专题01 有机合成路线的设计与优化（重难点讲义）化学沪科版选择性必修3

专题01 有机合成路线的设计与优化 1．掌握有机合成路线的核心设计原则与基本分析方法。 2．能够精准分析合成路线中步骤、条件及试剂的合理性，并能识别常见设计与操作“陷阱”。 3．能够基于目标分子结构，设计合理、优化的多步有机合成路线。 4．能够综合运用信息，对新反应、新试剂进行迁移应用，解决陌生情境下的合成与推断问题。 一、正合成分析法 有机合成路线的确定，需要在掌握 构建和 转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的 和较高的 ，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。 1．常见有机物的转化 2．正合成分析法 (1)单官能团合成 R—CH==CH2 酯 (2)双官能团合成 CH2==CH2 OHC—CHOHOOC—COOH―→链酯、环酯等 (3)芳香族化合物合成 ① ②芳香酯 3．合成路线的表示方法 有机合成路线用反应流程图表示。 示例：原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……―→目标化合物 二、逆合成分析法 1．逆合成分析法 在目标化合物的适当位置断开相应的 ，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来，依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。 2．逆合成分析法的应用 由“逆合成分析法”分析由乙烯合成乙二酸二乙酯。 (1)分析如下： 根据以上逆合成分析，可以确定合成乙二酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2==CH2)，通过5步反应进行合成，写出反应的化学方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________； ⑤________________________________________________________________________。 (2)合成路线如下： 【特别提醒】①上述合成路线中也可以先氧化为 ，再氧化为 。 ②表示合成步骤时，用箭头“→”表示每一步反应；而表示逆合成时，用“”表示逆推过程。 3．合成路线设计应遵循的原则 (1)合成步骤 ，副反应 ，反应产率 。 (2)原料、溶剂和催化剂尽可能 、 。 (3)反应条件 ，操作 ，产物易于 。 (4)污染排放 ，要贯彻“ ”理念，选择最佳合成路线，以 的经济成本和环境代价得到目标产物。 4．有机合成的发展及价值 发展 从生物体内提取有机物→人工设计并合成有机物→计算机辅助设计合成有机物 价值 为化学、生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供了坚实的物质基础，有力地促进了人类健康水平提高和社会发展进步 三、探究与讨论 1：什么是有机合成中的“逆合成分析法”？请以用乙烯和必要的无机试剂合成乙二酸（HOOC-COOH）为例，简要说明其思考过程。 2：在有机合成中，经常需要在碳链上引入特定的官能团。请总结在碳链上引入以下官能团的常用方法： (1) 碳碳双键 (C=C) (2) 卤素原子 (-X) (3) 羟基 (-OH) (4) 醛基或羰基 (-CHO, >C=O) (5) 羧基 (-COOH) 3：什么是“官能团保护”？在什么情况下需要使用保护策略？请以用苯酚合成对羟基苯甲酸为例说明。 4：在有机合成中，除了官能团转化，经常还需要构建或延长碳骨架。请总结增长碳链的常用反应类型。 5：评价一条有机合成路线的优劣，通常需要考虑哪些因素？请简要说明。 题型01有机合成路线的判断 【典例】已知反应R′CH2CHO为加成反应。用乙烯制备时，按正确的合成路线依次发生反应的反应类型为 A．加成→氧化→加成 B．加成→氧化→取代 C．加成→氧化→消去 D．加成→加成→氧化 【变式】由溴乙烷制取乙二醇过程中，依次发生的反应类型及所需条件可能为 A．取代反应（溴气，光照）、加成反应（水，催化剂）、水解反应（NaOH水溶液，加热） B．消去反应（NaOH醇溶液，加热）、加成反应（溴水）、水解反应（NaOH水溶液，加热） C．水解反应（NaOH水溶液，加热）、消去反应（NaOH醇溶液，加热）、加成反应（溴水） D．消去反应（NaOH水溶液，加热）、加成反应（溴水）、取代反应（NaOH醇溶液，加热） 题型02 有机合成路线的选择 【典例】以氯乙烷为原料制备1，2-二溴乙烷，下列方案中合理的是 A． B． C． D． 【变式】乙二醇广泛用于生产、生活中，可作汽油防冻剂等。以乙烯为原料制备乙二醇有如下四种方案： 方案1：两步热催化过程。 方案2：多步电化学串联法过程。 方案3：一步电化学(贵金属催化剂)过程。 方案4：一步电化学(富含地球元素的催化剂)过程。[已知：地球元素指构成地球物质的化学元素] 下列说法正确的是 A．方案1中，反应温度较高，有利于提高能源利用效率，降低生产成本 B．方案2中生成的过氧化氢在化学反应中表现弱酸性和不稳定性 C．乙二醇可以发生消去反应，所以方案4中生成的乙二醇可能会部分转化回乙烯 D．对比方案3和方案4，方案4使用富含地球元素的催化剂，在可持续发展方面更具优势 题型03 有机合成综合应用 【典例】5，5-二甲基海因(简称DMH)是一种用途很广的有机合成中间体，也是具有一定刚性的杂环化合物，可用于制备一系列有价值的衍生物，其合成路线如图所示。 下列说法错误的是 A．反应②中有水生成 B．DMH中只含1种官能团 C．图中含手性碳原子的有机物有1种 D．反应①和反应③的原子利用率均为100% 【变式】一种新型高分子M的合成方法如下： 下列说法不正确的是 A．酪氨酸能与酸、碱反应生成盐 B．1 mol环二肽最多能与2 mol 反应 C．高分子M中含有结构片段 D．高分子M在环境中可降解为小分子 题型04 有机合成路线设计 【典例】氨氯地平主要用于高血压和心绞痛的治疗，是作为治疗高血压病的首选药物。其合成路线如图所示已知： 已知： (1)化合物可由制得，请以乙烯为原料，设计合成的路线___________(用流程图表示，无机试剂、有机溶剂任选)。 【变式】奥昔布宁是具有解痉和抗胆碱作用的药物。其合成路线如图： 已知： i. ii. 请回答： (1)根据以上信息，设计以苯和甲苯为原料合成的路线_______。（用流程图表示，无机试剂任选） 【巩固训练】 1．有机物M是一种药物合成中间体，其结构简式如图所示。下列有关M说法正确的是 A．含有3种官能团 B．含有2个手性碳原子 C．能发生加成反应、取代反应和消去反应 D．在酸性条件下的一种水解产物，与乙醇互为同分异构体 2．一种冠醚分子可通过识别Li+，从卤水中萃取Li+。该冠醚(直径为123~150pm)合成、识别Li+的过程如下(有机物中的C、H原子省略，只表示分子键的连接情况和官能团，每个拐点或终点均表示有一个碳原子)。下列说法错误的是 A．常温下有机物X能溶于水 B．Z和R均为超分子 C．冠醚分子Z不能识别Rb+(直径为304pm) D．有机物Y中碳原子采取sp3杂化 3．布洛芬(X)是常见的解热、镇痛药物。通过对X分子进行修饰合成Z可降低其副作用，如图所示。已知：为吡啶环，结构与苯环类似。下列说法错误的是 A．Y中N原子为杂化 B．X、Y、Z均能与NaOH溶液反应 C．X、Z中不对称碳原子数目相同 D．该修饰路线的原子利用率小于100% 4．下列合成高分子材料的反应式和反应类型均正确的是 A． 加聚反应 B． 加聚反应 C． 加聚反应 D． 缩聚反应 5．被应用于工业合成重要的治疗帕金森综合征的药物左旋多巴(C)，下面是它的合成路线。 在上述反应中，关于(1)(2)两步的反应类型，全部正确的是 A．化合反应，分解反应 B．加成反应，水解反应 C．还原反应，分解反应 D．氧化反应，水解反应 6．在有机合成中，常需将官能团消除或增加，下列合成路线不简洁的是 A．乙烯→乙二醇： B．溴乙烷→乙醇： C．1-溴丁烷→1-丁炔： D．乙烯→乙炔： 7．抗心绞痛药物异搏定合成路线中的一步反应如图所示部分产物未给出。下列说法正确的是 A．分子中所有碳原子一定共平面 B．的沸点低于其同分异构体 C．在溶液中反应得到的产物可用作肥皂 D．在加热和的催化下与足量的氢气发生加成反应，最多可消耗 8．化合物Ⅲ是某种医药中间体，其合成方法如图所示。下列叙述错误的是 A．该反应属于取代反应，同时还有HCl生成 B．化合物Ⅱ分子中所有碳原子一定共平面 C．化合物Ⅰ和Ⅱ反应还可以得到一种酯，该酯的结构简式是： D．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于芳香族化合物 9．化合物G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→B的反应类型为___________，C分子中官能团有___________(填名称)。 (2)若省去“D→E”，D会发生副反应生成。W的结构简式为___________。 (3)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分子中含有苯环，碱性条件下水解后酸化，生成X和Y两种有机物； ②X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子。 (4)写出以、为原料制备的合成路线流程图___________[须用和DEAD，无机试剂和有机溶剂任用，合成路线示例见本题题干]。 10．环氧树脂因具备卓越的机械性能、绝缘性能以及对各类材料的优良黏结性能，在涂料、胶黏剂等领域已得到广泛应用。一种新型环氧树脂的合成路线如下： 已知：2＋ 回答下列问题： (1)生成的反应类型为___________，的化学名称为___________。 (2)生成的化学方程式为___________(任写其中一种)，中官能团的名称为___________。 (3)与足量饱和溴水反应时，最多可消耗的物质的量为___________。 (4)关于该合成路线，下列说法正确的是___________(填字母)。 a．由制成的聚丙烯塑料()无毒，可制成日常用品 b．化合物存在顺反异构现象 c．向盛有少量的试管中滴加溶液，可观察到白色沉淀 d．上述合成路线中，反应的原子利用率为 【强化训练】 11．我国科学家最近在光-酶催化合成中获得重大突破，光-酶协同可实现基于三组分反应的有机合成，其中的一个反应如下(反应条件略；代表苯基)。 下列说法不正确的是 A．在、和反应生成的过程中，有键、键断裂与键形成 B．在反应过程中还会生成无机产物 C．主产物及副产物都是由三种反应物按分子数反应生成 D．副产物分子可以形成分子间氢键，也可以形成分子内氢键 12．我国科学家成功制得新型的可化学循环的高分子材料，其合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。 下列说法正确的是 A．聚合物Ⅶ可以通过水解反应降解为小分子 B．反应③的反应类型是取代反应 C．聚合物Ⅶ一个分子中含有n个手性碳 D．反应①中，标记*的碳原子成键数没有变化，所以其化合价没有发生变化 13．呋喃二甲酸是重要的生物基平台化学品，可用于合成生物可降解塑料聚呋喃二甲酸乙二醇酯，替代石油基的。传统方法直接氧化羟甲基糠醛制备FDCA，某课题组将HMF先转化为六元环缩醛，再通过有氧氧化制备FDCA，相关反应如下： 已知：反应I、Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，高浓度HMF会发生缩合、聚合副反应。下列说法错误的是 A．的热稳定性比高 B．将HMF转化为氧化制备FDCA可减少副产物的生成 C．升高温度，平衡时的总转化率和FDCA的产率均会提高 D．反应物PD可循环利用，本身也可来源于生物质，符合绿色化学理念 14．合成异黄酮类化合物的中间体之一结构如下，下列有关该物质的说法正确的是 A．分子式为 B．分子中含有4种官能团 C．能发生取代、加成、氧化、加聚、消去反应 D．与足量反应的产物中含有4个手性碳原子 15．某科研小组以硝基苯为原料电催化合成的装置如图所示，M电极和N电极为覆盖催化剂的惰性电极，装置工作时定时将N电极室溶液转移至M电极室。下列说法错误的是 A．装置工作时，N电极为阴极，得电子被还原 B．装置工作时，M电极的电极反应为2-4e-+4OH-+4H2O C．若起始时M极室和N极室中KOH浓度相等，工作一段时间后，N极室溶液的pH<M极室溶液的pH D．转移相同电量，M电极消耗的大于N电极产生的 16．物质W具有良好的透光性能，可用于汽车挡风玻璃、眼镜镜片等的制作。一种合成路线如图： 下列说法错误的是 A．该反应为缩聚反应 B．物质X中最多有4个原子共直线 C．1 mol物质Y最多能与2 mol NaOH反应 D．物质W与足量反应生成的产物中含4n个手性碳原子 17．有机化合物M是治疗艾滋病药物的医药中间体，其某种合成路线如下图。下列说法正确的是 A．X能使新制的产生砖红色沉淀 B．X与Y转化为Z的反应属于加成反应 C．M中所有碳原子可能处于同一平面 D．1molM最多能与发生加成反应 18．有机物N是合成亮菌甲素的重要中间体，合成过程中一步反应如图。下列说法正确的是 A．有机物M的分子式为 B．M、N、X均能与NaOH溶液反应 C．可用溶液鉴别M和N D．X分子中含有手性碳原子 19．喹啉酮及其衍生物是一类重要的杂环化合物，因其具有多样的生物活性被广泛应用于医药和农药。一种喹啉酮衍生物H的合成路线如下： 已知：狄克曼酯缩合反应为。 回答下列问题： (1)A的名称为______，的反应类型为______。 (2)实现了由______到______的转化(填官能团名称)。 (3)的化学方程式为______，其中吡啶()的作用为______。 (4)A有多种同分异构体，符合下列条件的同分异构体有______种(不考虑立体异构)。 ①含有官能团和；②能发生银镜反应；③水解产物可以使溶液显紫色。 (5)参考上述路线，设计如下转化： Y的结构简式为______，的反应中会生成与Z互为同分异构体的副产物，其结构简式为______。 20．化合物K是一种治疗脑血管疾病的药物，某课题组设计的合成路线如下： (1)化合物E中含有官能团的名称是______；C→D的反应类型是______。 (2)下列说法不正确的是 。 A．1 mol化合物A与足量溴水反应，最多消耗3 mol Br2 B．化合物H与H2完全加成后的产物分子中有4个手性碳原子 C．化合物E中碳原子的杂化类型有3种 D．化合物K的分子式为C15H23NO3 (3)写出E→G的化学方程式______。 (4)I→J反应过程中还有HCl和N2生成，化合物J的结构简式是______。 (5)满足下列条件的B的同分异构体有______种。 ①遇到FeCl3溶液显紫色 ②苯环上只有2个取代基 (6)D→E反应过程中有副产物生成，写出一种可能的副产物的结构简式______(其分子式为C14H19NO3)。 (7)以和乙醇为原料，设计化合物的合成路线______（用流程图表示，无机试剂任选）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 有机合成路线的设计与优化 1．掌握有机合成路线的核心设计原则与基本分析方法。 2．能够精准分析合成路线中步骤、条件及试剂的合理性，并能识别常见设计与操作“陷阱”。 3．能够基于目标分子结构，设计合理、优化的多步有机合成路线。 4．能够综合运用信息，对新反应、新试剂进行迁移应用，解决陌生情境下的合成与推断问题。 一、正合成分析法 有机合成路线的确定，需要在掌握 碳骨架 构建和 官能团 转化基本方法的基础上，进行合理的设计与选择，以较低的 成本 和较高的 产率 ，通过简便而对环境友好的操作得到目标产物。 1．常见有机物的转化 2．正合成分析法 (1)单官能团合成 R—CH==CH2 卤代烃 醇 醛 酸 酯 (2)双官能团合成 CH2==CH2 CH2X—CH2X HOCH2—CH2OH OHC—CHOHOOC—COOH―→链酯、环酯等 (3)芳香族化合物合成 ① ②芳香酯 3．合成路线的表示方法 有机合成路线用反应流程图表示。 示例：原料中间体(Ⅰ)中间体(Ⅱ)……―→目标化合物 二、逆合成分析法 1．逆合成分析法 在目标化合物的适当位置断开相应的 化学键 ，目的是使得到的较小片段所对应的中间体经过反应可以得到目标化合物；继续断开中间体适当位置的化学键，使其可以从更上一步的中间体反应得来，依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和合成路线。 2．逆合成分析法的应用 由“逆合成分析法”分析由乙烯合成乙二酸二乙酯。 (1)分析如下： 根据以上逆合成分析，可以确定合成乙二酸二乙酯的有机基础原料为乙烯(CH2==CH2)，通过5步反应进行合成，写出反应的化学方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________； ⑤________________________________________________________________________。 【答案】① ②＋2NaOH＋2NaCl ③＋2O2＋2H2O ④CH2==CH2＋H2OCH3CH2OH ⑤＋2CH3CH2OH (2)合成路线如下： 【特别提醒】①上述合成路线中也可以先氧化为 OHC—CHO ，再氧化为 HOOC—COOH 。 ②表示合成步骤时，用箭头“→”表示每一步反应；而表示逆合成时，用“”表示逆推过程。 3．合成路线设计应遵循的原则 (1)合成步骤 较少 ，副反应 少 ，反应产率 高 。 (2)原料、溶剂和催化剂尽可能 价廉易得 、 低毒 。 (3)反应条件 温和 ，操作 简便 ，产物易于 分离提纯 。 (4)污染排放 少 ，要贯彻“ 绿色化学 ”理念，选择最佳合成路线，以 较低 的经济成本和环境代价得到目标产物。 4．有机合成的发展及价值 发展 从生物体内提取有机物→人工设计并合成有机物→计算机辅助设计合成有机物 价值 为化学、生物、医学、材料等领域的研究和相关工业生产提供了坚实的物质基础，有力地促进了人类健康水平提高和社会发展进步 三、探究与讨论 1：什么是有机合成中的“逆合成分析法”？请以用乙烯和必要的无机试剂合成乙二酸（HOOC-COOH）为例，简要说明其思考过程。 【答案】逆合成分析法：这是一种从目标分子出发，反向推导其可能的前体或起始原料的逻辑分析方法。其核心是寻找合适的“切断”，并找到对应的化学反应来“连接”。思考方向是“目标分子←前体1←前体2←...←起始原料”。 以合成乙二酸为例：分析目标分子结构，乙二酸是最简单的二元羧酸，含有两个直接相连的羧基。逆向切断：羧基通常可由醛基或伯醇氧化得到。乙二酸可看作由两个羧基相连，其前体可以是乙二醛(OHC-CHO)​ 或乙二醇(HOCH₂-CH₂OH)氧化得到。乙二醇氧化比乙二醛氧化更容易控制（乙二醛易过度氧化或聚合）。继续逆推：乙二醇(HOCH₂-CH₂OH) 可由1,2-二卤乙烷(XCH₂-CH₂X)水解得到，或由环氧乙烷水解得到。工业上更常用环氧乙烷法。再继续逆推：环氧乙烷可由乙烯(CH₂=CH₂)催化氧化得到。 2：在有机合成中，经常需要在碳链上引入特定的官能团。请总结在碳链上引入以下官能团的常用方法： (1) 碳碳双键 (C=C) (2) 卤素原子 (-X) (3) 羟基 (-OH) (4) 醛基或羰基 (-CHO, >C=O) (5) 羧基 (-COOH) 【答案】 目标官能团 常用引入方法 反应示例（不要求条件） 碳碳双键 (C=C)​ ① 醇的消去反应 ② 卤代烃的消去反应 ① CH₃CH₂OH →(浓H₂SO₄, 170℃)→ CH₂=CH₂ ② CH₃CH₂Br →(NaOH醇溶液, △)→ CH₂=CH₂ 卤素原子 (-X)​ ① 烷烃或芳烃侧链的卤代（自由基取代） ② 烯烃、炔烃与X₂或HX的加成 ③ 醇与HX的取代 ① CH₄ + Cl₂ →(光)→ CH₃Cl ② CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂BrCH₂Br ③ CH₃CH₂OH + HBr → CH₃CH₂Br + H₂O 羟基 (-OH)​ ① 烯烃与水加成 ② 卤代烃的水解 ③ 醛、酮的还原 ④ 酯的还原 ① CH₂=CH₂ + H₂O →(催化剂)→ CH₃CH₂OH ② CH₃CH₂Br + NaOH →(H₂O)→ CH₃CH₂OH + NaBr ③ CH₃CHO + H₂ →(Ni)→ CH₃CH₂OH 醛基 (-CHO)​ ① 伯醇的催化氧化 ② 烯烃的臭氧氧化还原水解（特定烯烃） ③ 炔烃水合（乙炔→乙醛） ① 2CH₃CH₂OH + O₂ →(Cu/Ag, △)→ 2CH₃CHO + 2H₂O ② R-CH=CH₂ →①O₃, ②Zn/H₂O→ R-CHO + HCHO 羰基 (>C=O)​ ① 仲醇的氧化 ② 傅-克酰基化（芳酮） ① CH₃CH(OH)CH₃ →(O₂, Cu)→ CH₃COCH₃ ② C₆H₆ + CH₃COCl →(AlCl₃)→ C₆H₅COCH₃ 羧基 (-COOH)​ ① 醛的氧化 ② 伯醇的强氧化 ③ 腈的水解 ④ 烯、炔、芳烃侧链的强烈氧化 ① CH₃CHO →(O₂, 催化剂)→ CH₃COOH ② CH₃CH₂OH →(酸性KMnO₄)→ CH₃COOH ③ CH₃CN →(H₂O/H⁺或OH⁻)→ CH₃COOH 3：什么是“官能团保护”？在什么情况下需要使用保护策略？请以用苯酚合成对羟基苯甲酸为例说明。 【答案】 官能团保护：在有机合成中，当需要进行的反应可能会破坏分子中其他敏感的官能团时，预先将敏感官能团转化为一种惰性的、在该反应条件下稳定的形式，待目标反应完成后再将其恢复为原官能团的方法。当分子中存在多个官能团，且计划进行的反应不具备良好的化学选择性时。 以苯酚合成对羟基苯甲酸为例：在苯酚的苯环上引入羧基，并位于羟基的对位。若直接氧化苯酚，苯环易被破坏。若先硝化、还原、重氮化再引入羧基，步骤冗长。更优思路是：利用酚羟基的强邻对位定位效应，先引入羧基前体，再转化。但酚羟基易被氧化，也易与一些试剂反应。将酚羟基转化为酯（如乙酸酯）或醚（如甲基醚），将其“保护”起来，使其在后续反应中不参与反应。 合成路线示例：保护酚羟基：苯酚 + (CH₃CO)₂O（乙酸酐）或 CH₃I/碱 → 生成乙酸苯酯或苯甲醚。被保护的苯酚衍生物进行傅克酰基化或更通用的方法：先硝化，还原为氨基，再通过重氮化、氰基取代、水解引入羧基。但常用且更直接的方法是：对羟基苯甲酸可通过柯尔柏-施密特反应一步得到，但这里为说明保护概念，我们设计另一路线。 假设路线：苯酚 →(CH₃I/NaOH)→ 苯甲醚 →(CH₃COCl/AlCl₃)→ 对甲氧基苯乙酮 →(氧化，如卤仿反应)→ 对甲氧基苯甲酸 →(HI或HBr回流)→ 对羟基苯甲酸。最后一步用强酸（HI或HBr）断裂甲氧基，恢复酚羟基。此步也完成了去甲基化。 4：在有机合成中，除了官能团转化，经常还需要构建或延长碳骨架。请总结增长碳链的常用反应类型。 【答案】 增长方式 反应类型 反应示例（增长部分用粗体标出） 增长一个碳原子​ ① 卤代烃与氰化钠（NaCN）反应 ② 醛、酮与HCN加成 ③ 格氏试剂与CO₂反应 ④ 傅-克烷基化/酰基化 ① CH₃CH₂Br + NaCN → CH₃CH₂CN​ → 水解 → CH₃CH₂COOH ② CH₃CHO + HCN → CH₃CH(OH)CN ③ RMgX + CO₂​ → RCOOH ④ C₆H₆ + CH₃Cl →(AlCl₃)→ C₆H₅CH₃​ 增长两个碳原子​ ① 卤代烃与乙炔钠（NaC≡CH）反应 ① CH₃Br + NaC≡CH → CH₃C≡CH → 可进一步转化 增长多个碳原子​ ① 烯烃复分解 ② 羟醛缩合及其类似反应 ③ 狄尔斯-阿尔德反应（成环） ① 2 CH₂=CH-R → 催化剂 → R-CH=CH-R + CH₂=CH₂ ② 2 CH₃CHO →(稀OH⁻)→ CH₃CH(OH)CH₂CHO ③ 共轭二烯 + 烯烃 → 六元环烯 5：评价一条有机合成路线的优劣，通常需要考虑哪些因素？请简要说明。 【答案】评价一条合成路线的优劣，需从以下多个维度综合考量：每一步的产率要高，副反应少。总产率​ = 各步产率的乘积。步骤越多，即使每步产率高，总产率也可能被拉得很低。因此，在可能的情况下，应优先选择步骤少的路线。原料与成本：起始原料应价廉易得，来源稳定。避免使用昂贵、稀有、剧毒或难以处理的试剂。反应条件与操作：条件应尽可能温和（常温、常压）。操作安全、简便，易于工业化。避免使用高压、高温、强腐蚀性条件或敏感试剂。选择性：试剂只与目标官能团反应，不干扰其他官能团。反应发生在预期的位置。能生成所需构型的产物。高选择性路线可减少分离纯化的难度，提高效率。反应中原料的原子尽可能多地转化为产物原子，副产物（特别是废物）少。这是绿色化学的核心原则之一。减少或避免使用有毒有害的原料、溶剂和催化剂。 题型01有机合成路线的判断 【典例】已知反应R′CH2CHO为加成反应。用乙烯制备时，按正确的合成路线依次发生反应的反应类型为 A．加成→氧化→加成 B．加成→氧化→取代 C．加成→氧化→消去 D．加成→加成→氧化 【答案】A 【详解】 由所给信息进行逆合成分析，若想要得到，需要得到CH3CHO，乙醛可通过乙醇氧化得到，乙醇可通过乙烯与水加成得到，所以由乙烯到，依次经过； 故选A。 【变式】由溴乙烷制取乙二醇过程中，依次发生的反应类型及所需条件可能为 A．取代反应（溴气，光照）、加成反应（水，催化剂）、水解反应（NaOH水溶液，加热） B．消去反应（NaOH醇溶液，加热）、加成反应（溴水）、水解反应（NaOH水溶液，加热） C．水解反应（NaOH水溶液，加热）、消去反应（NaOH醇溶液，加热）、加成反应（溴水） D．消去反应（NaOH水溶液，加热）、加成反应（溴水）、取代反应（NaOH醇溶液，加热） 【答案】B 【详解】由溴乙烷制取乙二醇需要经过：①溴乙烷的消去生成乙烯，其反应条件是NaOH醇溶液、加热；③乙烯与溴水的加成生成1，2-二溴乙烷，其反应条件是溴水；③1，2-二溴乙烷再水解即可生成乙二醇，其反应条件是NaOH水溶液、加热；选项B正确，故答案为B。 题型02 有机合成路线的选择 【典例】以氯乙烷为原料制备1，2-二溴乙烷，下列方案中合理的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】试题分析：A．反应步骤多，产率低，A错误； B．不能保证CH3CH2Cl和Br2发生取代反应时只生成1，2二溴乙烷，生成物太复杂，不易分离，B错误；C．反应步骤多，产率低，且不能保证CH3CH2Br和Br2发生取代反应时只生成1，2二溴乙烷，C错误；D．氯乙烷在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成乙烯，乙烯与溴发生加成反应生成1，2二溴乙烷，原理正确，不存在其它副产物，D正确；故选D． 【变式】乙二醇广泛用于生产、生活中，可作汽油防冻剂等。以乙烯为原料制备乙二醇有如下四种方案： 方案1：两步热催化过程。 方案2：多步电化学串联法过程。 方案3：一步电化学(贵金属催化剂)过程。 方案4：一步电化学(富含地球元素的催化剂)过程。[已知：地球元素指构成地球物质的化学元素] 下列说法正确的是 A．方案1中，反应温度较高，有利于提高能源利用效率，降低生产成本 B．方案2中生成的过氧化氢在化学反应中表现弱酸性和不稳定性 C．乙二醇可以发生消去反应，所以方案4中生成的乙二醇可能会部分转化回乙烯 D．对比方案3和方案4，方案4使用富含地球元素的催化剂，在可持续发展方面更具优势 【答案】D 【详解】A．方案1两步反应温度均较高（200~300℃及200℃），高温需消耗更多能源，会降低能源利用效率、增加生产成本，故A错误； B．方案2中H2O2与乙烯在钛硅分子筛催化下生成EO，H2O2主要体现氧化性（O从-1价降为-2价），未体现弱酸性（无H+电离相关反应）和不稳定性（未发生分解），故B错误； C．乙二醇消去反应需酸催化、加热等条件，方案4为电化学环境（钴酞菁催化、通电），缺乏消去反应所需条件，乙二醇不会转化回乙烯，故C错误； D．方案3用贵金属催化剂（资源稀缺），方案4用富含地球元素的催化剂（如钴，资源丰富），后者成本低、资源易获取，可持续发展优势更明显，故D正确； 答案选D。 题型03 有机合成综合应用 【典例】5，5-二甲基海因(简称DMH)是一种用途很广的有机合成中间体，也是具有一定刚性的杂环化合物，可用于制备一系列有价值的衍生物，其合成路线如图所示。 下列说法错误的是 A．反应②中有水生成 B．DMH中只含1种官能团 C．图中含手性碳原子的有机物有1种 D．反应①和反应③的原子利用率均为100% 【答案】C 【详解】A．反应②中化合物II的羟基被氨基取代，化合物II脱去一个羟基，NH3脱去H，生成水，A正确； B．根据DMH的结构，所含官能团均为酰胺键，属于同一种官能团，因此只含1种官能团，B正确； C．I、II、III、IV、DMH中的饱和碳原子上均至少有2个相同的基团，不满足手性碳要求，故没有手性碳原子，C错误； D．反应①是丙酮与HCN的加成反应，产物只有II，原子利用率100%；反应③是氨基与发生加成反应生成，所有原子全部进入产物IV，原子利用率100%， D正确； 故答案为C。 【变式】一种新型高分子M的合成方法如下： 下列说法不正确的是 A．酪氨酸能与酸、碱反应生成盐 B．1 mol环二肽最多能与2 mol 反应 C．高分子M中含有结构片段 D．高分子M在环境中可降解为小分子 【答案】B 【详解】A．酪氨酸中含有羧基和酚羟基，能与碱反应生成盐；含有氨基，能与酸反应生成盐，A正确； B．1 mol环二肽中有2 mol酰胺基和2 mol酚羟基，最多能与4 mol反应，B错误； C．由高分子M的结构简式可知，将链节首尾相连，即含有结构片段，C正确； D．高分子M可脱去HOCCl3小分子，而且肽键可以断裂，即高分子M在环境中可降解为小分子，D正确； 故选B。 题型04 有机合成路线设计 【典例】氨氯地平主要用于高血压和心绞痛的治疗，是作为治疗高血压病的首选药物。其合成路线如图所示已知： 已知： (1)化合物可由制得，请以乙烯为原料，设计合成的路线___________(用流程图表示，无机试剂、有机溶剂任选)。 【答案】 (1) 【详解】（1）乙烯和水发生加成反应生成乙醇，乙醇氧化为乙酸，乙醇和乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯，根据，两分子乙酸乙酯在Na作用下生成，合成路线为。 【变式】奥昔布宁是具有解痉和抗胆碱作用的药物。其合成路线如图： 已知： i. ii. 请回答： (1)根据以上信息，设计以苯和甲苯为原料合成的路线_______。（用流程图表示，无机试剂任选） 【答案】 (1) 【详解】 （1） 根据以上信息，以苯和甲苯为原料合成，甲苯与氯气在光照条件下发生取代反应生成，在强碱的水溶液中加热生成，催化氧化得到；苯在氯化铁催化下与氯气发生取代反应生成，与Mg作用生成，与系列反应后酸化，得到，合成路线为。 【巩固训练】 1．有机物M是一种药物合成中间体，其结构简式如图所示。下列有关M说法正确的是 A．含有3种官能团 B．含有2个手性碳原子 C．能发生加成反应、取代反应和消去反应 D．在酸性条件下的一种水解产物，与乙醇互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．该有机物的官能团为酯基、氯原子，共2种官能团，A错误； B．该分子中只有1个手性碳原子，，B错误；C．M中酯基、碳氯键能发生取代反应，苯环能发生加成反应，碳氯键能发生消去反应，C正确； D．酸性条件下酯水解，产物为甲醇（分子式）和对应有机酸，甲醇分子式和乙醇（）不同，有机酸分子式远大于乙醇，没有水解产物和乙醇互为同分异构体，D错误； 故选C。 2．一种冠醚分子可通过识别Li+，从卤水中萃取Li+。该冠醚(直径为123~150pm)合成、识别Li+的过程如下(有机物中的C、H原子省略，只表示分子键的连接情况和官能团，每个拐点或终点均表示有一个碳原子)。下列说法错误的是 A．常温下有机物X能溶于水 B．Z和R均为超分子 C．冠醚分子Z不能识别Rb+(直径为304pm) D．有机物Y中碳原子采取sp3杂化 【答案】B 【分析】 X（）与Y（）在KOH条件下发生取代反应生成冠醚Z（），冠醚的空腔直径（123~150pm）与的半径（约76pm）匹配，Z通过氧原子的孤对电子与形成配位键，从而识别并结合，实现从卤水中萃取。 【详解】A．X为邻苯二酚，分子中含有2个亲水的羟基，可与水分子形成氢键，常温下可溶于水，A正确； B．Z是单个共价键连接的冠醚分子，只有一种组分，不属于超分子，只有R是冠醚Z与通过配位键结合形成的超分子，B错误； C．由题可知冠醚空腔直径为，直径为，大于冠醚空腔直径，无法进入空腔被识别，C正确； D．Y为1，3-二氯丙烷，分子中所有碳原子均为饱和碳原子，全部以单键成键，因此碳原子均采取杂化，D正确； 故答案选B。 3．布洛芬(X)是常见的解热、镇痛药物。通过对X分子进行修饰合成Z可降低其副作用，如图所示。已知：为吡啶环，结构与苯环类似。下列说法错误的是 A．Y中N原子为杂化 B．X、Y、Z均能与NaOH溶液反应 C．X、Z中不对称碳原子数目相同 D．该修饰路线的原子利用率小于100% 【答案】B 【详解】A．Y中氮原子的价层电子对为3，为杂化，故A正确； B．X中含羧基，可以和氢氧化钠发生中和反应，Z中含有酯基，可以和氢氧化钠溶液发生水解反应，Y不与NaOH溶液发生反应，故B错误； C．X和Z中右侧与苯环直接相连的第一个碳原子为不对称碳原子，均只有1个不对称碳原子，故C正确； D．该修饰过程发生取代反应，所以原子利用率小于100%，故D正确； 故答案为B。 4．下列合成高分子材料的反应式和反应类型均正确的是 A． 加聚反应 B． 加聚反应 C． 加聚反应 D． 缩聚反应 【答案】C 【详解】 A．聚氯乙烯的结构简式为，所以正确的反应方程式为，A错误； B．苯酚与甲醛生成酚醛树脂是缩聚反应，B错误； C．，该反应为加聚反应，C正确； D．乙烯与丙烯生成高分子属于加聚反应，D错误； 故答案选C。 5．被应用于工业合成重要的治疗帕金森综合征的药物左旋多巴(C)，下面是它的合成路线。 在上述反应中，关于(1)(2)两步的反应类型，全部正确的是 A．化合反应，分解反应 B．加成反应，水解反应 C．还原反应，分解反应 D．氧化反应，水解反应 【答案】B 【详解】对比物质转化结构上的差别，反应是A物质的碳碳双键和氢气发生加成反应，生成B物质；反应是B物质的酯基、酰胺基和醚键发生水解反应生成C物质。 故选B。 6．在有机合成中，常需将官能团消除或增加，下列合成路线不简洁的是 A．乙烯→乙二醇： B．溴乙烷→乙醇： C．1-溴丁烷→1-丁炔： D．乙烯→乙炔： 【答案】B 【详解】A．乙烯先与溴发生加成反应生成 1，2-二溴乙烷，再通过水解反应引入羟基得到乙二醇，路线简洁且高效路线设计合理简洁，A项不符合题意； B．只需要溴乙烷在氢氧化钠水溶液中加热水解即可生成乙醇，合成路线不简洁，B项符合题意； C．1-溴丁烷先消去生成 1-丁烯，再与溴加成得到 1，2-二溴丁烷，最后通过消去反应得到1-丁炔，路线简洁且高效路线设计合理简洁，C项不符合题意； D．乙烯先与溴加成生成1，2-二溴乙烷，再通过消去反应得到乙炔，路线设计合理简洁，D项不符合题意； 故选B。 7．抗心绞痛药物异搏定合成路线中的一步反应如图所示部分产物未给出。下列说法正确的是 A．分子中所有碳原子一定共平面 B．的沸点低于其同分异构体 C．在溶液中反应得到的产物可用作肥皂 D．在加热和的催化下与足量的氢气发生加成反应，最多可消耗 【答案】B 【详解】A．X分子中苯环和羰基所在平面可能通过单键旋转使甲基上的碳原子与苯环不共面，所以X分子中所有碳原子不一定共平面，A错误； B．X分子中的羟基在邻位，易形成分子内氢键，使分子间作用力作用力减小，而其同分异构体的羟基在对位，易形成分子间氢键，增强分子间作用力，故沸点更高，B正确； C．Y在NaOH溶液中发生水解反应生成醇和羧酸钠，肥皂的主要成分是高级脂肪酸盐，Y水解产物不是肥皂的成分，C错误； D．苯环和碳碳双键都能与氢气发生加成，苯环最多消耗，碳碳双键消耗，而酯基上的碳氧双键不消耗，故在加热和的催化下与足量的氢气发生加成反应，最多可消耗，D错误； 故选B。 8．化合物Ⅲ是某种医药中间体，其合成方法如图所示。下列叙述错误的是 A．该反应属于取代反应，同时还有HCl生成 B．化合物Ⅱ分子中所有碳原子一定共平面 C．化合物Ⅰ和Ⅱ反应还可以得到一种酯，该酯的结构简式是： D．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均属于芳香族化合物 【答案】B 【详解】 A．该反应是Ⅰ中苯环上的1个H原子被Ⅱ中的原子团取代，除了生成产物Ⅲ，还有HCl生成，属于取代反应，A正确； B．化合物Ⅱ分子中碳原子均为杂化，因为碳碳单键可以旋转，化合物Ⅱ分子中所有碳原子可能共平面，也可能不共平面，B错误； C．化合物Ⅰ中羟基上的H原子被Ⅱ中的原子团取代，生成产物，该物质含有酯基，属于酯，C正确； D．化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均含有苯环，故均属于芳香族化合物，D正确； 故选B。 9．化合物G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→B的反应类型为___________，C分子中官能团有___________(填名称)。 (2)若省去“D→E”，D会发生副反应生成。W的结构简式为___________。 (3)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分子中含有苯环，碱性条件下水解后酸化，生成X和Y两种有机物； ②X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子。 (4)写出以、为原料制备的合成路线流程图___________[须用和DEAD，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) 取代反应(水解反应) 羟基、酰胺基 (2) (3)或 (4) 【分析】A在酶的作用下发生酯基的水解反应生成B为，B中羧基与的氨基发生取代反应生成C，C发生还原反应生成D，D和发生取代反应生成E，E和发生取代反应生成F，F再发生取代反应将酰胺基转化为D中的亚氨基，由此可见，D和反应的目的是保护亚氨基，据此解答。 【详解】（1）A→B的反应是酯基的水解反应， 反应类型是取代反应(水解反应)；C分子中官能团有羟基、酰胺基； （2）若省去“D→E”，亚氨基失去保护，结合W的分子式可知，D中羟基和亚氨基的氢原子发生分子内脱水生成四元环，W的结构简式为； （3） A分子除了苯环外，还有7个碳原子，4个氧原子，2个不饱和度，其同分异构体满足分子中含有苯环，碱性条件下水解后酸化，生成X和Y两种有机物，说明含有酯基，X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子，说明结构高度对称，满足条件的结构简式为或； （4）根据目标产物，需要将中甲基的碳链增长，运用B→C的反应原理，需要先将甲基氧化为羧基，但考虑到酚羟基也会被氧化，所以先将酚羟基转化为醚键，故合成思路是先还原为，再运用E→F的反应原理，得到，将苯环的甲基氧化为羧基得到，再运用B→C的反应原理增长碳链得到，再发生C→D的还原反应得到目标产物，故合成路线是。 10．环氧树脂因具备卓越的机械性能、绝缘性能以及对各类材料的优良黏结性能，在涂料、胶黏剂等领域已得到广泛应用。一种新型环氧树脂的合成路线如下： 已知：2＋ 回答下列问题： (1)生成的反应类型为___________，的化学名称为___________。 (2)生成的化学方程式为___________(任写其中一种)，中官能团的名称为___________。 (3)与足量饱和溴水反应时，最多可消耗的物质的量为___________。 (4)关于该合成路线，下列说法正确的是___________(填字母)。 a．由制成的聚丙烯塑料()无毒，可制成日常用品 b．化合物存在顺反异构现象 c．向盛有少量的试管中滴加溶液，可观察到白色沉淀 d．上述合成路线中，反应的原子利用率为 【答案】(1) 取代反应 3-氯丙烯 (2) (或) 醚键、碳氯键 (3) (4) 【分析】A是丙烯，丙烯与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成B()和HCl，B与HClO发生碳碳双键上的加成反应生成C（或），C与NaOH发生分子内取代反应生成D、NaCl和水，苯酚与E()发生已知信息中的取代反应生成F和水，F与D在碱性条件下发生取代反应生成G、NaCl和水，据此解答。 【详解】（1）据分析，A→B的反应类型为取代反应；B为，其名称为3-氯丙烯； （2）C与NaOH发生分子内取代反应生成D、NaCl和水，化学方程式为(或)；根据D的结构，所含官能团的名称为醚键、碳氯键； （3）1 mol F中两个酚羟基的邻位都能与足量饱和溴水发生取代反应，所以1 mol F最多可消耗的物质的量为4 mol； （4）a．由丙烯制成的聚丙烯塑料无毒，可制成日常用品，a正确； b．化合物B()左侧碳原子连接两个相同的氢原子，不存在顺反异构现象，b错误； c．没有氯离子，所以向盛有少量D的试管中滴加溶液，无明显现象，c错误； d．上述合成路线中，反应B→C为加成反应，原子利用率为100%，d正确； 故答案为ad。 【强化训练】 11．我国科学家最近在光-酶催化合成中获得重大突破，光-酶协同可实现基于三组分反应的有机合成，其中的一个反应如下(反应条件略；代表苯基)。 下列说法不正确的是 A．在、和反应生成的过程中，有键、键断裂与键形成 B．在反应过程中还会生成无机产物 C．主产物及副产物都是由三种反应物按分子数反应生成 D．副产物分子可以形成分子间氢键，也可以形成分子内氢键 【答案】C 【详解】 A．在1a、2a和3a生成4a的过程中，1a和2a发生加成反应生成，然后再与3a发生取代反应生成主产物4a，有π键、σ键断裂与σ键形成，A正确； B．与3a发生取代反应生成主产物4a和HBr，B正确； C．主产物4a是由三种反应物按分子数1:1:1反应生成，副产物5a是1a自身加成生成，C错误； D．副产物5a分子中含有羟基（-OH）和羰基（C=O）；羟基H可与其他分子中羟基O形成分子间氢键；羟基H也可与相邻羰基O形成分子内氢键，D正确； 故选C。 12．我国科学家成功制得新型的可化学循环的高分子材料，其合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。 下列说法正确的是 A．聚合物Ⅶ可以通过水解反应降解为小分子 B．反应③的反应类型是取代反应 C．聚合物Ⅶ一个分子中含有n个手性碳 D．反应①中，标记*的碳原子成键数没有变化，所以其化合价没有发生变化 【答案】B 【详解】A．聚合物Ⅶ中可以水解的官能团为酯基，酯基水解后其余位置不发生变化仍为高分子化合物，不是小分子，A错误； B．根据题意，反应③是生成，故反应类型为取代反应，B正确； C．手性碳是连接4个不同基团的饱和碳原子，聚合物Ⅶ的每个重复单元中就含有至少2个手性碳，因此一个Ⅶ分子中手性碳原子数大于n，C错误； D．标记的碳原子上从连接溴原子变成连接ZnBr，根据溴的化合价为-1，锌的化合价为+2分析，碳原子的化合价降低，被还原，D错误； 故选B。 13．呋喃二甲酸是重要的生物基平台化学品，可用于合成生物可降解塑料聚呋喃二甲酸乙二醇酯，替代石油基的。传统方法直接氧化羟甲基糠醛制备FDCA，某课题组将HMF先转化为六元环缩醛，再通过有氧氧化制备FDCA，相关反应如下： 已知：反应I、Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，高浓度HMF会发生缩合、聚合副反应。下列说法错误的是 A．的热稳定性比高 B．将HMF转化为氧化制备FDCA可减少副产物的生成 C．升高温度，平衡时的总转化率和FDCA的产率均会提高 D．反应物PD可循环利用，本身也可来源于生物质，符合绿色化学理念 【答案】C 【详解】A．HMF生成EG-HMF的反应为吸热反应，说明EG-HMF总能量高于反应物HMF；HMF生成PD-HMF的反应为放热反应，说明PD-HMF总能量低于反应物HMF；能量越低物质稳定性越强，因此PD-HMF热稳定性更高，A正确； B．已知高浓度HMF会发生缩合、聚合副反应，将HMF转化为PD-HMF后，降低了体系中游离HMF的浓度，可减少副产物生成，B正确； C．已知反应I、Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，升高温度，放热反应的平衡向逆反应方向移动，因此平衡时PD-HMF的总转化率下降，FDCA的平衡产率降低，C错误； D．PD在第一步作为反应物生成PD-HMF，最终生成FDCA时缩醛水解会重新得到PD，可循环利用，且PD来源于生物质，符合绿色化学理念，D正确； 故答案选C。 14．合成异黄酮类化合物的中间体之一结构如下，下列有关该物质的说法正确的是 A．分子式为 B．分子中含有4种官能团 C．能发生取代、加成、氧化、加聚、消去反应 D．与足量反应的产物中含有4个手性碳原子 【答案】D 【详解】A．由结构式可知，该物质分子式为，A错误； B．该分子含有的官能团为：酚羟基、酮羰基、酯基，共3种官能团，B错误； C．该物质的羟基是酚羟基，连在苯环上，不能发生消去反应，且无碳碳双键/三键，不能发生加聚反应，C错误； D．与足量加成后，得到化合物的结构式为，苯环还原为环己烷、羰基还原为羟基，图中标有*号的为手性碳原子（连接4个不同基团），共有4个，D正确； 故答案选D。 15．某科研小组以硝基苯为原料电催化合成的装置如图所示，M电极和N电极为覆盖催化剂的惰性电极，装置工作时定时将N电极室溶液转移至M电极室。下列说法错误的是 A．装置工作时，N电极为阴极，得电子被还原 B．装置工作时，M电极的电极反应为2-4e-+4OH-+4H2O C．若起始时M极室和N极室中KOH浓度相等，工作一段时间后，N极室溶液的pH<M极室溶液的pH D．转移相同电量，M电极消耗的大于N电极产生的 【答案】C 【分析】M电极上苯胺转化为偶氮苯，发生失电子的氧化反应，因此M为阳极，阳极电极反应式为：2-4e-+4OH-+4H2O；N电极上硝基苯转化为苯胺，发生得电子的还原反应，因此N为阴极，阴极电极反应式为+6e-+4H2O=+6OH-，中间为阴离子交换膜，可从N极室移向M极室，据此分析； 【详解】A．N电极为阴极，阴极发生还原反应，硝基苯转化为苯胺时N元素化合价降低，得电子被还原，A正确； B．据分析，M为阳极，阳极电极反应式为：2-4e-+4OH-+4H2O，B正确； C．阴极（N极）的电极反应为：+6e-+4H2O=+6OH-，转移电子时，N极生成，同时有通过阴离子交换膜迁移到M极，因此N极总物质的量不变，但反应消耗水，浓度升高； 阳极（M极）反应消耗，同时得到从N极迁移来的，总物质的量不变，但反应生成水，浓度降低。 因此工作一段时间后，，C错误； D．转移电子（取公倍数计算），M电极消耗苯胺，N电极生成苯胺，因此M消耗的苯胺大于N产生的苯胺，D正确； 故选C。 16．物质W具有良好的透光性能，可用于汽车挡风玻璃、眼镜镜片等的制作。一种合成路线如图： 下列说法错误的是 A．该反应为缩聚反应 B．物质X中最多有4个原子共直线 C．1 mol物质Y最多能与2 mol NaOH反应 D．物质W与足量反应生成的产物中含4n个手性碳原子 【答案】D 【详解】A．该反应由双官能团的 X 与 Y 反应生成高分子 W，同时脱去小分子甲醇，属于缩聚反应，A正确； B．物质X的结构中，苯环为平面结构， 与苯环直接相连的原子在苯环平面内，X中苯环上有两个酚羟基且与苯环相连的碳原子为sp3杂化，呈四面体结构，苯环对位的O-H与苯环共平面，且苯环对位原子共直线，因此最多可存在4个原子共直线， B 正确； C．物质Y为，物质Y最多能与发生水解反应生成甲醇和，C正确； D．一个碳原子周围连接四个不同的原子或原子团为手性碳原子，Y与足量H2完全加成后的产物是，不存在手性碳原子，D错误； 答案选D。 17．有机化合物M是治疗艾滋病药物的医药中间体，其某种合成路线如下图。下列说法正确的是 A．X能使新制的产生砖红色沉淀 B．X与Y转化为Z的反应属于加成反应 C．M中所有碳原子可能处于同一平面 D．1molM最多能与发生加成反应 【答案】D 【详解】A．X为丙酮，官能团是酮羰基，不含醛基，不能与新制反应生成砖红色沉淀，A错误； B．对比X、Y和Z的分子式可知，该反应生成Z的同时脱去1分子水，而加成反应的产物只有一种、无小分子生成，因此该反应不属于加成反应，B错误； C．M中N原子连接的3个碳原子是呈三角锥形，N原子与碳碳双键的碳原子位于同一平面上，则另外两个碳原子不可能处于该平面上，C错误； D．M分子中含有碳碳双键和氰基均能与H2加成，1 mol碳碳双键与1 mol H2发生加成反应，1 mol-CN与2 mol H2发生加成反应，则1 mol M最多能与4 mol H2发生加成反应，D正确； 答案选D。 18．有机物N是合成亮菌甲素的重要中间体，合成过程中一步反应如图。下列说法正确的是 A．有机物M的分子式为 B．M、N、X均能与NaOH溶液反应 C．可用溶液鉴别M和N D．X分子中含有手性碳原子 【答案】B 【详解】A．有机物M的分子式为，A错误； B．M分子中含有酚羟基，可与发生中和反应；N分子中含有酚羟基和酯基，酚羟基能与发生中和反应，酯基能在溶液中发生水解反应；X分子中含有酯基，能在溶液中发生水解反应，因此M、N、X均能与溶液反应，B正确； C．M和N分子中都含有直接连接在苯环上的酚羟基，二者都能与溶液发生显色反应（溶液显紫色），现象相同，因此无法用溶液鉴别M和N，C错误； D．手性碳原子是指连有四个不同原子或基团的饱和碳原子，分析X的结构可知，其分子中所有饱和碳原子均连接有相同的原子或基团，不存在手性碳原子，D错误； 故答案选B。 19．喹啉酮及其衍生物是一类重要的杂环化合物，因其具有多样的生物活性被广泛应用于医药和农药。一种喹啉酮衍生物H的合成路线如下： 已知：狄克曼酯缩合反应为。 回答下列问题： (1)A的名称为______，的反应类型为______。 (2)实现了由______到______的转化(填官能团名称)。 (3)的化学方程式为______，其中吡啶()的作用为______。 (4)A有多种同分异构体，符合下列条件的同分异构体有______种(不考虑立体异构)。 ①含有官能团和；②能发生银镜反应；③水解产物可以使溶液显紫色。 (5)参考上述路线，设计如下转化： Y的结构简式为______，的反应中会生成与Z互为同分异构体的副产物，其结构简式为______。 【答案】(1) 2-硝基乙苯(或邻硝基乙苯) 取代(酯化)反应 (2) 硝基 氨基 (3) ++HCl 中和生成的HCl，促进反应进行提高产率 (4)13 (5) 【分析】 根据C的结构简式（）以及的反应条件，可知B为；由A的分子式及A生成B的条件可知A为；由E的结构简式及DE的反应条件，可知D为；根据E和G的结构简式，F的分子式，推测F为，据此分析。 【详解】（1） A的结构简式为，名称为2-硝基乙苯(或邻硝基乙苯)；BC是B（）和在浓硫酸催化条件下发生取代（酯化）反应生成C； （2） C为，D为，CD实现由硝基氨基的转化； （3） 根据分析，D→E的化学方程式为：++HCl；其中吡啶的作用是中和生成的HCl，促进反应进行提高产率； （4） A的分子式，①含有和，②能发生银镜反应，③水解产物可以使FeCl3溶液显紫色；根据条件可知，该同分异构体中含苯环，其中一个取代基为；若苯环上连接两个取代基（和），则有3种同分异构体；若苯环连接三个取代基（、、），则有10种同分异构体，所以共13种同分异构体； （5） 由已知信息推测合成路线为 所以Y的结构简式为 ；Y→Z的反应中会生成与Z互为同分异构体的副产物为 。 20．化合物K是一种治疗脑血管疾病的药物，某课题组设计的合成路线如下： (1)化合物E中含有官能团的名称是______；C→D的反应类型是______。 (2)下列说法不正确的是 。 A．1 mol化合物A与足量溴水反应，最多消耗3 mol Br2 B．化合物H与H2完全加成后的产物分子中有4个手性碳原子 C．化合物E中碳原子的杂化类型有3种 D．化合物K的分子式为C15H23NO3 (3)写出E→G的化学方程式______。 (4)I→J反应过程中还有HCl和N2生成，化合物J的结构简式是______。 (5)满足下列条件的B的同分异构体有______种。 ①遇到FeCl3溶液显紫色 ②苯环上只有2个取代基 (6)D→E反应过程中有副产物生成，写出一种可能的副产物的结构简式______(其分子式为C14H19NO3)。 (7)以和乙醇为原料，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) 酰胺基、(酚)羟基 还原反应 (2)CD (3) (4) (5)12 (6)或（其他合理答案也可） (7) 【分析】A的不饱和度为4，A为，A与在AlCl3催化下发生取代反应生成B()，B与NaNO2发生取代反应生成C，C与NH4HS发生还原反应生成D()，D与乙酸酐反应生成E，E与F()发生反应生成G，G依次用浓盐酸、NaOH发生两步反应生成H()，H与NaNO2/HCl反应生成I，I与水反应生成J()，J与乙酸酐反应生成K；据此解答。 【详解】（1）根据E的结构，其中含氧官能团的名称是酰胺基、(酚)羟基；C→D反应中-NO转化为-NH2，反应类型为还原反应。 （2）A．A中含1个酚羟基，其邻、对位能与Br2发生取代反应，故1 mol化合物A与足量溴水反应，最多消耗，A正确； B．化合物H与完全加成后的产物为，其中有4个手性碳原子：，B正确； C．根据化合物E的结构，苯环和C=O的碳原子为sp2杂化，其余碳原子为sp3杂化，C错误； D．根据化合物K的结构，其分子式为，D错误； 故答案为CD。 （3）E为，F为，二者在乙醇钠作用下反应生成G()、NaCl和乙醇，E→G的化学反应方程式为。 （4）I→J反应过程中还有HCl和N2生成，结合原子守恒：J为。 （5）B的不饱和度为4，满足①遇到FeCl3溶液显紫色，说明含有酚羟基， ②苯环上只有2个取代基，两个取代基是丁基和酚羟基，丁基有4种，苯环上两个取代基有邻、间、对三种，一共有3×4=12种。 （6）D为，其羟基和氨基上的氢原子均可与乙酸酐可发生取代反应，因此副产物可能有：、。 （7）类比H→K的合成路线，在NaNO2/HCl作用下生成，然后水解得到；乙醇与HBr在浓硫酸、加热条件下生成CH3CH2Br；与CH3CH2Br在乙醇钠作用下发生取代反应得到；故合成路线为。 / 学科网（北京）股份有限公司 $