内容正文:
大单元八 有机化学
微专题9 有机合成与推断综合题的分析应用
【真题再现●明考向】
(2025·黑吉辽蒙卷)含呋喃骨架的芳香化合物在环境化学和材料化学领域具有重要价值。一种含呋喃骨架的芳香化合物合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的化学方程式为______________________________________________
______________________________________________。
(2)C→D实现了由________到________的转化(填官能团名称)。
(3)G→H的反应类型为______________________________________________。
(4)E的同分异构体中,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为3∶2∶1的同分异构体的数目有________种。
(5)M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,则生成的与N互为同分异构体的副产物结构简式为____________________。
(6)参考上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为________________和________________。
【解题路径】
【合成路线】 由经过九步合成。
【物质推断】 A为邻羟基苯甲酸,与甲醇发生酯化反应生成B(),在 LiAlH4的作用下,发生还原反应生成C()。
【信息应用】 M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,N为,可以推断出M中的三键与右侧苯环连接时可以形成N中的六元环或五元环,因此可能的副产物为。
【确定同分异构体】 E为,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为3∶2∶1的同分异构体,如果为醛基、溴原子和甲基的组合时,可形成、两种,如果为酮碳基和溴原子组合时,可形成、两种。
【由合成路线确定物质】 可先将消去生成,再与反应生成,与在一定条件下得到目标产物。
【答案】
(1) +CH3OH+H2O (2)羟基 醛基 (3)取代反应 (4)4 (5) (6)
【名师点拨】
(1)在推断前要多角度认真领会题目给予的信息
①反应条件,在有机合成推断中能根据相同或相似的条件判断该反应;
②弄清楚反应的机理,明白反应中断键和成键情况,并能在合成路线中根据已知或待推断的物质确定生成物。能做到题给信息和已有知识的活学活用,前后照应、左右关联。
(2)根据已有知识综合推断:结合教材中学过的烃、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸和酯等有机物间的相互转化关系进行推断。推断时可根据试题的不同采用正推或逆推等进行综合分析推理。
【考点突破●提能力】
1.(2025·大连模拟)沙丁胺醇(化合物G)用于治疗支气管痉挛、喘息性支气管炎等病症。其一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)物质A________(填“能”或“不能”)溶于乙醇。
(2)查阅资料可知,B→C为Fries重排。Fries重排机理如下,则B→C的另一生成物H的结构简式为______________,分离C与H的操作为________。
(3)D中含氧官能团的名称为________,分子中最多有________个原子共面。
(4)D→E的化学方程式为______________________________________________
______________________________________________。
(5)E→F的反应类型为________。
(6)I为B的芳香族同分异构体,满足下列条件的I的结构简式为________________(不考虑立体异构)。
①苯环上只有一个取代基;
②含有2个碳氧双键且官能团不超过2种;
③含手性碳。
【答案】(1)能 (2) 蒸馏
(3)(酚)羟基、羧基、(酮)羰基 19
(4)
(5)还原反应 (6)
【解析】(1)A中含有羟基,可与乙醇形成分子间氢键,能溶于乙醇。(2)根据Fries重排机理可知,H的结构简式为,H可形成分子内氢键,C可形成分子间氢键,C的沸点高,故可用蒸馏法分离C与H。(5)对比E、F的结构简式可知,E中羧基和羰基转化为羟基,发生还原反应。(6)由“含手性碳”可知,含有1个羧基和1个酯基,其结构简式为。
2.(2025·八省联考内蒙古卷)I是合成抗癌药物贝组替凡的中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A能发生银镜反应,其结构简式为________。
(2)E中官能团名称为________和________。
(3)H→I的反应类型为________。
(4)D的同分异构体中,含有苯环、碳碳双键和羧基的有________种(不考虑立体异构)。
(5)E经碱性水解、取代、酸化得到G。取代步骤的化学方程式为_________________
______________________________________________。
(6)参照上述合成过程,设计B→C的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中J和K的结构简式分别为________和________。
【答案】(1) (2)碳溴键 酯基 (3)取代反应 (4)5 (5)
+KF
(6)
【解析】(1)A能发生银镜反应,由A的分子式,可确定其结构简式为。(2)依据D、F、G的结构简式,可推出E为,含有的官能团名称为碳溴键和酯基。(3)H→I的反应类型为取代反应。(4)D为,它的同分异构体中,含有苯环、碳碳双键和羧基的有共5种(不考虑立体异构)。(5)E为,经碱性水解生成,再与F发生取代反应生成,最后酸化得到G。取代步骤的化学方程式为+KF。(6) 与H2在Pd/C催化作用下发生加成反应,生成J为,J与(COCl)2发生取代反应生成K为,K发生分子内的取代反应,生成。所以J和K的结构简式分别为和。
【限时训练】(限时:60分钟)
有机合成与推断综合题的分析应用
(满分:56分)
1.(14分)(2025·安徽卷)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(NH4)2SO4和MnSO4,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(—CH2OH),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,CCl4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(PESEK)。写出PESEK的结构简式__________________。
(6)制备PESEK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,MCPBA)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甲酯()的合成路线(其他试剂任选)____________。
【答案】(1)酮羰基 还原反应
(2) +4MnO2+5H2SO4―→+(NH4)2SO4+4MnSO4+4H2O (3)HOCH2CCCCCH2OH (4)b (5)
(6)电负性F>Cl,C—F键极性大,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)
【解析】(1)B为,含氧官能团名称为酮羰基。B()→C()为加氢的反应,属于还原反应。(2)根据化合物中各元素化合价代数和为0可知,A(C6H7N)→B(C6H4O2)过程中,碳元素由-价升高为0价,1分子A(C6H7N)共失4e-,MnO2→MnSO4,锰元素由+4价降低为+2价,得2e-,根据得失电子守恒,、MnO2的化学计量数之比为1∶2,结合原子守恒,可以配平化学方程式为2+4MnO2+5H2SO4―→+(NH4)2SO4+4MnSO4+4H2O。(3)C为,不饱和度为4,脂肪烃衍生物G(不含苯环)是C的同分异构体,分子中含有羟甲基(—CH2OH,有两种类型的氢原子),核磁共振氢谱有两组峰,即有两种类型氢原子,故其结构简式为。(4)A()含有氨基,能与乙酸反应生成酰胺,故a正确;B存在如图、、3种位置异构体,故b错误;根据原子守恒可知,D→E的反应为+CCl4+2HCl,CCl4是反应试剂,故c正确;E→F的反应中先水解得到,后脱水得到,其中水解反应属于取代反应,故d正确。(5)H和F发生缩聚反应,结合化合物H、F的结构可知脱去的小分子为HF,故PESEK的结构简式为。(6)由于电负性:F>Cl,则C—F键的极性大于C—Cl键,C—F键更易断裂,且氟原子半径小,空间位阻小,更容易发生缩聚反应。(7)运用逆合成分析法,结合题干中反应类型,倒推中间产物,确定合成路线:发生类似已知氧化反应得到,可由发生类似E→F的反应得到,可由和CCl4、无水AlCl3发生类似D→E的反应得到。
2.(14分)(2025·昆明一模)化合物L可增强CFTR蛋白运输氯离子的能力,常用于治疗CFTR基因突变引起的囊性纤维化疾病。L的一种合成路线如图(部分条件和试剂省略,DMF为溶剂):
已知:苯胺()与甲基吡啶()互为芳香同分异构体。
(1)A的名称为__________________。
(2)D中所含官能团名称为:氨基、________、________。
(3)E与F反应生成G和________(填结构简式)。G到H的化学方程式为___________________________________________________________________。
(4)J的结构简式为________________。
(5)F的六元环芳香同分异构体有________种(不考虑立体异构),写出其中一种核磁共振氢谱显示峰面积之比为6∶2∶1的结构简式:____________________________________________________________________。
【答案】(1)2氟甲苯(或邻氟甲苯) (2)碳碳双键 酯基 (3)(CH3)2NH
+K2CO3
+ KHCO3+KF (4) (5)13 (或)
【解析】(1)A中氟原子位于2号碳原子上,故名称为2氟甲苯,因甲基和氟原子位于苯环的邻位也可称邻氟甲苯。(2)由C和E的结构简式可知C→E发生取代反应,结合D的分子式可推知D为,其所含官能团有氨基、碳碳双键、酯基。(3)E+F→G,由E、F、G的结构简式结合原子守恒可知,反应生成G和(CH3)2NH。由H→I的反应条件可知,H→I发生酯基的水解反应,结合H的分子式可知H的结构简式为,故G→H的化学方程式为+K2CO3+ KHCO3+KF。(4)由I和K的结构简式可知,I+J→K发生取代反应,结合J的分子式可知J的结构简式为。(5)当六元芳香环为苯环,苯环上的取代基为—CH3和—NH2时,有邻、间、对3种位置关系;苯环上的取代基为—NHCH3时,有1种结构;当六元芳香环为吡啶(,),吡啶上的取代基组合为—CH3和—CH3时,有6种(、、、、、)位置关系;吡啶上的取代基为—CH2CH3时,有3种(、、)结构,故符合条件的同分异构体共有13种,其中核磁共振氢谱峰面积比为6∶2∶1的结构简式有和。
3.(14分)(2025·南昌二模)有机物K是合成某药物的中间体,其合成路线如下:
(1)A生成B的反应试剂与条件是______________,J到K的反应类型是______________。
(2)有机物C的名称为__________________,G中官能团的名称是________________。
(3)B生成D的过程中三乙胺的结构简式与作用分别是____________、________________________________。
(4)写出E生成F的过程中在NaOH溶液中发生反应的化学方程式:__________________________________________________________________。
(5)H与NH2OH发生加成反应生成I(分子中含有2个六元环),I的结构简式为____________________。
(6)H的芳香族同分异构体中,符合下列条件的结构有________种(不考虑立体异构)。
a.1 mol该有机物能发生银镜反应且最多可以生成4 mol Ag;
b.苯环上只有2个对位取代基且官能团不与苯环直接相连;
c.分子中存在3个甲基。
写出其中含有5种不同化学环境的氢原子,峰面积之比为9∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式:__________________________。
【答案】(1)Br2、光照 氧化反应 (2)丙二酸二甲酯 羧基、醛基 (3)(CH3CH2)3N 与生成的HBr反应,促进反应完全 (4) +2NaOH―→
+2CH3OH (5)
(6)8
【解析】(1)A生成B的反应试剂与条件是Br2、光照。J到K的过程中,甲基被氧化为羧基,故该反应的反应类型是氧化反应。(2)有机物C的名称为丙二酸二甲酯,由G的结构简式可知,其官能团的名称是羧基和醛基。(3)B生成D的过程中三乙胺的结构简式为(CH3CH2)3N,其作用是与生成的HBr反应,促进反应完全。(4)E生成F的过程中,在NaOH溶液中发生酯基的水解反应,方程式为+2NaOH―→+2CH3OH。(5)H与NH2OH发生加成反应生成I,且I分子中含有2个六元环,其结构简式为。(6)H的同分异构体中,1 mol该有机物能发生银镜反应且最多可以生成4 mol Ag,说明分子中含有2个醛基,苯环上只有2个对位取代基且官能团不与苯环直接相连,且分子中存在3个甲基,则符合条件的同分异构体有、、、、、、、,共8种,其中含有5种不同化学环境的氢原子,峰面积之比为9∶2∶2∶2∶1的结构简式为。
4.(14分)(2025·甘肃卷)毛兰菲是一种具有抗肿瘤活性的天然菲类化合物,可按如图路线合成(部分试剂省略):
(1)化合物A中的含氧官能团名称为______________,化合物A与足量NaOH溶液反应的化学方程式为______________________________。
(2)化合物B的结构简式为_______。
(3)关于化合物C的说法成立的有_______。
①与FeCl3溶液作用显色
②与新制氢氧化铜反应,生成砖红色沉淀
③与D互为同系物
④能与HCN反应
(4)C→D涉及反应类型有______________________________________________,
____________。
(5)F→G转化中使用了CH3OLi,其名称为
__________________。
(6)毛兰菲的一种同分异构体I具有抗氧化和抗炎活性,可由多取代苯甲醛J出发,经多步合成得到(如图)。已知J的1H NMR谱图显示四组峰,峰面积比为1∶1∶2∶6。J和I的结构简式为____________________,___________________。
【答案】(1)醛基、(酚)羟基 +2NaOH―→+2H2O
(2) (3)②④ (4)加成反应 还原反应 (5)甲醇锂(或甲氧基锂) (6)
【解析】(1)由化合物A的结构简式可知其含氧官能团是醛基和(酚)羟基。酚羟基具有酸性,能与NaOH发生中和反应,故与NaOH反应的化学方程式是+2NaOH―→+2H2O。(2)结合B的分子式以及A、C的结构简式可推知B为。
(3)化合物C的结构简式为,无酚羟基,不能与FeCl3溶液作用显色,①不成立;含醛基,能与新制氢氧化铜反应生成氧化亚铜砖红色沉淀,②成立;C含醛基,D含羟基,二者不互为同系物,③不成立;C中含醛基,能与HCN发生加成反应,④成立。
(4)C→D为,该过程中涉及醛基与BH的亲核加成反应以及还原反应,故涉及的反应类型有加成反应和还原反应。(5)CH3OLi是甲醇与Li反应的产物,其名称是甲醇锂(或甲氧基锂)。(6)结合题干合成路线中的物质变化及反应条件,由多取代苯甲醛J的分子式及核磁共振氢谱,结合逆推可知J为;I为
的同分异构体,由的结构简式并结合题干中G→H→毛兰菲的转化可推知I为。
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大单元八 有机化学
微专题9 有机合成与推断综合题的分析应用
【真题再现●明考向】
(2025·黑吉辽蒙卷)含呋喃骨架的芳香化合物在环境化学和材料化学领域具有重要价值。一种含呋喃骨架的芳香化合物合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的化学方程式为______________________________________________
______________________________________________。
(2)C→D实现了由________到________的转化(填官能团名称)。
(3)G→H的反应类型为______________________________________________。
(4)E的同分异构体中,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为3∶2∶1的同分异构体的数目有________种。
(5)M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,则生成的与N互为同分异构体的副产物结构简式为____________________。
(6)参考上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为________________和________________。
【考点突破●提能力】
1.(2025·大连模拟)沙丁胺醇(化合物G)用于治疗支气管痉挛、喘息性支气管炎等病症。其一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)物质A________(填“能”或“不能”)溶于乙醇。
(2)查阅资料可知,B→C为Fries重排。Fries重排机理如下,则B→C的另一生成物H的结构简式为______________,分离C与H的操作为________。
(3)D中含氧官能团的名称为________,分子中最多有________个原子共面。
(4)D→E的化学方程式为______________________________________________
______________________________________________。
(5)E→F的反应类型为________。
(6)I为B的芳香族同分异构体,满足下列条件的I的结构简式为________________(不考虑立体异构)。
①苯环上只有一个取代基;
②含有2个碳氧双键且官能团不超过2种;
③含手性碳。
2.(2025·八省联考内蒙古卷)I是合成抗癌药物贝组替凡的中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A能发生银镜反应,其结构简式为________。
(2)E中官能团名称为________和________。
(3)H→I的反应类型为________。
(4)D的同分异构体中,含有苯环、碳碳双键和羧基的有________种(不考虑立体异构)。
(5)E经碱性水解、取代、酸化得到G。取代步骤的化学方程式为_________________
______________________________________________。
(6)参照上述合成过程,设计B→C的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中J和K的结构简式分别为________和________。
【限时训练】(限时:60分钟)
有机合成与推断综合题的分析应用
(满分:56分)
1.(14分)(2025·安徽卷)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(NH4)2SO4和MnSO4,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(—CH2OH),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,CCl4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(PESEK)。写出PESEK的结构简式__________________。
(6)制备PESEK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,MCPBA)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甲酯()的合成路线(其他试剂任选)____________。
2.(14分)(2025·昆明一模)化合物L可增强CFTR蛋白运输氯离子的能力,常用于治疗CFTR基因突变引起的囊性纤维化疾病。L的一种合成路线如图(部分条件和试剂省略,DMF为溶剂):
已知:苯胺()与甲基吡啶()互为芳香同分异构体。
(1)A的名称为__________________。
(2)D中所含官能团名称为:氨基、________、________。
(3)E与F反应生成G和________(填结构简式)。G到H的化学方程式为___________________________________________________________________。
(4)J的结构简式为________________。
(5)F的六元环芳香同分异构体有________种(不考虑立体异构),写出其中一种核磁共振氢谱显示峰面积之比为6∶2∶1的结构简式:____________________________________________________________________。
3.(14分)(2025·南昌二模)有机物K是合成某药物的中间体,其合成路线如下:
(1)A生成B的反应试剂与条件是______________,J到K的反应类型是______________。
(2)有机物C的名称为__________________,G中官能团的名称是________________。
(3)B生成D的过程中三乙胺的结构简式与作用分别是____________、________________________________。
(4)写出E生成F的过程中在NaOH溶液中发生反应的化学方程式:__________________________________________________________________。
(5)H与NH2OH发生加成反应生成I(分子中含有2个六元环),I的结构简式为____________________。
(6)H的芳香族同分异构体中,符合下列条件的结构有________种(不考虑立体异构)。
a.1 mol该有机物能发生银镜反应且最多可以生成4 mol Ag;
b.苯环上只有2个对位取代基且官能团不与苯环直接相连;
c.分子中存在3个甲基。
写出其中含有5种不同化学环境的氢原子,峰面积之比为9∶2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式:__________________________。
4.(14分)(2025·甘肃卷)毛兰菲是一种具有抗肿瘤活性的天然菲类化合物,可按如图路线合成(部分试剂省略):
(1)化合物A中的含氧官能团名称为______________,化合物A与足量NaOH溶液反应的化学方程式为______________________________。
(2)化合物B的结构简式为_______。
(3)关于化合物C的说法成立的有_______。
①与FeCl3溶液作用显色
②与新制氢氧化铜反应,生成砖红色沉淀
③与D互为同系物
④能与HCN反应
(4)C→D涉及反应类型有______________________________________________,
____________。
(5)F→G转化中使用了CH3OLi,其名称为
__________________。
(6)毛兰菲的一种同分异构体I具有抗氧化和抗炎活性,可由多取代苯甲醛J出发,经多步合成得到(如图)。已知J的1H NMR谱图显示四组峰,峰面积比为1∶1∶2∶6。J和I的结构简式为____________________,___________________。
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