(COOH)2,有1种位置异构,如果取代基为-COOH、-CH2COOH,两个取代基有邻位、间位、对位3种位置异构,如果取代基为2个-COOH、-CH3,有6种位置异构,其中核磁共振氢谱有4组峰,峰值面积比为的结构简式为:或;
(7)
有机物()在催化剂条件下发生加成反应生成,再氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成,与氯气发生加成反应生成,最后在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成。合成路线流程图为:
。
1. 1. (2025·四川卷)H的盐酸盐是一种镇吐药物,H的合成路线之一如下(略去部分试剂和条件)。
已知:
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______。
(2)C中官能团的名称是_______、_______。
(3)的反应类型为_______。
(4)E的结构简式为_______。
(5)F的同分异构体中,同时满足下列条件的共有_______种。
a.含有,且无键 b.含有2个苯环 c.核磁共振氢谱为6组峰
(6)药物K的合成路线如下:
已知Y含有羰基,按照的方法合成I。I的结构简式为_______,第①步的化学反应方程式为_______。
【答案】(1)对氯苯磺酸或4-氯苯磺酸
(2) ①. 碳氯键 ②. 硝基 (3)还原反应
(4) (5)2
(6) ①. ②.
【解析】
【分析】A发生硝化反应生成B,B中磺酸基酸化后生成C,C在Fe/HCl(浓)作用下发生还原反应生成D,D的结构简式为;D和X发生已知信息的反应生成E,结合X的分子式可知,其不饱和度为3,故X的结构简式为,E的结构简式为,E在金属催化作用下脱去1分子HCl得到F,F发生取代反应生成G,G经过多步合成H,据此解答。
【小问1详解】
由A的结构简式可知 ,习惯命名法为:对氯苯磺酸;系统命名法为:4-氯苯磺酸;
【小问2详解】
由C的结构简式可知 ,官能团的名称是碳氯键、硝基;
【小问3详解】
由分析可知,发生的是硝基被还原为氨基的反应,反应类型是还原反应;
【小问4详解】
由分析可知,E的结构简式为;
【小问5详解】
由F的结构简式可知,F的不饱和度为8,分子式为,满足条件:a.含有,且无键、含有2个苯环,核磁共振氢谱为6组峰,说明其是对称结构,满足条件的有、,共2种;
【小问6详解】
采用逆推法可知,最后一步J和发生取代反应生成K,则J的结构简式为,结合反应②的条件可知,I发生还原反应得到J,Y含有羰基,按照的方法合成I,则反应②是羰基被还原为羟基的反应,故I的结构简式为,结合的反应可知,Y的结构简式为,故第①步反应的化学方程式为:。
2. (2025·黑吉辽卷)特戈拉赞(化合物K)是抑制胃酸分泌的药物,其合成路线如下:
已知:
I.为,咪唑为;
II.和不稳定,能分别快速异构化为和。
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团只有醛基,其结构简式为_______。
(2)G中含氧官能团的名称为_______和_______。
(3)J→K的反应类型为_______。
(4)D的同分异构体中,与D官能团完全相同,且水解生成丙二酸的有_______种(不考虑立体异构)。
(5)E→F转化可能分三步:①E分子内的咪唑环与羧基反应生成X;②X快速异构化为Y,Y与反应生成F。第③步化学方程式为_______。
(6)苯环具有与咪唑环类似的性质。参考E→X的转化,设计化合物I的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中M和N的结构简式为_______和_______。
【答案】(1) (2) ①. (酚)羟基 ②. 羧基
(3)取代反应 (4)6
(5)+(CH3CO)2O→+CH3COOH
(6) ①. ②.
【解析】
【分析】根据流程,有机物A与有机物B发生反应生成有机物C,根据有机物B的分子式和小问1中的已知条件,可以判断,有机物B的结构为;有机物C与有机物D发生反应生成有机物E;有机物E在醋酸酐的作用下发生成环反应生成有机物F;有机物F发生两步连续反应生成有机物G,根据有机物G的分子式和有机物H的结构可以推出,有机物G的结构为;有机物G发生两步反应生成有机物H,将羧基中的-OH取代为次氨基结构;有机物H与与有机物I发生取代反应,将有机物H中酚羟基上的氢取代生成有机物J;最后有机物J发生还原反应生成K和甲苯。据此分析解题。
【小问1详解】
根据分析,有机物B的结构为。
【小问2详解】
根据分析,有机物G的结构为,其含氧官能团为(酚)羟基和羧基。
【小问3详解】
根据分析,J→K的反应是J与H2在Pd/C催化下发生取代反应生成K和甲苯,反应类型为取代反应。
【小问4详解】
D的同分异构体中,与D的官能团完全相同,说明有酯基的存在,且水解后生成丙二酸,说明主体结构中含有。根据D的分子式,剩余的C原子数为5,剩余H原子数为12,因同分异构体中只含有酯基,则不能将H原子单独连接在某一端的O原子上,因此将5个碳原子拆分。当一侧连接甲基时,另一侧连接-C4H9,此时C4H9有共有4种同分异构体;当一侧连接乙基时,另一侧连接-C3H7,此时-C3H7有共有2种同分异构体,故满足条件的同分异构体有4+2=6种。
【小问5详解】
根据已知条件和题目中的三步反应,第三步反应为酚羟基与乙酸酐的反应,生成有机物F。则有机物Y为,根据异构化原理,有机物X的结构为。反应第③步的化学方程式为+(CH3CO)2O→+CH3COOH。
【小问6详解】
根据逆推法有机物N发生异构化生成目标化合物,发生的异构化反应为后者的反应,有机物N为,有机物M有前置原料氧化得到的,有机物M发生异构化前者的反应生成有机物N,有机物M的为。
3. (2024·河北卷)甲磺司特(M)是一种在临床上治疗支气管哮喘、特应性皮炎和过敏性鼻炎等疾病的药物。M的一种合成路线如下(部分试剂和条件省略)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_______。
(2)的反应类型为_______。
(3)D的结构简式为_______。
(4)由F生成G的化学方程式为_______。
(5)G和H相比,H的熔、沸点更高,原因为_______。
(6)K与E反应生成L,新构筑官能团的名称为_______。
(7)同时满足下列条件的I的同分异构体共有_______种。
(a)核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为;
(b)红外光谱中存在和硝基苯基()吸收峰。
其中,可以通过水解反应得到化合物H的同分异构体的结构简式为_______。
【答案】(1)丙烯酸 (2)加成反应
(3) (4)+HO-NO2+H2O
(5)H分子中存在羟基,能形成分子间氢键
(6)酰胺基 (7) ①. 6 ②.
【解析】
【分析】由流程图可知,A与甲醇发生酯化反应生成B,则A的结构简式为;B与CH3SH发生加成反应生成C;C在碱性条件下发生酯的水解反应,酸化后生成D,则D的结构简式为;D与SOCl2发生取代反应生成E;由F的分子式可知,F的结构简式为;F发生硝化反应生成G,G的结构简式为;G在一定条件下发生水解反应生成H,H的结构简式为;H与发生取代反应生成I;I与乙醇钠发生反应生成J;J发生硝基的还原生成K,K的结构简式为;K与E发生取代反应生成L;L与反应生成M。
【小问1详解】
由A→B的反应条件和B的结构简式可知该步骤为酯化反应,因此A为,其名称为丙烯酸。
【小问2详解】
B与发生加成反应,和分别加到双键碳原子上生成C。
【小问3详解】
结合C和E的结构简式以及C→D和D→E的反应条件,可知C→D为C先在碱性条件下发生水解反应后酸化,D为,D与亚硫酰氯发生取代反应生成E。
【小问4详解】
F→G的反应中,结合I的结构可知,苯环上碳氯键的对位引入硝基,浓硫酸作催化剂和吸水剂,吸收反应产物中的水,硝化反应的条件为加热,反应的化学方程式是:+HO-NO2+H2O。
【小问5详解】
由分析可知,G的结构简式为,H的结构简式为,H分子中存在羟基,能形成分子间氢键,G分子不能形成分子间氢键,分子间氢键会使物质的熔、沸点显著升高。
【小问6详解】
根据分析可知,K与E反应生成L为取代反应,反应中新构筑的官能团为酰胺基。
【小问7详解】
I的分子式为,其不饱和度为6,其中苯环占4个不饱和度,和硝基各占1个不饱和度,因此满足条件的同分异构体中除了苯环、和硝基之外没有其他不饱和结构。由题给信息,结构中存在“”,根据核磁共振氢谱中峰面积之比为可知,结构中不存在羟基、存在甲基,结构高度对称,硝基苯基和共占用3个O原子,还剩余1个O原子,因此剩余的O原子只能插入两个相邻的C原子之间。不考虑该O原子,碳骨架的异构有2种,且每种都有3个位置可以插入该O原子,如图:,(序号表示插入O原子的位置),因此符合题意的同分异构体共有6种。其中,能够水解生成H()的结构为。
4.(2023·湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:
(1)由A→B的反应中,乙烯的碳碳_______键断裂(填“π”或“σ”)。
(2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有_______种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为的结构简式为_______。
(3)E与足量酸性溶液反应生成的有机物的名称为_______、_______。
(4)G的结构简式为_______。
(5)已知: ,H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构,主要产物为I()和另一种α,β-不饱和酮J,J的结构简式为_______。若经此路线由H合成I,存在的问题有_______(填标号)。
a.原子利用率低 b.产物难以分离 c.反应条件苛刻 d.严重污染环境
【答案】(1)π (2) ①. 7 ②.
(3) ①. 乙酸 ②. 丙酮
(4) (5) ①. ②. ab
【解析】
【分析】A为CH2=CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),B与Mg在无水乙醚中发生生成C(CH3CH2MgBr),C与CH3COCH3反应生成D(),D在氧化铝催化下发生消去反应生成E(),E和碱性高锰酸钾反应生成F(),参考D~E反应,F在氧化铝催化下发生消去反应生成G(),G与反应加成反应生成二酮H,据此分析解答。
【小问1详解】
A为CH2=CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),乙烯的π键断裂,故答案为:π;
【小问2详解】
D为,分子式为C5H12O,含有羟基的同分异构体分别为:共8种,除去D自身,还有7种同分异构体,其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为的结构简式为,故答案为:7;;
【小问3详解】
E为,酸性高锰酸钾可以将双键氧化断开,生成和,名称分别为乙酸和丙酮,故答案为:乙酸;丙酮;
【小问4详解】
由分析可知,G为,故答案为:;
【小问5详解】
根据已知的反应特征可知,H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构,主要产物为I())和J( )。若经此路线由H合成I,会同时产生两种同分异构体,导致原子利用率低,产物难以分离等问题,故答案为: ;ab。
5.(2023·重庆卷)有机物K作为一种高性能发光材料,广泛用于有机电致发光器件(OLED)。K的一种合成路线如下所示,部分试剂及反应条件省略。
已知: (和为烃基)
(1)A中所含官能团名称为羟基和_______。
(2)B的结构简式为_______。
(3)C的化学名称为_______,生成D的反应类型为_______。
(4)E的结构简式为_______。
(5)G的同分异构体中,含有两个 的化合物有_______个(不考虑立体异构体),其中核磁共振氢谱有两组峰,且峰面积比为的化合物为L,L与足量新制的反应的化学方程式为_______。
(6)以和( )为原料,利用上述合成路线中的相关试剂,合成另一种用于OLED的发光材料(分子式为)。制备的合成路线为_______(路线中原料和目标化合物用相应的字母J、N和M表示)。
【答案】(1)碳碳双键
(2) (3) ①. 苯胺 ②. 取代反应
(4) (5) ①. 10 ②. C(CH3)2(CHO)2+4Cu(OH)2+2NaOHC(CH3)2(COONa)2+2Cu2O+6H2O
(6)
【解析】
【分析】A和HBr发生取代反应生成B,B是 ;B和C生成D,根据B的结构简式和C的分子式,由D逆推可知C是 ;根据题目信息,由F逆推可知E是 。
【小问1详解】
根据A的结构简式,可知A中所含官能团名称为羟基和碳碳双键;
【小问2详解】
A和HBr发生取代反应生成B,B是 ;
【小问3详解】
C是 ,化学名称为苯胺; 和 反应生成D和HBr,生成D的反应类型为取代反应;
【小问4详解】
根据题目信息,由F逆推可知E是 ;
【小问5详解】
G的同分异构体中,含有两个 的化合物有 、、、、、 、 、 、,OHC-CH(CH2CH3)-CHO共10种,即G的同分异构体有10种,其中核磁共振氢谱有两组峰,且峰面积比为的化合物为L,L是 ,L与足量新制的反应的化学方程式为 C(CH3)2(CHO)2+4Cu(OH)2+2NaOHC(CH3)2(COONa)2+2Cu2O+6H2O。
【小问6详解】
M分子中含有5个N和2个O,可知2分子J和1分子N反应生成M,合成路线为 ;
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