2026届高三化学新型热点题型- 有机推断中碳骨架的构建 专项训练

微专题 碳骨架构建——增碳反应、缩碳反应 （选择性必修3-课本85页） 碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩短、成环 等过程。 一、增碳反应 当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数时，可以通过引人含碳原子的官能团等方式使碳链增长。 例如，炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基（一CN）的物质，再经水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成胺。这样，在将羧基、氨基等官能团引人碳链的同时，产物较原料分子增加了一个碳原子。 例题：聚乳酸（）是一种可降解高分子，可通过化合物X（）开环聚合得到，请根据题目中的已知信息，设计以乙炔为原料合成X的路线_______。 （合成路线的表示方式为：甲乙……目标产物） (6) （6）可由发生分子间酯化反应生成，可由酸化得到，与H2O发生加成反应生成，而乙炔与HCN发生加成反应生成，故合成路线为：。 例题：以苯甲醛、HCN为原料合成有机物M（） 例题：Ⅲ→Ⅳ经过了以下反应历程： M、P的结构简式分别为_______、为_______，P→Q的反应类型为_______。 消去反应 （6） 先对硝基还原得到(M)，M中的氨基对醛基加成得到(N)，N中羟基再发生消去反应得到Q，Q最后加成得到Ⅳ。 例题：共轭二烯烃与含碳碳双键的化合物在一定条件下可构建环状碳骨架 下列说法错误的是 A．c中共含有3个手性碳原子 B．等物质的量的a和发生加成反应，最多可以得到两种产物 C．b中官能团名称为碳碳双键、羧基 D．与在一定条件下反应可生成或 【答案】B 【详解】A．a中有2个手性碳原子，c中有3个手性碳原子，A正确； B．a和Br2发生加成反应,可以是1，2-加成，也可以是1，4-加成，B错误； C．b中官能团名称为碳碳双键、羧基，C正确； D． 与在一定条件下反应可生成或，D正确； 故选B。 二、缩碳反应： 1．碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一、以乙烯为原料合成二酮H的路线如图： 回答下列问题： (1)的反应类型为___________，断裂的化学键是___________(填“”或“”)键，H中含有的官能团的名称为___________。 (2)D在浓硫酸、加热条件下可得到E的同分异构体I，写出I与足量酸性溶液反应生成的有机物的结构简式：___________。 (3)W为G的同分异构体，满足下列条件的W的结构有___________种，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为的结构简式为___________。 ①一个W分子中仅有一个官能团；②不含环状结构。 (4)依据的反应类型，写出A与G反应的化学方程式：___________。 (5)已知：。设计以F为原料制备的合成路线___________(无机试剂自选)。 【答案】(1) 加成反应 酮(羰)基、碳碳双键 (2) (3) 3 (4) (5) 【分析】 根据H 的结构式和可以推断出G为，据此解答。 【详解】（1）碳碳双键断开，所以反应类型为加成反应，断裂的是碳氧单键和碳氢单键，化学键是键，H中含有的官能团的名称为酮(羰)基、碳碳双键，答案：加成反应、、酮(羰)基、碳碳双键； （2） D在浓硫酸、加热条件下可得到E的同分异构体I，即，与足量酸性溶液反应生成的有机物的结构简式：，答案：； （3） W为G的同分异构体，满足①一个W分子中仅有一个官能团；②不含环状结构的W的结构有、、合计3种，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为的结构为，结构简式为，答案：； （4） 依据的反应类型，即由链成环，写出A与G反应的化学方程式：，答案：； （5） F为原料制备，又已知： ，所以首先生成碳氧双键，，然后生成氰基，，随之发生还原，得，答案：。 3、 课后训练 1．化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件，忽略立体化学)。 已知：在Ru(Ⅱ)的催化下，端烯烃和发生烯烃复分解反应得到产物。 回答下列问题： (1)A中含氧官能团的名称为_______。 (2)对比C和D的结构，可以推知C和D的_______(填标号)不相同。 a．分子式    b．质谱图中的碎片峰    c．官能团 (3)D→F中另一产物的化学名称为_______。 (4)E发生加聚反应，产物的结构简式为_______。 (5)F→G的反应类型为_______。 (6)羰基具有较强的极性。I→J经历了加成和消去的过程，其中间体的结构简式为_______(填标号)。 a．    b．    c．    d． (7)的化学方程式为_______。 (8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式_______(不考虑立体异构)。 ①能与发生显色反应；1mol该物质与足量NaOH溶液反应，消耗3molNaOH。 ②核磁共振氢谱显示6组峰，且峰面积比为。 ③含有酯基和氨基(或取代的氨基，，和可以是H或烃基)。 【答案】(1)醛基 (2)b (3)乙烯 (4) (5)氧化反应 (6)c (7) (8)或 【分析】 A发生取代反应生成B，B与发生反应生成C，C发生反应生成D，D与E在Ru(Ⅱ)作用下发生已知信息的反应生成F，F在SeO2作用下生成G，G比F多了一个氧原子，截个H的结构简式可知，G的结构简式为，G发生还原反应生成H，H发生取代反应生成I，I中氨基与酮羰基先发生加成反应，再发生消去反应生成J，J发生还原反应生成K，K发生取代反应生成L，据此解答。 【详解】（1）由A结构简式可知，A中含氧官能团名称为醛基； （2）观察结构可知，C和D的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，其官能团也是相同的，排除a、c，两种分子因结构差异导致断裂偏好不同，所形成的碎片种类或丰度显著不同，故其质谱图中碎片峰会不同，故选b； （3）结合烯烃复分解反应规律可知，其另一种产物是乙烯； （4） E中含有碳碳双键，能发生加聚反应，产物的结构简式为； （5）K→G的反应是加氧的反应，反应类型是氧化反应； （6） I→J的反应为氨基和酮羰基的加成反应，形成七元环和羟基，得到的产物结构简式为，随后，羟基发生消去反应，即可得到J，故选c； （7） K发生取代反应生成L，同时会生成甲醇，化学方程式为； （8） L结构简式为，分子中不饱和度为5，碳原子数为12，氧原子数为3，氮原子数为1，满足下列条件： ① 能与FeCl3发生显色反应，说明其含有酚羟基，苯环占了4个不饱和度，说明其余结构还剩余1个不饱和度，1mol该物质与足量氢氧化钠反应，消耗3molNaOH，则其结构中应含有酚羟基形成的酯基，刚好消耗1个不饱和度，结构中含有氨基，且核磁共振氢谱为9：2：2：2：1：1，说明其含有三个等效的甲基，其核磁共振氢谱没有出现3，说明不含有单独的甲基，满足条件的结构简式为、。 学科网（北京）股份有限公司 $ 微专题 碳骨架构建——增碳反应、缩碳反应 （回归课本——选择性必修3-课本85页） 碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩短、成环等过程。 一、增碳反应 当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数时，可以通过引人含碳原子的官能团等方式使碳链增长。 例如，炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基（一CN）的物质，再经水解生成羧酸，或经催化加氢还原生成胺。这样，在将羧基、氨基等官能团引人碳链的同时，产物较原料分子增加了一个碳原子。 例题：聚乳酸（）是一种可降解高分子，可通过化合物X（）开环聚合得到，请根据已学知识信息，设计以乙炔为原料合成X的路线_______。 （合成路线的表示方式为：甲乙……目标产物） 例题：以苯甲醛、HCN为原料合成有机物M（） 例题：Ⅲ→Ⅳ经过了以下反应历程： M、P的结构简式分别为_____________________、为_____________________，P→Q的反应类型为________。 例题：共轭二烯烃与含碳碳双键的化合物在一定条件下可构建环状碳骨架 下列说法错误的是 A． c中共含有3个手性碳原子 B． 等物质的量的a和发生加成反应，最多可以得到两种产物 C．b中官能团名称为碳碳双键、羧基 D．与在一定条件下反应可生成或 二、缩碳反应： 1．碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一、以乙烯为原料合成二酮H的路线如图： 回答下列问题： (1)的反应类型为___________，断裂的化学键是___________(填“”或“”)键，H中含有的官能团的名称为___________。 (2)D在浓硫酸、加热条件下可得到E的同分异构体I，写出I与足量酸性溶液反应生成的有机物的结构简式：____________________。 (3)W为G的同分异构体，满足下列条件的W的结构有___________种，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为的结构简式为____________________。 ①一个W分子中仅有一个官能团；②不含环状结构。 (4)依据的反应类型，写出A与G反应的化学方程式：_____________________________。 (5)已知：。设计以F为原料制备的合成路线___________(无机试剂自选)。 3、 课后训练 1．化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件，忽略立体化学)。 已知：在Ru(Ⅱ)的催化下，端烯烃和发生烯烃复分解反应得到产物。 (1)A中含氧官能团的名称为______________________。 (2)对比C和D的结构，可以推知C和D的__________(填标号)不相同。 a．分子式     b．质谱图中的碎片峰     c．官能团 (3)D→F中另一产物的化学名称为________。(4)E发生加聚反应，产物的结构简式为_________________。 (5)F→G的反应类型为______________________。 (6)羰基具有较强的极性。I→J经历了加成和消去的过程，其中间体的结构简式为_______(填标号)。 a．    b．    c．    d． (7)的化学方程式为____________________________________________________。 (8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式______________________(不考虑立体异构)。 ①能与发生显色反应；1mol该物质与足量NaOH溶液反应，消耗3molNaOH。 ②核磁共振氢谱显示6组峰，且峰面积比为。 ③含有酯基和氨基(或取代的氨基，，和可以是H或烃基)。 1 学科网（北京）股份有限公司 $微专题 碳骨架构建一一增碳反应、缩碳反应 (回归课本一一选择性必修3-课本85页) 碳骨架是有机化合物分子的结构基础，进行有机合成时需要考虑碳骨架的形成，包括碳链的增长和缩 短、成环等过程。 一、增碳反应 当原料分子中的碳原子数少于目标分子中的碳原子数时，可以通过引人含碳原子的官能团等方式使碳 链增长。 例如，炔烃和醛中的不饱和键与HCN发生加成反应生成含有氰基（一CN)的物质，再经水解生成羧 酸，或经催化加氢还原生成胺。这样，在将羧基、氨基等官能团引人碳链的同时，产物较原料分子增加了 一个碳原子。 加成水解 CH-CH-HCNCH-CHCN HO.HCH =CHCOOH 催化剂 △ 丙烯腈 丙烯酸 0 例题：聚乳酸 (tCCH-O叶.)是一种可降解高分子，可通过化合物义 开环聚合得到，请根 CH, 据已学知识信息，设计以乙炔为原料合成X的路线 (合成路线的表示方式为：甲一 反应试剂乙… 反应条件 反应试剂→目标产物) 反应条件 R R、 OH R、 OH 加成还原。 C=0-HCN 催化剂H/ c CCN催化剂H/入CH2NH2 羟基睛 氨基醇 例题：以苯甲醛、HCN为原料合成有机物M( 醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子 发生加成反应，生成B-羟基醛，该产物易失水， 加成消去。 【H)受羰基吸电子作用的影响，具有一定的 得到αB-不饱和醛。这类反应被称为羟醛缩合 活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可 反应，是一种常用的增长碳链的方法。例如： OH CHCHO CH CH-CHCHO+HO B H 例题：Ⅲ→V经过了以下反应历程： CHO 加成 NO M、P的结构简式分别为 为 ,P→Q的反应类型为 加成成环。 共轭二烯烃（含有两个碳碳双键，且两个 阿尔德反应(Diels-Alder reaction),得到环加成产 双键被一个单键隔开的烯烃，如13丁二烯)与 物，构建了环状碳骨架。例如： 含碳碳双键的化合物在一定条件下发生第尔斯 COOH COOH 例题：共轭二烯烃与含碳碳双键的化合物在一定条件下可构建环状碳骨架 COOH 下列说法错误的是 A.c中共含有3个手性碳原子 B.等物质的量的ā和Br2发生加成反应，最多可以得到两种产物 C.b中官能团名称为碳碳双键、羧基 长与个在一定条件下反应可生成 二、缩碳反应： 而氧化反应等则可以使烃分子链缩短。例如，烯烃、 炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成碳链 缩短的羧酸或酮。 RC-CH-R_KMn0. R R C=0+R-COOH RC=CH-KMnO RCOOH H R ○cHko-cooH H 1.碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一、以乙烯为原料合成二酮H的路线如图： 1)CH;COCH3, Mg 无水乙醚”H,C OH H.C-CH2 HBr CH.CH,Br- CH,CH2MgBr -CH 水乙醚 2)H20,H CH B C D CH3 Al2O3 △ CH 0 =0 CH3 Al2O3 H;C KMnO4 H3C CH CH3 G △ H3 △ HO 大CH,aOH溶液 OH CH3 0-5C H ◇ ⊙ 回答下列问题： (1)A→B的反应类型为 ,D→E断裂的化学键是 (填“T”或“σ")键，H中含有的官 能团的名称为 (2)D在浓硫酸、加热条件下可得到E的同分异构体I,写出I与足量酸性MO,溶液反应生成的有机物的 结构简式： (3)W为G的同分异构体，满足下列条件的W的结构有 种，其中核磁共振氢谱有三组峰，峰面 积之比为6：1：1的结构简式为 ①一个W分子中仅有一个官能团；②不含环状结构。 (4)依据G→H的反应类型，写出A与G反应的化学方程式： R、/OHH,R、/OH R H.C. CH, (5)己知： -0HcN催化剂HCH,NH。设计以F为原料制备HNH, H ←CH的合成路线 HO 羟基醇 氨基醇 OH (无机试剂自选)。 三、课后训练 1.化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下（略去部分试剂与反应条件，忽略立体化学）。 一定条件 Br G Pd/C,H2 1)NaN, NaBH,CN CBH2BrOs 2)P(CH方 H.N 己知：在Ru(I)的催化下，端烯烃R入和R◇发生烯烃复分解反应得到产物R入一R。 (1)A中含氧官能团的名称为 (2)对比C和D的结构，可以推知C和D的 (填标号)不相同。 a.分子式 b.质谱图中的碎片峰c.官能团 (3)D→F中另一产物的化学名称为 。(4)E发生加聚反应，产物的结构简式为 (5)F→G的反应类型为 (6)羰基具有较强的极性。→J经历了加成和消去的过程，其中间体的结构简式为 (填标号)。 c. (7)K→L的化学方程式为 (8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。 ①能与FeCl,发生显色反应；1mol该物质与足量NaOH溶液反应，消耗3 molNaOH。 ②核磁共振氢谱显示6组峰，且峰面积比为9：2：2：2：1：1。 ③含有酯基和氨基（或取代的氨基，-RR",R"和R"可以是H或烃基）。