内容正文:
题型15 有机合成与推断
目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 以药物或药物中间体的制备为情境考查有机合成与推断【重难】
考向02 考查含氮有机化合物的制备【重难】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
该题型是有机模块压轴题,核心考查官能团识别、反应类型判断、同分异构体推导、信息反应迁移及合成路线设计,兼顾化学用语规范表达。该题型占 15分左右,是有机模块分值核心,后 3 问为难题,是区分考生的 “分水岭”,呼应新课标核心素养要求。考向方面,情境将更贴近真实科研与生产,可能融入跨模块融合设问,强化逆向推理与创新设计,同分异构体与立体异构考查更灵活,开放探究性设问会增加。保持 “基础设问(官能团命名、反应类型)→ 中档设问(结构推断、简单同分异构体)→ 高档设问(合成路线设计、复杂同分异构体)” 的分层结构,兼顾不同水平考生。
考向01 以药物或药物中间体的制备为情境考查有机合成与推断
【例1-1】(2025·江苏卷)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)。
【例1-2】(2021·江苏卷)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.同分异构体常见限定条件
序号
题给叙述
推断结论
(1)
属于芳香族化合物
含有苯环
(2)
能与FeCl3溶液发生显色反应
含有酚羟基
(3)
不能与FeCl3溶液发生显色反应,但水解产物之一能发生此反应
含有酚酯基
(4)
能发生银镜反应
含有醛基或甲酸酯基
(5)
只含有一个官能团,既能发生银镜反应,又能发生水解反应
含有甲酸酯基
(6)
能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
含有羧基
(7)
0.5 mol某有机酸与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2
该有机酸是二元羧酸,分子中含有2个—COOH
(8)
核磁共振氢谱中有4组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1
有4种不同化学环境的氢原子,且氢原子的个数之比为6∶2∶2∶1
(9)
某气态有机物的密度是同温同压下H2密度的28倍
该气态有机物的相对分子质量为56
2.合成路线顺序的选择
合成路线顺序的选择:一是氧化还原时,先氧化还是先还原,若先还原,还原反应后的基团在氧化步骤中是否被氧化;若先氧化,需要考虑除指定基团外,是否还有基团被氧化。二是先反应还是先引入新基团,需要考虑引入的基团是否影响后续基团的反应;三是考虑基团相互影响,苯环上原有的取代基对新引入的取代基进入苯环的位置有显著影响(引入“邻、对位”或“间位”)。
【变式1-1】(25-26高三上·江苏苏州·月考)某降血脂药物吉非罗齐(G)的一种合成路线如下:
已知:。
(1)下列关于化合物E和G的说法正确的是_______。
A.官能团种类相同 B.都含有手性碳原子
C.都能使酸性溶液褪色 D.可以使用质谱仪区分
(2)用“”标出B中酸性最强的氢原子 。
(3)已知C的分子式为,的结构简式为 。
(4)写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式 。
能和溶液显色;碱性条件下水解酸化后得到的产物中均有2种不同的氢原子。
(5)写出以、乙醇为原料制备的合成路线图
(须使用、,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)。
【变式1-2】(25-26高三上·江苏南京·期末)化合物E具有良好的抗肿瘤和抗菌活性,其一种合成路线如下:
(1)A分子中含氧官能团名称为 。
(2)C→D反应类型是 。
(3),X→C中有HCl生成。则X的结构简式为 。
(4)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式: 。
①含两个苯环,能发生银镜反应、能与溶液发生显色反应;
②碱性条件下水解后酸化,含苯环的化合物有4种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:苯环上有烷基时,新的取代基主要取代在烷基的邻位或对位;苯环上有羧基时,新的取代基主要取代在羧基的间位。
写出以为原料合成的合成路线流程图 (无机试剂和流程中的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
考向02 考查含氮有机化合物的制备
【例2-1】(2024·江苏卷)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)
【例2-2】(2023·江苏卷)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程图 (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)。
1.常见官能团的引入(或转化)方法
官能团
引入(或转化)的常用方法
—OH
烯烃与水加成反应、卤代烃水解反应、醛(酮)催化加氢反应、酯类水解反应、多糖发酵、羟醛缩合反应、醛(酮)与格氏试剂反应后在酸性条件下的水解反应等
烷烃与卤素单质的取代反应、烯烃α⁃H与卤素单质光照下的取代反应、苯环上的烷基与卤素单质在催化剂下的取代反应、烯烃(炔烃)与卤素单质或HX的加成反应、醇类与HX的取代反应等
醇类或卤代烃的消去反应、炔烃不完全加成
—COOH
醛类的氧化、被酸性KMnO4溶液氧化成、酯类的水解、醛(酮)与HCN加成后在酸性条件下水解生成α⁃羟基酸等
—CHO
RCH2OH(伯醇)氧化、羟醛缩合、烯烃臭氧氧化等
—COO—R
酯化反应
硝化反应
硝基的还原(Fe/HCl)
2.官能团的消除方法
官能团名称
消除的常用方法
碳碳双键
加成反应、氧化反应
羟基
消去反应、氧化反应、酯化反应、取代反应
醛基
还原反应、氧化反应
碳卤键
取代反应、消去反应
3.常考官能团的保护方法
(1)酚羟基:易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。
常用的保护方法:①NaOH溶液与酚羟基反应,先转化为酚钠,最后再酸化重新转化为酚羟基:。
②用碘甲烷先转化为醚,最后再用氢碘酸酸化重新转化为酚:。
(2)氨基:易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。
常用的保护方法:用盐酸先转化为盐,最后再用NaOH溶液重新转化为氨基。
(3)碳碳双键:易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。
常用的保护方法:用氯化氢先与烯烃加成转化为氯代物,最后再用NaOH醇溶液通过消去反应重新转化为碳碳双键:HOCH2CH==CHCH2OHHOCH2CH2CHClCH2OHHOOC—CH==CH—COOH。
(4)醛基:易被氧化。
常用的保护方法:一般是把醛基制成缩醛,最后再将缩醛水解得到醛基(常用乙二醇):
。
【变式2-1】(2022·江苏卷)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) 。
【变式2-2】(25-26高三上·江苏徐州·月考)H是某抗癌药物的中间体,其合成路线如下。
(1)1mol化合物A含有的键数目是 。
(2)B→C反应过程中会生成一种与C互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为 。
(3)的反应类型为 。
(4)E中官能团的名称为 。
(5)G和乙二醇以物质的量之比为2:1完全酯化的有机产物有多种同分异构体,写出同时满足下列条件的一种同分异构体的结构简式 。
①含有两个苯环且除苯环外没有其他环状结构;②既能发生水解反应又能发生银镜反应;③分子中有3种不同化学环境的氢原子。
(6)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)。
1. (25-26高三上·江苏苏州·期末)化合物I有特定发光性能,在新型有机发光二极管的开发中具有潜在价值,其结构如题15图-1所示,某研究小组按以下路线合成该化合物(部分反应条件及试剂已简化):
已知:①RCOOR′R′OH
②R″COOH
③(、、等)
请回答:
(1)化合物A官能团名称 。
(2)E→F反应类型为 。
(3)不能用A直接与反应制取C的原因可能是 。
(4)G的结构简式是 。
(5)写出同时符合下列条件的化合物X的结构简式 。
①分子组成比D多1个“”
②能发生水解反应,水解产物之一是α-氨基酸;另一种水解产物能和溶液发生水解反应,且核磁共振氢谱显示不同化学环境的氢原子个数比为1:1
(6)以、1,3-丁二烯、丙烯酸和乙醇为有机原料,设计化合物的合成路线 (用流程图表示,无机试剂任选)。
2. (25-26高三上·江苏徐州·期末)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)中有副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(4)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: 。
(5)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) 。
3.(25-26高三上·江苏南通·月考)有机化合物H是一种合成香料的中间体,其合成路线如下:
(1)B中所含官能团的名称为 。
(2)D中的α-H比αCH3COOCH3的α-H活泼性更强,其原因是 。
(3)E的结构简式为 。
(4)F→G的反应类型为 。
(5)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能与FeCl3溶液发生显色反应;
②1 mol该物质最多能与5 mol Br2发生反应
③分子中含有4种不同环境的氢原子
(6)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)。
4.(25-26高三上·江苏南京·月考)化合物G是一种抗失眠药物,其合成路线如下:
(1)的反应类型为 。
(2)E的结构简式为 。
(3)进行过程中加入会显著提升F的产率,其原因是 。
(4)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能与溶液发生显色反应;②苯环上的一取代物有2种。
(5)写出以、和为原料合成的合成路线流程图 (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)。
5.(25-26高三上·江苏苏州·月考)是合成某药物的中间体,一种合成的路线如下:
(1)的反应类型是 。
(2)E分子中的官能团的名称为: 。
(3)E和F的反应为加成反应,F的分子式是,F的结构简式为: 。
(4)芳香化合物K是化合物G的同分异构体,在核磁共振氢谱上有3组峰,且能与溶液反应,则的结构简式为: 。
(5)已知:结合上述合成路线,写出以和制备另一种重要合成药物的中间体的合成路线图。(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) 。
6.(25-26高三上·江苏·月考)吗氯贝胺(H)临床上为单胺氧化酶抑制剂类抗抑郁药,其中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)化合物C中含氧官能团的名称为 ,化合物C的结构简式为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)F+G→H的化学方程式为 。
(4)化合物G同时符合下列条件的同分异构体的结构简式为 (任写一种)。
①分子中有3种不同类型的氢原子;②分子中存在。
(5)设计由对二甲苯和CH3NH2制备的合成路线 (无机试剂任选)。
7.(25-26高三上·江苏苏州·月考)对合成苜蓿烯的合成路线改良后得到了一种新的物质,其合成路线如下:
(1)A分子中sp2与sp3杂化碳原子的数目比为 。
(2)I→J的反应类型为 。
(3)D转化为E的同时生成X,写出D→E的化学反应方程式为 。
(4)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式: 。
①能发生银镜反应
②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种能和FeCl3发生显色反应
③分子中含有4种不同化学环境的氢原子
(5)写出以、HOCH2CH2OH和TsCl为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶液任用,合成路线示例见本题题干)。
8.(25-26高三上·江苏泰州·月考)有机物G可以通过如下路线进行合成:
(1)有机物B只有一种含氧官能团且能发生银镜反应,B的结构简式为 。
(2)有机物C中含有咪唑()的结构,咪唑与苯性质相似,且所有原子均位于同一平面。咪唑分子中轨道杂化方式为杂化的原子共有 个。
(3)的反应条件除用外,也可以选择下列物质中的 (填字母)。
A.浓硫酸 B.,催化剂 C.
(4)F的一种同分异构体满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①能与溶液反应,能发生水解反应。
②水解后所得两种有机产物的碳原子数相同,且均含有2种化学环境不同的氢,其中一种水解产物具有顺反异构体。
(5)已知:(表示H或烃基)。
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)。
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题型15 有机合成与推断
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第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 以药物或药物中间体的制备为情境考查有机合成与推断【重难】
考向02 考查含氮有机化合物的制备【重难】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
该题型是有机模块压轴题,核心考查官能团识别、反应类型判断、同分异构体推导、信息反应迁移及合成路线设计,兼顾化学用语规范表达。该题型占 15分左右,是有机模块分值核心,后 3 问为难题,是区分考生的 “分水岭”,呼应新课标核心素养要求。考向方面,情境将更贴近真实科研与生产,可能融入跨模块融合设问,强化逆向推理与创新设计,同分异构体与立体异构考查更灵活,开放探究性设问会增加。保持 “基础设问(官能团命名、反应类型)→ 中档设问(结构推断、简单同分异构体)→ 高档设问(合成路线设计、复杂同分异构体)” 的分层结构,兼顾不同水平考生。
考向01 以药物或药物中间体的制备为情境考查有机合成与推断
【例1-1】(2025·江苏卷)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)
D→E的过程中,中的5号羧基上的碳与6号碳相连,发生取代反应,中的3号碳也是羧基上的碳,也可以与6号碳相连,发生类似D→E的反应生成副产物;另外2个羧基脱水生成的酸酐也是五元环:,也符合题意。
(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:。
【例1-2】(2021·江苏卷)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.同分异构体常见限定条件
序号
题给叙述
推断结论
(1)
属于芳香族化合物
含有苯环
(2)
能与FeCl3溶液发生显色反应
含有酚羟基
(3)
不能与FeCl3溶液发生显色反应,但水解产物之一能发生此反应
含有酚酯基
(4)
能发生银镜反应
含有醛基或甲酸酯基
(5)
只含有一个官能团,既能发生银镜反应,又能发生水解反应
含有甲酸酯基
(6)
能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
含有羧基
(7)
0.5 mol某有机酸与足量碳酸氢钠溶液反应生成44 g CO2
该有机酸是二元羧酸,分子中含有2个—COOH
(8)
核磁共振氢谱中有4组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1
有4种不同化学环境的氢原子,且氢原子的个数之比为6∶2∶2∶1
(9)
某气态有机物的密度是同温同压下H2密度的28倍
该气态有机物的相对分子质量为56
2.合成路线顺序的选择
合成路线顺序的选择:一是氧化还原时,先氧化还是先还原,若先还原,还原反应后的基团在氧化步骤中是否被氧化;若先氧化,需要考虑除指定基团外,是否还有基团被氧化。二是先反应还是先引入新基团,需要考虑引入的基团是否影响后续基团的反应;三是考虑基团相互影响,苯环上原有的取代基对新引入的取代基进入苯环的位置有显著影响(引入“邻、对位”或“间位”)。
【变式1-1】(25-26高三上·江苏苏州·月考)某降血脂药物吉非罗齐(G)的一种合成路线如下:
已知:。
(1)下列关于化合物E和G的说法正确的是_______。
A.官能团种类相同 B.都含有手性碳原子
C.都能使酸性溶液褪色 D.可以使用质谱仪区分
(2)用“”标出B中酸性最强的氢原子 。
(3)已知C的分子式为,的结构简式为 。
(4)写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式 。
能和溶液显色;碱性条件下水解酸化后得到的产物中均有2种不同的氢原子。
(5)写出以、乙醇为原料制备的合成路线图
(须使用、,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)ACD
(2)
(3)
(4)
(5)
【分析】
化合物A与在条件下发生取代反应生成B,B和C在条件下发生取代反应生成D,由第(3)问信息可知C的分子式为,结合路线图中D的结构式可知,C的结构式为。D在条件下水解,之后经HCl酸化生成E。E与在条件下发生取代反应生成F,F经HCl酸化后生成终产物G,据此作答。
【解析】(1)A.E和G中含有的官能团为醚键和羧基,种类相同,A正确;
B.化合物E中与羧基和甲基相连的碳原子为手性碳原子,化合物G中不含手性碳原子,B错误;
C.E和G的苯环均连接甲基,可以使酸性溶液褪色,C正确;
D.E的相对分子质量为236,G的相对分子质量为250,可以用质谱仪区分二者,D正确;
故答案选ACD;
(2)O原子电负性强,对电子的吸引能力强,因此,两个羰基中间的氢原子最容易离去,酸性最强;
(3)
由分析可知,C的结构简式为;
(4)
D的分子式为。根据题干要求,D的异构体可以使溶液显色,因此,分子中含有酚羟基。异构体经水解酸化后得到的产物产物产物中有两种不同的氢原子,说明分子中含有酯基,结构对称,并且苯环上的氢全部被取代,根据以上条件可以写出符合条件的分子结构:;
(5)
在强碱的醇溶液中加热会发生消去反应生成,可以被酸性高锰酸钾氧化为,在浓硫酸条件下与乙醇发生酯化反应生成。根据已知条件,在和DMF条件下生成,经水解酸化生成目标产物,总反应路线为:。
【变式1-2】(25-26高三上·江苏南京·期末)化合物E具有良好的抗肿瘤和抗菌活性,其一种合成路线如下:
(1)A分子中含氧官能团名称为 。
(2)C→D反应类型是 。
(3),X→C中有HCl生成。则X的结构简式为 。
(4)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式: 。
①含两个苯环,能发生银镜反应、能与溶液发生显色反应;
②碱性条件下水解后酸化,含苯环的化合物有4种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:苯环上有烷基时,新的取代基主要取代在烷基的邻位或对位;苯环上有羧基时,新的取代基主要取代在羧基的间位。
写出以为原料合成的合成路线流程图 (无机试剂和流程中的有机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)羧基、醚键
(2)还原反应
(3)
(4)
(5)
【解析】(1)
中含氧官能团名称为羧基、醚键;
(2)
C()生成D( ),不饱和度减少,发生还原反应;
(3)
所以X的结构简式为;
(4)
E()除了2个苯环外,还有4个碳原子,3个氧原子和1个不饱和度,E的同分异构体能发生银镜反应,且碱性条件可以水解,则其含有甲酸酯基;且能与溶液发生显色反应,则E的同分异构体含有酚羟基;E的同分异构体有4种不同化学环境的氢原子,则其为对称结构,所以E的同分异构体结构简式为
;
(5)
)以为原料合成,和Br2发生取代反应生成 ,氧化生成 ,发生已知的分步反应生成; 发生羰基加成生成 ,缩聚生成产物,合成路线的流程图为
。
考向02 考查含氮有机化合物的制备
【例2-1】(2024·江苏卷)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:。
【例2-2】(2023·江苏卷)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程图 (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,若先合成①号Br,生成的在氢氧化钠溶液中会发生溴原子被羟基取代的反应,所以应应先合成②号Br;
可设计以下合成路线:。
1.常见官能团的引入(或转化)方法
官能团
引入(或转化)的常用方法
—OH
烯烃与水加成反应、卤代烃水解反应、醛(酮)催化加氢反应、酯类水解反应、多糖发酵、羟醛缩合反应、醛(酮)与格氏试剂反应后在酸性条件下的水解反应等
烷烃与卤素单质的取代反应、烯烃α⁃H与卤素单质光照下的取代反应、苯环上的烷基与卤素单质在催化剂下的取代反应、烯烃(炔烃)与卤素单质或HX的加成反应、醇类与HX的取代反应等
醇类或卤代烃的消去反应、炔烃不完全加成
—COOH
醛类的氧化、被酸性KMnO4溶液氧化成、酯类的水解、醛(酮)与HCN加成后在酸性条件下水解生成α⁃羟基酸等
—CHO
RCH2OH(伯醇)氧化、羟醛缩合、烯烃臭氧氧化等
—COO—R
酯化反应
硝化反应
硝基的还原(Fe/HCl)
2.官能团的消除方法
官能团名称
消除的常用方法
碳碳双键
加成反应、氧化反应
羟基
消去反应、氧化反应、酯化反应、取代反应
醛基
还原反应、氧化反应
碳卤键
取代反应、消去反应
3.常考官能团的保护方法
(1)酚羟基:易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。
常用的保护方法:①NaOH溶液与酚羟基反应,先转化为酚钠,最后再酸化重新转化为酚羟基:。
②用碘甲烷先转化为醚,最后再用氢碘酸酸化重新转化为酚:。
(2)氨基:易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。
常用的保护方法:用盐酸先转化为盐,最后再用NaOH溶液重新转化为氨基。
(3)碳碳双键:易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸钾溶液氧化。
常用的保护方法:用氯化氢先与烯烃加成转化为氯代物,最后再用NaOH醇溶液通过消去反应重新转化为碳碳双键:HOCH2CH==CHCH2OHHOCH2CH2CHClCH2OHHOOC—CH==CH—COOH。
(4)醛基:易被氧化。
常用的保护方法:一般是把醛基制成缩醛,最后再将缩醛水解得到醛基(常用乙二醇):
。
【变式2-1】(2022·江苏卷)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:。
【变式2-2】(25-26高三上·江苏徐州·月考)H是某抗癌药物的中间体,其合成路线如下。
(1)1mol化合物A含有的键数目是 。
(2)B→C反应过程中会生成一种与C互为同分异构体的副产物,该副产物的结构简式为 。
(3)的反应类型为 。
(4)E中官能团的名称为 。
(5)G和乙二醇以物质的量之比为2:1完全酯化的有机产物有多种同分异构体,写出同时满足下列条件的一种同分异构体的结构简式 。
①含有两个苯环且除苯环外没有其他环状结构;②既能发生水解反应又能发生银镜反应;③分子中有3种不同化学环境的氢原子。
(6)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)15mol
(2)
(3)取代反应
(4)碳碳双键、酯基
(5)或
(6)
【分析】
A→B为酯化反应,C→D为取代反应,E的分子式为C18H16O2,生成的F分子式为C9H10O,G分子式为C9H8O2,由分子式可发现E+H2O→F+G,且G为羧酸,所以E为酯,F为醇;根据F的分子式可知,,结合H的结构,可知F中应除苯环外,还有一个双键,F结构为,E的结构简式为,D与F发生双键的还原和碳氧双键的加成,生成H,以此分析。
【解析】(1)1mol化合物A含有的键数目是15mol;
(2)
苯环上连接羟基后,使邻对位活化,所以连接方式除了题干中在酚羟基的对位,还可以在酚羟基的邻位,即 ;
(3)C中羟基去氢之后的基团取代了另一反应物的氯原子,所以的反应类型为取代反应;
(4)
由分析可知,E的结构简式为,所以E中官能团的名称为碳碳双键、酯基;
(5)
G和乙二醇以物质的量之比为2:1完全酯化的有机产物,它的同分异构体既能发生水解反应又能发生银镜反应,则应该有结构,分子中有3种不同化学环境的氢原子,则该分子应高度对称,所以满足条件的同分异构体可能为或 ;
(6)
采用逆推法分析,由最后的聚合物可推知需要的单体为,由题目流程C→D,D+F→H可知,以和为原料,可以得到,后将羟基氧化,最终可得到单体,所以制备过程为:
1. (25-26高三上·江苏苏州·期末)化合物I有特定发光性能,在新型有机发光二极管的开发中具有潜在价值,其结构如题15图-1所示,某研究小组按以下路线合成该化合物(部分反应条件及试剂已简化):
已知:①RCOOR′R′OH
②R″COOH
③(、、等)
请回答:
(1)化合物A官能团名称 。
(2)E→F反应类型为 。
(3)不能用A直接与反应制取C的原因可能是 。
(4)G的结构简式是 。
(5)写出同时符合下列条件的化合物X的结构简式 。
①分子组成比D多1个“”
②能发生水解反应,水解产物之一是α-氨基酸;另一种水解产物能和溶液发生水解反应,且核磁共振氢谱显示不同化学环境的氢原子个数比为1:1
(6)以、1,3-丁二烯、丙烯酸和乙醇为有机原料,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)羧基、碳溴键
(2)还原
(3)A直接与反应制取C的反应会发生副反应,产率低
(4)
(5)
(6)
【分析】由流程可知,A发生取代反应生成B,B发生已知反应原理生成C,结合C化学式,C为,C→D发生已知反应生成E,结合DE化学式,D为、E为,E中硝基还原为氨基得到F,F→G生成H,结合G化学式,G为,H进一步转化为I。
【解析】(1)化合物A官能团名称羧基、碳溴键;
(2)E中硝基还原为氨基得到F,E→F反应类型为还原反应;
(3)的两个氨基都有碱性,用A直接与反应制取C,可能会导致1mol会与2molA(2mol -COOH)反应,制取C的反应产率低;
(4)根据分析可知,G的结构简式是;
(5)
根据分析可知,D为(),则X的分子式为 ,水解产物1为α-氨基酸,其的通式为 ,水解产物2:能与 溶液发生显色反应(含酚羟基 ),且核磁共振氢谱显示不同化学环境的氢原子个数比为 。因此,X物质应含有酯键(水解生成α-氨基酸和酚类物质),故其为;
(6)结合结构,流程可以为中甲基首先氧化为羧基得到,再和乙醇发生取代反应生成,再和转化为;1,3-丁二烯、丙烯酸发生已知③反应生成,和发生已知②反应生成产物,故流程为:
2. (25-26高三上·江苏徐州·期末)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)中有副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(4)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: 。
(5)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)
(4)或
(5)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,据此分析解答。
【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,4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6个原子是杂化;
(3)
原反应中只是五元环上增加了一个,G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: ;
(4)
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4,C物质正好其不饱和度为4,有4种不同化学环境的氢原子,必须具有高度对称结构,所以其结构简式为:或 ;
(5)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。
3.(25-26高三上·江苏南通·月考)有机化合物H是一种合成香料的中间体,其合成路线如下:
(1)B中所含官能团的名称为 。
(2)D中的α-H比αCH3COOCH3的α-H活泼性更强,其原因是 。
(3)E的结构简式为 。
(4)F→G的反应类型为 。
(5)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能与FeCl3溶液发生显色反应;
②1 mol该物质最多能与5 mol Br2发生反应
③分子中含有4种不同环境的氢原子
(6)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)碳溴键(溴原子)、醚键
(2)D中α-H有两个酯羰基的强吸电子共轭效应影响,故其α-H活泼性强于αCH3COOCH3
(3)
(4)氧化反应
(5)或
(6)
【分析】A到B,是A中的醛基和乙二醇反应生成五元环状的缩醛,是有机合成中保护醛基的经典方法;B到C是金属-卤素交换后发生亲核取代反应最后在酸性条件下脱保护宠幸暴露醛基的反应;C到E是缩合反应,起到了增长碳链、引入双键的作用;E到F环丙烷化反应,构建了一个三元环结构;F到G是碳碳双键被氧化断裂,这是将烯烃转化为较小羰基化合物的经典方法;G到H是分子内环化反应;据此分析。
【解析】(1)苯环不是官能团,故答案为:碳溴键(溴原子)、醚键;
(2)D的结构中,α-H有两个酯羰基的强吸电子共轭效应影响,α-H的正电性更强,更容易发生反应,而αCH3COOCH3中的α-H只有一个酯羰基的吸电子效应,故答案为:D中α-H有两个酯羰基的强吸电子共轭效应影响,故其α-H活泼性强于αCH3COOCH3;
(3)
根据E的分子式,C和D反应得到的E的过程中还生成了水,D中的α-H活泼性较强,先加成到C中的醛基上,后又在吡啶回流的条件下发生消去反应,得到故答案为:;
(4)F→G的过程中,碳碳双键被氧化断裂,生成G中碳氧双键的结构,故答案为:氧化反应;
(5)
与FeCl3溶液发生显色反应,则含有酚羟基,酚羟基的邻对位可以和Br2发生取代反应,分子中的等效氢只有4种,结构较为对称,故答案为:或;
(6)
采用逆分析法,目标产品的上一步反应物应该为和,则关键问题是要通过原料制得关键中间产物,涉及碳链的变短,故答案为:
4.(25-26高三上·江苏南京·月考)化合物G是一种抗失眠药物,其合成路线如下:
(1)的反应类型为 。
(2)E的结构简式为 。
(3)进行过程中加入会显著提升F的产率,其原因是 。
(4)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能与溶液发生显色反应;②苯环上的一取代物有2种。
(5)写出以、和为原料合成的合成路线流程图 (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)取代反应
(2)
(3)加入会与生成的HBr反应,使反应正向进行的程度更大
(4)
(5)
【分析】
化合物A在酸性高锰酸钾作用下甲基被氧化为羧基转化为化合物B,化合物B在作用下羧基中的羟基被氯原子取代,发生取代反应生成化合物C,化合物C在、、作用下化合物C上的氯原子与发生取代反应生成化合物D,化合物D在作用下生成化合物E,化合物E在作用下发生取代反应生成化合物F,化合物F在乙酸乙醇作用下环化生成化合物G,据此分析解答。
【解析】(1)由分析可知,的反应类型为取代反应;
(2)
经观察化合物E中的溴原子被中的氨基脱氢后的原子团所取代,生成化合物F,可推测化合物D中的氨基中的氢原子被所取代,且脱去一分子HBr,则的结构简式为;
(3)进行过程中加入会显著提升的产率,其原因是加入会与HBr生成的反应,使反应正向进行的程度更大;
(4)
B的一种同分异构体同时满足能与溶液发生显色反应,说明该物质存在酚羟基,且苯环上的一取代物有2种,则存在另一个原子团在酚羟基的对位,经推断是酮基且连接一个氟原子,则该同分异构体的结构简式为;
(5)
第一步经催化氧化可以形成苯甲酸,苯甲酸在作用下可以发生取代反应生成,在苯与、作用下可以发生取代反应形成;第二步在加热的氢氧化钠溶液作用下水解形成,并与第一步产物在乙酸乙醇作用下成环形成目标产物;则设计流程图为。
5.(25-26高三上·江苏苏州·月考)是合成某药物的中间体,一种合成的路线如下:
(1)的反应类型是 。
(2)E分子中的官能团的名称为: 。
(3)E和F的反应为加成反应,F的分子式是,F的结构简式为: 。
(4)芳香化合物K是化合物G的同分异构体,在核磁共振氢谱上有3组峰,且能与溶液反应,则的结构简式为: 。
(5)已知:结合上述合成路线,写出以和制备另一种重要合成药物的中间体的合成路线图。(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)取代反应
(2)酮羰基、酯基
(3)CH2=CHCOCH3
(4)
(5)
【分析】
A为苯酚(),A与发生加成反应生成B环己醇(),B环己醇被氧化成C己二酸(),C()与乙醇在浓硫酸作用下发生酯化反应生成D(),D()在CH3CH2ONa和CH3COOH条件下发生取代反应,生成E (),E ()和F(CH2=CHCOCH3)发生加成反应生成G(),G()先发生加成反应生成,再加热发生消去反应生成H()。
【解析】(1)由分析可知,的反应类型是取代反应;
(2)
E 的结构简式为,其官能团名称为酮羰基和酯基;
(3)
E ()和F发生加成反应生成G(),推测F为CH2=CHCOCH3;
(4)
G()有4个不饱和度,12个C,4个O,K是G的同分异构体,在核磁共振氢谱上有3组峰,且能与溶液反应,则K有酚羟基,且对称,推测K为 ;
(5)
利用已知信息并结合题目合成路线, 和制备 的合成路线图为。
6.(25-26高三上·江苏·月考)吗氯贝胺(H)临床上为单胺氧化酶抑制剂类抗抑郁药,其中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)化合物C中含氧官能团的名称为 ,化合物C的结构简式为 。
(2)B→C的反应类型为 。
(3)F+G→H的化学方程式为 。
(4)化合物G同时符合下列条件的同分异构体的结构简式为 (任写一种)。
①分子中有3种不同类型的氢原子;②分子中存在。
(5)设计由对二甲苯和CH3NH2制备的合成路线 (无机试剂任选)。
【答案】(1) 羧基
(2)氧化反应
(3)+ +HBr
(4)、、(任写一种)
(5)
【分析】
A发生取代反应生成B和HCl,B中甲基被酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基(-COOH),结合C的分子式知,C的结构简式为,SOCl2是常见的有机氯化试剂,C和SOCl2发生取代反应生成 D,D和E在氢氧化钠作用下反应生成F,结合F的结构简式和E的分子式可知,E为 NH2CH2CH2Br,E和D发生取代反应生成F和HCl,F和G加热条件下反应生成H,结合H的结构简式和G的分子式可知,G为 ,G和F发生取代反应生成H和HBr。据此分析解答。
【解析】(1)
根据C的结构 可知:C中含氧官能团的名称为:羧基
故答案为:羧基;;
(2)
由分析可知,B→C即 → ,该反应属于氧化反应;故答案为:氧化反应;
(3)
由分析可知,F+G→H的化学方程式为:++HBr;
故答案为:++HBr;
(4)
G的分子式为:,根据①分子中有3种不同类型的氢原子可知:该分子结构具有较高的对称性;根据②分子中存在,可以确定该物质可能为:、、(任写一种)
故答案为:、、(任写一种)
(5)
仿照题干流程中B→C→D→F的转化,把对二甲苯中甲基转化为羧基、羧基转化为-COCl,再和氨基发生取代反应得到目标产物,故合成路线为:。
7.(25-26高三上·江苏苏州·月考)对合成苜蓿烯的合成路线改良后得到了一种新的物质,其合成路线如下:
(1)A分子中sp2与sp3杂化碳原子的数目比为 。
(2)I→J的反应类型为 。
(3)D转化为E的同时生成X,写出D→E的化学反应方程式为 。
(4)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式: 。
①能发生银镜反应
②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种能和FeCl3发生显色反应
③分子中含有4种不同化学环境的氢原子
(5)写出以、HOCH2CH2OH和TsCl为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶液任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)4:7
(2)还原反应
(3)+H2O+HOCH2CH2OH
(4)或
(5)
【分析】由题干合成流程图可知,A与X即HOCH2CH2OH发生反应生成B,B与H2发生碳碳双键上的加成反应生成C,C与(CH3)2CHMgBr发生加成反应、水解和消去反应后生成D,D在酸性条件下发生醚键上的水解反应生成E,E和2,4-DNP发生反应生成F,F在一定条件下转化为G,G和TsCl,Py发生反应生成H,H和Et3N发生反应生成I,I在Zn-Hg、HCl环境中发生还原反应生成J,据此分析解题。
【解析】(1)已知单键上碳原子为sp3杂化,双键上的碳原子为sp2杂化,结合题干A的结构简式可知,A分子采取中sp2与sp3杂化碳原子的数目比为4:7;
(2)有机化学中将加氢失氧的反应是还原反应,比较I、J的结构简式可知,I→J的反应类型为还原反应;
(3)
由题干信息可知,D转化为E的同时生成X即HOCH2CH2OH,则D→E的化学反应方程式为:+H2O+HOCH2CH2OH;
(4)由题干信息可知,A的分子式为:C11H14O2,不饱和度为5,则同时满足下列条件①能发生银镜反应即分子中含有醛基或甲酸酯基,②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种能和FeCl3发生显色反应即水解产物中含有酚羟基,同分异构体中含有苯环,则除苯环外还剩一个不饱和度,结合氧原子个数可知,分子中含有甲酸酯基,③分子中含有4种不同化学环境的氢原子即苯环分子中为对称结构,符合条件A的一种同分异构体的结构简式为:
或;
(5)
由题干H到I的转化信息可知,目标产物可由在Et3N溶剂中进行反应得到,由题干D到E的信息可知,可由在酸性条件下水解得到,由题干G到H的转化信息可知,可由和TsCl反应得到, 可由通过加氢还原得到,由题干A到B的转化信息可知,可由和HOCH2CH2OH反应得到,由此确定合成路线为:。
8.(25-26高三上·江苏泰州·月考)有机物G可以通过如下路线进行合成:
(1)有机物B只有一种含氧官能团且能发生银镜反应,B的结构简式为 。
(2)有机物C中含有咪唑()的结构,咪唑与苯性质相似,且所有原子均位于同一平面。咪唑分子中轨道杂化方式为杂化的原子共有 个。
(3)的反应条件除用外,也可以选择下列物质中的 (填字母)。
A.浓硫酸 B.,催化剂 C.
(4)F的一种同分异构体满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
①能与溶液反应,能发生水解反应。
②水解后所得两种有机产物的碳原子数相同,且均含有2种化学环境不同的氢,其中一种水解产物具有顺反异构体。
(5)已知:(表示H或烃基)。
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)OHCCHBrCHO
(2)5
(3)C
(4)
(5)
【分析】有机物B只有一种含氧官能团且能发生银镜反应, 说明其中含有醛基,结合B的分子式可以推知B为OHCCHBrCHO,C和先发生成环反应,生成,然后环上的酯基水解,生成,再发生羟基的消去反应,生成D物质,D和发生反应生成E,,E经过一系列反应生成F,F和溴乙烷发生取代反应生成G。
【解析】(1)有机物B只有一种含氧官能团且能发生银镜反应,说明其中含有醛基,结合B的分子式可以推知B为OHCCHBrCHO。
(2)
有机物C中含有咪唑()的结构,咪唑与苯性质相似,且所有原子均位于同一平面。咪唑分子中轨道杂化方式为杂化的原子为氮原子和碳原子,共有5个。
(3)F和CH3CH2Br发生取代反应生成G,同时生成HBr,加入的作用是除去HBr, 使平衡正向移动,提高反应物的转化率;浓硫酸或氢气、催化剂均不能消耗HBr,具有碱性可以消耗HBr,故选C。
(4)
F的一种同分异构体满足条件①能与溶液反应,能发生水解反应, 说明其中含有酰胺基和羧基;②水解后所得两种有机产物的碳原子数相同,且均含有2种化学环境不同的氢,其中一种水解产物具有顺反异构体,说明其中含有苯环和碳碳双键,且为对称的结构,则满足条件的同分异构体为:。
(5)
利用和发生C生成D的反应原理得到,和发生D生成E的反应原理得到,发生水解反应生成,和发生取代反应生成,和发生取代反应生成,所以其合成线路为:。
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