内容正文:
第15天 押有机合成
新原理:新信息、原理等“陌生信息”迁移
(2025·四川·高考真题)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)。例1
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_______。
(2025·浙江·高考真题)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,其结构如下:例2
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:
①
②
③(等)
请回答:
(1)化合物I中体现酸性的官能团名称是_______。
(2)下列说法正确的是_______。
A.化合物A的酸性比苯甲酸弱 B.化合物B既可与酸反应又可与碱反应
C.E→F反应过程中只发生加成反应 D.化合物H中存在分子内氢键
(3)G的结构简式是_______。
(4)C+D→E的化学方程式是_______。
(5)写出3个同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的结构简式_______。
①核磁共振氢谱表明:分子中有4种不同化学环境的氢原子;
②与过量反应生成邻苯二酚()。(已知)
(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)_______。
(2025·重庆·高考真题)我国原创用于治疗结直肠癌的新药Z已成功登陆海外市场。Z的一种合成路线如下(部分试剂及反应条件略)。例3
(1)A中含氧官能团名称为_______,A生成D的反应类型为_______。
(2)B的结构简式为_______。
(3)D转化为E的反应生成的有机产物分别为E和_______(填结构简式)。
(4)下列说法正确的是_______。
A.G中存在大键 B.K中新增官能团的碳原子由J提供
C.L可以形成氢键 D.摩尔质量
(5)G(C10H10O2)的同分异构体同时满足下列条件的有_______种。
(i)存在基团和环外2个键
(ii)不含基团和sp杂化碳原子
其中,核磁共振氢谱显示五组峰(峰面积比为)的同分异构体的结构简式为_______。
(6)Q的一种合成路线为:
已知:
根据已知信息,由R和T生成W的化学方程式为_______。
“陌生信息迁移”是高考有机合成题中能力要求最高的题型,命题呈现“信息新颖、反应陌生、推理链条完整”的特点。试题常以药物、功能分子、天然产物等复杂结构为背景,给出1~3个陌生反应(如缩合、环化、重排、偶联等)的方程式或条件,要求学生在理解新反应机理的基础上,将其迁移应用到目标化合物的合成路线设计或中间体推断中。考查重点包括:新反应中化学键的断裂与形成规律(断键位置、成键位置)、官能团的转化关系、反应的区域选择性和立体选择性、以及将多个新反应串联构建复杂碳骨架的能力。近年趋势是强化对多步串联的陌生反应(如羟醛缩合、Diels-Alder、Michael加成、还原胺化等变体)的理解,以及从已知信息类比推断未知结构的能力。预计2026年将继续以“药物或功能分子+陌生反应信息”为背景,要求学生具备快速学习新反应、将其应用于合成路线设计或中间体推断的能力。
· 陌生反应方程式的解读与类比:根据题目给出的已知反应(如式①、②、③),分析反应物与产物的结构变化,判断断键与成键位置(如碳碳双键的加成、醛基的缩合、硝基的还原、氰基的水解等),并将该反应模式应用到后续陌生化合物的转化中。常见考点:已知信息中“醛+酮→α,β-不饱和酮”的羟醛缩合模式;“硝基苯还原为苯胺”;“氯代烃与氰化钠取代”。
· 合成路线设计中的类比迁移:根据陌生反应信息,设计以给定原料制备目标产物的合成路线(流程图)。关键步骤需与已知信息中的反应类型保持一致,如碳链增长反应、成环反应、官能团转化反应。常见考点:以苯、甲苯、乙烯、乙炔、丙烯酸等为原料,模仿题干中的反应合成复杂分子。
· 中间体结构推断:在合成路线中,根据前后物质分子式、反应条件、已知反应信息,推断未给出的中间体结构简式。需结合不饱和度、官能团变化、原子守恒进行推理。常见考点:D→E经过加成、消去两步生成F,推断E的结构;G→H过程中,根据已知信息③推断H的结构。
· 同分异构体的书写(信息限定):结合已知反应信息(如“与过量HI反应生成邻苯二酚”)限定同分异构体的结构特征,如含特定基团、对称性、氢原子种类等。常见考点:核磁共振氢谱峰数、峰面积比,与FeCl₃显色,能发生银镜反应,能水解等。
· 反应类型与反应条件的判断:根据已知信息的反应条件(如催化剂、温度、溶剂)和反应物结构,判断主反应类型(加成、取代、消去、还原、氧化等),并指出在类似条件下可能发生的转化。常见考点:已知信息中“NaBH(OAc)₃”还原胺化;“Pd/C+H₂”催化加氢;“K₂CO₃+DMF”取代反应。
· 官能团的保护与脱保护:在合成路线中,某些活泼官能团(如酚羟基、氨基、醛基)需要先保护,避免在后续反应中被破坏或参与副反应。需根据反应条件判断保护基的引入和脱除时机。常见考点:酚羟基用甲基或乙酰基保护;氨基用Boc、Cbz、Ac保护。
· 手性与立体化学:当反应生成手性中心或涉及顺反异构时,需注意产物的立体构型。已知信息中可能提示选择性,需在合成设计中考虑。常见考点:环加成反应的立体选择性;还原反应的立体选择性。
· 碳链增长与断键策略:陌生信息中常涉及碳链增长的反应(如羟醛缩合、格氏加成、Diels-Alder、Michael加成等)。设计合成路线时,需合理选择碳链增长的反应类型。常见考点:醛与酮缩合增长2个碳;氰基水解成羧酸后还原为醇。
· 保护气与无水无氧操作:若已知信息中强调“无水”“无氧”“通N₂”等条件,说明反应物或产物对水或氧气敏感,合成路线设计时需注意类似条件的应用。常见考点:格氏试剂制备需无水;NaH、LiAlH₄使用时需惰性气氛。
· 分子式与不饱和度的应用:根据分子式计算不饱和度,推断可能的结构特征(如苯环、双键、三键、环等)。结合反应信息和转化关系,逐步缩小可能结构。常见考点:从C₁₁H₁₇NO₂反推B的结构;从C₉H₉FO₂反推H的结构。
1.(2025·浙江温州·一模)化合物是一种新型药物的活性成分,某课题组研究如下合成路线(部分反应条件已省略):
已知:①常温下,pKa()≈9.89,pKa()≈8.37。
②。
③(R为氢原子或烃基)。
请回答:
(1)K中含氧官能团名称是___________。
(2)下列说法不正确的是___________。
A.酸性:,是因为形成了分子内氢键
B.化合物D所有原子共平面
C.的反应类型是加聚反应
D.化合物的核磁共振氢谱有9组峰
(3)F的结构简式是___________;C→D依次经历了取代、加成和消去三步反应,写出其中加成反应后的产物结构简式___________。
(4)D→E的过程中产生一种无污染气体,D→E的化学方程式是___________。
(5)A→B的过程中易发生副反应,会导致C→D产生一种分子式为的副产物,写出该副产物一种可能的结构简式___________。
(6)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以乙烯、丙炔为原料合成的路线___________(无机试剂任选)
2.(2025·陕西西安·模拟预测)甲磺酸阿帕替尼是治疗肿瘤的一种靶向药物,下图是其中间体(H)的一种合成路线:
已知:ⅰ. ;
ⅱ.;
ⅲ.
(1)A的名称是______,B→C的反应类型是______。
(2)C的结构简式是______,E中的官能团名称是______。
(3)反应条件X应选择______(填序号)。
A.KMnO4/H+ B.C2H5OH/NaOH
C.H2/Pd D.HNO3、H2SO4/加热
(4)E→F的反应方程式为______。
(5)满足下列条件的H的同分异构体有______种。
①含有-NH2、-OH、3种结构
②核磁共振氢谱显示,除苯环上的氢原子外,还有2种氢原子
(6)化合物H的另一种合成路线如图:
N的结构简式为______。
3.(2025·重庆·模拟预测)甲型流感(Influenza A virus)是由病毒引起的呼吸道传染病,对人类致病性高。奥司他韦被称为流感特效药,具有抗病毒的生物学活性,其主流合成路线如图所示:
已知:
①
②(R为烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)A的名称为___________;其中碳原子的杂化方式是___________。F中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→D的化学方程式为___________。
(3)E→F的反应分两步进行,第一步反应是加成反应,第二步的反应类型是___________。
(4)有关奥司他韦(M),下列说法错误的是___________。
A.其官能团种类为5种
B.它能发生加成反应、银镜反应
C.奥司他韦分子可形成分子内氢键
D.1 mol奥司他韦最多消耗3 mol NaOH
(5)在B的同分异构体中,同时满足下列条件的共有___________种(不考虑立体异构)。
①链状结构;②能与饱和溶液反应产生气体;③含。
(6)请结合题中流程和已知信息,将下列合成路线补充完整。
其中M、N的结构简式分别为___________、___________。
4.(2025·江苏南通·模拟预测)G是合成药物伊波加因的中间体,其合成路线如下:
已知:①CbzCl是的缩写;②
(1)A中碳原子的杂化方式为___________,G中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→C的反应类型依次为___________、___________。
(3)D的结构简式为___________。
(4)写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式:___________。遇FeCl3溶液发生显色反应;含有5种化学环境不同的氢。
(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)。
5.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)枸橼酸芬太尼(I)是人工合成的强效麻醉性镇痛药,适用于麻醉前、中、后的镇痛,是目前复合全麻中常用的药物。其合成路线如下图所示:
已知:①Ph-表示苯基()
②
回答下列问题:
(1)A的名称为___________。
(2)X的结构简式是___________。
(3)E→F经过两步反应,分别是___________和消去反应。
(4)C生成D的化学方程式是___________。
(5)H的含氧官能团是___________。
(6)K是F的同系物分子量比F大14,它的一种同分异构体中含有两个苯环,不含双键结构,且共有四种氢原子,则该同分异构体的结构简式为___________。
(7)I是枸橼酸()与H形成的铵盐,H()分子中两个N原子被质子(氢离子)结合的是___________(填标号)。
6.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)伊贝多胺(化合物)是一种抗癌药物。的一条合成路线如下(部分试剂和条件已略去):
已知:①
②(为烃基,、为烃基或)
请回答下列问题:
(1)A的化学名称是______。
(2)B中官能团的名称为羟基、______。
(3)D转化为的过程为:先发生还原反应生成,M再发生分子内的取代反应生成。的结构简式为______。
(4)E转化为G的化学方程式为______。
(5)G转化为H的反应类型为______。
(6)W为A的同分异构体,W符合下列三个条件的有______种(不考虑立体异构)。
(ⅰ)能发生水解反应;
(ⅱ)能与溶液发生显色反应;
(ⅲ)消耗。
其中核磁共振氢谱峰面积比为的结构简式为______。
(7)参照上述合成路线,设计新药合成肿瘤抑制剂中间体的合成路线:
在合成路线中,试剂二的结构简式为______。
7.(2025·辽宁大连·模拟预测)双氯芬酸钠滴眼液属于非甾体抗炎药,可用于准分子激光角膜切削术后止痛及消炎或春季结膜炎、季节过敏性结膜炎等过敏性眼病等。以下是其主要成分双氯芬酸钠的一种合成路线(部分试剂和条件已略去):
已知:①
②
③苯酚与氯气在氯化铁催化下生成2,4,6-三氯苯酚。
回答下列问题:
(1)E的化学名称为_______。
(2)F中含氧官能团名称_______。
(3)中三乙胺的作用为(从平衡移动的角度分析)_______。
(4)下列说法错误的是_______。
A.化合物G既能和盐酸反应,也能和反应
B.双氯芬酸钠比双氯芬酸水溶性更好
C.双氯芬酸钠最多能与含的盐酸反应
D.双氯芬酸钠中原子的杂化方式有、两种
(5)写出反应的化学方程式_______。
(6)已知G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分子中有联苯结构
②有一个
③两个氯原子连在同一个苯环上且位置不相邻
④每个苯环最多不能超过三个取代基
(7)根据题目中的信息,以苯酚为原料,制备E的工艺流程如下图:
其中化合物M和N的结构简式分别为:_______、_______。
8.(2025·吉林·模拟预测)激酶活性失调在包括癌症在内的进行性疾病病因中有核心作用, 其中一种小分子激酶抑制剂药物的中间产物J的合成路线如下:
已知:
请回答下列问题:
(1)化合物A的名称为________;化合物B中官能团名称为________。
(2)F→G的反应类型为________。
(3)在检验中氯原子的过程中,可能用到的试剂有________(填标号)。
A.NaOH水溶液 B.浓硫酸 C. NaOH醇溶液
(4)I→J的化学方程式为________。
(5)化合物H的结构简式为________。
(6)化合物C的同分异构体中,满足下列条件的有________种(不考虑立体异构)。
①可以与FeCl3发生显色反应
②可以与NaHCO3溶液反应生成气体
③分子含有手性碳原子
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第17天 押有机推断
字母分子式:由分子式、不饱和度、特征反应倒推结构
(2025·贵州·高考真题)喹吖啶酮衍生物(化合物G)可作为OLED(有机发光二极管)发光层材料,一种合成路线如图。例1
回答下列问题:
(1)化合物B的官能团名称为________。
(2)化合物C在核磁共振氢谱上有________组吸收峰。
(3)化合物D中碳原子的杂化类型为________。
(4)化合物D→E分两步进行,第①步的化学方程式为________。(此处可用-PTZ表示)
(5)化合物E→F反应中,转化为________(写结构简式)。从分子设计角度考虑,F转化为G,性质如何变化?________(答两点)。
(6)H为C的同系物,以化合物H为起始原料合成K,合成路线与C→G反应类似,如图,H的结构简式为________。同等条件下,该路线中化合物I转化为J的产率比E转化为F的产率高,分析可能的原因是________。
(2025·北京·高考真题)一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。例2
已知:①
②试剂a是。
(1)I分子中含有的官能团是硝基和_______。
(2)B→D的化学方程式是_______。
(3)下列说法正确的是_______(填序号)。
a.试剂a的核磁共振氢谱有3组峰
b.J→K的过程中,利用了的碱性
c.F→G与K→L的反应均为还原反应
(4)以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:
①M含有1个杂化的碳原子。M的结构简式为_______。
②Y的结构简式为_______。
(5)P的合成路线中,有两处氨基的保护,分别是:
①A→B引入保护基,D→E脱除保护基;
②_______。
(2025·河北·高考真题)依拉雷诺(Q)是一种用于治疗非酒精性脂肪性肝炎的药物,其“一锅法”合成路线如下:例3
回答下列问题:
(1)Q中含氧官能团的名称:_______、_______、_______。
(2)A→B的反应类型:_______。
(3)C的名称:_______。
(4)C→D反应中,在加热条件下滴加溴时,滴液漏斗末端位于液面以下的目的:_______。
(5)“一锅法”合成中,在NaOH作用下,B与D反应生成中间体E,该中间体的结构简式:_______。
(6)合成过程中,D也可与NaOH发生副反应生成M,图甲、图乙分别为D和M的核磁共振氢谱,推断M的结构,写出该反应的化学方程式:_______。
(7)写出满足下列条件A的芳香族同分异构体的结构简式:_______。
(a)不与溶液发生显色反应;
(b)红外光谱表明分子中不含键;
(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为;
(d)芳香环的一取代物有两种。
“字母分子式推断”是有机推断题的经典题型,命题呈现“信息分散、推理严谨、综合性强”的特点。试题通常给出目标化合物(如药物、天然产物)的合成路线,但部分中间体用字母(A、B、C…)代替,只给出分子式和部分反应条件、特征反应(如能与FeCl₃显色、能与NaHCO₃反应、能发生银镜反应等),要求考生根据分子式计算不饱和度,结合官能团的转化规律和特征反应,倒推出各字母所代表的结构简式。考查重点包括:分子式与不饱和度的计算、特征反应对应的官能团(酚羟基、羧基、醛基、酯基、碳碳双键等)、同分异构体的书写与计数、反应类型的判断、合成路线中碳骨架和官能团的变化规律。近年趋势是强化对多步骤逆推的考查,以及同分异构体中对称性、氢原子种类的精准分析。预计2026年将继续以“药物合成路线+字母分子式”为背景,要求学生从有限信息中构建完整的结构链条。
· 不饱和度的计算与应用:不饱和度Ω = (2C + 2 + N - H - X)/2,其中X为卤原子数。Ω≥4时,通常含有苯环(Ω=4)。Ω>4时,可能含有多个双键、环或三键。常见考点:计算A、B、C等物质的分子式的不饱和度,初步判断是否含苯环、碳碳双键、碳氧双键等。
· 特征反应与官能团的对应关系:根据题干中给出的特征反应(或条件),推断分子中含有的官能团。常见映射:
· 能与FeCl₃溶液显紫色→酚羟基
· 能与NaHCO₃溶液反应生成气体→羧基
· 能发生银镜反应或与新制Cu(OH)₂反应→醛基(或甲酸酯、甲酸盐)
· 能发生水解反应→酯基、酰胺基、卤代烃
· 能使溴水褪色→碳碳双键、碳碳三键、酚类(取代)
· 能与钠反应放出H₂→羟基(醇、酚)、羧基
· 能发生还原反应(加H₂)→碳碳双键、碳碳三键、醛基、酮羰基、硝基等
· 能发生氧化反应→醇(→醛)、醛(→酸)、碳碳双键(酸性KMnO₄)等。
· 分子式的推导与结构反推:从已知物(如A)的分子式,结合不饱和度及其后续反应(如氧化、取代、还原)的产物,逐步反推A的结构。需考虑碳骨架的可能排列和官能团的位置异构。常见考点:从C₉H₁₀O₂反推为苯甲酸乙酯或对甲基苯甲酸甲酯等;从C₇H₆O₂反推为苯甲酸或水杨醛。
· 同分异构体的书写(多重限定):给定分子式和多个限定条件(如能与FeCl₃显色、能发生银镜反应、苯环上只有两种氢、核磁共振氢谱有4组峰等),写出满足条件的同分异构体结构简式或计数。需注意对称性、取代基位置异构、官能团异构。常见考点:C₉H₁₀O₂的芳香族同分异构体中,含有酚羟基和醛基的数目;C₈H₈O₂的酯类同分异构体。
· 核磁共振氢谱与结构对称性:根据氢谱的峰组数(不同化学环境的氢原子种类)和峰面积比(氢原子数目比),判断分子的对称性。常见考点:峰面积比为1:1:2:2:3等,可推断含有甲基、亚甲基、次甲基等。
· 官能团之间的相互转化关系:在合成路线中,根据前后分子式的变化,判断发生了何种官能团转化(如醛→酸、硝基→氨基、卤代烃→腈、酯→酸+醇等)。常见考点:硝基还原为氨基(减少两个O,增加两个H);醛氧化为酸(增加一个O);醇氧化为醛(减少两个H)。
· 反应试剂与条件的推断:根据官能团转化所需的条件(如浓H₂SO₄/加热酯化;稀H⁺/加热水解;H₂/Pd-C还原;Fe+HCl还原硝基;KMnO₄氧化侧链等),补全合成路线中的试剂或条件。常见考点:酯化反应需浓硫酸、加热;酯的水解需稀硫酸或NaOH溶液;硝基还原需Fe+HCl(酸性还原)或H₂/Pd-C(催化加氢)。
· 碳骨架的构建与断裂:当反应前后碳原子数发生变化时,说明发生了碳链增长(如羟醛缩合、格氏反应、氰基水解增碳)或碳链断裂(如氧化断链、水解断链)。常见考点:醛与醛缩合增长碳链;苯侧链氧化为羧酸时碳链不变(但侧链-CH₃→-COOH)或断裂(-C₂H₅→-COOH)。
· 手性碳原子的判断:手性碳原子必须连有4个不同的原子或原子团。在推断结构时,注意识别手性碳,并用于区分同分异构体或判断立体选择性。常见考点:某化合物有2个手性碳;加氢后新增手性碳。
· 芳香性化合物的取代规律:苯环上已有取代基时,新取代基的引入位置受定位基影响。常见考点:甲苯的硝化主要生成邻、对位产物;苯酚的溴代生成2,4,6-三溴苯酚;苯甲酸的硝化主要生成间位产物。
1.(2025·新疆·模拟预测)化合物K是一种化疗药物的活性成分,一种以A为原料的合成路线如图所示:
(1)A的化学名称是___________,K中含氧官能团的名称为___________。
(2)D→E的反应条件是___________,F→G的反应类型是___________。
(3)K中有___________个手性碳。
(4)J在加热条件下与足量NaOH溶液反应,有一种产物属于芳香化合物,请写出其结构简式:___________。
(5)1 mol D与足量的氢氧化钠溶液反应,消耗氢氧化钠___________mol。
(6)X是E的同分异构体,同时满足下列条件的X有___________种(不包括立体异构)。
①能与碳酸氢钠溶液发生反应;②能与氯化铁溶液发生显色反应。
其中,核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积之比为1:1:2:2:2的结构简式为___________。
2.(2025·新疆喀什·模拟预测)沙丁胺醇有明显的支气管舒张作用,临床上主要用于治疗喘息型支气管炎、支气管哮喘等,一种合成路线如下:
已知:(1)R-OHROOCCH3+CH3COOH
(2)R-X+→+HX
回答下列问题:
(1)A中所含官能团的名称为___________,HCHO分子中键与键的个数比为___________,键角:___________(填“”、“”或“”)。
(2)的反应类型是___________。
(3)化合物F的结构简式为___________。
(4)的化学反应方程式为___________,设计的目的是___________。
(5)写出同时满足下列条件的B的同分异构体的结构简式___________。(不考虑立体异构,只需写出2个)
①遇溶液显紫色;②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱有4组峰
3.(2025·宁夏石嘴山·模拟预测)罗格列酮(F)是一种抗糖尿病药物,其合成路线如图所示:
已知:++H2O(、、、为烃基或氢)
回答下列问题:
(1)C的名称为_____,D中含氧官能团的名称为____。
(2)D()中键角α___β(填“>”或“=”或“<”),E→F反应类型为____。
(3)写出D→E的化学方程式____________。
(4)B有多种同分异构体,写出符合下列条件的结构简式________。(写出一种即可)
①遇溶液能发生显色反应
②核磁共振氢谱图显示有4组峰,峰面积比为
(5)请结合上述流程,设计以为原料制备的路线________(其他试剂任选)。
4.(2025·吉林白城·模拟预测)吡咯()的许多衍生物具有重要的生理作用,叶绿素、血红素都是由4个吡咯环形成的卟啉环系的衍生物。Zavy-alov吡咯(H)是一种重要吡咯衍生物,合成路线如下:
已知:i. Me—代表-CH3,Ac—代表CH3CO-;
ii. ++H2O。
回答下列问题:
(1)A分子中官能团的名称为_________。
(2)A→B和D→E的反应类型分别为_________、_________。
(3)依据上述流程提供的信息,下列反应中I的结构简式为_________。
(4)下列说法正确的是_________(填序号)。
a.物质E既能与NaOH反应,又能与HCl反应
b.组成F分子的元素中电负性最大的为O
c. G分子中含有两个手性碳原子
(5)写出F→G的反应的化学方程式:_________。
(6)J分子比H分子多两个氢原子,满足下列条件的J的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;②核磁共振氢谱有4组峰。
(7)参照题中合成路线图,写出以乙醇为原料合成的路线_________(无机试剂任选)。
5.(2025·吉林·模拟预测)我国科学家合成了结构新颖的化合物M,为液晶的发展指明了一个新的方向,M的合成路线如下:
资料i.
(1)A是苯的同系物,苯环上只有一种环境的氢原子。A的结构简式是______。
(2)B的官能团的名称是______,的反应类型是______。
(3)J的结构简式是______。
(4)下列有关K的说法正确的是______。
A.与溶液作用显紫色
B.碳原子的杂化方式相同
C.存在含苯环和碳碳双键的酯类同分异构体
D.通过红外光谱或核磁共振氢谱可以区分K和L
(5)E与K生成L的化学方程式是______。
(6)满足下列条件的的一种同分异构体的结构简式为______。
Ⅰ.能发生水解反应
Ⅱ.该物质和溶液反应,最多消耗
Ⅲ.核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为
(7)依据资料i和资料ⅱ,某小组完成了尼龙6的合成设计。
资料ⅱ.
P、Q的分子式都是,Q含有1个七元环。P的结构简式是______,Q的结构简式是______。
6.(2025·辽宁·模拟预测)Stiripentol(J)是一种用于治疗癫痫的抗惊厥药物,其合成路线如图所示。
已知部分信息如下:
i);
ii)。
回答下列问题:
(1)A的名称是______;D中官能团名称是______。
(2)吡啶()呈碱性,在A→B中,添加吡啶能提高产率,其原因是______。
(3)下列有机物的酸性最强的是______(填字母)。
a. b. c. d.
是的同系物,的相对分子质量比少14,则的结构简式为______。
(4)写出的化学方程式:______。
(5)在的同分异构体中,满足下列条件的有______种(不考虑立体异构)。
①能与溶液反应产生
②能与溶液发生显色反应
其中,核磁共振氢谱有5组峰且峰面积之比为的结构简式为______。
(6)参照上述流程,设计合成的合成路线如下。其中和的结构简式为______和______。
7.(2025·辽宁锦州·模拟预测)黄酮益酸类化合物K具有抗菌、消炎的作用,合成路线设计如下图所示:
已知部分有机化合物转化的反应式如下:
ⅰ.(R为烃基)
ⅱ.RCHO+CH3COR'RCH=CHCOR'(R、R'代表烃基或氢)
ⅲ.(R代表烃基或氢)
请回答:
(1)B的名称为___________
(2)F的结构简式___________
(3)C→D的反应类型为___________。
(4)J的含氧官能团名称为___________。
(5)满足下列条件E的同分异构体共有___________种。
①能发生银镜反应 ②能发生水解反应 ③苯环上有两个取代基
写出一种符合上述条件且苯环上的一氯取代物只有两种的同分异构体的结构简式___________。
(6)G→J的转化可能分两步:①G与b发生加成反应生成X;②X发生消去反应生成J。第①步的化学方程式为___________。
(7)对羟基苯乙酸乙酯()是一种重要的医药中间体。参照上述合成路线,设计以有机物C和乙醇为主要原料制备对羟基苯乙酸乙酯的合成路线如下。
其中Y的结构简式为___________。
8.(2025·吉林延边·模拟预测)化合物K常用作医药中间体、材料中间体,其合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)检验苯中含有A的化学试剂为_________。K中官能团的名称为_________。
(2)D的结构简式为_________;E→F的反应类型为_________。
(3)H→I的化学方程式为_________。
(4)D的同分异构体中,仅含有,和苯环结构的有_________种(不考虑立体异构)。
(5)根据上述信息,写出合成路线中M和N结构简式:M_________;N_________。
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第16天 押有机推断
路线分析:以结构简式串联——官能团转化与保护、断键位置
(2025·贵州·高考真题)喹吖啶酮衍生物(化合物G)可作为OLED(有机发光二极管)发光层材料,一种合成路线如图。例1
回答下列问题:
(1)化合物B的官能团名称为________。
(2)化合物C在核磁共振氢谱上有________组吸收峰。
(3)化合物D中碳原子的杂化类型为________。
(4)化合物D→E分两步进行,第①步的化学方程式为________。(此处可用-PTZ表示)
(5)化合物E→F反应中,转化为________(写结构简式)。从分子设计角度考虑,F转化为G,性质如何变化?________(答两点)。
(6)H为C的同系物,以化合物H为起始原料合成K,合成路线与C→G反应类似,如图,H的结构简式为________。同等条件下,该路线中化合物I转化为J的产率比E转化为F的产率高,分析可能的原因是________。
(2025·福建·高考真题)神经肽抑制剂J的合成路线如下。(THF为溶剂)例2
(1)B中含氧官能团有:________、________。(填名称)
(2)理论上,B的核磁共振氢谱有________组峰。
(3)熔点:B________C(填“>”“<”或“=”,判断依据是:________。
(4)I的化学方程式为________。
(5)VI中发生的反应类型为________。
(6)Ⅶ中还可能生成J的立体异构体K,补全K的结构简式________。
(7)某药物合成中有反应:
参考该反应,可以设计C+L→F,则L的结构简式为________。C→F反应的原子利用率:以L为反应物________以D为反应物。(填“>”“<”或“=”)
(2025·海南·高考真题)药物I的一种合成路线如下:例3
其中G为
回答问题:
(1)A的化学名称为______。
(2)BC反应类型为______。
(3)D的结构简式为______。
(4)E的同分异构体X,符合条件:①含有两个苯环;②核磁共振氢谱有2组峰且峰面积之比为。X的结构简式为______。(写出一种即可)。
(5)G中所含有的官能团名称为______。
(6)E→F的反应方程式为______。
(7)比照上图合成I的路线信息,从出发,辅之以C6H5CH2Cl及一个或两个碳的有机物(无机试剂任选),设计合成的路线______。
已知:①羧基在催化氢化条件下不被还原;②。
“路线分析”是有机推断题的主流形式,命题呈现“结构简式串联、步骤清晰、考查全面”的特点。试题以药物、功能材料等的完整合成路线为载体,从起始原料到目标产物,给出大部分中间体的结构简式或分子式,要求填空推导少量未给出的中间体、反应类型、试剂条件、官能团名称、同分异构体等。考查重点包括:官能团的识别与转化(氧化、还原、取代、加成、消去、水解、酯化、酰胺化)、官能团的保护与脱保护(酚羟基、氨基、羰基)、断键与成键位置的分析(如酯化反应、酰胺化、环化)、反应类型的判断、反应条件的选择(酸/碱、温度、催化剂)、同分异构体的书写(限定条件)等。近年趋势是强化对多步反应中官能团转化逻辑的考查,以及从产物逆推原料、从分子式反推结构的思维能力。预计2026年将继续以“药物合成路线”为背景,要求学生从整体上把握碳骨架构建和官能团转化的脉络。
· 官能团的识别与命名:根据结构简式写出官能团名称。常见考点:羧基、酯基、酰胺基、氨基、羟基、醛基、酮羰基、醚键、碳溴键、硝基等。
· 反应类型的判断:根据反应物和产物的结构变化,结合反应条件(如酸/碱、加热、催化剂、光照等),判断反应类型:取代、加成、消去、氧化、还原、水解、酯化、酰胺化、硝化、卤代、傅克反应、羟醛缩合、环加成等。常见考点:硝基还原为氨基是还原反应;酯的水解是取代反应;苯环上引入硝基是取代(硝化)反应。
· 官能团的保护与脱保护:在合成路线中,为防止某些官能团(如酚羟基、氨基、醛基、羰基)在后续反应中被破坏,需要先引入保护基,之后再脱除。需识别保护基引入和脱除的步骤,并理解其目的。常见考点:酚羟基用乙酸酐酯化保护,之后水解恢复;氨基用Boc、Cbz、Ac保护,之后酸解脱除;羰基用乙二醇形成缩酮保护,之后酸水解恢复。
· 断键位置与成键位置分析:分析每一步反应中断裂的化学键和形成的化学键(单键、双键、环状结构)。常见考点:酯化反应中断羟基的O-H键和羧基的C-O键,形成C-O键;酰胺化反应中氨基的N-H和羧基的C-O键断裂,形成C-N键;加成反应中断π键,形成σ键;消去反应中断C-H和C-X键,形成C=C键。
· 反应条件的推断:根据反应类型和反应物结构,推断所需试剂和条件。常见考点:酯化反应需浓硫酸、加热;硝化反应需浓硝酸、浓硫酸、加热;还原反应(硝基→氨基)可用Fe+HCl或H₂/Pd;氧化反应(醇→醛)可用PCC或Cu/O₂;醛基氧化为羧基可用酸性KMnO₄或Ag(NH₃)₂⁺。
· 结构简式的推断(正推或逆推):根据前后物质的结构简式、分子式、反应类型,推断未给出的中间体。常用方法:从目标产物逆推前一步;从已知物正推;结合原子守恒和官能团转化规律。常见考点:根据C、D、E的结构推断D为某羟基酸;根据G的分子式和反应条件推断H为某还原产物。
· 核磁共振氢谱与同分异构体:根据核磁共振氢谱的峰组数、峰面积比,结合不饱和度和官能团限定,书写同分异构体。常见考点:含有酚羟基、能发生银镜反应、酯基水解、对称结构等限定条件下的同分异构体数目及结构简式。
· 芳香族化合物的取代反应位置:苯环上已有取代基时,新取代基的引入位置受原有取代基的定位效应影响(邻对位定位基、间位定位基)。常见考点:硝化反应中,甲苯的硝化主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯;苯酚的溴代生成2,4,6-三溴苯酚。
· 有机化学方程式的书写:根据反应物和产物,配平书写化学方程式或离子方程式。需注意小分子产物(H₂O、HCl、HBr、CO₂、N₂等)的生成。常见考点:酯化反应生成水;取代反应生成HX;硝基还原生成水;水解反应生成醇和酸。
· 分子内氢键与熔点、沸点:分子内氢键降低熔点、沸点,分子间氢键升高熔点、沸点。常见考点:邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,熔点低于对羟基苯甲醛;羧酸二聚体形成分子间氢键,沸点较高。
(一)有机合成路线设计的三个核心问题
1.合成目标化合物分子的骨架
反应目的
具体方法或反应
增长碳链或增加支链
聚合反应、加成反应(不饱和烃与HCN)、酯化反应、格氏试剂与有机物反应
缩短碳链
氧化反应、酯水解反应
形成碳环
双烯加成
2.引入所需官能团(注意官能团转化和相互影响)
官能团
引入方法
碳碳双键
醇、卤代烃的消去反应,炔烃的不完全加成
卤素原子
烯、炔的加成反应,烷烃取代反应,醇、酚的取代反应
羟基
卤代烃水解,酯水解,醛、酮加氢,烯烃水化
醛基
伯醇的催化氧化、炔烃水化、烯烃氧化
羧基
酯水解、氰基水解、醛基氧化
酯基
醇酸酯化
3.官能团保护——先保护,再恢复;先占位,后移除;先消去,后加成。
(1)酚羟基
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
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
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):
。
(二)有机合成路线设计模型
(三)有机合成流程图中官能团的转化与反应类型判断
1.常见反应试剂、条件与反应类型总结
(1)NaOH的水溶液、加热 酯的水解反应或卤代烃的水解反应。
(2)NaOH的乙醇溶液、加热 卤代烃的消去反应。
(3)浓H2SO4、加热 醇的消去反应、酯化反应或成醚反应等。
(4)溴水或溴的CCl4溶液 烯烃、炔烃的加成反应。
(5)H2/Ni 烯烃、炔烃、芳香烃、醛、酮的加成反应或还原反应。
(6)O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热) 醇的氧化反应。
(7)O2或新制的Cu(OH)2或银氨溶液 —CHO的氧化反应(如果连续两次出现O2,则为醇→醛→羧酸的过程)。
(8)稀H2SO4、加热 酯、低聚糖、多糖等的水解反应。
(9)光照、X2(表示卤素单质) 烷基上的取代反应。
(10)Fe粉、X2 苯环上的取代反应。
2.官能团的转化与反应类型的关系
(四)有机合成流程图中官能团的引入与定位官能团的保护与恢复问题
1.官能团引入顺序的基本原则
(1)优先保护敏感官能团
若目标分子中存在易被氧化、还原或参与副反应的官能团(如羟基、氨基、醛基),需先引入保护基,再引入其他官能团。
(2)先构建碳骨架,后引入官能团
碳骨架扩展(如傅⁃克烷基化、炔烃/烯烃增长)通常优先于官能团转化,避免官能团干扰反应。示例:由苯合成苯甲酸,先通过傅⁃克酰基化引入羰基,再氧化为羧酸。
(3)阶段性转化
分步引入官能团,避免多官能团一步反应导致生成副产物。
2.官能团定位的关键策略
(1)定位基的选择,①芳香环:利用邻、对位定位基(—OH、—CH3)或间位定位基(—NO2、—COOH)控制取代位置。如合成间硝基苯甲酸,需先引入羧基(间位定位基),再硝化。②脂肪链:通过双键、三键或杂原子(O或N)引导官能团位置。
(2)官能团的相互转化顺序调整:如将醇氧化为醛或酮,再转化为羧酸;或通过还原胺化将羰基转化为氨基。
1.(2025·吉林长春·模拟预测)一种抗肿瘤药物G的合成路线如下:
已知:(1)哌啶:;ph: (2)TsOH:对甲苯磺酸(一种强酸)
回答下列问题:
(1)化合物A中含有的官能团为______(填写官能团名称)。
(2)有机物B的结构简式为______,的反应类型为______。
(3)含氮物质的碱性通常来源于氮原子的孤对电子,任何可以影响其电子云密度的因素均可影响氮原子的碱性。吡啶(a:)和吡咯(b:)均为平面形分子,二者碱性大小为:a______b(用>,<表示)。
(4)经过多步反应完成,其中一步反应为C与HCOOH发生加成反应,所得产物中有两个-OH连接在同一个碳原子上,写出此反应的化学方程式:______。
(5)化合物III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分子中含有-,且直接和苯环相连 ②能发生银镜反应 ③苯环上两个取代基处于对位
(6)III生成C经过以下步骤完成:
分别写出和的结构简式:______:______。
2.(2025·江苏南京·模拟预测)有机分子材料化合物H的一种合成路线如下:
已知:
(1)A→B的反应类型为___________。A→B的反应过程中形成了一种碳正离子中间体,该中间体中C的杂化方式为___________。
(2)A的结构简式为___________。
(3)E转化为F时,还生成一种铵盐,其结构简式为___________。
(4)写出同时满足下列条件的C的一种芳香族同分异构体M的结构简式:___________。
①M能使溴的四氯化碳溶液褪色,能与FeCl3溶液发生显色反应
②1 mol M能与4 mol NaOH溶液反应
③M分子中含有1个手性碳原子和6种不同化学环境的氢原子
(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,合成路线示例见本题题干)
3.(2025·江苏徐州·模拟预测)G是合成滴眼液阿卡他定的中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团名称为___________。
(2)反应过程可看作。A发生水解反应生成和的分子式均为,则X的结构简式为___________,的反应类型为___________。
(3)检验试剂THF()中是否含水的方法为___________。
(4)写出同时满足下列条件的C的一种芳香族同分异构体的结构简式:___________。
能发生银镜反应,能使溴的溶液褪色,且核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1。
(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,合成路线示例见本题题干)。
4.(2025·江苏泰州·模拟预测)物质K是一种病毒DNA聚合酶抑制剂,可抑制某些病毒DNA的复制。其合成路线如下:
已知:
(1)B中含氧官能团的名称为__________。
(2)①和②顺序不能互换,原因是__________。
(3)H的结构简式_____。
(4)F的芳香族同分异构体中,同时满足下列条件的一种结构简式为__________。
①遇溶液显色;
②在碱性条件下水解后酸化,一种产物核磁共振氢谱显示有2组峰且峰面积之比为3:1,另一产物存在顺反异构。
(5)已知连接在苯环上卤原子难以直接水解。参照上述合成路线,以和为原料,设计合成的路线__________(无机试剂任选)。
5.(2025·甘肃平凉·模拟预测)化合物H是一种药物中间体,其合成路线如下:
已知:i.BnBr代表;ii. 。
回答下列问题:
(1)用系统命名法进行命名,A的名称为___________,其中sp3杂化的原子有___________个。
(2)E中含氧官能团的名称为___________,D→E的反应类型为___________。
(3)C→D的化学方程式为___________。
(4)G的结构简式为___________。
(5)设计以硝基苯和乙炔为原料合成的路线图:___________(无机试剂任选)。
6.(2025·吉林长春·模拟预测)有机物M是胺类盐酸盐,是重要的药物合成中间体,其中一条合成路线如下图所示。
已知:
其中、为烃基或氢原子
回答下列问题:
(1)A的名称为_____。
(2)C中含氧官能团的名称为硝基、_____。
(3)C→D的反应类型为_____。
(4)关于D、E两种互变异构体,说法正确的是_____。
a.D存在顺反异构体
b.E中有3种杂化轨道类型的碳原子
c.D、E经催化加氢可得相同产物
(5)G→H的化学方程式为_____。
(6)B的同分异构体中,含有二取代苯环的结构且能发生水解反应的共有_____种;写出一种B的同分异构体,核磁共振氢谱图中的峰面积比为,结构简式为_____(任意一种)。
(7)参照题干合成路线,以环己醇()为原料制取的合成路线如下图。
M的结构简式:_____;N的结构简式:_____。
7.(2025·安徽·模拟预测)具有抗肿瘤活性的天然产物H可通过以下路线合成。
回答下列问题:
(1)E和F中都含有的官能团名称为_______。
(2)已知F→G的反应中还有一种单质和一种化合物生成,写出F→G的化学方程式_______。
(3)A的一种同分异构体M可发生银镜反应,且M不含碳碳双键。M的结构简式为_______。
(4)化合物X的结构简式为_______。
(5)A可在一定条件下发生聚合反应,其聚合产物的结构简式为_______。
(6)下列说法不正确的是_______(填标号,D中部分碳原子编号如图)。
a.B的核磁共振氢谱有3组峰
b.G→H的反应类型为还原反应
c.A和B、F和G分别互为同系物
d.D→E中3和8之间形成了新的碳碳键
(7)若使用下图物质发生类似D→E的反应较为困难,其可能的原因是_______。
(8)参照题干合成路线,写出以环己酮为主要原料合成如下化合物(结构简式如图)的合成路线(其他试剂任选)_______。
8.(2025·吉林·模拟预测)普利类药物是常用的一线降压药,EHPB是合成众多普利类药物的重要中间体。EHPB的一种合成方法如图所示:
已知:(R表示烃基或氢原子,、表示烃基)。
回答下列问题:
(1)化合物Ⅱ和物质X合成化合物Ⅲ的原子利用率为100%,写出该步反应的化学方程式:_______。
(2)化合物Ⅵ到Ⅶ的转化反应是第一个以中国科学家命名的反应(黄鸣龙还原反应),该反应的部分机理如图所示:
其中①和②的反应类型分别为_______、_______。
(3)化合物Ⅳ易溶于水的原因为_______。
(4)化合物EHPB中能与钠反应的官能团名称为_______。
(5)M是化合物Ⅶ含苯环的同分异构体,在核磁共振氢谱图上有5组峰,峰面积之比为,能发生银镜反应和水解反应,不含醚键和过氧键,则符合条件的M有_______种(不考虑立体异构)。
(6)已知在有机化合物中,基团吸电子能力:,基团推电子能力:。一般来说,体系越缺电子,酸性越强;体系越富电子,碱性越强。下列说法错误的是_______(填选项字母)。
A.与Na反应的容易程度:
B.给出的能力:
C.酸性:
D.碱性:
(7)结合上述合成路线,设计以化合物Ⅰ、化合物Ⅱ和甲苯为原料制备的合成路线如图所示,写出Y和Z的结构简式:Y:_______、Z:_______。
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第16天 押有机推断
路线分析:以结构简式串联——官能团转化与保护、断键位置
(2025·贵州·高考真题)喹吖啶酮衍生物(化合物G)可作为OLED(有机发光二极管)发光层材料,一种合成路线如图。例1
回答下列问题:
(1)化合物B的官能团名称为________。
(2)化合物C在核磁共振氢谱上有________组吸收峰。
(3)化合物D中碳原子的杂化类型为________。
(4)化合物D→E分两步进行,第①步的化学方程式为________。(此处可用-PTZ表示)
(5)化合物E→F反应中,转化为________(写结构简式)。从分子设计角度考虑,F转化为G,性质如何变化?________(答两点)。
(6)H为C的同系物,以化合物H为起始原料合成K,合成路线与C→G反应类似,如图,H的结构简式为________。同等条件下,该路线中化合物I转化为J的产率比E转化为F的产率高,分析可能的原因是________。
【答案】(1)碳溴键、羧基
(2)4
(3)、
(4)+2NaOH+2CH3CH2OH
(5) 更不容易被氧化、在水中溶解度增大、发光性能得到提高
(6) I为中心对称,E为轴对称,E中两个PTZ基团因空间位阻无法自由旋转而I可以,因此的产率更高
【解析】该合成路线以含溴苯环化合物A为原料:A经氧化(苯环侧链氧化为羧基)得到B();与乙醇发生酯化反应生成C();C经取代反应得到D;D先发生酯的水解反应生成,酸化生成E(),E脱水成环得到F;F与乙酸经氧化反应得到目标产物G(喹吖啶酮衍生物)。
(1)由分析可知,B的结构简式为:,因此B的官能团是碳溴键、羧基,故答案为:碳溴键、羧基;
(2)由分析可知,C的结构简式为:,分子中不同化学环境的H原子有4种,因此核磁共振氢谱有4组吸收峰,故答案为:4;
(3)由D的结构简式可知,D含苯环和不饱和键(C为杂化,形成平面结构)和饱和碳原子(C为杂化,形成四面体结构),因此碳原子的杂化类型为、,故答案为:、;
(4)由分析可知,D→E第①步是酯的水解反应,化学方程式为:+2NaOH+2CH3CH2OH;
(5)E→F反应中会生成水,(酸酐)水解生成,因此转化产物是;F转化为G过程中,发生的是氧化反应,故该物质更不容易被氧化,同时形成更多的S=O键,极性增强,同时会与水分子形成氢键,提升在水中的溶解性,由题干信息可知,化合物G可作为OLED发光层材料,由此可知,F转化为G会提升发光性能;
(6)H为C的同系物,结合H的分子式及反应路线,H的结构简式为:,结合I→J的反应条件,可知该过程发生的是题目中E→F的反应,则I的结构简式为,J的结构简式为,J发生F→G的反应生成K,I是中心对称结构,空间位阻小,E是轴对称结构,两个PTZ基团因空间位阻无法自由旋转而I可以,因此的产率更高。
(2025·福建·高考真题)神经肽抑制剂J的合成路线如下。(THF为溶剂)例2
(1)B中含氧官能团有:________、________。(填名称)
(2)理论上,B的核磁共振氢谱有________组峰。
(3)熔点:B________C(填“>”“<”或“=”,判断依据是:________。
(4)I的化学方程式为________。
(5)VI中发生的反应类型为________。
(6)Ⅶ中还可能生成J的立体异构体K,补全K的结构简式________。
(7)某药物合成中有反应:
参考该反应,可以设计C+L→F,则L的结构简式为________。C→F反应的原子利用率:以L为反应物________以D为反应物。(填“>”“<”或“=”)
【答案】(1) 酯基 酰胺基
(2)7
(3) < 二者均为分子晶体,C中含有的羧基可以形成分子间氢键
(4)
(5)加成反应
(6)
(7) >
【解析】对比A()、B()的结构简式可知A与发生取代反应生成B,化合物X为;发生水解反应生成C(),中与D中脱水形成含有酰胺键的E,E先发生加成反应再脱水生成F,F经过一系列反应G,G与发生加成反应生成H,H发生消去反应生成J。
(1)B的结构简式为,含氧官能团为酯基、酰胺基,故答案为:酯基;酰胺基;
(2)B的结构简式为,根据等效氢法可知该物质有7种氢,如图,核磁共振氢谱有7组峰,故答案为:7;
(3)二者均为分子晶体,对比B、C的结构,C中含有的羧基可以形成分子间氢键,使其熔点高于B,故答案为:<;二者均为分子晶体,C中含有的羧基可以形成分子间氢键;
(4)根据分析可知化合物X为,A与发生取代反应生成B的化学方程式为,故答案为:;
(5)根据分析可知,VI中醛基发生加成反应得到羟基,故答案为:加成反应;
(6)J中因碳碳双键存在顺反异构,其异构体K的结构简式为,故答案为:;
(7)C为,F为,结合题中信息C+LF,失去1个,L为;C→F反应的原子利用率:以L为反应物一步反应去掉1个得到F,以D为反应物经过两步反应脱去2个得到F,C→F反应的原子利用率:以L为反应物>以D为反应物,故答案为:;>。
(2025·海南·高考真题)药物I的一种合成路线如下:例3
其中G为
回答问题:
(1)A的化学名称为______。
(2)BC反应类型为______。
(3)D的结构简式为______。
(4)E的同分异构体X,符合条件:①含有两个苯环;②核磁共振氢谱有2组峰且峰面积之比为。X的结构简式为______。(写出一种即可)。
(5)G中所含有的官能团名称为______。
(6)E→F的反应方程式为______。
(7)比照上图合成I的路线信息,从出发,辅之以C6H5CH2Cl及一个或两个碳的有机物(无机试剂任选),设计合成的路线______。
已知:①羧基在催化氢化条件下不被还原;②。
【答案】(1)丙酸
(2)取代反应
(3)
(4)或
(5)氨基、醚键
(6)+Br2+HBr
(7)
【解析】根据题干信息,由AB发生了取代反应(A中的-OH被-Cl取代),BC发生取代反应(B中的-Cl被取代),C和D的分子式相同为同分异构体,结合E的结构简式和DE的反应条件以及BC的取代过程可知,D的结构简式为:,EF在光照条件下发生的取代反应,苯环侧链亚甲基上的H被溴原子取代,生成F(含-COCHBrCH3),由结构简式可知FH发生取代反应,则G的结构简式为,H与H2发生还原反应,最终生成I。
(1)A的化学名称为:丙酸。
(2)由分析可知BC的反应类型为:取代反应。
(3)由分析可知,D的结构简式为:。
(4)E的同分异构体X,符合条件:①含有两个苯环;②核磁共振氢谱有2组峰且峰面积之比为,说明其结构高度对称,则X的结构简式为: 或。
(5)结合分析可知,G中所含有的官能团名称:为氨基、醚键。
(6)E→F的反应方程式为:+Br2+HBr。
(7)结合题干和已知信息,苯酚发生A→F的一系列反应可生成,再发生已知信息②的反应生成,再发生氰基的水解反应生成,再利用已知信息①发生H→I的反应生成,再发生羟基的消去反应即可得到目标产物,故合成路线为:。
“路线分析”是有机推断题的主流形式,命题呈现“结构简式串联、步骤清晰、考查全面”的特点。试题以药物、功能材料等的完整合成路线为载体,从起始原料到目标产物,给出大部分中间体的结构简式或分子式,要求填空推导少量未给出的中间体、反应类型、试剂条件、官能团名称、同分异构体等。考查重点包括:官能团的识别与转化(氧化、还原、取代、加成、消去、水解、酯化、酰胺化)、官能团的保护与脱保护(酚羟基、氨基、羰基)、断键与成键位置的分析(如酯化反应、酰胺化、环化)、反应类型的判断、反应条件的选择(酸/碱、温度、催化剂)、同分异构体的书写(限定条件)等。近年趋势是强化对多步反应中官能团转化逻辑的考查,以及从产物逆推原料、从分子式反推结构的思维能力。预计2026年将继续以“药物合成路线”为背景,要求学生从整体上把握碳骨架构建和官能团转化的脉络。
· 官能团的识别与命名:根据结构简式写出官能团名称。常见考点:羧基、酯基、酰胺基、氨基、羟基、醛基、酮羰基、醚键、碳溴键、硝基等。
· 反应类型的判断:根据反应物和产物的结构变化,结合反应条件(如酸/碱、加热、催化剂、光照等),判断反应类型:取代、加成、消去、氧化、还原、水解、酯化、酰胺化、硝化、卤代、傅克反应、羟醛缩合、环加成等。常见考点:硝基还原为氨基是还原反应;酯的水解是取代反应;苯环上引入硝基是取代(硝化)反应。
· 官能团的保护与脱保护:在合成路线中,为防止某些官能团(如酚羟基、氨基、醛基、羰基)在后续反应中被破坏,需要先引入保护基,之后再脱除。需识别保护基引入和脱除的步骤,并理解其目的。常见考点:酚羟基用乙酸酐酯化保护,之后水解恢复;氨基用Boc、Cbz、Ac保护,之后酸解脱除;羰基用乙二醇形成缩酮保护,之后酸水解恢复。
· 断键位置与成键位置分析:分析每一步反应中断裂的化学键和形成的化学键(单键、双键、环状结构)。常见考点:酯化反应中断羟基的O-H键和羧基的C-O键,形成C-O键;酰胺化反应中氨基的N-H和羧基的C-O键断裂,形成C-N键;加成反应中断π键,形成σ键;消去反应中断C-H和C-X键,形成C=C键。
· 反应条件的推断:根据反应类型和反应物结构,推断所需试剂和条件。常见考点:酯化反应需浓硫酸、加热;硝化反应需浓硝酸、浓硫酸、加热;还原反应(硝基→氨基)可用Fe+HCl或H₂/Pd;氧化反应(醇→醛)可用PCC或Cu/O₂;醛基氧化为羧基可用酸性KMnO₄或Ag(NH₃)₂⁺。
· 结构简式的推断(正推或逆推):根据前后物质的结构简式、分子式、反应类型,推断未给出的中间体。常用方法:从目标产物逆推前一步;从已知物正推;结合原子守恒和官能团转化规律。常见考点:根据C、D、E的结构推断D为某羟基酸;根据G的分子式和反应条件推断H为某还原产物。
· 核磁共振氢谱与同分异构体:根据核磁共振氢谱的峰组数、峰面积比,结合不饱和度和官能团限定,书写同分异构体。常见考点:含有酚羟基、能发生银镜反应、酯基水解、对称结构等限定条件下的同分异构体数目及结构简式。
· 芳香族化合物的取代反应位置:苯环上已有取代基时,新取代基的引入位置受原有取代基的定位效应影响(邻对位定位基、间位定位基)。常见考点:硝化反应中,甲苯的硝化主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯;苯酚的溴代生成2,4,6-三溴苯酚。
· 有机化学方程式的书写:根据反应物和产物,配平书写化学方程式或离子方程式。需注意小分子产物(H₂O、HCl、HBr、CO₂、N₂等)的生成。常见考点:酯化反应生成水;取代反应生成HX;硝基还原生成水;水解反应生成醇和酸。
· 分子内氢键与熔点、沸点:分子内氢键降低熔点、沸点,分子间氢键升高熔点、沸点。常见考点:邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,熔点低于对羟基苯甲醛;羧酸二聚体形成分子间氢键,沸点较高。
(一)有机合成路线设计的三个核心问题
1.合成目标化合物分子的骨架
反应目的
具体方法或反应
增长碳链或增加支链
聚合反应、加成反应(不饱和烃与HCN)、酯化反应、格氏试剂与有机物反应
缩短碳链
氧化反应、酯水解反应
形成碳环
双烯加成
2.引入所需官能团(注意官能团转化和相互影响)
官能团
引入方法
碳碳双键
醇、卤代烃的消去反应,炔烃的不完全加成
卤素原子
烯、炔的加成反应,烷烃取代反应,醇、酚的取代反应
羟基
卤代烃水解,酯水解,醛、酮加氢,烯烃水化
醛基
伯醇的催化氧化、炔烃水化、烯烃氧化
羧基
酯水解、氰基水解、醛基氧化
酯基
醇酸酯化
3.官能团保护——先保护,再恢复;先占位,后移除;先消去,后加成。
(1)酚羟基
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
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
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):
。
(二)有机合成路线设计模型
(三)有机合成流程图中官能团的转化与反应类型判断
1.常见反应试剂、条件与反应类型总结
(1)NaOH的水溶液、加热 酯的水解反应或卤代烃的水解反应。
(2)NaOH的乙醇溶液、加热 卤代烃的消去反应。
(3)浓H2SO4、加热 醇的消去反应、酯化反应或成醚反应等。
(4)溴水或溴的CCl4溶液 烯烃、炔烃的加成反应。
(5)H2/Ni 烯烃、炔烃、芳香烃、醛、酮的加成反应或还原反应。
(6)O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热) 醇的氧化反应。
(7)O2或新制的Cu(OH)2或银氨溶液 —CHO的氧化反应(如果连续两次出现O2,则为醇→醛→羧酸的过程)。
(8)稀H2SO4、加热 酯、低聚糖、多糖等的水解反应。
(9)光照、X2(表示卤素单质) 烷基上的取代反应。
(10)Fe粉、X2 苯环上的取代反应。
2.官能团的转化与反应类型的关系
(四)有机合成流程图中官能团的引入与定位官能团的保护与恢复问题
1.官能团引入顺序的基本原则
(1)优先保护敏感官能团
若目标分子中存在易被氧化、还原或参与副反应的官能团(如羟基、氨基、醛基),需先引入保护基,再引入其他官能团。
(2)先构建碳骨架,后引入官能团
碳骨架扩展(如傅⁃克烷基化、炔烃/烯烃增长)通常优先于官能团转化,避免官能团干扰反应。示例:由苯合成苯甲酸,先通过傅⁃克酰基化引入羰基,再氧化为羧酸。
(3)阶段性转化
分步引入官能团,避免多官能团一步反应导致生成副产物。
2.官能团定位的关键策略
(1)定位基的选择,①芳香环:利用邻、对位定位基(—OH、—CH3)或间位定位基(—NO2、—COOH)控制取代位置。如合成间硝基苯甲酸,需先引入羧基(间位定位基),再硝化。②脂肪链:通过双键、三键或杂原子(O或N)引导官能团位置。
(2)官能团的相互转化顺序调整:如将醇氧化为醛或酮,再转化为羧酸;或通过还原胺化将羰基转化为氨基。
1.(2025·吉林长春·模拟预测)一种抗肿瘤药物G的合成路线如下:
已知:(1)哌啶:;ph: (2)TsOH:对甲苯磺酸(一种强酸)
回答下列问题:
(1)化合物A中含有的官能团为______(填写官能团名称)。
(2)有机物B的结构简式为______,的反应类型为______。
(3)含氮物质的碱性通常来源于氮原子的孤对电子,任何可以影响其电子云密度的因素均可影响氮原子的碱性。吡啶(a:)和吡咯(b:)均为平面形分子,二者碱性大小为:a______b(用>,<表示)。
(4)经过多步反应完成,其中一步反应为C与HCOOH发生加成反应,所得产物中有两个-OH连接在同一个碳原子上,写出此反应的化学方程式:______。
(5)化合物III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分子中含有-,且直接和苯环相连 ②能发生银镜反应 ③苯环上两个取代基处于对位
(6)III生成C经过以下步骤完成:
分别写出和的结构简式:______:______。
【答案】(1)酮羰基,羟基
(2) 消去反应
(3)>
(4)
(5)12
(6)
【解析】A的分子式为C4H8O2,A和反应生成B,且B的分子式为C11H17NO2,故可知该反应为加成反应,再结合I的结构简式,可推出B的结构简式为,后续其他物质均已知。
(1)观察A的结构简式可知,A中含有的官能团为酮羰基,羟基。
(2)根据A的结构简式,可知A的分子式为C4H8O2,的分子式为C7H9N,A和反应生成B,且B的分子式为C11H17NO2,故可知该反应为加成反应,即碳氧双键发生加成,再结合I的结构简式,可推出B的结构简式为;脱去一分子水,同时生成不饱和键,故该反应类型为消去反应。
(3)吡啶(a:)氮原子在六元环中,采用sp2杂化,孤对电子不参与大π键,碱性较强;吡咯(b:)氮原子在五元环中,采用sp2杂化,孤对电子参与大π键,碱性较弱。
(4)已知C与HCOOH发生加成反应,所得产物中有两个-OH连接在同一个碳原子上,结合D的结构,可推出该步骤的反应为。
(5)III的分子式为C11H15NO。能发生银镜反应说明含有醛基;苯环上两个取代基处于对位,且一个为-NH2,故符合条件的同分异构体为、、、、、、、、、、、共12种。
(6)III生成C的第一步为,发生的是加成反应,故可推出M的结构简式为,第二步M脱水生成N,则N为,第三步N再加成生成P,结合最后一步的产物结构,可推出P为,P通过原子排序得到C。
2.(2025·江苏南京·模拟预测)有机分子材料化合物H的一种合成路线如下:
已知:
(1)A→B的反应类型为___________。A→B的反应过程中形成了一种碳正离子中间体,该中间体中C的杂化方式为___________。
(2)A的结构简式为___________。
(3)E转化为F时,还生成一种铵盐,其结构简式为___________。
(4)写出同时满足下列条件的C的一种芳香族同分异构体M的结构简式:___________。
①M能使溴的四氯化碳溶液褪色,能与FeCl3溶液发生显色反应
②1 mol M能与4 mol NaOH溶液反应
③M分子中含有1个手性碳原子和6种不同化学环境的氢原子
(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,合成路线示例见本题题干)
【答案】(1) 取代反应 sp3杂化、sp杂化
(2)
(3)
(4)、、、(写出任意一种即可)
(5)
【解析】该合成是有机功能分子H的逐步构建流程,结合已知傅克酰基化信息,正向+逆推分析如下:起始物A()和乙酰氯发生傅克酰基化引入乙酰基得到B;B的侧链不饱和烃基被酸性高锰酸钾氧化为羧基,得到C;C的羧基和乙醇发生酯化反应得到酯D;D经Na/乙醚关环得到二酮中间体E;E和给定季铵盐在强碱条件下反应得到F,F经关环、转化最终得到目标含氮分子H。
(1)A→B是傅克酰基化反应,苯环上的氢被乙酰基取代,属于取代反应; 碳正离子中间体为,甲基中的C形成4个σ键,无孤电子对,为杂化,带正电的酰基碳共形成2个σ键,无孤电子对,为杂化;
(2)C的三个取代基分别是(由A的侧链氧化得到)、(A自带取代基)、(A→B引入的乙酰基),结合A分子式,可得A的结构:;
(3)原料季铵盐为,反应中作为离去基团,结合质子后形成铵盐,结构为;
(4)C分子式为,条件分析: ① 含碳碳双键(使溴水褪色)、含酚羟基(遇显色); ② 1 mol M消耗4 mol NaOH,说明含4个酚羟基(或2个酚酯基,共消耗4 mol NaOH); ③ 1个手性碳(连4个不同基团),6种等效氢,对称性高。符合要求的结构有:、、、;
(5)起始原料的碳碳双键被酸性高锰酸钾氧化,双键断裂得到羧基,对应题干中的氧化过程,将侧链转化为羧基;利用题目给出的原料乙醇,羧基在浓硫酸加热条件下与乙醇发生酯化反应得到羧酸乙酯,对应题干中的酯化过程;模仿题干的转化,用Na/乙醚处理羧酸乙酯,关环得到对应题干中E结构的二酮中间体;模仿题干的转化,二酮中间体在和题目给出的季铵盐原料反应,得到,最终模仿F→G的转化生成目标产物。路线为
3.(2025·江苏徐州·模拟预测)G是合成滴眼液阿卡他定的中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团名称为___________。
(2)反应过程可看作。A发生水解反应生成和的分子式均为,则X的结构简式为___________,的反应类型为___________。
(3)检验试剂THF()中是否含水的方法为___________。
(4)写出同时满足下列条件的C的一种芳香族同分异构体的结构简式:___________。
能发生银镜反应,能使溴的溶液褪色,且核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1。
(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,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1)醚键
(2) 消去反应
(3)取少许THF溶液于试管中,加入少许粉末若变蓝则含水,若不变蓝则不含水(或取少许THF溶液于试管中,加入绿豆粒大小的钠,若产生气泡,则含水,若无气泡产生则不含水)
(4)或(其它合理答案)
(5)
【解析】(1)观察A的结构可知,其含氧官能团为醚键;
(2)A发生水解反应生成和X,根据原子守恒可推出X的结构简式;X、Y分子式相同,过程中Y脱去小分子形成不饱和键,反应类型为消去反应;
(3)无水硫酸铜遇水变蓝,利用此性质检验THF中是否含水;
(4)能发生银镜反应说明含醛基,能使溴的溶液褪色说明含碳碳双键,结合核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1,可写出符合条件的结构:或;
(5)水解生成,经催化氧化生成苯甲醛,根据题中C到D反应可知,苯甲醛和反应生成,根据题干中E到F反应可知,在相同条件下反应生成,根据题干中F到G反应可知,与反应生成目标产物,具体流程为
4.(2025·江苏泰州·模拟预测)物质K是一种病毒DNA聚合酶抑制剂,可抑制某些病毒DNA的复制。其合成路线如下:
已知:
(1)B中含氧官能团的名称为__________。
(2)①和②顺序不能互换,原因是__________。
(3)H的结构简式_____。
(4)F的芳香族同分异构体中,同时满足下列条件的一种结构简式为__________。
①遇溶液显色;
②在碱性条件下水解后酸化,一种产物核磁共振氢谱显示有2组峰且峰面积之比为3:1,另一产物存在顺反异构。
(5)已知连接在苯环上卤原子难以直接水解。参照上述合成路线,以和为原料,设计合成的路线__________(无机试剂任选)。
【答案】(1)醚键、羟基
(2)酚羟基易被氧化
(3)
(4)或或
(5)
【解析】A与碘甲烷发生取代反应生成B,B催化氧化生成C,C在一定条件下转化为D,D与HF作用生成E;结合已知与D的分子式可知D为,E为;E与乙二醇反应生成F,F在一定条件下反应生成G,G与碘甲烷反应生成H,结合H的分子式与I的结构可知H为;H后续经过一系列反应生成K;据此作答。
(1)B中含氧官能团的名称为醚键、羟基;
(2)①②顺序不能互换,原因是:酚羟基易被氧化;
(3)H的结构简式为;
(4)F()的芳香族同分异构体中,满足下列条件①遇FeCl3溶液显色;说明含有酚羟基;②在碱性条件下水解后酸化,一种产物核磁共振氢谱显示有2组峰且峰面积之比为3:1,另一产物存在顺反异构;说明有酯基且水解产物中一个高度对称,如;一个含有碳碳双键且双键碳上连有不同基团,如、、;则符合要求的同分异构体的结构简式为、、(任选1个);
(5)根据H到I,I到J的合成路线可知,与发生反应生成;与溴单质发生加成反应生成,在碱性条件下水解生成,催化氧化生成;则合成路线为:。
5.(2025·甘肃平凉·模拟预测)化合物H是一种药物中间体,其合成路线如下:
已知:i.BnBr代表;ii. 。
回答下列问题:
(1)用系统命名法进行命名,A的名称为___________,其中sp3杂化的原子有___________个。
(2)E中含氧官能团的名称为___________,D→E的反应类型为___________。
(3)C→D的化学方程式为___________。
(4)G的结构简式为___________。
(5)设计以硝基苯和乙炔为原料合成的路线图:___________(无机试剂任选)。
【答案】(1) 苯二酚 2
(2) 醚键、酮羰基、酚羟基 还原反应
(3)
(4)或
(5)
【解析】A与发生取代反应生成B,结合B的结构简式和A的分子式可知A为,B与BnBr发生取代反应生成C,C发生硝化反应生成D,酚羟基邻位上引入了硝基,D中硝基被还原为氨基而生成E,E和在NaOH作用下反应得到F,F与发生取代反应生成G,结合H的结构简式和G的分子式可知G为,则的结构简式为,据此解答。
(1)A为,苯环的对位上连接了2个羟基,用系统命名法进行命名,A的名称为苯二酚,该结构中所有的碳原子的价层电子对数均为3,无孤对电子,采取杂化;每个O原子连有2个σ键,孤电子对数为2,价层电子对数为,采取杂化,所以杂化的原子有2个;
(2)根据E的结构简式可知,E中含氧官能团的名称为醚键、酮羰基、酚羟基,D中硝基被还原为氨基而生成E,则D→E的反应类型为还原反应;
(3)C发生硝化反应生成D,其化学方程式为:;
(4)根据分析可知,G的结构简式为或;
(5)结合已知信息ii可知,生成的反应物为和苯胺,可由乙炔和发生加成反应得到,参照D→E的反应,苯胺由硝基苯还原得到,所以合成路线为:。
6.(2025·吉林长春·模拟预测)有机物M是胺类盐酸盐,是重要的药物合成中间体,其中一条合成路线如下图所示。
已知:
其中、为烃基或氢原子
回答下列问题:
(1)A的名称为_____。
(2)C中含氧官能团的名称为硝基、_____。
(3)C→D的反应类型为_____。
(4)关于D、E两种互变异构体,说法正确的是_____。
a.D存在顺反异构体
b.E中有3种杂化轨道类型的碳原子
c.D、E经催化加氢可得相同产物
(5)G→H的化学方程式为_____。
(6)B的同分异构体中,含有二取代苯环的结构且能发生水解反应的共有_____种;写出一种B的同分异构体,核磁共振氢谱图中的峰面积比为,结构简式为_____(任意一种)。
(7)参照题干合成路线,以环己醇()为原料制取的合成路线如下图。
M的结构简式:_____;N的结构简式:_____。
【答案】(1)邻羟基苯甲醛或羟基苯甲醛
(2)醚键
(3)还原反应
(4)ac
(5)
(6) 12种 或
(7)
【解析】根据路线推断,A与CH3CH2Cl在NaOH溶液中发生取代反应,得到B;B与CH3CH2NO2发生加成、消去反应,得到C;C被NaHS还原得到D;D发生结构互变,转化为E;E在一定条件下转化为F;F与CH3NH2发生加成消去反应,得到G,G为,G到H为加成反应,H为,H与HCl反应生成胺类盐酸盐。
(1)A为,名称为邻羟基苯甲醛或羟基苯甲醛;
(2)C为,含氧官能团的名称为硝基、醚键;
(3)根据分析,C中硝基被还原为氨基,故C→D的反应类型为还原反应;
(4)a.D分子中,双键碳原子上所连接的原子或原子团都不相同,则存在顺反异构体,a正确;
b.E分子中,苯环上碳原子为杂化,甲基、亚甲基碳原子为杂化,双键碳原子为杂化,则有2种杂化轨道类型的碳原子,b错误;
c.D、E经催化加氢可得相同产物,c正确;
故答案选ac;
(5)G→H的化学方程式为;
(6)B的同分异构体为苯的二元取代物,能够发生水解,说明结构中含有酯基,符合上述条件的同分异构体有如下可能:、、、,每种结构中,两个取代基的位置均有邻、间、对三种,则符合条件的结构有种;
B的同分异构体核磁共振氢谱图中的峰面积比为,结构简式为或;
(7)根据题目合成路线类比,M为,N为。
7.(2025·安徽·模拟预测)具有抗肿瘤活性的天然产物H可通过以下路线合成。
回答下列问题:
(1)E和F中都含有的官能团名称为_______。
(2)已知F→G的反应中还有一种单质和一种化合物生成,写出F→G的化学方程式_______。
(3)A的一种同分异构体M可发生银镜反应,且M不含碳碳双键。M的结构简式为_______。
(4)化合物X的结构简式为_______。
(5)A可在一定条件下发生聚合反应,其聚合产物的结构简式为_______。
(6)下列说法不正确的是_______(填标号,D中部分碳原子编号如图)。
a.B的核磁共振氢谱有3组峰
b.G→H的反应类型为还原反应
c.A和B、F和G分别互为同系物
d.D→E中3和8之间形成了新的碳碳键
(7)若使用下图物质发生类似D→E的反应较为困难,其可能的原因是_______。
(8)参照题干合成路线,写出以环己酮为主要原料合成如下化合物(结构简式如图)的合成路线(其他试剂任选)_______。
【答案】(1)(酮)羰基、酯基
(2)+2CH3I+2NaH+2NaI+2H2
(3)
(4)
(5)
(6)ad
(7)有较大的空间位阻
(8)
【解析】A → B为加成反应/还原反应(A中的碳碳双键与氢气加成,双键变为单键);B → C为取代反应/酯化反应(B中的羟基与特定试剂反应,引入酯基或醚键); C → D为环化反应/缩合反应(分子内发生成环反应,形成环状结构);G → H为还原反应(G中的某些保护基被脱去,或进一步还原得到最终产物H)。
(1)观察可知E、F都含有的官能团是(酮)羰基、酯基;
(2)由F→G的反应物可以推断另外生成的化合物是NaI,单质为。配平即可得反应方程式为;+2CH3I+2NaH+2NaI+2H2 ;
(3)A可发生银镜反应,故含有,另外还有1个不饱和度,不含碳碳双键,则必然有环状结构,故应为;
(4)C→D为取代反应,断开酯基即可得到;
(5)A中碳碳三键可发生加聚反应,产物为 ;
(6)a. B核磁共振氢谱有4组峰,a错误;
b. G→H发生了加氢,即为还原反应,b正确;
c. A和B、F和G官能团种类和数目均相同,分子仅相差n个,为同系物,c正确;
d. D→E中1号和9号之间、4号和8号之间分别形成了新的碳碳键,d错误;
故选ad;
(7)题中物质和D的区别在于多出了两个甲基,使得参与反应的基团较难靠近,即因有较大的空间位阻,难以反应;
(8)结合题目所给信息,以环己酮为主要原料合成,环己酮和CH3I在NaH的作用下发生取代反应引入甲基,羰基发生还原反应生成羟基,醇发生分子间取代反应生成醚,合成路线为:。
8.(2025·吉林·模拟预测)普利类药物是常用的一线降压药,EHPB是合成众多普利类药物的重要中间体。EHPB的一种合成方法如图所示:
已知:(R表示烃基或氢原子,、表示烃基)。
回答下列问题:
(1)化合物Ⅱ和物质X合成化合物Ⅲ的原子利用率为100%,写出该步反应的化学方程式:_______。
(2)化合物Ⅵ到Ⅶ的转化反应是第一个以中国科学家命名的反应(黄鸣龙还原反应),该反应的部分机理如图所示:
其中①和②的反应类型分别为_______、_______。
(3)化合物Ⅳ易溶于水的原因为_______。
(4)化合物EHPB中能与钠反应的官能团名称为_______。
(5)M是化合物Ⅶ含苯环的同分异构体,在核磁共振氢谱图上有5组峰,峰面积之比为,能发生银镜反应和水解反应,不含醚键和过氧键,则符合条件的M有_______种(不考虑立体异构)。
(6)已知在有机化合物中,基团吸电子能力:,基团推电子能力:。一般来说,体系越缺电子,酸性越强;体系越富电子,碱性越强。下列说法错误的是_______(填选项字母)。
A.与Na反应的容易程度:
B.给出的能力:
C.酸性:
D.碱性:
(7)结合上述合成路线,设计以化合物Ⅰ、化合物Ⅱ和甲苯为原料制备的合成路线如图所示,写出Y和Z的结构简式:Y:_______、Z:_______。
【答案】(1)
(2) 加成反应 消去反应
(3)Ⅳ中的羧基、羟基能与水形成分子间氢键
(4)羟基
(5)6
(6)AD
(7)
【解析】原料Ⅰ是1,3-丁二烯,经氧气催化氧化得到化合物Ⅱ,Ⅱ为顺丁烯二酸酐(马来酸酐,五元环不饱和酸酐);Ⅱ和物质X发生原子利用率100%的反应,对比分子式,Ⅱ→Ⅲ(顺丁烯二酸),分子式差1个,因此X是水,酸酐水解开环得到丁烯二酸;Ⅲ的碳碳双键和水发生加成反应,得到化合物Ⅳ,即2-羟基-1,4-丁二酸(苹果酸),结构为;Ⅳ的羟基被乙酰氯酰化,两个羧基脱水成酸酐,得到化合物Ⅴ(带乙酰氧基的五元饱和酸酐);苯和Ⅴ经傅克酰基化得到化合物Ⅵ,再经黄鸣龙还原,将羰基还原为亚甲基,得到化合物Ⅶ;最后Ⅶ和乙醇发生酯化反应,羧基转化为乙酯,得到目标产物EHPB,据此分析作答。
【解析】(1)化合物Ⅱ与物质X合成化合物Ⅲ的原子利用率为100%,结合化合物Ⅲ的结构简式可知,发生酸酐的水解,X为,反应的化学方程式为。
(2)反应①为酮羰基的加成反应,反应②为羟基的消去反应。
(3)化合物Ⅳ中的羧基、羟基能与水形成分子间氢键,故易溶于水。
(4)羟基能与钠反应,酯基不能。
(5)化合物Ⅶ的结构简式为,不饱和度为5,化合物Ⅶ的某种含有苯环的同分异构体能发生银镜反应和水解反应,不含醚键和过氧键,说明分子中含有甲酸某酯基,结合核磁共振氢谱图上有5组峰,峰面积之比为,可知其结构高度对称,可得出符合条件的同分异构体有、、、、、,共6种。
(6)烃基是推电子基团,推电子效应越强,醇中羟基的极性越弱,故醇与Na反应的容易程度:>乙醇,极性越强,与Na反应越容易,A项错误;苯环的吸电子能力强于H,故羟基的活性:,B项正确;氯原子是吸电子基团,氯代乙酸的酸性随Cl数目的增加而增强,比多一个Cl,酸性更强,C项正确;甲基为推电子基团,故中甲基为推电子基团,故中氮原子上的电子云密度大,碱性强,D项错误。
(7)以化合物Ⅰ(1,3-丁二烯)、化合物Ⅱ和甲苯为原料合成,该化合物含有碳碳双键和羧基,则类比题给合成路线设计的合成路线为。
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第17天 押有机推断
字母分子式:由分子式、不饱和度、特征反应倒推结构
(2025·贵州·高考真题)喹吖啶酮衍生物(化合物G)可作为OLED(有机发光二极管)发光层材料,一种合成路线如图。例1
回答下列问题:
(1)化合物B的官能团名称为________。
(2)化合物C在核磁共振氢谱上有________组吸收峰。
(3)化合物D中碳原子的杂化类型为________。
(4)化合物D→E分两步进行,第①步的化学方程式为________。(此处可用-PTZ表示)
(5)化合物E→F反应中,转化为________(写结构简式)。从分子设计角度考虑,F转化为G,性质如何变化?________(答两点)。
(6)H为C的同系物,以化合物H为起始原料合成K,合成路线与C→G反应类似,如图,H的结构简式为________。同等条件下,该路线中化合物I转化为J的产率比E转化为F的产率高,分析可能的原因是________。
【答案】(1)碳溴键、羧基
(2)4
(3)、
(4)+2NaOH+2CH3CH2OH
(5) 更不容易被氧化、在水中溶解度增大、发光性能得到提高
(6) I为中心对称,E为轴对称,E中两个PTZ基团因空间位阻无法自由旋转而I可以,因此的产率更高
【解析】该合成路线以含溴苯环化合物A为原料:A经氧化(苯环侧链氧化为羧基)得到B();与乙醇发生酯化反应生成C();C经取代反应得到D;D先发生酯的水解反应生成,酸化生成E(),E脱水成环得到F;F与乙酸经氧化反应得到目标产物G(喹吖啶酮衍生物)。
(1)由分析可知,B的结构简式为:,因此B的官能团是碳溴键、羧基,故答案为:碳溴键、羧基;
(2)由分析可知,C的结构简式为:,分子中不同化学环境的H原子有4种,因此核磁共振氢谱有4组吸收峰,故答案为:4;
(3)由D的结构简式可知,D含苯环和不饱和键(C为杂化,形成平面结构)和饱和碳原子(C为杂化,形成四面体结构),因此碳原子的杂化类型为、,故答案为:、;
(4)由分析可知,D→E第①步是酯的水解反应,化学方程式为:+2NaOH+2CH3CH2OH;
(5)E→F反应中会生成水,(酸酐)水解生成,因此转化产物是;F转化为G过程中,发生的是氧化反应,故该物质更不容易被氧化,同时形成更多的S=O键,极性增强,同时会与水分子形成氢键,提升在水中的溶解性,由题干信息可知,化合物G可作为OLED发光层材料,由此可知,F转化为G会提升发光性能;
(6)H为C的同系物,结合H的分子式及反应路线,H的结构简式为:,结合I→J的反应条件,可知该过程发生的是题目中E→F的反应,则I的结构简式为,J的结构简式为,J发生F→G的反应生成K,I是中心对称结构,空间位阻小,E是轴对称结构,两个PTZ基团因空间位阻无法自由旋转而I可以,因此的产率更高。
(2025·北京·高考真题)一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。例2
已知:①
②试剂a是。
(1)I分子中含有的官能团是硝基和_______。
(2)B→D的化学方程式是_______。
(3)下列说法正确的是_______(填序号)。
a.试剂a的核磁共振氢谱有3组峰
b.J→K的过程中,利用了的碱性
c.F→G与K→L的反应均为还原反应
(4)以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:
①M含有1个杂化的碳原子。M的结构简式为_______。
②Y的结构简式为_______。
(5)P的合成路线中,有两处氨基的保护,分别是:
①A→B引入保护基,D→E脱除保护基;
②_______。
【答案】(1)氟原子(或碳氟键)、羧基
(2)
(3)bc
(4)
(5)E→F引入保护基,Y→P脱除保护基
【解析】A为苯胺,与乙酸反应得到B:,与浓硫酸和浓硝酸加热发生硝化反应得到D:,D水解得到E为,E与试剂a反应得到F,F与H2发生还原反应得到G,I与SOCl2碱性条件下反应得到J,J与CH3OH反应得到K,根据K的分子式可以确定K为:,K还原得到L,L进一步反应得到M,根据M的分子式可以确定M的结构简式为:,G与M经过三步反应得到P。
(1)I分子含有的官能团为硝基、氟原子(或碳氟键)、羧基;
(2)B()与浓硫酸和浓硝酸加热发生消化反应得到D:,方程式为:;
(3)a、试剂a中有一种等效氢原子,核磁共振氢谱显示一组峰,a错误;
b、J→生成有HCl,加入碱性物质(CH3CH2)3N,与生成HCl反应,促进反应正向进行,b正确;
c、根据分析F→G与K→L的反应均为硝基转化为氨基,为还原反应,c正确;
答案选bc;
(4)①根据M的分子式和M含有1个sp杂化的碳原子,得出M的结构简式为:;
②M()与G在N=C双键上先发生加成反应得到X,X的结构简式为:,X在碱性条件下脱除CH3OH得到Y,Y的结构简式为:,最后发生已知的反应得到P,Y的结构简式为:;
(5)根据分析,另一处保护氨基的反应为:E→F引入保护基,Y→P脱除保护基。
(2025·河北·高考真题)依拉雷诺(Q)是一种用于治疗非酒精性脂肪性肝炎的药物,其“一锅法”合成路线如下:例3
回答下列问题:
(1)Q中含氧官能团的名称:_______、_______、_______。
(2)A→B的反应类型:_______。
(3)C的名称:_______。
(4)C→D反应中,在加热条件下滴加溴时,滴液漏斗末端位于液面以下的目的:_______。
(5)“一锅法”合成中,在NaOH作用下,B与D反应生成中间体E,该中间体的结构简式:_______。
(6)合成过程中,D也可与NaOH发生副反应生成M,图甲、图乙分别为D和M的核磁共振氢谱,推断M的结构,写出该反应的化学方程式:_______。
(7)写出满足下列条件A的芳香族同分异构体的结构简式:_______。
(a)不与溶液发生显色反应;
(b)红外光谱表明分子中不含键;
(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为;
(d)芳香环的一取代物有两种。
【答案】(1) 羰基 醚键 羧基
(2)中和反应
(3)异丁酸或2-甲基丙酸
(4)溴易挥发,减少损失,提高利用率
(5)
(6)
(7)
【解析】A含酚羟基,和氢氧化钠反应生成B为,羧基和氢氧化钠能发生中和反应,D含羧基和碳溴键,则B与D反应生成溴化钠和E,E为,E和F发生羟醛缩合反应生成G为,-COONa经酸化可转化为羧基,则G在氢氧化钠、加热下脱氢溶剂THF、再酸化转化为Q;
(1)据分析,Q中含氧官能团的名称为羰基、醚键和羧基;
(2)A→B的反应中,由于酚羟基具有酸性,能和NaOH发生反应转化为-ONa,则反应类型为中和反应;
(3)根据C的结构简式,C的名称为<>异丁酸或2-甲基丙酸;
(4)C与溴单质发生取代反应生成D,溴易挥发,则C→D反应中,在加热条件下滴加溴时,滴液漏斗末端位于液面以下的目的:减少溴的挥发损失,提高利用率;
(5)B与D反应生成E,一方面是羧基和氢氧化钠发生了中和、-COOH转化为-COONa,另一方面,酚钠(ONa)和碳溴键发生了取代反应,则E为;
(6)D也可与NaOH发生副反应生成M,D分子内有2种氢,1个是羧基上的氢原子,另一种为2个甲基上的6个氢原子,则甲为D,乙为M,据图,M分子内有2种氢,数目分别有2个、3个,则M为碳溴键在氢氧化钠醇溶液中发生消去、羧基发生中和生成,M为,则该反应的化学方程式:。
(7)A的芳香族同分异构体满足下列条件:
(a)不与溶液发生显色反应,则不含酚羟基;
(b)红外光谱表明分子中不含键,
(c)核磁共振氢谱有三组峰,峰面积比为,则分子内有3种氢原子,由于A分子式为C9H10O2,则A中这2种氢原子的数目为2、2、6个;
(d)芳香环的一取代物有两种,则苯环上有2种氢;
结合分子内有5个不饱和度,可知满足条件的同分异构体为。
“字母分子式推断”是有机推断题的经典题型,命题呈现“信息分散、推理严谨、综合性强”的特点。试题通常给出目标化合物(如药物、天然产物)的合成路线,但部分中间体用字母(A、B、C…)代替,只给出分子式和部分反应条件、特征反应(如能与FeCl₃显色、能与NaHCO₃反应、能发生银镜反应等),要求考生根据分子式计算不饱和度,结合官能团的转化规律和特征反应,倒推出各字母所代表的结构简式。考查重点包括:分子式与不饱和度的计算、特征反应对应的官能团(酚羟基、羧基、醛基、酯基、碳碳双键等)、同分异构体的书写与计数、反应类型的判断、合成路线中碳骨架和官能团的变化规律。近年趋势是强化对多步骤逆推的考查,以及同分异构体中对称性、氢原子种类的精准分析。预计2026年将继续以“药物合成路线+字母分子式”为背景,要求学生从有限信息中构建完整的结构链条。
· 不饱和度的计算与应用:不饱和度Ω = (2C + 2 + N - H - X)/2,其中X为卤原子数。Ω≥4时,通常含有苯环(Ω=4)。Ω>4时,可能含有多个双键、环或三键。常见考点:计算A、B、C等物质的分子式的不饱和度,初步判断是否含苯环、碳碳双键、碳氧双键等。
· 特征反应与官能团的对应关系:根据题干中给出的特征反应(或条件),推断分子中含有的官能团。常见映射:
· 能与FeCl₃溶液显紫色→酚羟基
· 能与NaHCO₃溶液反应生成气体→羧基
· 能发生银镜反应或与新制Cu(OH)₂反应→醛基(或甲酸酯、甲酸盐)
· 能发生水解反应→酯基、酰胺基、卤代烃
· 能使溴水褪色→碳碳双键、碳碳三键、酚类(取代)
· 能与钠反应放出H₂→羟基(醇、酚)、羧基
· 能发生还原反应(加H₂)→碳碳双键、碳碳三键、醛基、酮羰基、硝基等
· 能发生氧化反应→醇(→醛)、醛(→酸)、碳碳双键(酸性KMnO₄)等。
· 分子式的推导与结构反推:从已知物(如A)的分子式,结合不饱和度及其后续反应(如氧化、取代、还原)的产物,逐步反推A的结构。需考虑碳骨架的可能排列和官能团的位置异构。常见考点:从C₉H₁₀O₂反推为苯甲酸乙酯或对甲基苯甲酸甲酯等;从C₇H₆O₂反推为苯甲酸或水杨醛。
· 同分异构体的书写(多重限定):给定分子式和多个限定条件(如能与FeCl₃显色、能发生银镜反应、苯环上只有两种氢、核磁共振氢谱有4组峰等),写出满足条件的同分异构体结构简式或计数。需注意对称性、取代基位置异构、官能团异构。常见考点:C₉H₁₀O₂的芳香族同分异构体中,含有酚羟基和醛基的数目;C₈H₈O₂的酯类同分异构体。
· 核磁共振氢谱与结构对称性:根据氢谱的峰组数(不同化学环境的氢原子种类)和峰面积比(氢原子数目比),判断分子的对称性。常见考点:峰面积比为1:1:2:2:3等,可推断含有甲基、亚甲基、次甲基等。
· 官能团之间的相互转化关系:在合成路线中,根据前后分子式的变化,判断发生了何种官能团转化(如醛→酸、硝基→氨基、卤代烃→腈、酯→酸+醇等)。常见考点:硝基还原为氨基(减少两个O,增加两个H);醛氧化为酸(增加一个O);醇氧化为醛(减少两个H)。
· 反应试剂与条件的推断:根据官能团转化所需的条件(如浓H₂SO₄/加热酯化;稀H⁺/加热水解;H₂/Pd-C还原;Fe+HCl还原硝基;KMnO₄氧化侧链等),补全合成路线中的试剂或条件。常见考点:酯化反应需浓硫酸、加热;酯的水解需稀硫酸或NaOH溶液;硝基还原需Fe+HCl(酸性还原)或H₂/Pd-C(催化加氢)。
· 碳骨架的构建与断裂:当反应前后碳原子数发生变化时,说明发生了碳链增长(如羟醛缩合、格氏反应、氰基水解增碳)或碳链断裂(如氧化断链、水解断链)。常见考点:醛与醛缩合增长碳链;苯侧链氧化为羧酸时碳链不变(但侧链-CH₃→-COOH)或断裂(-C₂H₅→-COOH)。
· 手性碳原子的判断:手性碳原子必须连有4个不同的原子或原子团。在推断结构时,注意识别手性碳,并用于区分同分异构体或判断立体选择性。常见考点:某化合物有2个手性碳;加氢后新增手性碳。
· 芳香性化合物的取代规律:苯环上已有取代基时,新取代基的引入位置受定位基影响。常见考点:甲苯的硝化主要生成邻、对位产物;苯酚的溴代生成2,4,6-三溴苯酚;苯甲酸的硝化主要生成间位产物。
1.(2025·新疆·模拟预测)化合物K是一种化疗药物的活性成分,一种以A为原料的合成路线如图所示:
(1)A的化学名称是___________,K中含氧官能团的名称为___________。
(2)D→E的反应条件是___________,F→G的反应类型是___________。
(3)K中有___________个手性碳。
(4)J在加热条件下与足量NaOH溶液反应,有一种产物属于芳香化合物,请写出其结构简式:___________。
(5)1 mol D与足量的氢氧化钠溶液反应,消耗氢氧化钠___________mol。
(6)X是E的同分异构体,同时满足下列条件的X有___________种(不包括立体异构)。
①能与碳酸氢钠溶液发生反应;②能与氯化铁溶液发生显色反应。
其中,核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积之比为1:1:2:2:2的结构简式为___________。
【答案】(1) 甲苯 酰胺基、醚键
(2) 浓硫酸、加热 取代反应
(3)2
(4)
(5)2
(6) 13
【解析】A与Cl2在FeCl3的作用下发生取代反应生成B,B在酸性高锰酸钾的氧化下生成C,C在碱性、加热条件下发生水解反应生成D,D的结构简式为,可推出C为,由C可推出B为;G和HCl、Fe反应生成H,其中G的硝基被还原为氨基,H中的氨基与酰氯反应生成I中的酰胺键,I的结构简式为,可推出H为。
(1)由A的结构简式可看出,A的化学名称为甲苯;
由K结构可知,K中含氧官能团的名称为酰胺基、醚键;
(2)根据分析,D甲醇发生酯化反应生成E,D→E的反应条件为浓硫酸,加热;
根据结构F和G的结构简式分析,G比F多了一个硝基,分析该反应类型为取代反应;
(3)根据手性碳的定义,K中有2个手性碳,如图;
(4)J中酯基、酰胺基均可与NaOH溶液反应,则J在加热条件下与足量NaOH溶液反应,酯基转化为羧酸盐,酰胺基转化为氨基和羧酸盐,得到的芳香化合物产物为;
(5)D中含有羧基和酚羟基,都可以和氢氧化钠溶液反应,总共消耗2 mol;
(6)E分子除苯环外含有3个氧、2个碳、1个不饱和度,X是E的同分异构体,条件①:能与碳酸氢钠溶液反应,则含有羧基;条件②:能与氯化铁溶液发生显色反应,则含有酚羟基;
分析可知两种情况:苯环上有2个取代基:—OH和,共3种;苯环上有3个取代基:—OH、—COOH、共10种,总共种;
其中,核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积之比为1:1:2:2:2,不含甲基且结构对称,结构简式为。
2.(2025·新疆喀什·模拟预测)沙丁胺醇有明显的支气管舒张作用,临床上主要用于治疗喘息型支气管炎、支气管哮喘等,一种合成路线如下:
已知:(1)R-OHROOCCH3+CH3COOH
(2)R-X+→+HX
回答下列问题:
(1)A中所含官能团的名称为___________,HCHO分子中键与键的个数比为___________,键角:___________(填“”、“”或“”)。
(2)的反应类型是___________。
(3)化合物F的结构简式为___________。
(4)的化学反应方程式为___________,设计的目的是___________。
(5)写出同时满足下列条件的B的同分异构体的结构简式___________。(不考虑立体异构,只需写出2个)
①遇溶液显紫色;②能发生银镜反应;③核磁共振氢谱有4组峰
【答案】(1) 羟基、羰基(酮基) 3:1 <
(2)取代反应
(3)
(4) 保护酚羟基
(5)
【解析】A中苯环上的H原子和甲醛发生加成反应生成B中-CH2OH,则A→B为加成反应,醛基变为醇羟基;根据C的分子式和D的结构简式知,B→C为取代反应,醇羟基被氯原子取代,C的结构简式为,C→D为取代反应,CH3COO-取代了-Cl;根据已知(1)结合E的分子式可知E的结构简式:,结合E、F分子式,根据反应条件E→F为取代反应,F的结构简式为:,根据F、H两种物质的分子式及反应条件,根据已知(2)和G的结构简式可以推知H的结构简式:,H酸性条件下水解生成I,I和氢气发生加成反应生成J;据此解答;
(1)A的结构式为,其结构中含有羟基和羰基;HCHO的结构式为,该结构中含有3个键和1个π键,故HCHO分子中键与键的个数比;甲醛分子中碳原子为sp2杂化,理论键角为120°,由于氧原子电负性较大,键电子云密度大,对键的排斥力大于键之间的排斥力,使得实际略小于120°,而略大于120°,故<
(2)由题知,F为,F与G发生取代反应,脱掉一分子HBr,生成H
(3)由流程图可知,E为,E→F为取代反应,则F为
(4)由题中(1)已知,D与在酸性条件下发生取代反应生成F,即,反应方程式为:;设计的目的是保护酚羟基,防止其在后续中发生副反应而被破坏。
(5)B的同分异构体满足:①遇溶液显紫色,说明该结构中含有酚羟基;②能发生银镜反应:说明结构中含有醛基;③核磁共振氢谱有4组峰,说明结构中含有四种氢,且结构是对称的,满足题意的同分异构体有:。
3.(2025·宁夏石嘴山·模拟预测)罗格列酮(F)是一种抗糖尿病药物,其合成路线如图所示:
已知:++H2O(、、、为烃基或氢)
回答下列问题:
(1)C的名称为_____,D中含氧官能团的名称为____。
(2)D()中键角α___β(填“>”或“=”或“<”),E→F反应类型为____。
(3)写出D→E的化学方程式____________。
(4)B有多种同分异构体,写出符合下列条件的结构简式________。(写出一种即可)
①遇溶液能发生显色反应
②核磁共振氢谱图显示有4组峰,峰面积比为
(5)请结合上述流程,设计以为原料制备的路线________(其他试剂任选)。
【答案】(1) 对氟苯甲醛或4-氟苯甲醛 醚键、醛基
(2) 还原反应
(3)
(4)或
(5)
【解析】A与发生取代反应生成B,B与C发生取代反应生成D,D与发生已知信息的反应生成E:,E发生还原反应生成F,据此解答。
(1)C的结构简式为,习惯命名法为:对氟苯甲醛,系统命名法为:4-氟苯甲醛。结合D的结构简式可知,D中含氧官能团的名称为醚键、醛基。
(2)两处N、O原子杂化类型相同,O的孤对电子数多于N,孤对电子数越多,对成键电子对的斥力越大,导致其键角越小,故键角。由分析可知,E中碳碳双键变为单键,属于“加氢”的反应,反应类型为还原反应。
(3)结合已知信息可知,D→E的反应先发生醛基的加成反应,生成的羟基再发生消去反应,则化学方程式为:。
(4)B的同分异构体遇氯化铁溶液能发生显色反应,说明结构中含有酚羟基,则结构除了苯环和酚羟基外,还剩余2个氮原子,2个碳原子,核磁共振氢谱图显示有4组峰,峰面积比为,说明结构中含有两个对称的甲基、两个对称的氨基,则满足条件的结构简式为或。
(5)先发生氧化反应生成,两分子发生已知信息的反应生成,发生还原反应得到目标产物,故合成路线为:。
4.(2025·吉林白城·模拟预测)吡咯()的许多衍生物具有重要的生理作用,叶绿素、血红素都是由4个吡咯环形成的卟啉环系的衍生物。Zavy-alov吡咯(H)是一种重要吡咯衍生物,合成路线如下:
已知:i. Me—代表-CH3,Ac—代表CH3CO-;
ii. ++H2O。
回答下列问题:
(1)A分子中官能团的名称为_________。
(2)A→B和D→E的反应类型分别为_________、_________。
(3)依据上述流程提供的信息,下列反应中I的结构简式为_________。
(4)下列说法正确的是_________(填序号)。
a.物质E既能与NaOH反应,又能与HCl反应
b.组成F分子的元素中电负性最大的为O
c. G分子中含有两个手性碳原子
(5)写出F→G的反应的化学方程式:_________。
(6)J分子比H分子多两个氢原子,满足下列条件的J的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;②核磁共振氢谱有4组峰。
(7)参照题中合成路线图,写出以乙醇为原料合成的路线_________(无机试剂任选)。
【答案】(1)羟基
(2) 氧化反应 加成反应
(3)
(4)ab
(5)+→+
(6)3
(7)
【解析】由流程图可知,B和C发生已知提示的原理生成D,结合B的分子式及D的结构简式可知B的结构简式为,C的结构简式为,由A的分子式可知,A发生氧化反应生成B,则A的结构简式为,D和H2NCH2COOH发生取代反应生成E,结合E和F的结构简式可知,E发生消去反应生成F,F再发生一系列反应最终得到Zavy-alov吡咯(H)。
(1)A()分子中官能团的名称为羟基。
(2)A()生成B()是羟基发生氧化反应生成酮羰基;
D和H2NCH2COOH发生取代反应生成E。
(3)化合物C()与丙酮参考已知ii反应,化合物C断裂C=O,丙酮中的甲基脱去两个H,形成碳碳双键,I的结构式为。
(4)a.物质E中含有羧基能与NaOH反应,含有氨基能与HCl反应,a正确;
b.组成F分子的元素有C、H、O、N,电负性最大的为O,b正确;
c.G分子中含有1个手性碳原子,位于六元环上连有异丙基的碳原子,c错误;
故选ab。
(5)F→G是在Ac2O下发生取代反应,+→+。
(6)J分子比H分子()多两个氢原子,故J的分子式为,限定条件为①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;②核磁共振氢谱有4组峰,满足条件的J的同分异构体有3种,结构式分别为:,,。
(7)以乙醇为原料合成,乙醇中含有两个C原子,目标产物有5个C原子,故需要逐步增长碳链,参考已知ii,将乙醇转化为乙醛后,参考已知ii让乙醛在一定条件下转化为,醛基与HCN加成反应后再酸化得目标产物,具体合成路线为。
5.(2025·吉林·模拟预测)我国科学家合成了结构新颖的化合物M,为液晶的发展指明了一个新的方向,M的合成路线如下:
资料i.
(1)A是苯的同系物,苯环上只有一种环境的氢原子。A的结构简式是______。
(2)B的官能团的名称是______,的反应类型是______。
(3)J的结构简式是______。
(4)下列有关K的说法正确的是______。
A.与溶液作用显紫色
B.碳原子的杂化方式相同
C.存在含苯环和碳碳双键的酯类同分异构体
D.通过红外光谱或核磁共振氢谱可以区分K和L
(5)E与K生成L的化学方程式是______。
(6)满足下列条件的的一种同分异构体的结构简式为______。
Ⅰ.能发生水解反应
Ⅱ.该物质和溶液反应,最多消耗
Ⅲ.核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为
(7)依据资料i和资料ⅱ,某小组完成了尼龙6的合成设计。
资料ⅱ.
P、Q的分子式都是,Q含有1个七元环。P的结构简式是______,Q的结构简式是______。
【答案】(1)
(2) 羧基 取代反应
(3)
(4)AD
(5)++HBr
(6)或
(7)
【解析】由M的结构,结合反应信息,逆推可知L为,结合K的分子式,可推知K为,D→E发生酯化反应,故E为,逆推可知D为,B为,A为,G与J发生加成反应生成;根据原子守恒可知J的分子式为,F与反应引入甲基,G与J的反应中在苯环上引入,可推知F为,G为,J为,以此解答。
(1)A是苯的同系物,苯环上只有一种环境的氢原子。A的结构简式是。
(2)B的结构简式为,官能团为羧基,D的结构简式为,B到D发生取代反应。
(3)根据分析可知,J的结构简式是。
(4)K的结构简式为:;
A.存在酚羟基,能与溶液作用显紫色,A正确;
B.苯环和醛基上碳原子为杂化,甲基上碳原子为杂化,碳原子的杂化方式不相同,B错误;
C.根据不饱和度分析,K的不饱和度为5,含有苯环和碳碳双键的酯类同分异构体的不饱和度至少为6,故不可能存在含有苯环和碳碳双键的酯类同分异构体,C错误;
D.L的结构简式为:,二者的官能团和化学键不同,可以通过红外光谱或核磁共振氢谱可以区分K和L,D正确;
答案选AD。
(5)E的结构简式为:,K的结构简式为:,L的结构简式为,E与K发生取代反应得到L和,反应的化学方程式为:
++HBr。
(6)的同分异构体满足条件:Ⅰ.能发生水解反应,含有酯基;Ⅱ.该物质和溶液反应,最多消耗;Ⅲ.核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为,有2个等效的甲基;符合条件的结构简式有或。
(7)P、Q的分子式都是,Q含有1个七元环。P的结构简式是,由尼龙6的结构简式可知,Q的结构简式是,发生资料i的反应生成P为,P发生资料ⅱ的反应生成Q。
6.(2025·辽宁·模拟预测)Stiripentol(J)是一种用于治疗癫痫的抗惊厥药物,其合成路线如图所示。
已知部分信息如下:
i);
ii)。
回答下列问题:
(1)A的名称是______;D中官能团名称是______。
(2)吡啶()呈碱性,在A→B中,添加吡啶能提高产率,其原因是______。
(3)下列有机物的酸性最强的是______(填字母)。
a. b. c. d.
是的同系物,的相对分子质量比少14,则的结构简式为______。
(4)写出的化学方程式:______。
(5)在的同分异构体中,满足下列条件的有______种(不考虑立体异构)。
①能与溶液反应产生
②能与溶液发生显色反应
其中,核磁共振氢谱有5组峰且峰面积之比为的结构简式为______。
(6)参照上述流程,设计合成的合成路线如下。其中和的结构简式为______和______。
【答案】(1) 邻苯二酚 醚键、羧基
(2)吡啶呈碱性,可与产物中的反应,促进反应正向移动,提高产率
(3) a
(4)
(5) 13
(6)
【解析】邻苯二酚与二氯甲烷发生取代反应,生成有机物B,随后B与溴单质反应,取代掉苯环上的一个氢原子,后续与二氧化碳发生取代生成有机物D,得到羧基官能团。D结构简式:,羧基发生已知反应,被还原为羟基,羟基被氧化为醛基,F的结构简式:,F与G发生已知反应,生成,最后羰基被还原为羟基,得到产物J;
(1)由分析与后续反应可知,A的结构简式应为,名称为邻苯二酚;
由分析可知,D结构简式:,故D中官能团为醚键与羧基;
(2)反应中氢原子发生取代,生成了;因吡啶呈碱性,所以其可消耗生成的,促进取代反应正向进行,增加产率;
(3)酸性:,因为吸电子基团,可使中羟基的极性增强,更容易电离出,故酸性最大的为a物质;
是的同系物,的相对分子质量比少14,说明K物质比E少一个,故K的结构简式为;
(4)F与G发生已知反应,F中醛基断开,与G中羰基邻位的碳原子形成碳碳双键(先加成后消去),掉落的一个O原子与两个H原子生成水,反应方程式为;
(5)E为,除苯环外,含有2个碳原子和3个O原子和1个不饱和度;要求书写的物质能与溶液反应产生且能与溶液发生显色反应,说明其应含有苯酚与结构,可分为苯环上具有3个取代基与2个取代基两种情况;当苯环上具有3个取代基时,取代基分别为、和,为三种不同的取代基,具有10种;当苯环上具有2个取代基时,取代基为和,具有3种;共有10+3=13种;其中,核磁共振氢谱有5组峰且峰面积之比为的结构简式应为二取代物中的;
(6)参照上述流程,要根据已知反应的原理,合成目标产物;初始反应物与二氧化碳发生取代反应,生成羧基结构,故M结构简式应为;M经过还原反应得到N,根据后一步反应条件和醛基官能团可知,N中应含有羟基结构,故N的结构简式应为。
7.(2025·辽宁锦州·模拟预测)黄酮益酸类化合物K具有抗菌、消炎的作用,合成路线设计如下图所示:
已知部分有机化合物转化的反应式如下:
ⅰ.(R为烃基)
ⅱ.RCHO+CH3COR'RCH=CHCOR'(R、R'代表烃基或氢)
ⅲ.(R代表烃基或氢)
请回答:
(1)B的名称为___________
(2)F的结构简式___________
(3)C→D的反应类型为___________。
(4)J的含氧官能团名称为___________。
(5)满足下列条件E的同分异构体共有___________种。
①能发生银镜反应 ②能发生水解反应 ③苯环上有两个取代基
写出一种符合上述条件且苯环上的一氯取代物只有两种的同分异构体的结构简式___________。
(6)G→J的转化可能分两步:①G与b发生加成反应生成X;②X发生消去反应生成J。第①步的化学方程式为___________。
(7)对羟基苯乙酸乙酯()是一种重要的医药中间体。参照上述合成路线,设计以有机物C和乙醇为主要原料制备对羟基苯乙酸乙酯的合成路线如下。
其中Y的结构简式为___________。
【答案】(1)对溴甲苯(4-溴甲苯)
(2)
(3)取代反应
(4)(酚)羟基、酮羰基
(5) 6
(6)CH3CHO+
(7)
【解析】据流程结合物质结构和化学式,推测A为甲苯,其结构简式是,A发生取代反应在苯环上引入溴原子得到B为,B发生取代引入羟基得到C,C中羟基发生取代反应生成D,D催化重排得到E,E在苯环上引入新基团得到F:,F中氯原子发生取代生成G,G发生已知反应原理ⅱ生成J,结合J化学式,J为,b为CH3CHO,J成环得到K,K中-CN水解为羧基得到L;
(1)由分析,B为,名称为对溴甲苯(4-溴甲苯);
(2)由分析,F的结构简式;
(3)C中羟基氢发生取代反应引入CH3CO-生成D,为取代反应;
(4)J为,J的含氧官能团名称为酮羰基、酚羟基;
(5)E分子除苯环外,还含2个氧、3个碳、1个不饱和度,满足下列条件E的同分异构体,①能发生银镜反应,含醛基;②能发生水解反应,则含酯基,则应为甲酸酯;③苯环上有两个取代基;2个取代基可以为-CH2OOCH、-CH3或-OOCH或-C2H5,均存在邻间对3种,共6种情况;符合上述条件且苯环上的一氯取代物只有两种的同分异构体,则分子结构对称,结构简式为:;
(6)G→J的转化第一步反应为G与b发生加成反应生成X,结合分析b为乙醛,则反应为CH3CHO中醛基和G中左侧甲基发生加成反应,反应为:CH3CHO+;
(7)C中甲基发生取代反应引入卤素原子生成M,M中卤素原子发生取代反应转化为-CN得到N,N中-CN水解转化为羧基得到Y:,Y发生酯化反应生成产物。
8.(2025·吉林延边·模拟预测)化合物K常用作医药中间体、材料中间体,其合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)检验苯中含有A的化学试剂为_________。K中官能团的名称为_________。
(2)D的结构简式为_________;E→F的反应类型为_________。
(3)H→I的化学方程式为_________。
(4)D的同分异构体中,仅含有,和苯环结构的有_________种(不考虑立体异构)。
(5)根据上述信息,写出合成路线中M和N结构简式:M_________;N_________。
【答案】(1) 酸性高锰酸钾溶液 碳碳双键、酮羰基
(2) 取代反应
(3) +H2O
(4)6
(5)
【解析】根据C的结构简式及A的分子式知,A为,A和B发生反应生成C,根据D的分子式知,C发生还原反应生成D,D发生取代反应生成E,则D为;E发生取代反应生成F,结合G的分子式、H的分子式知,G为,G发生加成反应生成H为,H发生消去反应生成I,I发生反应生成J,根据J的分子式知,J为,J与乙醇钠发生取代反应生成K。
(1)由分析可知,A为,苯和高锰酸钾溶液不反应,甲苯能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,则检验苯中含有A的化学试剂为酸性高锰酸钾溶液;K中官能团的名称为碳碳双键、酮羰基。
(2)由分析可知,D的结构简式为:,E→F的反应类型为取代反应。
(3)由分析可知,H发生消去反应生成I,化学方程式为: +H2O。
(4)D为,D的同分异构体中,仅含有-OOCCH3、-CH3和苯环结构,应该含有3个-CH3,3个甲基相邻时,有2种位置异构;如果3个甲基的其中2个相邻,另一个相间,有3种位置异构;如果3个甲基都相间,有1种位置异构,所以符合条件的同分异构体有、、(编号代表-OOCCH3的位置)共6种。
(5)与苯发生类似A到C的反应生成M为,M发生类似C到D的反应生成,与SOCl2发生取代反应生成,发生类似E到F的反应成环生成N为。
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第15天 押有机合成
新原理:新信息、原理等“陌生信息”迁移
(2025·四川·高考真题)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)。例1
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) 碳氯键 硝基
(3)还原反应
(4)
(5)2
(6)
【解析】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。
(1)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;
(2)由C的结构简式可知 ,官能团的名称是碳氯键、硝基;
(3)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;
(4)由分析可知,E的结构简式为;
(5)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;
(6)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:。
(2025·浙江·高考真题)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,其结构如下:例2
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:
①
②
③(等)
请回答:
(1)化合物I中体现酸性的官能团名称是_______。
(2)下列说法正确的是_______。
A.化合物A的酸性比苯甲酸弱 B.化合物B既可与酸反应又可与碱反应
C.E→F反应过程中只发生加成反应 D.化合物H中存在分子内氢键
(3)G的结构简式是_______。
(4)C+D→E的化学方程式是_______。
(5)写出3个同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的结构简式_______。
①核磁共振氢谱表明:分子中有4种不同化学环境的氢原子;
②与过量反应生成邻苯二酚()。(已知)
(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)羟基
(2)BD
(3)
(4)+
(5)、、(任选三种);
(6);
【解析】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,CD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,FG生成H,结合G化学式,G为,H进一步转化为I;
(1)由I结构可知,I中体现酸性的官能团名称是酚羟基;
(2)A.溴原子在苯环上具有吸电子效应使得A中羧基更容易电离出氢离子,使其酸性增强,故化合物A中的酸性比苯甲酸强,错误;
B.化合物B中含有酯基,可以发生酸性水解也可以发生碱性水解,故既可与酸反应又可与碱反应,正确;
C.E中硝基还原为氨基得到F,E→F反应过程中发生还原反应,同时铁和稀盐酸也会发生置换反应,错误;
D.当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子(例如氟、氧、氮)上时,可以形成氢键;化合物H中酚羟基和临近氮能形成分子内氢键,正确;
故选BD;
(3)由分析,G为:;
(4)CD发生已知②反应生成E,结合DE化学式,D为、E为,故C+D→E的化学方程式是+;
(5)B除苯环外含有1个溴、3个碳、2个氧、1个不饱和度;3个同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的:①核磁共振氢谱表明:分子中有4种不同化学环境的氢原子,则应该为对称结构;②与过量反应生成邻苯二酚,结合已知反应原理; 可以为:、、;
(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NH2NH2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:。
(2025·重庆·高考真题)我国原创用于治疗结直肠癌的新药Z已成功登陆海外市场。Z的一种合成路线如下(部分试剂及反应条件略)。例3
(1)A中含氧官能团名称为_______,A生成D的反应类型为_______。
(2)B的结构简式为_______。
(3)D转化为E的反应生成的有机产物分别为E和_______(填结构简式)。
(4)下列说法正确的是_______。
A.G中存在大键 B.K中新增官能团的碳原子由J提供
C.L可以形成氢键 D.摩尔质量
(5)G(C10H10O2)的同分异构体同时满足下列条件的有_______种。
(i)存在基团和环外2个键
(ii)不含基团和sp杂化碳原子
其中,核磁共振氢谱显示五组峰(峰面积比为)的同分异构体的结构简式为_______。
(6)Q的一种合成路线为:
已知:
根据已知信息,由R和T生成W的化学方程式为_______。
【答案】(1) 酯基 取代反应
(2)
(3)
(4)ABC
(5) 10
(6)
【解析】A和B发生取代反应生成D,结合D的结构简式,以及B的分子式可知,B的结构简式为,D中的酯基先水解,再酸化生成E,E发生反应生成G,G和J发生取代反应生成K,K再发生取代反应生成L,L和Q发生反应得到目标产物,结合目标产物的结构简式以及Q的分子式可知,Q的结构简式为,据此解答。
(1)由A的结构简式可知,其含氧官能团名称为酯基,由结构简式可知,A和B发生反应生成D的同时会生成HBr,反应类型是取代反应;
(2)由分析可知,B的结构简式为;
(3)D到E先发生酯基的水解以及酸碱中和反应,再酸化生成羧基,另一种产物是乙醇,结构简式为;
(4)A.G中含有苯环,存在大键,A正确;
B.由G和K的结构简式可知,K中有1个碳原子来自于J,B正确;
C.L中含有酰胺基,能形成氢键,C正确;
D.L与Q生成Z的反应中,发生的是取代反应,会生成小分子的CH3Cl,因此,D错误
故选ABC;
(5)G的分子式为,不饱和度为6,存在和2个环外键,说明分子中除了苯环外还存在2个双键结构,不含与sp杂化的碳原子,说明不含有羟基、羧基、碳碳三键,则苯环的支链可以为:
属于醛或酮的有:、、、、、;
属于酯的有:、、、总计10种同分异构体;
核磁共振氢谱峰面积比为(),则分子总有1个甲基,满足条件的结构简式为;
(6)由已知信息的反应可知,T的结构简式为,R中即含有氨基,又含有羧基,由X的结构简式,以及已知信息的反应,可推断出,R中氨基和羧基处于邻位,R的结构简式为,则由R和T生成W的化学方程式为。
“陌生信息迁移”是高考有机合成题中能力要求最高的题型,命题呈现“信息新颖、反应陌生、推理链条完整”的特点。试题常以药物、功能分子、天然产物等复杂结构为背景,给出1~3个陌生反应(如缩合、环化、重排、偶联等)的方程式或条件,要求学生在理解新反应机理的基础上,将其迁移应用到目标化合物的合成路线设计或中间体推断中。考查重点包括:新反应中化学键的断裂与形成规律(断键位置、成键位置)、官能团的转化关系、反应的区域选择性和立体选择性、以及将多个新反应串联构建复杂碳骨架的能力。近年趋势是强化对多步串联的陌生反应(如羟醛缩合、Diels-Alder、Michael加成、还原胺化等变体)的理解,以及从已知信息类比推断未知结构的能力。预计2026年将继续以“药物或功能分子+陌生反应信息”为背景,要求学生具备快速学习新反应、将其应用于合成路线设计或中间体推断的能力。
· 陌生反应方程式的解读与类比:根据题目给出的已知反应(如式①、②、③),分析反应物与产物的结构变化,判断断键与成键位置(如碳碳双键的加成、醛基的缩合、硝基的还原、氰基的水解等),并将该反应模式应用到后续陌生化合物的转化中。常见考点:已知信息中“醛+酮→α,β-不饱和酮”的羟醛缩合模式;“硝基苯还原为苯胺”;“氯代烃与氰化钠取代”。
· 合成路线设计中的类比迁移:根据陌生反应信息,设计以给定原料制备目标产物的合成路线(流程图)。关键步骤需与已知信息中的反应类型保持一致,如碳链增长反应、成环反应、官能团转化反应。常见考点:以苯、甲苯、乙烯、乙炔、丙烯酸等为原料,模仿题干中的反应合成复杂分子。
· 中间体结构推断:在合成路线中,根据前后物质分子式、反应条件、已知反应信息,推断未给出的中间体结构简式。需结合不饱和度、官能团变化、原子守恒进行推理。常见考点:D→E经过加成、消去两步生成F,推断E的结构;G→H过程中,根据已知信息③推断H的结构。
· 同分异构体的书写(信息限定):结合已知反应信息(如“与过量HI反应生成邻苯二酚”)限定同分异构体的结构特征,如含特定基团、对称性、氢原子种类等。常见考点:核磁共振氢谱峰数、峰面积比,与FeCl₃显色,能发生银镜反应,能水解等。
· 反应类型与反应条件的判断:根据已知信息的反应条件(如催化剂、温度、溶剂)和反应物结构,判断主反应类型(加成、取代、消去、还原、氧化等),并指出在类似条件下可能发生的转化。常见考点:已知信息中“NaBH(OAc)₃”还原胺化;“Pd/C+H₂”催化加氢;“K₂CO₃+DMF”取代反应。
· 官能团的保护与脱保护:在合成路线中,某些活泼官能团(如酚羟基、氨基、醛基)需要先保护,避免在后续反应中被破坏或参与副反应。需根据反应条件判断保护基的引入和脱除时机。常见考点:酚羟基用甲基或乙酰基保护;氨基用Boc、Cbz、Ac保护。
· 手性与立体化学:当反应生成手性中心或涉及顺反异构时,需注意产物的立体构型。已知信息中可能提示选择性,需在合成设计中考虑。常见考点:环加成反应的立体选择性;还原反应的立体选择性。
· 碳链增长与断键策略:陌生信息中常涉及碳链增长的反应(如羟醛缩合、格氏加成、Diels-Alder、Michael加成等)。设计合成路线时,需合理选择碳链增长的反应类型。常见考点:醛与酮缩合增长2个碳;氰基水解成羧酸后还原为醇。
· 保护气与无水无氧操作:若已知信息中强调“无水”“无氧”“通N₂”等条件,说明反应物或产物对水或氧气敏感,合成路线设计时需注意类似条件的应用。常见考点:格氏试剂制备需无水;NaH、LiAlH₄使用时需惰性气氛。
· 分子式与不饱和度的应用:根据分子式计算不饱和度,推断可能的结构特征(如苯环、双键、三键、环等)。结合反应信息和转化关系,逐步缩小可能结构。常见考点:从C₁₁H₁₇NO₂反推B的结构;从C₉H₉FO₂反推H的结构。
1.(2025·浙江温州·一模)化合物是一种新型药物的活性成分,某课题组研究如下合成路线(部分反应条件已省略):
已知:①常温下,pKa()≈9.89,pKa()≈8.37。
②。
③(R为氢原子或烃基)。
请回答:
(1)K中含氧官能团名称是___________。
(2)下列说法不正确的是___________。
A.酸性:,是因为形成了分子内氢键
B.化合物D所有原子共平面
C.的反应类型是加聚反应
D.化合物的核磁共振氢谱有9组峰
(3)F的结构简式是___________;C→D依次经历了取代、加成和消去三步反应,写出其中加成反应后的产物结构简式___________。
(4)D→E的过程中产生一种无污染气体,D→E的化学方程式是___________。
(5)A→B的过程中易发生副反应,会导致C→D产生一种分子式为的副产物,写出该副产物一种可能的结构简式___________。
(6)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以乙烯、丙炔为原料合成的路线___________(无机试剂任选)
【答案】(1)醚键
(2)ABC
(3)
(4)
(5)或
(6)
【解析】C→D的反应过程,首先C中羟基上的氢和ClCH2COCH3中的氯发生取代反应生成,随后中亚甲基上的氢和醛基的碳氧双键发生加成反应生成,再发生消去反应生成D,结合F的分子式和G的结构简式可知,F→G为取代反应,则F的结构简式为,以此解题。
(1)结合K的结构简式可知,K中含氧官能团名称是醚键;
(2)A.结合题给信息可知,常温下,pKa()≈9.89,pKa()≈8.37,可知,酸性较强,但是原因不是形成分子内氢键,而是因为醛基是吸电子基,从而导致酚羟基更容易电离出氢离子,酸性较强,A错误;
B.D中存在饱和碳(甲基),为sp3杂化,则化合物D所有原子不可能共平面,B错误;
C.结合图示可知,为G中氨基上的氢和羟基上的氢与碳碳三键的加成反应,C错误;
D.如图,化合物的核磁共振氢谱有9组峰,D正确;
故选ABC;
(3)结合F的分子式和G的结构简式可知,F→G为取代反应,则F的结构简式为;结合分析可知,其中加成反应后的产物结构简式为;
(4)结合流程中D→E的反应条件可知,该过程中产生一种无污染气体应该是单质,结合元素守恒,反应条件和D的结构简式可知,D→E的化学方程式是;
(5)结合A→B→C的反应过程可知,A→D是在A中羟基的邻、对位上取代一个醛基,结合该副产物的分子式同时结合D的结构简式可知,该副产物可能的结构简式为或;
(6)结合信息②可知,丙炔可以生成,乙烯可以被氧气氧化为,结合信息③可知,和氨气反应生成,结合题中G→H可知,和反应生成,再和乙烯反应可以生成产物,故答案为:。
2.(2025·陕西西安·模拟预测)甲磺酸阿帕替尼是治疗肿瘤的一种靶向药物,下图是其中间体(H)的一种合成路线:
已知:ⅰ. ;
ⅱ.;
ⅲ.
(1)A的名称是______,B→C的反应类型是______。
(2)C的结构简式是______,E中的官能团名称是______。
(3)反应条件X应选择______(填序号)。
A.KMnO4/H+ B.C2H5OH/NaOH
C.H2/Pd D.HNO3、H2SO4/加热
(4)E→F的反应方程式为______。
(5)满足下列条件的H的同分异构体有______种。
①含有-NH2、-OH、3种结构
②核磁共振氢谱显示,除苯环上的氢原子外,还有2种氢原子
(6)化合物H的另一种合成路线如图:
N的结构简式为______。
【答案】(1) 苯乙酸 取代反应
(2) 酯基、氨基
(3)C
(4)++HCl
(5)7
(6)
【解析】由有机物的转化关系可知,浓硫酸作用下与甲醇共热发生酯化反应生成,则B为;氢化钠作用下与发生取代反应生成,则C为;浓硫酸作用下与浓硝酸共热发生硝化反应生成,催化剂作用下与氢气发生还原反应生成,催化剂作用下与发生取代反应生成,则F为;甲醇钠作用下与氨气发生取代反应生成,则G为;一定条件下发生信息i反应生成,则H为。
(1)由结构简式可知,的名称为苯乙酸;氢化钠作用下与发生取代反应生成,故答案为:苯乙酸;取代反应;
(2)由分析可知,C的结构简式为;E中的官能团名称为酯基、氨基,故答案为:;酯基、氨基;
(3)由分析可知,D→E的反应为催化剂作用下与氢气发生还原反应生成,则反应条件X为H2/Pd,故答案选:C;
(4)由分析可知,E→F的反应为催化剂作用下与发生取代反应生成和氯化氢,反应的化学方程式为++HCl;
(5)H的同分异构体含有、3种结构,核磁共振氢谱显示,除苯环上的氢原子外,还有2种氢原子说明分子中含有3个连接在饱和碳原子上的氨基,羟基取代如图数字标注的苯环上的氢原子:,所以符合条件的同分异构体共有7种,故答案为:7;
(6)由有机物的转化关系可知,催化剂作用下与氢气发生还原反应生成,则M为;与发生取代反应生成,则N为,故答案为:。
3.(2025·重庆·模拟预测)甲型流感(Influenza A virus)是由病毒引起的呼吸道传染病,对人类致病性高。奥司他韦被称为流感特效药,具有抗病毒的生物学活性,其主流合成路线如图所示:
已知:
①
②(R为烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)A的名称为___________;其中碳原子的杂化方式是___________。F中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→D的化学方程式为___________。
(3)E→F的反应分两步进行,第一步反应是加成反应,第二步的反应类型是___________。
(4)有关奥司他韦(M),下列说法错误的是___________。
A.其官能团种类为5种
B.它能发生加成反应、银镜反应
C.奥司他韦分子可形成分子内氢键
D.1 mol奥司他韦最多消耗3 mol NaOH
(5)在B的同分异构体中,同时满足下列条件的共有___________种(不考虑立体异构)。
①链状结构;②能与饱和溶液反应产生气体;③含。
(6)请结合题中流程和已知信息,将下列合成路线补充完整。
其中M、N的结构简式分别为___________、___________。
【答案】(1) 丙烯酸 酰胺基
(2)
(3)取代反应
(4)BD
(5)8
(6)
【解析】A与反应生成B,发生了酯化反应,则A的结构为,结合B和D的结构和已知①知C的结构简式为(),B与C发生加成生成D,D发生取代反应生成E,E与I2先加成再消去反应生成F,F发生取代反应生成G,G消去生成H,H经过一系列反应生成M,据此分析。
(1)根据分析可知,A的结构简式,名称是丙烯酸;三个碳均连接双键,价层电子对数均为3,因此杂化方式为sp2杂化;由F的结构可知,含氧官能团的名称为酰胺基,故答案为:丙烯酸;;酰胺基;
(2)由分析可知,C的结构简式,B→D的化学方程式为:,故答案为:;
(3)由分析知,第一步为碘单质和碳碳双键的加成反应生成,第二步为在环上的取代反应生成和HI,故答案为:取代反应;
(4)A.M中含有酰胺基、氨基、醚键、酯基、碳碳双键,A正确;
B.M中含有碳碳双键,可以发生加成反应,但不含醛基,因此不能发生银镜反应,B错误;
C.奥司他韦分子中氨基上的H原子为活泼H,同时含有电负性大的O原子,且处于相邻位置,可形成分子内氢键,C正确;
D.1 mol M分子中含1 mol酰胺基,消耗1 mol NaOH,1 mol酯基消耗1 mol NaOH,一共2 mol,D错误;
故答案选BD;
(5)由②得同分异构体中含有羧基,由③得,含有-CF3基团,再结合①得,母体为丙烯,取代基为羧基和-CF3,即找出丙烯的不同两种取代基的同分异构体,羧基位于链端:、、,一共有8种,故答案为:8;
(6)由已知②可得在稀溶液作用下生成M()和水,再与发生成环反应生成N(),再与氢气在催化剂作用下发生加成反应生成,故答案为:;。
4.(2025·江苏南通·模拟预测)G是合成药物伊波加因的中间体,其合成路线如下:
已知:①CbzCl是的缩写;②
(1)A中碳原子的杂化方式为___________,G中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→C的反应类型依次为___________、___________。
(3)D的结构简式为___________。
(4)写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式:___________。遇FeCl3溶液发生显色反应;含有5种化学环境不同的氢。
(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) 、 酮羰基
(2) 加成反应 消去反应
(3)
(4)或
(5)
【解析】该合成路线利用吡啶衍生物为起始原料,先通过保护基Cbz保护氮原子、还原吡啶双键得到B;再经过加成-消去反应得到共轭双烯C;之后利用已知的狄尔斯-阿尔德(双烯合成)反应,共轭双烯C和亲双烯体D(环丙基乙烯基酮)加成得到双环结构E;再脱除Cbz保护基得到F,最终得到目标中间体G。
(1)A为3-乙基吡啶,分子中双键(碳碳双键、碳氮双键)上的碳原子为杂化,乙基中饱和碳原子为杂化;观察G的结构,分子中仅含有1个含氧官能团,为酮羰基;
(2)B→C分两步:第一步是和B中的碳碳双键发生加成反应引入溴原子;第二步在碱、加热条件下脱去2分子HBr,形成共轭双键结构,属于消去反应;
(3)C是共轭双烯体,发生双烯合成得到E,结合E的结构(含环丙基甲酰基结构)和D的分子式,可得D为环丙基乙烯基酮,结构简式为 ;
(4)条件分析:遇显色说明分子含有直接连在苯环上的酚羟基;5种不同化学环境氢说明分子高度对称。 符合条件的结构为或 ;
(5)结合题干合成逻辑,先引入乙基制备亲双烯体,再模仿题干流程转化原料、最终得到目标产物,合成路线为 。
5.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)枸橼酸芬太尼(I)是人工合成的强效麻醉性镇痛药,适用于麻醉前、中、后的镇痛,是目前复合全麻中常用的药物。其合成路线如下图所示:
已知:①Ph-表示苯基()
②
回答下列问题:
(1)A的名称为___________。
(2)X的结构简式是___________。
(3)E→F经过两步反应,分别是___________和消去反应。
(4)C生成D的化学方程式是___________。
(5)H的含氧官能团是___________。
(6)K是F的同系物分子量比F大14,它的一种同分异构体中含有两个苯环,不含双键结构,且共有四种氢原子,则该同分异构体的结构简式为___________。
(7)I是枸橼酸()与H形成的铵盐,H()分子中两个N原子被质子(氢离子)结合的是___________(填标号)。
【答案】(1)苯乙腈
(2)
(3)加成反应
(4)+
(5)酰胺基
(6)
(7)②
【解析】A经过氰基加氢,发生还原反应得到B,根据已知②,结合B和C的结构简式可知,B与反应物X发生的是加成反应,一分子B与两分子的X得到一分子的C,X的结构简式为。C在的条件下,发生分子内环化反应脱去一分子生成D。D在酸性条件下酯基发生水解,再加热脱羧即可得到E。E和苯胺发生加成反应,苯胺作为亲核试剂,进攻羰基碳原子,形成键,同时羰基的O原子与H原子结合形成羟基,得到的羟基亚胺中间体经质子转移,失去一分子水,发生消去反应得到F。F加氢还原得到G,G的仲胺结构和乙酸酐发生乙酰化反应得到H,H分子中的叔胺的氮原子具有孤电子对,可结合质子,具有弱碱性,枸橼酸含有三个羧基,具有酸性,两者发生中和反应得到I。
(1)A结构为,苯基连接氰甲基,系统命名为苯乙腈
(2)由分析可知,X的结构简式为。
(3)由分析可知,E→F的两步反应分别是加成反应和消去反应。
(4)根据C和D的结构简式可知,反应还生成了一个,方程式为+ 。
(5)根据H的结构简式可知其含氧官能团为酰胺基。
(6)K是F的同系物分子量比F大14,说明比F多一个亚甲基。一种同分异构体含有两个苯环,共8个不饱和度。K的同分异构体有10个不饱和度,不含双键,剩下的2个不饱和度可以是环或三键。还剩下2个N原子,8个C原子,共有四种氢原子,两个苯环必须对称,N原子形成氨基分别连在两个苯环上,苯环只能通过环状结构相连,符合的结构简式为。
(7)①位N为酰胺N,孤对电子与羰基共轭,电子云密度低,碱性弱;②位N为脂肪叔胺N,电子云密度高,碱性更强,更容易结合质子,所以选②。
6.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)伊贝多胺(化合物)是一种抗癌药物。的一条合成路线如下(部分试剂和条件已略去):
已知:①
②(为烃基,、为烃基或)
请回答下列问题:
(1)A的化学名称是______。
(2)B中官能团的名称为羟基、______。
(3)D转化为的过程为:先发生还原反应生成,M再发生分子内的取代反应生成。的结构简式为______。
(4)E转化为G的化学方程式为______。
(5)G转化为H的反应类型为______。
(6)W为A的同分异构体,W符合下列三个条件的有______种(不考虑立体异构)。
(ⅰ)能发生水解反应;
(ⅱ)能与溶液发生显色反应;
(ⅲ)消耗。
其中核磁共振氢谱峰面积比为的结构简式为______。
(7)参照上述合成路线,设计新药合成肿瘤抑制剂中间体的合成路线:
在合成路线中,试剂二的结构简式为______。
【答案】(1)3-羟基苯甲酸甲酯(或间羟基苯甲酸甲酯)
(2)醛基、酯基
(3)
(4)
(5)取代反应
(6) 13
(7)
【解析】A()在HMTA条件下反应生成B(C9H8O4),B与C()在二异丙基乙胺条件下反应生成D(),结合已知信息①,可推出B的结构简式为;D在NaBH(OAc)3条件下反应得到E,E与F反应得到G,根据F的分子式(C12F16ClNO2)和E、G的结构简式,推出F的结构简式为;G在苯磺酸条件下发生取代反应得到H。
(1)根据A的结构简式可知,A的化学名称是3-羟基苯甲酸甲酯或间羟基苯甲酸甲酯。
(2)B的结构简式为,其官能团的名称为羟基、醛基、酯基。
(3)D转化为的过程中,先发生还原反应生成,M再发生分子内的取代反应生成,则的结构简式为。
(4)E转化为G的过程中,K2CO3为吸收剂,吸收取代反应中生成的HCl,且其应过量,则转化反应的化学方程式为+ +K2CO3→+KCl+KHCO3。
(5)G转化为H的过程中,生成了酰胺基,发生的反应类型为取代反应。
(6)W为A的同分异构体,能发生水解反应,能与溶液发生显色反应,说明含有酯基和酚羟基;消耗,说明含有的酯基是由酚羟基形成的,则符合条件的W的结构简式为、、、、、、、、、、、、,共13种。其中核磁共振氢谱峰面积比为的结构简式为。
(7)在合成路线中,与试剂二在二异丙基乙胺条件下反应生成,结合H的合成路线中B→D的反应可知,试剂二的结构简式为。
7.(2025·辽宁大连·模拟预测)双氯芬酸钠滴眼液属于非甾体抗炎药,可用于准分子激光角膜切削术后止痛及消炎或春季结膜炎、季节过敏性结膜炎等过敏性眼病等。以下是其主要成分双氯芬酸钠的一种合成路线(部分试剂和条件已略去):
已知:①
②
③苯酚与氯气在氯化铁催化下生成2,4,6-三氯苯酚。
回答下列问题:
(1)E的化学名称为_______。
(2)F中含氧官能团名称_______。
(3)中三乙胺的作用为(从平衡移动的角度分析)_______。
(4)下列说法错误的是_______。
A.化合物G既能和盐酸反应,也能和反应
B.双氯芬酸钠比双氯芬酸水溶性更好
C.双氯芬酸钠最多能与含的盐酸反应
D.双氯芬酸钠中原子的杂化方式有、两种
(5)写出反应的化学方程式_______。
(6)已知G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分子中有联苯结构
②有一个
③两个氯原子连在同一个苯环上且位置不相邻
④每个苯环最多不能超过三个取代基
(7)根据题目中的信息,以苯酚为原料,制备E的工艺流程如下图:
其中化合物M和N的结构简式分别为:_______、_______。
【答案】(1)2,6-二氯苯酚
(2)酰胺基、醚键
(3)三乙胺显碱性,可以结合反应生成的HCl,从而促进平衡正向移动
(4)C
(5)+HCl
(6)12
(7)
【解析】苯和浓硝酸、浓硫酸的混合液发生取代反应生成硝基苯,B是;硝基苯发生还原反应生成苯胺,C是;C和ClCH2COCl发生取代反应生成;G和ClCH2COCl发生取代反应生成H,根据已知信息①可推导,H结构为 ,H在氯化铝作用下生成I,I是,据此分析作答。
(1)根据E的结构简式,E的化学名称为2,6-二氯苯酚;
(2)F中所含的官能团名称为:酰胺基、醚键;
(3)根据分析可知:C→D是C和ClCH2COCl发生取代反应生成和HCl,三乙胺显碱性,可以结合反应生成的HCl,从而促进平衡正向移动;
(4)A.化合物G含有亚氨基,能和盐酸反应;含有碳氯键,能和NaOH反应,故A正确;
B.双氯芬酸钠是钠盐,属于离子化合物,双氯芬酸是弱酸,双氯芬酸钠比双氯芬酸水溶性更好,故B正确;
C.亚氨基、均与HCl反应,1mol双氯芬酸钠最多能与含2mol HCl的盐酸反应,故C错误;
D.双氯芬酸钠分子中碳原子的杂化方式为和,N原子杂化方式为,故D正确;
故答案选C;
(5)根据信息①可知,H在氯化铝作用下生成I和氯化氢,反应的化学方程式:+HCl;
(6)①分子中有联苯结构;②有一个;③两个氯原子连在同一个苯环上且位置不相邻;④每个苯环最多不能超过三个取代基,两个氯原子在1个苯环上、在另一个苯环上,两个氯原子在1个苯环上的结构有,在另一个苯环上的结构有,所以符合条件的G的同分异构体共4×3=12种;
(7)苯酚与浓硫酸发生取代反应生成M,结构简式为:,与氯气在氯化铁的催化作用下发生取代反应生成N,结构简式为:,水解生成,合成路线为。
8.(2025·吉林·模拟预测)激酶活性失调在包括癌症在内的进行性疾病病因中有核心作用, 其中一种小分子激酶抑制剂药物的中间产物J的合成路线如下:
已知:
请回答下列问题:
(1)化合物A的名称为________;化合物B中官能团名称为________。
(2)F→G的反应类型为________。
(3)在检验中氯原子的过程中,可能用到的试剂有________(填标号)。
A.NaOH水溶液 B.浓硫酸 C. NaOH醇溶液
(4)I→J的化学方程式为________。
(5)化合物H的结构简式为________。
(6)化合物C的同分异构体中,满足下列条件的有________种(不考虑立体异构)。
①可以与FeCl3发生显色反应
②可以与NaHCO3溶液反应生成气体
③分子含有手性碳原子
【答案】(1) 邻苯二酚或1,2苯二酚 羟基、醚键
(2)还原反应
(3)AC
(4)
(5)
(6)3
【解析】A物质与发生取代反应,生成B,逆推可知A的结构为:,B和反应生成C物质,C和甲醇发生酯化反应,生成D:,D和取代生成E:,E发生硝化反应,生成F:,F在作用下发生还原反应生成G,G物质根据已知信息反应生成H:,H转化为I,最后I生成J物质。
(1)A的结构为:,其名称为邻苯二酚或1,2苯二酚。根据B的结构可知,官能团名称为羟基、醚键。
(2)根据分析可知,的反应类型为还原反应。
(3)在检验的氯原子的过程中,方法一:用NaOH水溶液与该物质反应,水解生成,再加硝酸酸化的硝酸银检验其中的氯离子;方法二:用醇溶液发生消去反应,生成NaCl,再加硝酸酸化的硝酸银检验氯离子, 故答案为AC。
(4)根据结构变化情况可知,物质的(方框处)与邻位碳原子上的氢原子发生反应,形成,生成J,化学方程式为:。
(5)和G物质反应,属于已知信息中的缩醛结构 ,在一定条件下,反应得到醛基产物,结构为 ;G中含有氨基,符合已知信息中的结构,G和生成的发生反应,先反应得到中间产物:,再脱去1分子水,形成碳氮双键,得到最终产物H,故H的结构为:。
(6)化合物C的分子式为:,其同分异构体中,满足①可以与发生显色反应,说明含酚羟基;②可以与溶液反应生成气体,含羧基;以及分子含有手性碳(号标记),其结构为:,分别含有邻、间、对三种同分异构体。
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