专题07 有机合成与推断(期末培优讲义)高二化学下学期人教版
2026-05-29
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修3 有机化学基础 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 有机物的合成与推断 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 21.86 MB |
| 发布时间 | 2026-05-29 |
| 更新时间 | 2026-05-29 |
| 作者 | 载载化学知识铺 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-05-29 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58119859.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题07 有机合成与推断
重点一 碳骨架构建
1.碳链的增长
(1)炔烃与HCN加成
CH≡CH
(2)醛或酮与HCN加成
(物质的量之比为1∶2加成)
带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上,带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。
(3)羟醛缩合反应
醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)受羰基吸电子作用的影响,具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可发生加成反应,生成β-羟基醛,该产物易失水,得到α,β-不饱和醛。
+H3CHOCH3—H==HCHO+H2O。
2.碳链的缩短
氧化反应可以使烃分子链缩短。
(1)烯烃
+HOOC—R。
(2)炔烃
RC≡CHRCOOH。
(3)芳香烃
。
与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
3.碳链的成环
(1)共轭二烯烃
共轭二烯烃含有两个碳碳双键,且两个双键被一个单键隔开。
(第尔斯-阿尔德反应的加成原理)。
(2)环酯
+2H2O。
(3)环醚
HOCH2CH2OH+H2O。
■方法点拨
碳骨架是有机分子的“骨架”,其构建是有机合成与结构分析的核心,需从碳链长度、支链结构、环状结构三个维度,结合典型反应类型(取代、加成、消去、重排等)系统梳理构建逻辑。
重点二 官能团引入
1.引入碳碳双键
(1)醇的消去反应
CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O。
(2)卤代烃的消去反应
CH3—CH2—Br+NaOHCH2==CH2↑+NaBr+H2O。
(3)炔烃与H2、卤化氢、卤素单质的不完全加成反应
CH≡CH+HClCH2==CHCl。
2.引入碳卤键
(1)烷烃、芳香烃的取代反应
CH4+Cl2CH3Cl+HCl;
+Br2;
+Cl2。
(2)醇与氢卤酸(HX)的取代反应
CH3—CH2—OH+HBrCH3—CH2—Br+H2O。
(3)炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应
CH3CH==CH2+Br2―→CH3CHBrCH2Br;
CH3CH==CH2+HClCH3CHClCH3(主要产物);
CH≡CH+HClCH2==CHCl。
3.引入羟基
(1)烯烃与水的加成反应
CH2==CH2+H2OCH3CH2OH。
(2)醛或酮的还原反应
CH3CHO+H2CH3CH2OH;
+H2。
(3)卤代烃、酯的水解反应
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2—OH+NaBr;
CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH;
CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH。
4.引入醛基
(1)醇的催化氧化反应
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(2)炔烃与水的加成反应
CH≡CH+H2OCH3—CHO。
5.引入羧基
(1)醛的氧化反应
2CH3CHO+O22CH3COOH。
(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H+)溶液氧化
CH3CH==CHCH32CH3COOH;
。
(3)酯、酰胺的水解
+H2O+CH3OH;
RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl。
■方法点拨
(1)卤代烃是有机合成的“万能中间体”,可通过取代、加成、消去逆反应引入,核心逻辑是“引入卤素原子作为后续反应的活性位点”。
(2)醇是重要的含氧官能团,可通过加成、取代、消去逆反应、还原引入,核心逻辑是“通过不饱和键加成或卤代烃/酯的取代引入羟基”。
(3)醛/酮是含氧羰基化合物,可通过氧化、加成、消去、还原逆反应引入,核心逻辑是“通过醇的氧化或炔烃的加水生成羰基”。
(4)羧酸是酸性含氧官能团,可通过氧化、水解、取代引入,核心逻辑是“通过醛/醇的强氧化或腈/酯的水解生成羧基”。
(5)烯烃是不饱和官能团,可通过消去、加成逆反应、还原逆反应引入,核心逻辑是“通过卤代烃/醇的消去或羰基化合物的还原生成双键”。
(5)炔烃是高度不饱和官能团,可通过消去、加成逆反应、偶联引入,核心逻辑是“通过二卤代烃的消去或卤代烃的偶联生成三键”。
重点三 官能团保护
1.羟基的保护
(1)醇羟基
①将醇羟基转化为醚键,反应结束后再脱除
R—OHR—O—R′ R″—O—R′R″—OH
②将醇羟基转化为酯基,再水解复原
(2)酚羟基
①用NaOH溶液保护
②用CH3I保护
2.氨基的保护
①用酸转化为盐保护
②用醋酸酐转化为酰胺保护
3.碳碳双键的保护
利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
CH2==CH2CH3CH2ClCH2==CH2
4.醛基(或酮羰基)的保护
用乙醇(或乙二醇)加成保护
①。
②O。
■方法点拨
(1)保护的本质:降低活性,避免副反应。官能团保护的核心是“暂时改变官能团结构,使其失去反应活性”,而非“移除官能团”。例如:羟基(-OH)易被氧化、取代,可通过酯化生成酯(-OCOCH₃),封闭羟基的活性,待后续反应完成后再水解恢复羟基。
(2)保护/脱保护的条件兼容性。保护基的引入和脱除条件,需与分子中其他官能团的稳定性兼容。例如:若分子中存在酯基,避免使用强碱(如NaOH)脱除氨基的保护基(如乙酰基),否则酯基会同时水解。
(3)保护基的选择性。优先选择“仅保护目标官能团,不影响其他官能团”的保护基。例如:用二异丙基氨基锂(LDA)保护醛基时,需控制温度(-78℃),避免与分子中的酮基反应。
重点四 官能团推断
1.根据试剂或特征现象推知官能团的种类
①使溴水褪色,则表示该物质中可能含有“”或“”结构。
②使KMnO4(H+)溶液褪色,则该物质中可能含有“”、“”或“—CHO”等结构或为苯的同系物。
③遇FeCl3溶液显紫色,或加入溴水出现白色沉淀,则该物质中含有酚羟基。
④遇浓硝酸变黄,则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。
⑤遇I2变蓝则该物质为淀粉。
⑥加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸有红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成,表示含有—CHO。
⑦加入Na放出H2,表示含有—OH或—COOH。
⑧加入NaHCO3溶液产生气体,表示含有—COOH。
2.根据数据确定官能团的数目
①
②2—OH(醇、酚、羧酸)H2
③2—COOHCO2,—COOHCO2
④ ,—C≡C—(或二烯、烯醛)—CH2CH2—
⑤某有机物与醋酸反应,相对分子质量增加42,则含有1个—OH;增加84,则含有2个—OH。即—OH转变为—OOCCH3。
⑥由—CHO转变为—COOH,相对分子质量增加16;若增加32,则含2个—CHO。
⑦当醇被氧化成醛或酮后,相对分子质量减小2,则含有1个—OH;若相对分子质量减小4,则含有2个—OH。
⑧1 mol苯完全加成需要3 mol H2。
⑨1 mol —COOH与Na反应生成0.5 mol H2;1 mol —OH与Na反应生成0.5 mol H2。
⑩与NaOH反应,1 mol —COOH消耗1 mol NaOH;1 mol (R、R′为烃基)消耗1 mol NaOH,若R′为苯环,则最多消耗2 mol NaOH。
3.根据性质确定官能团的位置
①若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构“—CH2OH”;若能氧化成酮,则醇分子中应含有结构“—CHOH—”。
②由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。
③由一卤代物的种类可确定碳架结构。
④由加氢后的碳架结构,可确定“”或“—C≡C—”的位置。
⑤由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯,可确定有机物是羟基酸,并根据环的大小,可确定“—OH”与“—COOH”的相对位置。
4.常见官能团性质
官能团
常见的特征反应及其性质
烷烃基
取代反应:在光照条件下与卤素单质反应
碳碳双键
碳碳三键
(1)加成反应:使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色
(2)氧化反应:能使酸性KMnO4溶液褪色
苯环
(1)取代反应:①在FeBr3催化下与液溴反应;②在浓硫酸催化下与浓硝酸反应
(2)加成反应:在一定条件下与H2反应
注意:苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液都不反应
卤代烃
(1)水解反应:卤代烃在NaOH水溶液中加热生成醇
(2)消去反应:(部分)卤代烃与NaOH醇溶液共热生成不饱和烃
醇羟基
(1)与活泼金属(Na)反应放出H2
(2)催化氧化:在铜或银催化下被氧化成醛基或酮羰基
(3)与羧酸发生酯化反应生成酯
酚羟基
(1)弱酸性:能与NaOH溶液反应
(2)显色反应:遇FeCl3溶液显紫色
(3)取代反应:与浓溴水反应生成白色沉淀
醛基
(1)氧化反应:①与银氨溶液反应产生光亮银镜;②与新制的Cu(OH)2共热产生砖红色沉淀
(2)还原反应:与H2加成生成醇
羧基
(1)使紫色石蕊溶液变红
(2)与NaHCO3溶液反应产生CO2
(3)与醇羟基发生酯化反应
酯基
水解反应:①酸性条件下水解生成羧酸和醇;②碱性条件下水解生成羧酸盐和醇
酰胺基
在强酸、强碱条件下均能发生水解反应
硝基
还原反应:如
■方法点拨
(1)实验现象是官能团最直接的“身份标识”,需结合典型试剂的反应特征,快速锁定官能团类型。
(2)通过分子式、不饱和度、同分异构等信息,结合官能团的“结构特征”,快速缩小推断范围。
(3)通过官能团的“反应活性”(如氧化、加成、取代、缩合),结合反应产物,反向推导官能团类型。
(4)红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)是精准推断官能团的“黄金工具”,需结合特征峰/信号快速锁定官能团。
重点五 有机反应类型推断
1.有机化学反应类型判断的基本思路
2.根据反应条件推断反应类型
①在NaOH的水溶液中发生水解反应,可能是酯的水解反应或卤代烃的水解反应。
②在NaOH的乙醇溶液中加热,发生卤代烃的消去反应。
③在浓H2SO4存在的条件下加热,可能发生醇的消去反应、酯化反应、成醚反应或硝化反应等。
④能与溴水或溴的CCl4溶液反应,可能为烯烃、炔烃的加成反应。
⑤能与H2在Ni作用下发生反应,则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛的加成反应或还原反应。
⑥在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下,发生醇的氧化反应。
⑦与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应,则该物质发生的是—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在稀H2SO4加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。
⑨在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应;在Fe粉、X2条件下发生苯环上的取代反应。
■方法点拨
(1)单一反应推断:通过“反应物官能团→产物官能团”的变化,结合条件,直接锁定反应类型(如烯烃→醇,条件为酸催化加水,为加成反应)。
(2)多步反应推断:分析每一步的“官能团变化”,结合条件,逐步推导反应类型(如卤代烃→醇→烯烃→羧酸,依次为取代、消去、氧化反应)。
(3)复杂分子推断:先通过“不饱和度、分子式”缩小官能团范围,再通过“特征实验”锁定核心官能团,最后结合“反应条件、产物”推断反应类型(如含C=C和-CHO的分子,与H₂反应为加成+还原,与银氨溶液反应为氧化)。
重点六 限定条件下同分异构体的书写及判断
1.常见的限制条件
(1)以官能团特征反应为限制条件
反应现象或性质
思考方向(有机物中可能含有的官能团)
溴的四氯化碳溶液褪色
碳碳双键、碳碳三键
酸性高锰酸钾溶液褪色
碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯的同系物等
遇氯化铁溶液显紫色、浓溴水产生白色沉淀
酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀
醛基或甲酸某酯或甲酸
与钠反应产生H2
羟基或羧基
与碳酸氢钠反应产生CO2
羧基
只有2个氧原子且能发生水解反应
(酯基)
既能发生银镜反应又能水解,且只有2个氧原子
甲酸某酯
能发生催化氧化,产物能发生银镜反应
伯醇(—CH2OH)
(2)以核磁共振氢谱为限制条件
①有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。
②根据其峰面积比可判断有机物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。
③若有机物分子中氢原子个数较多但吸收峰的种类较少,则该分子对称性高或相同的基团较多。
2.隐含的限制条件——有机物分子的不饱和度
不饱和度
思考方向
Ω=1
1个双键或1个环
Ω=2
1个三键或2个双键或1个环和1个双键
Ω=3
3个双键或1个双键和1个三键或一个环和两个双键等
Ω≥4
考虑可能含有苯环
【特别提醒】有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。
3.限定条件下同分异构体的书写步骤
第一步:依据限定条件,推测“碎片”(原子、基团)的结构;
第二步:摘除“碎片”,构建碳骨架;
第三步:按照思维的有序性组装“碎片”,完成书写。
■方法点拨
(1)拆解条件:明确分子式、官能团、结构、反应四类限制,计算不饱和度,确定“必须存在”和“禁止出现”的结构。
(2)拆分碳链:从最长碳链开始,逐步缩短碳链,添加支链(如C₅的碳链:直链、1个甲基支链、2个甲基支链)。
(3)定位官能团:根据官能团特性(如醛基必在端基、羧基必在端基),在碳链上标记位置,注意对称性(如对称碳链的中间位置仅1种)。
(4)验证筛选:检查是否满足所有限定条件(如分子式、官能团数量、反应特性),排除重复结构(如顺反异构、对映异构需单独计数)。
重点七 有机合成路线设计的思路
1.思维途径
(1)总结思路:根据目标分子与原料分子的差异构建碳骨架和实现官能团转化。
(2)设计关键:信息及框图流程的运用。
(3)有机合成路线设计试题一般最多不超过五步,设计路线的基本要求如下:
①步骤最简,即一步能完成就不能用两步,如乙烯变溴乙烷,应采用乙烯与溴化氢加成得溴乙烷,不能采用乙烯先变乙醇再变溴乙烷。
②题目中明确给出的有机反应原理可以直接利用,高中化学教材上直接呈现的有机化学反应原理可以直接套用,如甲苯变苯甲酸,甲苯被酸性高锰酸钾溶液直接氧化,此设计最优,不宜设计为甲苯―→―→―→―→。
③题目限定的有机物原料可以直接利用,未给出的则不能直接利用,如乙醇―→乙酸乙酯,若原料只给出乙醇,则应先由乙醇制备乙酸,再由乙醇和乙酸发生酯化反应制备乙酸乙酯。
2.关注信息型合成路线的设计
思路:根据待设计路线的原料试剂、最终产物,寻找题干中与原料试剂、最终产物相似的基团,确定待设计路线的原理、条件和中间产物,最后完成整体设计路线。
■方法点拨
有机合成的本质是构建碳骨架+引入官能团+控制立体化学,需围绕三个核心问题展开,结合正推/逆推思维设计路线:
(1)逆合成分析法(倒推法):从目标分子出发,逆向切断化学键,找到可合成的中间体,直至基础原料(如从目标酯倒推为羧酸+醇)。
(2)正合成分析法(顺推法):从原料出发,正向推导官能团转化和碳链变化,逐步接近目标分子(适合原料与目标结构差异小的场景)。
01有机物命名、官能团官的辨认与书写
【典例1】(2026·江苏徐州三中高三模拟预测)盐酸恩沙替尼是首个由中国企业主导在全球上市的小分子肺癌靶向创新药,其合成路线如下。
(1)A的化学名称是________。
(3)F中含氧官能团的名称是________。
【答案】(1)对硝基苯甲酸或4-硝基苯甲酸 (3)醚键
【解析】(1)对A进行系统命名:苯环为母体,羧基(-COOH)和硝基(-NO2)分别位于对位,故名称为对硝基苯甲酸(或4-硝基苯甲酸)。
(3)观察F的结构,仅存在醚键(-O-)这一含氧官能团。
■易错提醒
常见的官能团结构、名称和代表物
有机化合物类别
官能团名称
官能团结构
代表物名称
代表物结构简式
烃
烷烃
—
—
甲烷
CH4
烯烃
碳碳双键
乙烯
乙烯CH2==CH2
炔烃
碳碳三键
—C≡C—
乙炔
CH≡CH
芳香烃
—
—
苯
烃
的
衍
生
物
卤代烃
碳卤键
溴乙烷
CH3CH2Br
醇
羟基
—OH
乙醇
CH3CH2OH
酚
羟基
—OH
苯酚
醚
醚键
乙醚
CH3CH2OCH2CH3
醛
醛基
—CHO
乙醛
CH3CHO
酮
酮羰基
丙酮
CH3COCH3
羧酸
羧基
乙酸
CH3COOH
酯
酯基
乙酸乙酯
CH3COOCH2CH3
胺
氨基
—NH2
甲胺
CH3NH2
酰胺
酰胺基
乙酰胺
CH3CONH2
氨基酸
氨基、羧基
—NH2、—COOH
甘氨酸
硝基化合物
硝基
—NO2
硝基苯
磺酸化合物
磺酸基
—SO3H
苯磺酸
腈
氰基
—C≡N
丙腈
CH3CH2CN
【即时检测1-1】(2026·浙江金丽衢十二校高三第二次联考)化合物Ⅰ()是一种重要的化工原料,它的一种合成路线图如下:
(1)化合物B中所含官能团名称是___________。
【即时检测1-2】(2026·宁夏吴忠一模)6-APA()是青霉素类抗生素的母核,与有机物H缩合生成阿莫西林。某题组用为原料设计阿莫西林的合成路线:
(1)A的化学名称是________,官能团名称为________。
02反应类型判断、化学方程式书写
【典例2】(2026·江苏淮安高级中学下学期模拟预测)我国某公司研发的治疗消化系统疾病的新药凯普拉生(化合物H),合成路线如下(部分试剂、反应条件省略)。
已知:
回答下列问题:
(3)由C转变为D的反应类型是_______
(5)由D转变为E的过程中经历了两步反应,第一步反应的化学方程式是:_______(要求配平)。
【答案】 (3)还原反应 (5)+NaNO2+2HCl+NaCl+2H2O
【解析】(3)C中硝基还原为氨基生成D,反应类型是还原反应;
(5)由D转变为E的第一步反应是已知条件的反应,化学方程式为:+NaNO2+2HCl+NaCl+2H2O;
■易错提醒
1.依据反应条件判断有机反应类型
反应条件
反应类型和可能的官能团(或基团)
浓硫酸、△
①醇的消去(醇羟基)
②酯化反应(羟基或羧基)
稀硫酸、△
①酯的水解(酯基)
②糖类的水解反应
NaOH水溶液、△
①卤代烃的水解(—X)
②酯的水解(酯基)
NaOH醇溶液、△
卤代烃的消去(—X)
H2/催化剂
加成(碳碳双键、碳碳三键、醛基、羰基、苯环)
O2/Cu或Ag、△
醇羟基催化氧化
Cl2(Br2)/铁或FeX3作催化剂
苯环上的取代反应
卤素单质(Cl2或溴蒸气)、光照
①烷烃的取代反应
②苯环上烷烃基的取代反应
2.常见有机反应类型与有机物类别的关系
(1)取代反应
①定义:有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应
②特点:上一下一,有进有出,饱和度不变,反应中一般有副产物生成,类似无机反应中的复分解反应
③取代反应包括:卤代、硝化、磺化、水解、酯化等反应类型
(2)加成反应
①定义:有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成新物质的反应
②特点:“断一,加二,都进来,不饱和度降低”;“断一”是指双键中的一个不稳定键断裂;“加二”是指加上两个其他原子或原子团,一定分别加在两个不饱和碳原子上,此反应类似无机反应中的化合反应,理论上原子利用率为100%
③能发生加成反应的物质有:烯烃(碳碳双键)、炔烃(碳碳三键)、苯环、醛、酮等
(3)消去反应
①定义:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如水、卤化氢等),而生成含不饱和键化合物的反应
②特点:“只下不上,得不饱和键”是指卤代烃或醇在一定条件下消去小分子(如H2O或HX)得碳碳双键或碳碳三键的反应
③原理:④能发生消去反应的物质:某些卤代烃和醇
⑤能发生消去反应的卤代烃(或醇),在结构上必须具备两个条件:一是分子中碳原子数大于或等于2;二是与—X(—OH)相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子
(4)氧化反应
①定义:有机物去氢或加氧的反应
②氧化反应包括:烃和烃的衍生物的燃烧反应;烯烃、炔烃、二烯烃、苯的同系物、醇、醛等与酸性高锰酸钾反应;醇氧化为醛或酮的反应;醛氧化为羧酸的反应等
(5)还原反应
①含义:有机物加氢或去氧的反应
②还原反应包括:醛、酮还原为醇,所有与氢气的加成反应也属于还原反应,“—NO2”还原为“—NH2”等
(6)加聚反应
①定义:一定条件下,由含有不饱和键的相对分子质量小的低分子化合物以加成反应的形式结合成相对分子质量大的高分子化合物的化学反应叫加成聚合反应,简称加聚反应
②特点:单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。如:烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物
③加聚反应主要为含双键或三键的单体聚合
(7)缩合聚合反应
①定义:一定条件下,具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物,同时有小分子(如H2O、NH3、HCl等)生成的反应称为缩合聚合反应,简称缩聚反应
②缩聚产物的结构:
③特点:单体通常是具有双官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等)或多官能团的小分子
④缩聚反应主要包括:羟酸缩聚、醇酸缩聚、氨基酸缩聚、酚醛缩聚等
【即时检测2-1】(2026·江苏盐城高三综合模拟)M()是合成药物的重要中间体,其合成路线如下:
已知:①;②;③,回答下列问题:
(3)实际经历两步反应,两步反应的反应类型依次为_______。
【即时检测2-2】(2026·陕西榆林二模)有机化合物E和H是制造特种工程塑料的两种重要单体,均可以苯为起始原料按下列路线合成(部分反应步骤和条件略去):
回答下列问题:
(2)D→E的反应类型为________。
(6)已知酮可以被过氧酸(如间氯过氧苯甲酸,MCPBA)氧化为酯:。以苯为主要原料制备苯甲酸苯酯时,在反应体系中按先后顺序检测到中间有机物M、N。
①写出步骤ⅰ的试剂和条件________。
②写出步骤ⅱ中M生成N的化学方程式________。
03分子式、结构简式的书写
【典例3】(2026·江苏淮安高级中学下学期模拟预测)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。
回答下列问题:
(5)化合物E→F反应中,(CF3CO)2O转化为________(写结构简式)。
(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________。
【答案】(5)CF3COOH
(6)
【解析】(5)对比E和F的结构,E中S原子经(CF3CO)2O和BF3-Et2O处理后转化为F中的磺酰基(-SO2-),说明(CF3CO)2O作为氧化剂将硫醚氧化,自身被还原为三氟乙酸(CF3COOH),故其转化产物为CF3COOH。(6)C→G的合成逻辑为:二溴代物→酯→偶联→水解→氧化为砜。K的结构对称且含两个砜基,可逆向推导:K的前体F'含两个硫醚,对应E'含两个硫醚,D'为对称二酯,其前体C'为对称二溴代酯,故H(C的同系物)结构需满足与C相似的二溴代芳香酯骨架,结合K的稠环结构可推得H的结构简式。
(5)E→F反应中会生成水,(CF3CO)2O(酸酐)水解生成CF3COOH,因此转化产物是CF3COOH;
(6)H为C的同系物,结合H的分子式C10H8O4Br2及反应路线,H的结构简式为:。
■易错提醒
1.分子式计算三步法
(1)数碳:直接数键线式中所有拐点、端点的碳原子数。
(2)算氢:
①饱和碳:4个价键,缺几补几;
②双键/三键:各减少2/4个氢;
③杂原子(N/O/S):N贡献1个H,O/S不改变H数;
④公式法:不饱和度Ω=C+1−2H+2N−2X,反推H数。
(3)核对:确保所有原子数与结构一致,按C、H、O、N、X顺序书写。
2.结构简式推断四步法
(1)定骨架:根据反应物碳链/环结构、反应条件,确定产物的碳骨架是否变化(如偶联反应延长碳链)。
(2)找变化:对比反应物与产物,圈出官能团转化位点(如S→SO2、酯→羧基)。
(3)用信息:结合题干“已知”反应,匹配断键/成键规律(如(CF3CO)2O将硫醚氧化为砜,自身生成CF3COOH)。
(4)验条件:用分子式不饱和度、NMR峰数等数据验证结构合理性,确保符合所有限定条件。
3.规范书写要求
(1)结构简式:省略C-H键,保留关键官能团(如-COOH、-CONH-、-SO2-),避免简写歧义。
(2)环状/杂环:准确画出环的连接方式,杂原子位置不能错。
【即时检测3-1】(2026·江苏常州下学期高三模拟预测)天然化合物X是一种生物活性物质,某研究小组通入如下流程制备化合物X(部分流程及反应条件已省略):
(2)A→B的原子利用率为100%,则M为_______。
(3)D的结构简式为:_______。
【即时检测3-2】(2026·河北邢台一模)洛替拉纳是一种异噁唑啉类抗寄生虫药物,通常用于治疗宠物(如犬、猫)因蜱虫和跳蚤引起的感染疾病,副作用少,其中间体Ⅰ的合成路线如下:
已知:。
(1)B的分子式是 。
(2)C的结构简式是 。
04限定条件同分异构体书写
【典例4】(2026·陕西渭南一模)三氟甲基类有机物G是一种重要的医药中间体,合成路线之一如图所示:
回答下列问题:
(6)G的同分异构体中,含有苯环且取代基有与的结构有_______种,其中谱显示有4组峰,且峰面积比为的结构简式有_______(写出1种即可)。
【答案】(6)16 、(写出1种即可)
【解析】(6)依据题意G的同分异构体含有四个取代基,即两个氟原子、(用A表示)与(用B表示),“定三(A、F、F)移一(B)”:、、、、、,即符合题意的同分异构体共有16种,其中核磁共振氢谱中峰面积比为1:1:1:3的结构简式为、(写出1种即可)。
■易错提醒
1.限制条件的同分异构体结构的推断分析
常见限定条件
对应的官能团或结构
能与NaHCO3或Na2CO3溶液反应放出气体(CO2)
—COOH
能与钠反应产生H2
—OH或—COOH
能与Na2CO3溶液反应
—OH(酚)或—COOH
能与NaOH溶液反应
—OH(酚)或—COOH或—COOR或—X
能发生银镜反应或能
含醛基(—CHO)、甲酸酯(HCOOR)
能与FeCl3溶液发生显色反应
—OH(酚)
能发生水解反应
—COOR或—X或—CONH—
既能发生水解反应又能发生银镜反应(或水解产物能发生银镜反应)
甲酸酯(HCOOR)
2.限定条件和同分异构体书写技巧
(1)确定碎片:明确书写什么物质的同分异构体,该物质的组成情况怎么样?解读限制条件,从性质联想结构,将物质分裂成一个个碎片,碎片可以是官能团,也可是烃基(尤其是官能团之外的饱和碳原子)
(2)组装分子:要关注分子的结构特点,包括几何特征和化学特征
①几何特征是指所组装的分子是空间结构还是平面结构,有无对称性
②化学特征包括等效氢、核磁共振氢谱
(3)经典例题分析
结构
要求
(邻甲基苯甲酸)
①属于芳香化合物 ②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜
③能与NaOH溶液反应
第一步:确定有机物的类别,找出该有机物常见的类别异构体 (可以结合不饱和度)
技巧:原题有机物属于羧酸类,与羟基醛、酯互为类别异构体
第二步:结合类别异构体和已知限定条件确定基团和官能团 (核心步骤)
与银氨溶液
与NaOH溶液
备注
注意细节乃做题制胜法宝
羧酸
×
√
羟基醛
√
苯酚 √
醇羟基与NaOH溶液不反应,但酚羟基可以
酯
甲酸酯√
√
酯与银氨溶液不反应,但甲酸酯可以
综上所述,符合本题条件的有两大类:①羟基醛[(酚)—OH,—CHO];②甲酸酯(—OOCH)
第三步:按类别去找,方便快捷不出错
①若为羟基醛[(酚)—OH,—CHO],则还剩余一个碳原子,分两种情况讨论
若本环有有两个侧链,此时—CH2—只能和醛基一起,有邻、间、对3种
若本环有有三个侧链,则为—OH,—CHO、—CH3,苯环连接三个不同的取代基总共有10种
②若为甲酸酯(—OOCH):则用—OOCH取代甲苯上的氢原子,总共4种;总共17种
【即时检测4-1】(2026·浙江省精诚联盟高三一模)某研究小组按下列路线合成多巴胺单体Y(部分反应条件及试剂已简化)。
(5)写出同时符合下列条件的多巴胺单体Y的所有同分异构体的结构简式 。
①分子中只含有1个环,且为苯环;
②1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有3种不同环境的氢原子,有氰基(-CN),无羟基、醛基和过氧键(-O-O-)。
【即时检测4-2】(2026·河北唐山一模)有机物I是一种治疗非小细胞肺癌药物的中间体,科研工作者设计的一种合成路线如下:
回答下列问题:
(6)同时满足下列条件的E的同分异构体有_______种(不考虑立体异构)。
①含环状结构;
②N原子上除氢原子外不再连接其他取代基;
③能发生银镜反应。
其中核磁共振氢谱峰面积比为2:2:2:2:1:1的结构简式为_______。
05合成路线设计
【典例5】(2026·陕西西安一模)有机物H是合成某药物的中间体,其合成路线如图:
回答下列问题:
(6)已知:,参照上述合成路线,设计以为原料制备的合成路线________。(无机试剂任用)
【答案】(6)
【解析】(6)以为原料制备的基本思路为:根据G到H的反应条件,反应生成,再根据,生成,再在的作用下生成,与NaBH4作用生成,最后消去得到产物;合成路线为:。
■易错提醒
1.表达方式
A B C…… →D
2.总体思路
根据目标分子与原料分子的差异构建碳骨架和实现官能团转化
3.常用方法
第一步:从目标产物的结构出发
先观察目标产物的结构特点,特别是观察目标产物中所含的官能团。
第二步:目标产物中碳骨架与原料物质中碳骨架的联系
分析原料物质中碳骨架的变化和官能团的引入(或转化),结合已知信息或利用合成路线的某些片段,采用逆推或正推法初步分析合成思路。
第三步:拆分
从目标产物出发逆推,切断关键的官能团或化学键,拆分得到反应物(或原料);从原料正推得到中间产物。
第四步:合成
根据之前拆分的步骤和关键物质从原料正向梳理,设计合成路线。
常用方法
正向合
成法
从某种原料分子开始,对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团),对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化),从而设计出合理的合成路线,其思维程序为
……。
逆向合
成法
从目标分子着手,分析目标分子的结构,然后由目标分子逆推出原料分子,并进行合成路线的设计,其思维程序为
……。
正逆双
向合成法
采用正推和逆推相结合的方法,是解决合成路线题的最实用的方法,其思维程序为
……。
4.常用的合成路线
有机合成往往要经过多步反应才能完成,因此确定有机合成的途径和路线时,要进行合理选择。
(1)一元合成路线
R—CH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯
(2)二元合成路线
CH2CH2 CH2X—CH2XCH2OH—CH2OH
HOOC—COOH链酯、环酯、聚酯
(3)芳香化合物的合成路线
①
②芳香酯
注意:与Cl2反应时条件不同所得产物不同,光照时,只取代侧链甲基上的氢原子,生成;而Fe作催化剂时,取代苯环上甲基邻、对位上的氢原子,生成。
【即时检测5-1】(2026·浙江杭州二中高三三模)天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。
已知:Ⅰ.;
Ⅱ.的苯环上发生取代反应时,基团主要取代在间位。
(6)以和CH3I为原料,合成,写出路线流程图(无机试剂任选)___________。
【即时检测5-2】(2026·江苏连云港高三模拟预测)索拉非尼(H)可用于肝癌的治疗,其一种合成路线如下:
(6)已知:
请设计以和为原料制备的合成路线 。(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)
夯实基础
1.(2026·浙江湖州高二期末)白藜芦醇(化合物Ⅰ)具有抗肿瘤、抗氧化、消炎等功效。以下是某课题组合成白藜芦醇的路线。
(1)B中官能团名称为_______。C的酸性_______间苯二酚(填“>”“<”或“=”)。
(2)在足量氢氧化钠作用下,C→D的方程式为_______。
(3)下列说法正确的是_______。
A.A→B的反应属于取代反应
B.C能形成分子间氢键
C.E→F的转化时,产物中可能有C2H5Br生成
D.H分子中所有碳原子不可能共平面
(4)请写出同时符合下列条件的化合物Ⅰ的所有同分异构体的结构简式_______。
Ⅰ.分子中有一个手性碳和两个苯环,且两个苯环上一氯代物的个数不同
Ⅱ.1mol该分子中有2mol酚羟基且该分子能发生银镜反应
(5)写出由和制备G的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)_______。
2.(2026·浙江丽水高二期末)有机物G是从满山红及其他杜鹃属植物中提取的一种具有祛痰功效药物,可通过以下路线合成:
已知:①
②醛和酮也能发生羟醛缩合反应:
请回答:
(1)化合物A的结构简式是______,C分子中的官能团名称是______。
(2)E→F的化学方程式是______。
(3)下列说法正确的是______。
A.B→C的反应类型是取代反应
B.谱显示化合物D中有4种不同化学环境的氢原子
C.C→D的反应方程式为:
D.D→E过程中AlCl3中Al有空轨道,与Cl形成配位键,促使X中的碳氯键断裂
(4)芳香族化合物M是E的同分异构体,写出同时符合下列条件的M的结构简式______。
①包含-OOCH片段;②苯环上有3个取代基且互为间位,其中两个为酚羟基
(5)以化合物X、苯酚和乙醛原料,设计一种制备的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)______。
3.(2026·宁夏山西一模)盐酸芬戈莫德(H)是一种治疗多发性硬化症的新型免疫抑制剂,以下是其中一种合成路线(部分反应条件已简化)
已知:+R′CH2NO2
(1)由B生成C的反应类型为_______;G中官能团的名称为_______。
(2)已知由E生成F的反应类型为取代反应,写出F的结构简式_______。
(3)由D生成E的反应目的是_______。
(4)试剂X的名称为_______。
(5)在C的同分异构体中,同时满足下列条件的可能结构共有_______种(不含立体异构)
(a)含有苯环和硝基;
(b)核磁共振氢谱显示有四组峰,峰面积之比为6:2:2:1。
上述同分异构体中,硝基和苯环直接相连的结构简式为_______。
(6)参照上述合成路线,写出苯甲醛和硝基甲烷为原料合成的路线_______。
4.(2026·陕西商洛二模)化合物K是合成某生物碱的中间体,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)。
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为___________。
(2)B发生消去反应得到的有机物结构简式为___________。
(3)A→C的化学方程式为___________。
(4)用“*”标出D中的手性碳原子___________。
(5)写出一种满足下列条件的F的同分异构体的结构简式___________。
①含硝基,能与溶液发生显色反应
②核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为9:2:2
(6)G→H的反应类型为___________。
(7)J+F→K中另一产物的化学式为___________。
(8)依据G→J的反应信息,写出以和为原料制备J的合成路线___________(无机试剂任选)。
5.(2026·江苏徐州高三期中)化合物G是合成新型止咳药物的中间体,一种合成路线如下:
已知:+
(1)D中含氧官能团的名称为___________。
(2)A→B的反应类型为___________。
(3)C→D的副产物分子式为,其结构简式为___________。
(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分子中不同化学环境的氢原子个数比是。
(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,合成路线流程示意图示例见本题题干)___________。
6.(2026·江苏南京高三月考)化合物G是一种抗失眠药物,其合成路线如下:
(1)B→C的反应类型为 。
(2)E的结构简式为 。
(3)E→F进行过程中加入K2CO3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FeCl3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)。
综合运用
7.(2026·广西南宁高三月考)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已知(R为烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)写出A的结构简式 ;其中碳原子的杂化方式是 。
(2)F中含氧官能团名称为 。
(3)写出B→D的化学方程式为 。
(4)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 。
(5)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.它有4个手性碳原子
C.奥司他韦分子中的六元环,碳原子不在同一个平面上
D.1 mol奥司他韦最多消耗3 mol NaOH
(6)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NaHCO3溶液反应产生气体;③含-CF3。
(7)请结合题中流程和已知,写出利用CH3CH2CH2Br和为主要原料制备的合成路线 (无机试剂任选)。
8.(2026·湖北高三调考)瑞普替尼(K)是一种酪氨酸激酶抑制剂,其合成路线之一如下:
已知:
(1)A的名称为 ,K中含氧官能团名称为 。
(2)B→D中还生成了H2O,则C的结构简式为 。
(3)E→F的化学反应方程式为 。
(4)从结构的角度分析B的酸性强于A的原因 。
(5)在B的同分异构体中,符合下列条件的有 种。
a.含苯环且存在与苯环直接相连的氟原子 b.能发生银镜反应
(6)G可以由以下路线合成:
已知的反应类型为取代反应,则N的结构简式为 ,反应的另一产物的名称为 。
9.(2026·江苏苏州高三月考)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KMnO4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C11H15BrO,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FeCl3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)。
10.(2026·江苏苏州高二月考)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。从化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:
(1)D中官能团的名称为 。
(2)的反应类型 。
(3)已知:,则G的结构简式 。
(4)与H有相同碳原子数和氢原子数的芳香烃的同分异构体中,核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为的结构简式为 。
(5)已知:,此反应得到的有机物称为、-不饱和酮,H在碱性溶液中易分子内发生类似反应从而构建双环结构,主要产物为I()和另一种、-不饱和酮J,J的结构简式为 。
(6)以和为原料可合成,请将以下合成路线补充完整: 。
11.(2026·江苏镇江高三联考)盐酸恩沙替尼(J)是首个由中国企业主导在全球上市的小分子肺癌靶向创新药,其合成路线如下。
已知:
回答下列问题:
(1)A→C的反应类型是 。B中手性碳原子数为 。
(2)C分子中含氧官能团的名称为硝基和 。
(3)在G转化为H的过程中,加入足量三乙胺[(C2H5)3N]可提高H的产率,原因是 。
(4)写出满足下列条件的()的同分异构体的结构简式: 。
①含4个-OCH3;②含五元环的环状结构;③核磁共振氢谱显示有2组峰;④使酸性KMnO4溶液褪色。
(5)据题中信息,以苯为原料,设计合成食品香料的路线 (用流程图表示,其他无机试剂任选)。
12.(2026·陕西商洛模拟预测)多巴胺是大脑中含量最丰富的儿茶酚胺类神经递质,生物体内以L-酪氨酸为原料合成多巴胺。最终合成肾上腺素的过程如下:
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是________。
(2)D→E的反应类型是________。
(3)化合物B苯环上的一氯代物有________种。
(4)若C苯环上的三个取代基不变,只考虑取代基的位置异构,则化合物C的同分异构体有________种
(5)C(多巴胺)的降解过程主要有两条途径,其中涉及的降解酶是相同的,最终产物也相同。
化合物G的结构简式为________。同一环境下,C(多巴胺)分别与降解酶X和降解酶Y作用时的产物不同(分别为F和G)的原因是________。
(6)已知A→B、B→C产率分别为98%、95%,则A→C的总产率为________。
13.(2026·山西朔州一模)佐匹克隆(Zopiclone)是一种具有显著镇静催眠效果的催眠药,其副作用轻微而被广泛应用。其合成路线如下:
已知:①;②。
回答下列问题:
(1)化合物C中含氧官能团的名称为___________、___________。
(2)化合物(CH3CO)2O的名称为___________。
(3)下列有关说法不正确的是___________(填序号)。
A.D→E的过程中发生了还原反应
B.CH3CN可在酸性条件下水解生成CH3COOH
C.已知甲基是推电子基团,F的碱性比弱
D.与E互为同系物
(4)化合物C与SOCl2生成化合物D的反应方程式为___________。
(5)E和G生成佐匹克隆的反应中NaH的作用为___________。
(6)相对分子质量比F大14、且含有“”原子团的化合物的同分异构体共有___________种(不考虑立体异构),写出其中一种核磁共振氢谱上显示峰值比为的同分异构体的结构简式___________。
(7)化合物M转化为K的路线如下(部分反应条件及产物略),其中化合物N、K的结构简式分别为___________、___________。
思维拔高
14.(2026·河北保定三模)化合物H为利尿降压药物,其合成路线之一如下:
已知:
回答下列问题:
(1)化合物C中的官能团名称为___________。
(2)化合物E的结构简式为___________。
(3)的反应类型为___________。
(4)X的碱性___________(填“大于”或“小于”)邻硝基苯胺。
(5)写出的反应方程式___________。
(6)同时满足下列条件的化合物X的同分异构体M有___________种(不考虑立体异构)。
①分子中有3种不同化学环境的氢原子;
②有氰基(),不含双键和环状结构,1 mol化合物M最多与4 mol H2加成。
(7)参考的转化,设计化合物的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中M和N的结构简式分别为___________和___________。
15.(2026·湖南永州三模)盐酸醋克利定(H)可用于治疗成人老花眼,以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去):
已知:Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是_______。
(2)B→C的反应类型是_______。
(3)反应①中加入K2CO3的作用是_______。
(4)反应②的化学方程式为_______。
(5)F的结构简式为_______。
(6)A的同分异构体中含有的有_______种(不考虑立体异构)。
(7)参照上述流程,以、CH3CH2OH为主要原料,设计的合成路线图_______(无机试剂任选)。
16.(2026·天津滨海新区二模)奥司他韦是一种治疗甲型和乙型流感的特效药物。有机物J是合成奥司他韦的重要中间体,其一种合成路线如下:
已知:Ⅰ.(、、、代表烃基或氢原子)
Ⅱ.(R、R′代表烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)A中碳原子的杂化类型为_______;B中最多共平面原子数目为_______。
(2)J中含氧官能团的名称为_______;G→H的反应类型为_______。
(3)C→D的化学方程式为_______。
(4)F的结构简式为_______。
(5)下列说法错误的是_______。
A.E→F的反应条件为浓硫酸、加热
B.化合物E与过量浓溴水反应可得到白色沉淀
C.化合物H可能存在顺反异构和对映异构
D.反应过程中硫原子的杂化方式发生了变化
(6)M是比J少5个碳原子的同系物,M的同分异构体中符合下列条件的有_______种(不考虑立体异构,同一个碳上连接两个或两个以上-OH时结构不稳定)。
①能与,溶液发生显色反应 ②核磁共振氢谱有4组峰 ③分子中不含—O—O—结构
(7)由上述信息,写出以2-丁烯和为主要原料制备的合成路线_______。
17.(2026·河南南阳考前模拟预测)化合物H是一种药物中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中碳原子的杂化方式为_______。
(2)B与按物质的量之比反应生成三种不同的有机产物,除有机物C外,另外两种产物的结构简式为_______、_______,该反应类型为_______。
(3)E的结构简式为_______。
(4)从结构角度解释,框线内碳上的氢原子易发生取代反应的原因是_______。
(5)符合下列条件的A的芳香族同分异构体有_______种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为的有机物的结构简式为_______。
①能与溶液发生显色反应 ②能发生银镜反应
(6)参考上述路线,以甲苯和F为原料,制备的合成路线图如下,X和Y的结构简式分别为_______和_______。
18.(2026·江苏苏锡常四市二模)抗癌药物Angelmarin(G)的合成路线如下:
(1)化合物A中含氧官能团的名称为__________。
(2)GrubbsⅡ是反应的催化剂,该反应会产生化学式为的副产物,为减少该副产物的生成,试剂加入的顺序应该为__________。
a.将C与GrubbsⅡ混合,再将异丁烯加入
b.将异丁烯与GrubbsⅡ混合,再将C加入
(3)D→E会产生与E为同分异构体含3个六元环的副产物,其结构简式为__________。
(4)请写出同时符合下列条件的E的一种同分异构体Z的结构简式:__________。
在碱性条件下水解后酸化得到分子数之比为的两种产物;两种产物分子中碳原子均位于同一平面;其中一种产物能使溶液显色,且只有2种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:,写出以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)
19.(2026·辽宁朝阳三模)天然抗氧化剂在药物和医疗方面有重要的应用。以下是一种天然抗氧化剂(化合物H)的合成路线(略去部分反应试剂及条件):
已知:路线中(CH3)3CLi、及NaH的作用类似。
回答下列问题:
(1)B的结构简式为___________。
(2)如果D→E的反应生成了异丁烷,则D→E的反应方程式为___________。
(3)F→G的反应类型为___________。
(4)G→H过程中含氧官能团的变化是___________变为___________。
(5)符合下列条件的A的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①含苯环;
②能发生水解反应;
③能发生银镜反应。
(6)参考上述路线,设计如下转化。则X和Y的结构简式分别为___________和___________。
20.(2026·江苏南通市暨苏北七市三模)化合物G是合成某种药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)用系统命名法命名,的名称为______。E→F的反应类型为______。
(2)B→C会产生与C互为同分异构体的副产物,其结构简式为______。
(3)写出同时满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式:______。
①能和NaHCO3反应;
②碱性条件下水解后酸化,生成的两种有机产物中均含有2种不同化学环境的氢原子。
(4)已知:,该条件下酚羟基易被氧化而醛基不受影响。
写出以、、CH3OCH2Cl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)。
。
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专题07 有机合成与推断
重点一 碳骨架构建
1.碳链的增长
(1)炔烃与HCN加成
CH≡CH
(2)醛或酮与HCN加成
(物质的量之比为1∶2加成)
带正电荷的原子或原子团连接在氧原子上,带负电荷的原子或原子团连接在碳原子上。
(3)羟醛缩合反应
醛分子中在醛基邻位碳原子上的氢原子(α-H)受羰基吸电子作用的影响,具有一定的活泼性。分子内含有α-H的醛在一定条件下可发生加成反应,生成β-羟基醛,该产物易失水,得到α,β-不饱和醛。
+H3CHOCH3—H==HCHO+H2O。
2.碳链的缩短
氧化反应可以使烃分子链缩短。
(1)烯烃
+HOOC—R。
(2)炔烃
RC≡CHRCOOH。
(3)芳香烃
。
与苯环相连的碳原子上至少连有一个氢原子才能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
3.碳链的成环
(1)共轭二烯烃
共轭二烯烃含有两个碳碳双键,且两个双键被一个单键隔开。
(第尔斯-阿尔德反应的加成原理)。
(2)环酯
+2H2O。
(3)环醚
HOCH2CH2OH+H2O。
■方法点拨
碳骨架是有机分子的“骨架”,其构建是有机合成与结构分析的核心,需从碳链长度、支链结构、环状结构三个维度,结合典型反应类型(取代、加成、消去、重排等)系统梳理构建逻辑。
重点二 官能团引入
1.引入碳碳双键
(1)醇的消去反应
CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O。
(2)卤代烃的消去反应
CH3—CH2—Br+NaOHCH2==CH2↑+NaBr+H2O。
(3)炔烃与H2、卤化氢、卤素单质的不完全加成反应
CH≡CH+HClCH2==CHCl。
2.引入碳卤键
(1)烷烃、芳香烃的取代反应
CH4+Cl2CH3Cl+HCl;
+Br2;
+Cl2。
(2)醇与氢卤酸(HX)的取代反应
CH3—CH2—OH+HBrCH3—CH2—Br+H2O。
(3)炔烃、烯烃与卤素单质或卤化氢的加成反应
CH3CH==CH2+Br2―→CH3CHBrCH2Br;
CH3CH==CH2+HClCH3CHClCH3(主要产物);
CH≡CH+HClCH2==CHCl。
3.引入羟基
(1)烯烃与水的加成反应
CH2==CH2+H2OCH3CH2OH。
(2)醛或酮的还原反应
CH3CHO+H2CH3CH2OH;
+H2。
(3)卤代烃、酯的水解反应
CH3CH2Br+NaOHCH3CH2—OH+NaBr;
CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH;
CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa+C2H5OH。
4.引入醛基
(1)醇的催化氧化反应
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O。
(2)炔烃与水的加成反应
CH≡CH+H2OCH3—CHO。
5.引入羧基
(1)醛的氧化反应
2CH3CHO+O22CH3COOH。
(2)某些烯烃、苯的同系物被KMnO4(H+)溶液氧化
CH3CH==CHCH32CH3COOH;
。
(3)酯、酰胺的水解
+H2O+CH3OH;
RCONH2+H2O+HClRCOOH+NH4Cl。
■方法点拨
(1)卤代烃是有机合成的“万能中间体”,可通过取代、加成、消去逆反应引入,核心逻辑是“引入卤素原子作为后续反应的活性位点”。
(2)醇是重要的含氧官能团,可通过加成、取代、消去逆反应、还原引入,核心逻辑是“通过不饱和键加成或卤代烃/酯的取代引入羟基”。
(3)醛/酮是含氧羰基化合物,可通过氧化、加成、消去、还原逆反应引入,核心逻辑是“通过醇的氧化或炔烃的加水生成羰基”。
(4)羧酸是酸性含氧官能团,可通过氧化、水解、取代引入,核心逻辑是“通过醛/醇的强氧化或腈/酯的水解生成羧基”。
(5)烯烃是不饱和官能团,可通过消去、加成逆反应、还原逆反应引入,核心逻辑是“通过卤代烃/醇的消去或羰基化合物的还原生成双键”。
(5)炔烃是高度不饱和官能团,可通过消去、加成逆反应、偶联引入,核心逻辑是“通过二卤代烃的消去或卤代烃的偶联生成三键”。
重点三 官能团保护
1.羟基的保护
(1)醇羟基
①将醇羟基转化为醚键,反应结束后再脱除
R—OHR—O—R′ R″—O—R′R″—OH
②将醇羟基转化为酯基,再水解复原
(2)酚羟基
①用NaOH溶液保护
②用CH3I保护
2.氨基的保护
①用酸转化为盐保护
②用醋酸酐转化为酰胺保护
3.碳碳双键的保护
利用其与HCl等的加成反应将其保护起来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
CH2==CH2CH3CH2ClCH2==CH2
4.醛基(或酮羰基)的保护
用乙醇(或乙二醇)加成保护
①。
②O。
■方法点拨
(1)保护的本质:降低活性,避免副反应。官能团保护的核心是“暂时改变官能团结构,使其失去反应活性”,而非“移除官能团”。例如:羟基(-OH)易被氧化、取代,可通过酯化生成酯(-OCOCH₃),封闭羟基的活性,待后续反应完成后再水解恢复羟基。
(2)保护/脱保护的条件兼容性。保护基的引入和脱除条件,需与分子中其他官能团的稳定性兼容。例如:若分子中存在酯基,避免使用强碱(如NaOH)脱除氨基的保护基(如乙酰基),否则酯基会同时水解。
(3)保护基的选择性。优先选择“仅保护目标官能团,不影响其他官能团”的保护基。例如:用二异丙基氨基锂(LDA)保护醛基时,需控制温度(-78℃),避免与分子中的酮基反应。
重点四 官能团推断
1.根据试剂或特征现象推知官能团的种类
①使溴水褪色,则表示该物质中可能含有“”或“”结构。
②使KMnO4(H+)溶液褪色,则该物质中可能含有“”、“”或“—CHO”等结构或为苯的同系物。
③遇FeCl3溶液显紫色,或加入溴水出现白色沉淀,则该物质中含有酚羟基。
④遇浓硝酸变黄,则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。
⑤遇I2变蓝则该物质为淀粉。
⑥加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸有红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成,表示含有—CHO。
⑦加入Na放出H2,表示含有—OH或—COOH。
⑧加入NaHCO3溶液产生气体,表示含有—COOH。
2.根据数据确定官能团的数目
①
②2—OH(醇、酚、羧酸)H2
③2—COOHCO2,—COOHCO2
④ ,—C≡C—(或二烯、烯醛)—CH2CH2—
⑤某有机物与醋酸反应,相对分子质量增加42,则含有1个—OH;增加84,则含有2个—OH。即—OH转变为—OOCCH3。
⑥由—CHO转变为—COOH,相对分子质量增加16;若增加32,则含2个—CHO。
⑦当醇被氧化成醛或酮后,相对分子质量减小2,则含有1个—OH;若相对分子质量减小4,则含有2个—OH。
⑧1 mol苯完全加成需要3 mol H2。
⑨1 mol —COOH与Na反应生成0.5 mol H2;1 mol —OH与Na反应生成0.5 mol H2。
⑩与NaOH反应,1 mol —COOH消耗1 mol NaOH;1 mol (R、R′为烃基)消耗1 mol NaOH,若R′为苯环,则最多消耗2 mol NaOH。
3.根据性质确定官能团的位置
①若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构“—CH2OH”;若能氧化成酮,则醇分子中应含有结构“—CHOH—”。
②由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。
③由一卤代物的种类可确定碳架结构。
④由加氢后的碳架结构,可确定“”或“—C≡C—”的位置。
⑤由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯,可确定有机物是羟基酸,并根据环的大小,可确定“—OH”与“—COOH”的相对位置。
4.常见官能团性质
官能团
常见的特征反应及其性质
烷烃基
取代反应:在光照条件下与卤素单质反应
碳碳双键
碳碳三键
(1)加成反应:使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色
(2)氧化反应:能使酸性KMnO4溶液褪色
苯环
(1)取代反应:①在FeBr3催化下与液溴反应;②在浓硫酸催化下与浓硝酸反应
(2)加成反应:在一定条件下与H2反应
注意:苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液都不反应
卤代烃
(1)水解反应:卤代烃在NaOH水溶液中加热生成醇
(2)消去反应:(部分)卤代烃与NaOH醇溶液共热生成不饱和烃
醇羟基
(1)与活泼金属(Na)反应放出H2
(2)催化氧化:在铜或银催化下被氧化成醛基或酮羰基
(3)与羧酸发生酯化反应生成酯
酚羟基
(1)弱酸性:能与NaOH溶液反应
(2)显色反应:遇FeCl3溶液显紫色
(3)取代反应:与浓溴水反应生成白色沉淀
醛基
(1)氧化反应:①与银氨溶液反应产生光亮银镜;②与新制的Cu(OH)2共热产生砖红色沉淀
(2)还原反应:与H2加成生成醇
羧基
(1)使紫色石蕊溶液变红
(2)与NaHCO3溶液反应产生CO2
(3)与醇羟基发生酯化反应
酯基
水解反应:①酸性条件下水解生成羧酸和醇;②碱性条件下水解生成羧酸盐和醇
酰胺基
在强酸、强碱条件下均能发生水解反应
硝基
还原反应:如
■方法点拨
(1)实验现象是官能团最直接的“身份标识”,需结合典型试剂的反应特征,快速锁定官能团类型。
(2)通过分子式、不饱和度、同分异构等信息,结合官能团的“结构特征”,快速缩小推断范围。
(3)通过官能团的“反应活性”(如氧化、加成、取代、缩合),结合反应产物,反向推导官能团类型。
(4)红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)是精准推断官能团的“黄金工具”,需结合特征峰/信号快速锁定官能团。
重点五 有机反应类型推断
1.有机化学反应类型判断的基本思路
2.根据反应条件推断反应类型
①在NaOH的水溶液中发生水解反应,可能是酯的水解反应或卤代烃的水解反应。
②在NaOH的乙醇溶液中加热,发生卤代烃的消去反应。
③在浓H2SO4存在的条件下加热,可能发生醇的消去反应、酯化反应、成醚反应或硝化反应等。
④能与溴水或溴的CCl4溶液反应,可能为烯烃、炔烃的加成反应。
⑤能与H2在Ni作用下发生反应,则为烯烃、炔烃、芳香烃、醛的加成反应或还原反应。
⑥在O2、Cu(或Ag)、加热(或CuO、加热)条件下,发生醇的氧化反应。
⑦与O2或新制的Cu(OH)2悬浊液或银氨溶液反应,则该物质发生的是—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在稀H2SO4加热条件下发生酯、低聚糖、多糖等的水解反应。
⑨在光照、X2(表示卤素单质)条件下发生烷基上的取代反应;在Fe粉、X2条件下发生苯环上的取代反应。
■方法点拨
(1)单一反应推断:通过“反应物官能团→产物官能团”的变化,结合条件,直接锁定反应类型(如烯烃→醇,条件为酸催化加水,为加成反应)。
(2)多步反应推断:分析每一步的“官能团变化”,结合条件,逐步推导反应类型(如卤代烃→醇→烯烃→羧酸,依次为取代、消去、氧化反应)。
(3)复杂分子推断:先通过“不饱和度、分子式”缩小官能团范围,再通过“特征实验”锁定核心官能团,最后结合“反应条件、产物”推断反应类型(如含C=C和-CHO的分子,与H₂反应为加成+还原,与银氨溶液反应为氧化)。
重点六 限定条件下同分异构体的书写及判断
1.常见的限制条件
(1)以官能团特征反应为限制条件
反应现象或性质
思考方向(有机物中可能含有的官能团)
溴的四氯化碳溶液褪色
碳碳双键、碳碳三键
酸性高锰酸钾溶液褪色
碳碳双键、碳碳三键、醛基、苯的同系物等
遇氯化铁溶液显紫色、浓溴水产生白色沉淀
酚羟基
生成银镜或砖红色沉淀
醛基或甲酸某酯或甲酸
与钠反应产生H2
羟基或羧基
与碳酸氢钠反应产生CO2
羧基
只有2个氧原子且能发生水解反应
(酯基)
既能发生银镜反应又能水解,且只有2个氧原子
甲酸某酯
能发生催化氧化,产物能发生银镜反应
伯醇(—CH2OH)
(2)以核磁共振氢谱为限制条件
①有几组峰就有几种不同化学环境的氢原子。
②根据其峰面积比可判断有机物中不同化学环境氢原子的最简比例关系。
③若有机物分子中氢原子个数较多但吸收峰的种类较少,则该分子对称性高或相同的基团较多。
2.隐含的限制条件——有机物分子的不饱和度
不饱和度
思考方向
Ω=1
1个双键或1个环
Ω=2
1个三键或2个双键或1个环和1个双键
Ω=3
3个双键或1个双键和1个三键或一个环和两个双键等
Ω≥4
考虑可能含有苯环
【特别提醒】有机物分子中卤素原子(—X)以及—NO2、—NH2等都视为H原子。
3.限定条件下同分异构体的书写步骤
第一步:依据限定条件,推测“碎片”(原子、基团)的结构;
第二步:摘除“碎片”,构建碳骨架;
第三步:按照思维的有序性组装“碎片”,完成书写。
■方法点拨
(1)拆解条件:明确分子式、官能团、结构、反应四类限制,计算不饱和度,确定“必须存在”和“禁止出现”的结构。
(2)拆分碳链:从最长碳链开始,逐步缩短碳链,添加支链(如C₅的碳链:直链、1个甲基支链、2个甲基支链)。
(3)定位官能团:根据官能团特性(如醛基必在端基、羧基必在端基),在碳链上标记位置,注意对称性(如对称碳链的中间位置仅1种)。
(4)验证筛选:检查是否满足所有限定条件(如分子式、官能团数量、反应特性),排除重复结构(如顺反异构、对映异构需单独计数)。
重点七 有机合成路线设计的思路
1.思维途径
(1)总结思路:根据目标分子与原料分子的差异构建碳骨架和实现官能团转化。
(2)设计关键:信息及框图流程的运用。
(3)有机合成路线设计试题一般最多不超过五步,设计路线的基本要求如下:
①步骤最简,即一步能完成就不能用两步,如乙烯变溴乙烷,应采用乙烯与溴化氢加成得溴乙烷,不能采用乙烯先变乙醇再变溴乙烷。
②题目中明确给出的有机反应原理可以直接利用,高中化学教材上直接呈现的有机化学反应原理可以直接套用,如甲苯变苯甲酸,甲苯被酸性高锰酸钾溶液直接氧化,此设计最优,不宜设计为甲苯―→―→―→―→。
③题目限定的有机物原料可以直接利用,未给出的则不能直接利用,如乙醇―→乙酸乙酯,若原料只给出乙醇,则应先由乙醇制备乙酸,再由乙醇和乙酸发生酯化反应制备乙酸乙酯。
2.关注信息型合成路线的设计
思路:根据待设计路线的原料试剂、最终产物,寻找题干中与原料试剂、最终产物相似的基团,确定待设计路线的原理、条件和中间产物,最后完成整体设计路线。
■方法点拨
有机合成的本质是构建碳骨架+引入官能团+控制立体化学,需围绕三个核心问题展开,结合正推/逆推思维设计路线:
(1)逆合成分析法(倒推法):从目标分子出发,逆向切断化学键,找到可合成的中间体,直至基础原料(如从目标酯倒推为羧酸+醇)。
(2)正合成分析法(顺推法):从原料出发,正向推导官能团转化和碳链变化,逐步接近目标分子(适合原料与目标结构差异小的场景)。
01有机物命名、官能团官的辨认与书写
【典例1】(2026·江苏徐州三中高三模拟预测)盐酸恩沙替尼是首个由中国企业主导在全球上市的小分子肺癌靶向创新药,其合成路线如下。
(1)A的化学名称是________。
(3)F中含氧官能团的名称是________。
【答案】(1)对硝基苯甲酸或4-硝基苯甲酸 (3)醚键
【解析】(1)对A进行系统命名:苯环为母体,羧基(-COOH)和硝基(-NO2)分别位于对位,故名称为对硝基苯甲酸(或4-硝基苯甲酸)。
(3)观察F的结构,仅存在醚键(-O-)这一含氧官能团。
■易错提醒
常见的官能团结构、名称和代表物
有机化合物类别
官能团名称
官能团结构
代表物名称
代表物结构简式
烃
烷烃
—
—
甲烷
CH4
烯烃
碳碳双键
乙烯
乙烯CH2==CH2
炔烃
碳碳三键
—C≡C—
乙炔
CH≡CH
芳香烃
—
—
苯
烃
的
衍
生
物
卤代烃
碳卤键
溴乙烷
CH3CH2Br
醇
羟基
—OH
乙醇
CH3CH2OH
酚
羟基
—OH
苯酚
醚
醚键
乙醚
CH3CH2OCH2CH3
醛
醛基
—CHO
乙醛
CH3CHO
酮
酮羰基
丙酮
CH3COCH3
羧酸
羧基
乙酸
CH3COOH
酯
酯基
乙酸乙酯
CH3COOCH2CH3
胺
氨基
—NH2
甲胺
CH3NH2
酰胺
酰胺基
乙酰胺
CH3CONH2
氨基酸
氨基、羧基
—NH2、—COOH
甘氨酸
硝基化合物
硝基
—NO2
硝基苯
磺酸化合物
磺酸基
—SO3H
苯磺酸
腈
氰基
—C≡N
丙腈
CH3CH2CN
【即时检测1-1】(2026·浙江金丽衢十二校高三第二次联考)化合物Ⅰ()是一种重要的化工原料,它的一种合成路线图如下:
(1)化合物B中所含官能团名称是___________。
【答案】(1)酯基、醛基
【解析】(1)根据B的结构简式,含有官能团为酯基、醛基;
【即时检测1-2】(2026·宁夏吴忠一模)6-APA()是青霉素类抗生素的母核,与有机物H缩合生成阿莫西林。某题组用为原料设计阿莫西林的合成路线:
(1)A的化学名称是________,官能团名称为________。
【答案】(1)对甲基苯酚(4-甲基苯酚) (酚)羟基
(2)
【解析】(1)由题干合成路线图中A的结构简式可知,A的化学名称是对甲基苯酚或者4-甲基苯酚;其中含有的官能团名称为(酚)羟基;
(2)由分析知,F的结构简式为;
02反应类型判断、化学方程式书写
【典例2】(2026·江苏淮安高级中学下学期模拟预测)我国某公司研发的治疗消化系统疾病的新药凯普拉生(化合物H),合成路线如下(部分试剂、反应条件省略)。
已知:
回答下列问题:
(3)由C转变为D的反应类型是_______
(5)由D转变为E的过程中经历了两步反应,第一步反应的化学方程式是:_______(要求配平)。
【答案】 (3)还原反应 (5)+NaNO2+2HCl+NaCl+2H2O
【解析】(3)C中硝基还原为氨基生成D,反应类型是还原反应;
(5)由D转变为E的第一步反应是已知条件的反应,化学方程式为:+NaNO2+2HCl+NaCl+2H2O;
■易错提醒
1.依据反应条件判断有机反应类型
反应条件
反应类型和可能的官能团(或基团)
浓硫酸、△
①醇的消去(醇羟基)
②酯化反应(羟基或羧基)
稀硫酸、△
①酯的水解(酯基)
②糖类的水解反应
NaOH水溶液、△
①卤代烃的水解(—X)
②酯的水解(酯基)
NaOH醇溶液、△
卤代烃的消去(—X)
H2/催化剂
加成(碳碳双键、碳碳三键、醛基、羰基、苯环)
O2/Cu或Ag、△
醇羟基催化氧化
Cl2(Br2)/铁或FeX3作催化剂
苯环上的取代反应
卤素单质(Cl2或溴蒸气)、光照
①烷烃的取代反应
②苯环上烷烃基的取代反应
2.常见有机反应类型与有机物类别的关系
(1)取代反应
①定义:有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应
②特点:上一下一,有进有出,饱和度不变,反应中一般有副产物生成,类似无机反应中的复分解反应
③取代反应包括:卤代、硝化、磺化、水解、酯化等反应类型
(2)加成反应
①定义:有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成新物质的反应
②特点:“断一,加二,都进来,不饱和度降低”;“断一”是指双键中的一个不稳定键断裂;“加二”是指加上两个其他原子或原子团,一定分别加在两个不饱和碳原子上,此反应类似无机反应中的化合反应,理论上原子利用率为100%
③能发生加成反应的物质有:烯烃(碳碳双键)、炔烃(碳碳三键)、苯环、醛、酮等
(3)消去反应
①定义:有机化合物在一定条件下,从一个分子中脱去一个或几个小分子(如水、卤化氢等),而生成含不饱和键化合物的反应
②特点:“只下不上,得不饱和键”是指卤代烃或醇在一定条件下消去小分子(如H2O或HX)得碳碳双键或碳碳三键的反应
③原理:④能发生消去反应的物质:某些卤代烃和醇
⑤能发生消去反应的卤代烃(或醇),在结构上必须具备两个条件:一是分子中碳原子数大于或等于2;二是与—X(—OH)相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子
(4)氧化反应
①定义:有机物去氢或加氧的反应
②氧化反应包括:烃和烃的衍生物的燃烧反应;烯烃、炔烃、二烯烃、苯的同系物、醇、醛等与酸性高锰酸钾反应;醇氧化为醛或酮的反应;醛氧化为羧酸的反应等
(5)还原反应
①含义:有机物加氢或去氧的反应
②还原反应包括:醛、酮还原为醇,所有与氢气的加成反应也属于还原反应,“—NO2”还原为“—NH2”等
(6)加聚反应
①定义:一定条件下,由含有不饱和键的相对分子质量小的低分子化合物以加成反应的形式结合成相对分子质量大的高分子化合物的化学反应叫加成聚合反应,简称加聚反应
②特点:单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。如:烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物
③加聚反应主要为含双键或三键的单体聚合
(7)缩合聚合反应
①定义:一定条件下,具有两个或多个官能团的单体相互结合成高分子化合物,同时有小分子(如H2O、NH3、HCl等)生成的反应称为缩合聚合反应,简称缩聚反应
②缩聚产物的结构:
③特点:单体通常是具有双官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等)或多官能团的小分子
④缩聚反应主要包括:羟酸缩聚、醇酸缩聚、氨基酸缩聚、酚醛缩聚等
【即时检测2-1】(2026·江苏盐城高三综合模拟)M()是合成药物的重要中间体,其合成路线如下:
已知:①;②;③,回答下列问题:
(3)实际经历两步反应,两步反应的反应类型依次为_______。
【答案】(3)加成反应、取代反应
【解析】(3)由分析可知,F与G先发生加成反应生成,再发生取代反应生成H();
【即时检测2-2】(2026·陕西榆林二模)有机化合物E和H是制造特种工程塑料的两种重要单体,均可以苯为起始原料按下列路线合成(部分反应步骤和条件略去):
回答下列问题:
(2)D→E的反应类型为________。
(6)已知酮可以被过氧酸(如间氯过氧苯甲酸,MCPBA)氧化为酯:。以苯为主要原料制备苯甲酸苯酯时,在反应体系中按先后顺序检测到中间有机物M、N。
①写出步骤ⅰ的试剂和条件________。
②写出步骤ⅱ中M生成N的化学方程式________。
【答案】(2)还原反应
(6)CCl4、无水AlCl3
【解析】(2)由D的结构简式可知,D的不饱和度为5,E的不饱和度为4,属于加氢的反应,为还原反应;
(6)根据已知的反应可知,得到苯甲酸苯酯,需要合成,模仿F→G的合成路线,苯在无水AlCl3 作用下与CCl4发生取代反应生成,再发生G→H的反应得到,具体合成路线为,再发生G→H的反应得到,具体合成路线为,步骤ⅰ的试剂和条件为、无水;步骤ⅱ中M生成N的化学方程式为。
03分子式、结构简式的书写
【典例3】(2026·江苏淮安高级中学下学期模拟预测)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。
回答下列问题:
(5)化合物E→F反应中,(CF3CO)2O转化为________(写结构简式)。
(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________。
【答案】(5)CF3COOH
(6)
【解析】(5)对比E和F的结构,E中S原子经(CF3CO)2O和BF3-Et2O处理后转化为F中的磺酰基(-SO2-),说明(CF3CO)2O作为氧化剂将硫醚氧化,自身被还原为三氟乙酸(CF3COOH),故其转化产物为CF3COOH。(6)C→G的合成逻辑为:二溴代物→酯→偶联→水解→氧化为砜。K的结构对称且含两个砜基,可逆向推导:K的前体F'含两个硫醚,对应E'含两个硫醚,D'为对称二酯,其前体C'为对称二溴代酯,故H(C的同系物)结构需满足与C相似的二溴代芳香酯骨架,结合K的稠环结构可推得H的结构简式。
(5)E→F反应中会生成水,(CF3CO)2O(酸酐)水解生成CF3COOH,因此转化产物是CF3COOH;
(6)H为C的同系物,结合H的分子式C10H8O4Br2及反应路线,H的结构简式为:。
■易错提醒
1.分子式计算三步法
(1)数碳:直接数键线式中所有拐点、端点的碳原子数。
(2)算氢:
①饱和碳:4个价键,缺几补几;
②双键/三键:各减少2/4个氢;
③杂原子(N/O/S):N贡献1个H,O/S不改变H数;
④公式法:不饱和度Ω=C+1−2H+2N−2X,反推H数。
(3)核对:确保所有原子数与结构一致,按C、H、O、N、X顺序书写。
2.结构简式推断四步法
(1)定骨架:根据反应物碳链/环结构、反应条件,确定产物的碳骨架是否变化(如偶联反应延长碳链)。
(2)找变化:对比反应物与产物,圈出官能团转化位点(如S→SO2、酯→羧基)。
(3)用信息:结合题干“已知”反应,匹配断键/成键规律(如(CF3CO)2O将硫醚氧化为砜,自身生成CF3COOH)。
(4)验条件:用分子式不饱和度、NMR峰数等数据验证结构合理性,确保符合所有限定条件。
3.规范书写要求
(1)结构简式:省略C-H键,保留关键官能团(如-COOH、-CONH-、-SO2-),避免简写歧义。
(2)环状/杂环:准确画出环的连接方式,杂原子位置不能错。
【即时检测3-1】(2026·江苏常州下学期高三模拟预测)天然化合物X是一种生物活性物质,某研究小组通入如下流程制备化合物X(部分流程及反应条件已省略):
(2)A→B的原子利用率为100%,则M为_______。
(3)D的结构简式为:_______。
【答案】(2)C2H5OH
(3)
【解析】根据题目第(2)问的信息(A→B的原子利用率为100%)可判断M为C2H5OH,根据已知①,PCC把B氧化成C,根据已知条件②NaBH4是强还原剂,可以把醛或酮还原成醇和E的结构简式可推出D的结构简式为:;根据E和F结构简式可推出E→F过程中E发生自身取代反应生成F和C2H5OH;F→G的过程中F和发生取代反应生成G和HBZR;G在BBr3作用下生成F。
(2)根据分析,M为C2H5OH;
(3)根据已知条件②NaBH4是强还原剂,可以把醛或酮还原成醇和E的结构简式可推出D的结构简式为:;
【即时检测3-2】(2026·河北邢台一模)洛替拉纳是一种异噁唑啉类抗寄生虫药物,通常用于治疗宠物(如犬、猫)因蜱虫和跳蚤引起的感染疾病,副作用少,其中间体Ⅰ的合成路线如下:
已知:。
(1)B的分子式是 。
(2)C的结构简式是 。
【答案】(1) C6H4NCl2Br
(2)
【解析】(1)由结构简式可知,B的分子式为C6H4NCl2Br;D中含氧官能团为酮羰基;
(2)由有机物的转化关系可知,过氧化氢作用下 与氯化氢发生取代反应生成B,则A为 ;B与亚硝酸钠溶液和氯化亚铜反应生成 ,则C为 ;
04限定条件同分异构体书写
【典例4】(2026·陕西渭南一模)三氟甲基类有机物G是一种重要的医药中间体,合成路线之一如图所示:
回答下列问题:
(6)G的同分异构体中,含有苯环且取代基有与的结构有_______种,其中谱显示有4组峰,且峰面积比为的结构简式有_______(写出1种即可)。
【答案】(6)16 、(写出1种即可)
【解析】(6)依据题意G的同分异构体含有四个取代基,即两个氟原子、(用A表示)与(用B表示),“定三(A、F、F)移一(B)”:、、、、、,即符合题意的同分异构体共有16种,其中核磁共振氢谱中峰面积比为1:1:1:3的结构简式为、(写出1种即可)。
■易错提醒
1.限制条件的同分异构体结构的推断分析
常见限定条件
对应的官能团或结构
能与NaHCO3或Na2CO3溶液反应放出气体(CO2)
—COOH
能与钠反应产生H2
—OH或—COOH
能与Na2CO3溶液反应
—OH(酚)或—COOH
能与NaOH溶液反应
—OH(酚)或—COOH或—COOR或—X
能发生银镜反应或能
含醛基(—CHO)、甲酸酯(HCOOR)
能与FeCl3溶液发生显色反应
—OH(酚)
能发生水解反应
—COOR或—X或—CONH—
既能发生水解反应又能发生银镜反应(或水解产物能发生银镜反应)
甲酸酯(HCOOR)
2.限定条件和同分异构体书写技巧
(1)确定碎片:明确书写什么物质的同分异构体,该物质的组成情况怎么样?解读限制条件,从性质联想结构,将物质分裂成一个个碎片,碎片可以是官能团,也可是烃基(尤其是官能团之外的饱和碳原子)
(2)组装分子:要关注分子的结构特点,包括几何特征和化学特征
①几何特征是指所组装的分子是空间结构还是平面结构,有无对称性
②化学特征包括等效氢、核磁共振氢谱
(3)经典例题分析
结构
要求
(邻甲基苯甲酸)
①属于芳香化合物 ②能与银氨溶液反应产生光亮的银镜
③能与NaOH溶液反应
第一步:确定有机物的类别,找出该有机物常见的类别异构体 (可以结合不饱和度)
技巧:原题有机物属于羧酸类,与羟基醛、酯互为类别异构体
第二步:结合类别异构体和已知限定条件确定基团和官能团 (核心步骤)
与银氨溶液
与NaOH溶液
备注
注意细节乃做题制胜法宝
羧酸
×
√
羟基醛
√
苯酚 √
醇羟基与NaOH溶液不反应,但酚羟基可以
酯
甲酸酯√
√
酯与银氨溶液不反应,但甲酸酯可以
综上所述,符合本题条件的有两大类:①羟基醛[(酚)—OH,—CHO];②甲酸酯(—OOCH)
第三步:按类别去找,方便快捷不出错
①若为羟基醛[(酚)—OH,—CHO],则还剩余一个碳原子,分两种情况讨论
若本环有有两个侧链,此时—CH2—只能和醛基一起,有邻、间、对3种
若本环有有三个侧链,则为—OH,—CHO、—CH3,苯环连接三个不同的取代基总共有10种
②若为甲酸酯(—OOCH):则用—OOCH取代甲苯上的氢原子,总共4种;总共17种
【即时检测4-1】(2026·浙江省精诚联盟高三一模)某研究小组按下列路线合成多巴胺单体Y(部分反应条件及试剂已简化)。
(5)写出同时符合下列条件的多巴胺单体Y的所有同分异构体的结构简式 。
①分子中只含有1个环,且为苯环;
②1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有3种不同环境的氢原子,有氰基(-CN),无羟基、醛基和过氧键(-O-O-)。
【答案】(5)、、、
【解析】(5)符合条件的Y的所有同分异构体,分子式为:C10H9O3N,不饱和度为7:①分子中只含有1个环,且为苯环,不饱和度用去4;②1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有3种不同环境的氢原子,有氰基(-CN),不饱和度用去2,无羟基、醛基和过氧键(-O-O-),分析可得:如下结构、、、;
【即时检测4-2】(2026·河北唐山一模)有机物I是一种治疗非小细胞肺癌药物的中间体,科研工作者设计的一种合成路线如下:
回答下列问题:
(6)同时满足下列条件的E的同分异构体有_______种(不考虑立体异构)。
①含环状结构;
②N原子上除氢原子外不再连接其他取代基;
③能发生银镜反应。
其中核磁共振氢谱峰面积比为2:2:2:2:1:1的结构简式为_______。
【答案】(6)14
【解析】(6)含,能发生银镜反应,说明含有醛基,根据E的结构简式,推出不含其他不饱和键或环,取代基为-CH2CHO,有3种,取代基为-CH3、-CHO,-CH3固定在①位置上,-CHO可以在①②③上,有3种,-CHO固定在①位置上,-CH3可以在②③上,有2种,-CH3固定在②位置上,-CHO在苯环上有3种位置,-CH3固定在③位置上,-CHO在苯环上有3种位置,综上所述符合条件的共有14种结构;根据核磁共振氢谱峰面积比,符合条件的结构简式为 。
05合成路线设计
【典例5】(2026·陕西西安一模)有机物H是合成某药物的中间体,其合成路线如图:
回答下列问题:
(6)已知:,参照上述合成路线,设计以为原料制备的合成路线________。(无机试剂任用)
【答案】(6)
【解析】(6)以为原料制备的基本思路为:根据G到H的反应条件,反应生成,再根据,生成,再在的作用下生成,与NaBH4作用生成,最后消去得到产物;合成路线为:。
■易错提醒
1.表达方式
A B C…… →D
2.总体思路
根据目标分子与原料分子的差异构建碳骨架和实现官能团转化
3.常用方法
第一步:从目标产物的结构出发
先观察目标产物的结构特点,特别是观察目标产物中所含的官能团。
第二步:目标产物中碳骨架与原料物质中碳骨架的联系
分析原料物质中碳骨架的变化和官能团的引入(或转化),结合已知信息或利用合成路线的某些片段,采用逆推或正推法初步分析合成思路。
第三步:拆分
从目标产物出发逆推,切断关键的官能团或化学键,拆分得到反应物(或原料);从原料正推得到中间产物。
第四步:合成
根据之前拆分的步骤和关键物质从原料正向梳理,设计合成路线。
常用方法
正向合
成法
从某种原料分子开始,对比目标分子与原料分子的结构(碳骨架及官能团),对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入(或者官能团的转化),从而设计出合理的合成路线,其思维程序为
……。
逆向合
成法
从目标分子着手,分析目标分子的结构,然后由目标分子逆推出原料分子,并进行合成路线的设计,其思维程序为
……。
正逆双
向合成法
采用正推和逆推相结合的方法,是解决合成路线题的最实用的方法,其思维程序为
……。
4.常用的合成路线
有机合成往往要经过多步反应才能完成,因此确定有机合成的途径和路线时,要进行合理选择。
(1)一元合成路线
R—CH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯
(2)二元合成路线
CH2CH2 CH2X—CH2XCH2OH—CH2OH
HOOC—COOH链酯、环酯、聚酯
(3)芳香化合物的合成路线
①
②芳香酯
注意:与Cl2反应时条件不同所得产物不同,光照时,只取代侧链甲基上的氢原子,生成;而Fe作催化剂时,取代苯环上甲基邻、对位上的氢原子,生成。
【即时检测5-1】(2026·浙江杭州二中高三三模)天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。
已知:Ⅰ.;
Ⅱ.的苯环上发生取代反应时,基团主要取代在间位。
(6)以和CH3I为原料,合成,写出路线流程图(无机试剂任选)___________。
【答案】(6)
【解析】(6)根据产物进行倒推,最终产物之前应该是酮羰基的α-H的取代反应,结合反应原料是甲苯这一点,推导出前一步应该是用一个-CH3取代了一个H。即,继续倒推,该产物的酮羰基应是由-OH氧化得来的,所以得到:,接下来开始从反应物开始合成,反应物为甲苯,要得到羟基,则需要通过卤原子取代之后,水解得到,根据题中的苯环上发生取代反应时,基团主要取代在间位,可以先对甲苯进行磺化反应,得到:,之后用FeBr3催化取代得到:,然后根据题干脱去磺酸基,得到,然后H2催化加成,最后-Br水解得到:。综上,有机合成的路线为:。
【即时检测5-2】(2026·江苏连云港高三模拟预测)索拉非尼(H)可用于肝癌的治疗,其一种合成路线如下:
(6)已知:
请设计以和为原料制备的合成路线 。(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】(6)
【解析】(6)和溴发生加成反应生成,与NaOH的乙醇溶液共热,发生消去反应产生,与酸性KMnO4溶液发生氧化反应产生,与SOCl2发生羧基中羟基的取代反应产生,与CH3CH2NH2在CH3OH/THF存在条件下发生取代反应产生目标产物,故以和CH3CH2NH2为原料制取的合成路线为:。
夯实基础
1.(2026·浙江湖州高二期末)白藜芦醇(化合物Ⅰ)具有抗肿瘤、抗氧化、消炎等功效。以下是某课题组合成白藜芦醇的路线。
(1)B中官能团名称为_______。C的酸性_______间苯二酚(填“>”“<”或“=”)。
(2)在足量氢氧化钠作用下,C→D的方程式为_______。
(3)下列说法正确的是_______。
A.A→B的反应属于取代反应
B.C能形成分子间氢键
C.E→F的转化时,产物中可能有C2H5Br生成
D.H分子中所有碳原子不可能共平面
(4)请写出同时符合下列条件的化合物Ⅰ的所有同分异构体的结构简式_______。
Ⅰ.分子中有一个手性碳和两个苯环,且两个苯环上一氯代物的个数不同
Ⅱ.1mol该分子中有2mol酚羟基且该分子能发生银镜反应
(5)写出由和制备G的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)_______。
【答案】(1) 氨基 <
(2)+Na2SO4+2H2O
(3)BC
(4)
(5)
【解析】A中硝基被还原为氨基,则B为::,有机物B发生两个连续的反应后将结构中的氨基转化为羟基,得到有机物C,有机物C发生取代反应得到有机物D,根据有机物D的分子式可以推出有机物D为:,有机物D与NBS发生取代反应得到有机物E,根据有机物E的分子式可以推出有机物E为:,有机物E与P(OC2H5)3反应得到有机物F,有机物F与有机物G发生反应得到有机物H:,最后有机物H与BBr3反应得到目标化合物I。
(1)根据分析,B为,官能团名称为:氨基;C中含甲基,为推电子基团,故C的酸性<间苯二酚;
(2)根据分析,D为,在足量氢氧化钠作用下,C→D的方程式为:+Na2SO4+2H2O;
(3)A项,根据分析,A→B的反应属于还原反应,A错误;B项,C中含羟基,能形成分子间氢键,B正确;C项,E与P(OC2H5)3反应得到有机物F,产物中可能有C2H5Br生成,C正确;D项,H为,苯环和双键均为平面结构,与苯环直接相连的碳原子与苯环共平面,故H分子中所有碳原子可能共平面,D错误;故选BC;
(4)I的同分异构体满足:分子中有一个手性碳和两个苯环,且两个苯环上一氯代物的个数不同,1mol该分子中有2mol酚羟基且该分子能发生银镜反应,满足条件的结构简式为:;
(5)发生取代反应得到,发生取代反应得到,发生水解反应得到,发生催化氧化反应得到,故合成路线为:。
2.(2026·浙江丽水高二期末)有机物G是从满山红及其他杜鹃属植物中提取的一种具有祛痰功效药物,可通过以下路线合成:
已知:①
②醛和酮也能发生羟醛缩合反应:
请回答:
(1)化合物A的结构简式是______,C分子中的官能团名称是______。
(2)E→F的化学方程式是______。
(3)下列说法正确的是______。
A.B→C的反应类型是取代反应
B.谱显示化合物D中有4种不同化学环境的氢原子
C.C→D的反应方程式为:
D.D→E过程中AlCl3中Al有空轨道,与Cl形成配位键,促使X中的碳氯键断裂
(4)芳香族化合物M是E的同分异构体,写出同时符合下列条件的M的结构简式______。
①包含-OOCH片段;②苯环上有3个取代基且互为间位,其中两个为酚羟基
(5)以化合物X、苯酚和乙醛原料,设计一种制备的合成路线(用流程图表示,无机试剂任选)______。
【答案】(1) 氨基
(2)
(3)BCD
(4)、、、、
(5)
【解析】A和浓硝酸反应生成B,从B的结构以及A的分子式可知,A为;B中的硝基在Fe/HCl作用下被还原为氨基得到C;C中的氨基转化为羟基得到D;D和CH3COCl发生已知中的反应①生成E;E和Y在稀碱溶液中发生已知中的反应②生成F,F分子比E多了7个碳原子,结合G的结构以及已知②中的反应可知,Y为,F为;F在浓硫酸作用下苯环上的一个羟基和新生成的羟基发生分子间脱水成环生成醚键,得到G,据此分析作答。
(1)根据分析,可知A的结构简式是;根据C的结构简式可知,分子中的官能团名称是氨基,故选:;氨基。
(2)E为和在稀碱溶液中发生已知中的反应②生成F为,化学方程式为:。
(3)A项,B中的硝基苯还原为氨基,所以B→C的反应类型是还原反应,A项错误; B项,根据化合物D的结构可知,连有两个甲基的碳原子的之间的碳原子和其对位碳原子之间的连线是该分子的对称轴,则D分子中两个甲基上的氢原子是等效氢原子,三个羟基中对称位置上的两个羟基的氢原子等效,所以该分子中共有四种不同化学环境的氢原子,B项正确;C项,C→D的过程中,亚硝酸根离子具有氧化性,将氨基氧化为羟基,化学方程式为:,C项正确;D项,D→E过程中,因为AlCl3中Al有空轨道,与Cl形成配位键,促使X中的碳氯键断裂,剩下部分取代苯环上氢原子,D项正确;故选BCD。
(4)芳香族化合物M是E的同分异构体,要求M①包含-OOCH片段;②苯环上有3个取代基且互为间位,其中两个为酚羟基,则─OOCH和其他三个碳原子都必须连在同一个碳原子上,位于两个羟基的间位,所以可以有—CH(CH3)CH2OOCH、—CH2CH(CH3)OOCH、—CH(CH2CH3)OOCH、—CH2CH2CH2OOCH、—C(CH3)2OOCH五种结构,即、、、、,故选:、、、、。
(5)根据制取G的流程可知,要制备,需要发生流程中类似F→G的反应,而得到,需要发生已知中的反应②,由和乙醛反应制取,可由苯酚和CH3COCl即X发生流程中的D→E的反应制取,所以合成路线为:。
3.(2026·宁夏山西一模)盐酸芬戈莫德(H)是一种治疗多发性硬化症的新型免疫抑制剂,以下是其中一种合成路线(部分反应条件已简化)
已知:+R′CH2NO2
(1)由B生成C的反应类型为_______;G中官能团的名称为_______。
(2)已知由E生成F的反应类型为取代反应,写出F的结构简式_______。
(3)由D生成E的反应目的是_______。
(4)试剂X的名称为_______。
(5)在C的同分异构体中,同时满足下列条件的可能结构共有_______种(不含立体异构)
(a)含有苯环和硝基;
(b)核磁共振氢谱显示有四组峰,峰面积之比为6:2:2:1。
上述同分异构体中,硝基和苯环直接相连的结构简式为_______。
(6)参照上述合成路线,写出苯甲醛和硝基甲烷为原料合成的路线_______。
【答案】(1)还原反应 氨基、醚键 (2)
(3)保护羟基
(4)甲醛
(5)4
(6)
【解析】(1)依据分析B中酮羰基被还原生成C,则B生成C的反应类型为还原反应;G()中官能团名称为:氨基、醚键;故答案为:还原反应;氨基、醚键;
(2)依据分析,F的结构简式为:;
(3)据分析D到E把-OH转化为醚键,G到H又转化为-OH,则由D生成E的反应目的是保护羟基;
(4)依据分析,C发生已知反应得到D,由D的结构式,推测试剂X为甲醛(HCHO);故答案为:甲醛;
(5)在C()的同分异构体中,(a)含有苯环和硝基,剩余三个饱和碳; (b)核磁共振氢谱显示有四组峰,峰面积之比为6:2:2:1,有两个甲基处在对称位置;符合题意的结构简式为:、、、 (共4种);上述同分异构体中,硝基和苯环直接相连的结构简式为:;故答案为:4;;
(6)结合题目信息,先和发生加成反应生成,催化氧化得到,根据合成路线,还原酮羰基生成;则合成路线为:。
4.(2026·陕西商洛二模)化合物K是合成某生物碱的中间体,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)。
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为___________。
(2)B发生消去反应得到的有机物结构简式为___________。
(3)A→C的化学方程式为___________。
(4)用“*”标出D中的手性碳原子___________。
(5)写出一种满足下列条件的F的同分异构体的结构简式___________。
①含硝基,能与溶液发生显色反应
②核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为9:2:2
(6)G→H的反应类型为___________。
(7)J+F→K中另一产物的化学式为___________。
(8)依据G→J的反应信息,写出以和为原料制备J的合成路线___________(无机试剂任选)。
【答案】(1)酯基、氰基
(2)
(3)+或2+22
(4)
(5)或
(6)氧化反应
(7)
(8)
【解析】(1)根据A的结构简式,A中官能团的名称为酯基、氰基;
(2)B中含有碳溴键,发生消去反应得到 ;
(3)A和B发生取代反应生成C,吸收生成的HBr,反应方程式为:+或2+22;
(4)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳,D中的手性碳原子为;
(5)F的分子式为,不饱和度为5,同分异构体满足①含硝基,能与溶液发生显色反应,说明苯环上存在酚羟基,含有硝基,说明其余结构均为饱和结构(苯环占用4个不饱和度,硝基占用1个不饱和度),②核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积比为9:2:2,说明含有3个相同环境的甲基,且含有2个酚羟基,满足条件的结构简式为或 ;
(6)G中羟基氧化为醛基生成H,反应类型是氧化反应;
(7)J+F→K反应中,羧基脱掉羟基,氨基脱掉氢,另一种产物为;
(8)根据的合成路线,先将中羟基氧化为醛基,醛基和中的氨基发生反应即可得到J,故合成路线是 。
5.(2026·江苏徐州高三期中)化合物G是合成新型止咳药物的中间体,一种合成路线如下:
已知:+
(1)D中含氧官能团的名称为___________。
(2)A→B的反应类型为___________。
(3)C→D的副产物分子式为,其结构简式为___________。
(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分子中不同化学环境的氢原子个数比是。
(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,合成路线流程示意图示例见本题题干)___________。
【答案】(1)醚键、醛基
(2)取代反应
(3)
(4)或
(5)
【分析】A中得Br被醛基取代生成B,B经反应转化为烯烃结构的化合物 C,C 中的烯烃结构与醛基结合,生成含双醛基的化合物 D,D发生消去反应(脱去小分子),形成不饱和键,生成化合物 E, E先与硼烷发生加成反应,再经氧化,将不饱和键转化为羟基,生成含羟基的化合物 F,在H+催化下,发生分子内的结构重排,最终生成目标中间体 G。
【解析】(1)观察 D 的结构,其含有的含氧官能团为醚键和醛基;
(2)A 的结构含Br和HCON(CH3)2,B 的结构中Br被OHC-取代,因此反应类型为取代反应;
(3)C→D 是炔烃HC≡C-CH3与醛基的加成反应,主产物是炔基与一个醛基加成;副产物是炔基与另一个醛基加成(结合分子式C16H22O3),结构简式为
(4)能与FeCl3显紫色→含酚羟基;氢原子化学环境比 6:3:1→结构高度对称(如 2 个甲氧基、1 个酚羟基,且对称分布)。符合条件的结构为或;
(5)以原料为基础,步骤如下:原料与Br2/CCl4加成得二溴代物;二溴代物经NaOH/乙醇消去得炔烃;CH3CH2CH2OH经O2/Cu氧化得丙醛;丙醛与CH2=PPH3反应得烯烃;炔烃再与烯烃加成得目标产物,合成路线可表示为。
6.(2026·江苏南京高三月考)化合物G是一种抗失眠药物,其合成路线如下:
(1)B→C的反应类型为 。
(2)E的结构简式为 。
(3)E→F进行过程中加入K2CO3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FeCl3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K2CO3会与生成的HBr反应,使反应正向进行的程度更大
(4)
(5)
【解析】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SOCl2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、ZnCl2、NaOH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。
(1)由分析可知,B→C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)E→F进行过程中加入K2CO3会显著提升的产率,其原因是加入K2CO3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FeCl3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SOCl2作用下可以发生取代反应生成,在苯与ZnCl2、NaOH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。
综合运用
7.(2026·广西南宁高三月考)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已知(R为烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)写出A的结构简式 ;其中碳原子的杂化方式是 。
(2)F中含氧官能团名称为 。
(3)写出B→D的化学方程式为 。
(4)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 。
(5)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.它有4个手性碳原子
C.奥司他韦分子中的六元环,碳原子不在同一个平面上
D.1 mol奥司他韦最多消耗3 mol NaOH
(6)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NaHCO3溶液反应产生气体;③含-CF3。
(7)请结合题中流程和已知,写出利用CH3CH2CH2Br和为主要原料制备的合成路线 (无机试剂任选)。
【答案】(1) CH2=CH-COOH sp2
(2)酰胺基
(3)+→
(4)取代反应
(5)BD
(6)8
(7)
【解析】A与CF3CH2OH反应生成B,发生了酯化反应,则A的结构为CH2=CH-COOH,B与C(CH2=CH-CH=CH2)发生加成(信息反应①)生成D,据此分析;
(1)A为丙烯酸:CH2=CH-COOH,三个碳均连接双键,价层电子对数为,杂化方式为sp2杂化。
(2)F中含氧官能团名称为酰胺基。
(3)B到D发生双烯合成反应为+→。
(4)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。
(5)M中含有酰胺基、氨基、醚键、酯基、碳碳双键,A正确;碳原子上连接4个不同的基团具有手性,M分子中含有3个手性碳:,B错误;六元环中含有4个饱和碳原子、1个碳碳双键,只有碳碳双键是平面形,饱和碳原子是四面体形,则六元环中碳原子不在同一个平面上,C正确;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,故选BD。
(6)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。
(7)由信息反应①知可由+双烯合成而来,而可由提供的溴代丙烷消去合成,根据信息反应②可由提供的中分子开头的的醛基氧和分子末尾的甲基反应,脱去一分子水,发生分子内反应而来:故合成路线为。
8.(2026·湖北高三调考)瑞普替尼(K)是一种酪氨酸激酶抑制剂,其合成路线之一如下:
已知:
(1)A的名称为 ,K中含氧官能团名称为 。
(2)B→D中还生成了H2O,则C的结构简式为 。
(3)E→F的化学反应方程式为 。
(4)从结构的角度分析B的酸性强于A的原因 。
(5)在B的同分异构体中,符合下列条件的有 种。
a.含苯环且存在与苯环直接相连的氟原子 b.能发生银镜反应
(6)G可以由以下路线合成:
已知的反应类型为取代反应,则N的结构简式为 ,反应的另一产物的名称为 。
【答案】(1) 对氟苯酚(4-氟苯酚) 醚键、酰胺基
(2)
(3)
(4)醛基为吸电子基团,故B中-OH的极性更强,酸性更强
(5)12
(6) 乙醇
【解析】结合B结构和A的分子式,可知化合物A为,B与C发生类似已知信息中的反应生成D和水,由B、D结构可知C为,D与CH3MgBr反应生成E,E与H2O、HCl反应生成F和,F与G反应生成H,H最终可转化为瑞普替尼(K)。
(1)由分析可知A结构简式为,名称为对氟苯酚(4-氟苯酚);根据K的结构简式,可知K中含氧官能团为醚键、酰胺基;
(2)B与C发生类似已知信息中的反应生成D和水,由B、D结构可知C的结构简式为;
(3)由分析可知E与H2O、HCl反应生成F和,E→F的化学反应方程式为:;
(4)由分析可知A为,B为,因为醛基为吸电子基团,故B中-OH的极性更强,酸性也更强;
(5)B的分子式C7H5FO2,不饱和度为5。其同分异构体含苯环且苯环直接连F;能发生银镜反应说明含醛基(-CHO)或甲酸酯基(HCOO-)。若含醛基肯定还含有酚羟基(-OH),苯环上有三个支链,可采用“定二移一”法确定同分异构体的数目,即先固定-CHO和F位置,再移动-OH位置,如图示、、,共有10种;若含甲酸酯基,则苯环有两个支链,共3种:、、;故B的同分异构体中,符合条件的有13-1(B本身)=12种;
(6)已知L+M→N的反应类型为取代反应,结合L、M、G的结构简式,N是L的氨基(-NH2)、亚氨基(-NH-)与M发生取代后形成的产物,反应过程中,L中断氨基(-NH2)中的一个N-H键、亚氨基(-NH-)中的一个N-H键,M断酯基中的一个C-O键及(碳碳)双键碳原子形成的C-O键,一分子L和一分子M发生取代反应生成一分子N和两分子CH3CH2OH(乙醇),N的结构简式为,另一产物名称为乙醇。
9.(2026·江苏苏州高三月考)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KMnO4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C11H15BrO,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FeCl3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)
【解析】
化合物A与CH3I在C2H5ONa条件下发生取代反应生成B,B和C在C2H5ONa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C11H15BrO,结合路线图中D的结构式可知,C的结构式为。D在NaOH条件下水解,之后经HCl酸化生成E。E与CH3I在C2H5ONa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项,E和G中含有的官能团为醚键和羧基,种类相同,A正确;B项,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项,E和G的苯环均连接甲基,可以使酸性KMnO4 溶液褪色,C正确;D项,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C19H28O5。根据题干要求,D的异构体可以使FeCl3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:。
10.(2026·江苏苏州高二月考)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。从化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:
(1)D中官能团的名称为 。
(2)的反应类型 。
(3)已知:,则G的结构简式 。
(4)与H有相同碳原子数和氢原子数的芳香烃的同分异构体中,核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为的结构简式为 。
(5)已知:,此反应得到的有机物称为、-不饱和酮,H在碱性溶液中易分子内发生类似反应从而构建双环结构,主要产物为I()和另一种、-不饱和酮J,J的结构简式为 。
(6)以和为原料可合成,请将以下合成路线补充完整: 。
【答案】(1)羟基
(2)氧化反应
(3)
(4)、
(5)
(6) 或( )
【解析】A发生加成反应生成B,B和镁单质反应转化为C,C与CH3COCH3转化为含有羟基的D,D发生消去反应引入碳碳双键生成E,E和碱性高锰酸钾反应生成F,F发生消去反应得到双烯G,结合H的结构简式可知G的结构简式为,,G和 发生加成反应生成H;
(1)由D的结构简式可知,D中官能团的名称为羟基;
(2)E→F的反应是碳碳双键在碱性高锰酸钾条件下,两端各加上一个羟基生成邻二醇的反应,属于氧化反应;
(3)由分析可知,G为;
(4)由题可知,H的不饱和度为4,芳香烃中含有苯环,因此与H有相同碳原子数和氢原子数的芳香烃的同分异构体中除苯环外其余成分均饱和,根据核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为9:2:2:3,则符合条件的结构简式为:、;
(5)由已知原理可知, 中下侧的羰基与上侧的甲基碳形成碳碳双键得到α,β-不饱和酮J,则J的结构简式为;
(6) 发生D生成E的反应引入碳碳双键,再发生E生成F的反应引入2个羟基,再发生消去反应生成二烯,二烯与发生加成反应生成目标产物,故流程为: 或( )。
11.(2026·江苏镇江高三联考)盐酸恩沙替尼(J)是首个由中国企业主导在全球上市的小分子肺癌靶向创新药,其合成路线如下。
已知:
回答下列问题:
(1)A→C的反应类型是 。B中手性碳原子数为 。
(2)C分子中含氧官能团的名称为硝基和 。
(3)在G转化为H的过程中,加入足量三乙胺[(C2H5)3N]可提高H的产率,原因是 。
(4)写出满足下列条件的()的同分异构体的结构简式: 。
①含4个-OCH3;②含五元环的环状结构;③核磁共振氢谱显示有2组峰;④使酸性KMnO4溶液褪色。
(5)据题中信息,以苯为原料,设计合成食品香料的路线 (用流程图表示,其他无机试剂任选)。
【答案】(1) 取代反应 2
(2)酰胺基
(3)在G转化为H的过程中有HCl生成,三乙胺为碱性物质,能够消耗反应生成的HCl,促进平衡正向移动,提高H的产率
(4)
(5)
【解析】由图知,A和B发生取代反应生成C,C和Boc2O发生取代反应生成D,保护-NH-上的氢,D发生还原反应生成E,F和Boc2O发生取代反应生成G,G发生已知信息的反应原理生成H,H和LiOH发生取代反应生成I,E和I经过多步反应生成J,以此解答。
(1)A和B发生取代反应生成C,A→C的反应类型是取代反应;B中手性碳原子数为2个();
(2)C分子中含氧官能团的名称为硝基(-NO2)和酰胺基;
(3)在G转化为H的过程中,加入足量三乙胺可提高H的产率,原因是:在G转化为H的过程中有HCl生成,三乙胺为碱性物质,能够消耗反应生成的HCl,促进平衡正向移动,提高H的产率;
(4)()的同分异构体满足下列条件:①含4个-OCH3;②含五元环的环状结构;③核磁共振氢谱显示有2组峰,含有2种环境的H原子,说明其是对称的结构,O原子需要参与成环;④使酸性KMnO4溶液褪色,说明其中含有碳碳双键;则满足条件的同分异构体为: ;
(5)苯先和Cl2发生取代反应生成,和CO在催化剂条件下反应生成,和NaBH4发生还原反应生成,和发生取代反应生成目标产物,合成路线为: 。
12.(2026·陕西商洛模拟预测)多巴胺是大脑中含量最丰富的儿茶酚胺类神经递质,生物体内以L-酪氨酸为原料合成多巴胺。最终合成肾上腺素的过程如下:
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是________。
(2)D→E的反应类型是________。
(3)化合物B苯环上的一氯代物有________种。
(4)若C苯环上的三个取代基不变,只考虑取代基的位置异构,则化合物C的同分异构体有________种
(5)C(多巴胺)的降解过程主要有两条途径,其中涉及的降解酶是相同的,最终产物也相同。
化合物G的结构简式为________。同一环境下,C(多巴胺)分别与降解酶X和降解酶Y作用时的产物不同(分别为F和G)的原因是________。
(6)已知A→B、B→C产率分别为98%、95%,则A→C的总产率为________。
【答案】(1)羟基、羧基
(2)取代反应
(3)3
(4)5
(5) 催化剂具有选择性
(6)93%(或93.1%)
【解析】(1)A中含氧官能团的名称是羟基、羧基;
(2)D→E,从二者结构来看,E是D结构中氨基上的一个氢原子被甲基转移酶中的甲基取代生成的,故反应类型为取代反应;
(3)化合物B的苯环上有3种等效氢,化合物B苯环上的一氯代物有3种;
(4)化合物C的结构简式为,苯环上的三个取代基不变,只考虑取代基的位置异构,则可先确定2个羟基位置,若羟基是相邻的,考虑对称,则另外一个取代基的位置除了C外只有一种,若两个羟基是相间结构,则另外一个取代基在苯环上位置有3处,对应3种结构,若两个羟基是对称结构,则另外一个取代基在苯环上的位置只有一种结构,则满足条件的化合物C的同分异构体共有1+3+1=5种;
(5)C(多巴胺)的降解过程主要有两条途径,其中涉及的降解酶是相同的,最终产物也相同,经分析推理,化合物G的结构简式为,通过分析同一环境下,C(多巴胺)分别与降解酶X和降解酶Y作用时的产物不同(分别为F和G),是因为降解酶X和降解酶Y是不同的酶,酶的催化具有选择性;
(6)已知A→B、B→C产率分别为98%、95%,则A→C的总产率为98%95%=93%(或93.1%)。
13.(2026·山西朔州一模)佐匹克隆(Zopiclone)是一种具有显著镇静催眠效果的催眠药,其副作用轻微而被广泛应用。其合成路线如下:
已知:①;②。
回答下列问题:
(1)化合物C中含氧官能团的名称为___________、___________。
(2)化合物(CH3CO)2O的名称为___________。
(3)下列有关说法不正确的是___________(填序号)。
A.D→E的过程中发生了还原反应
B.CH3CN可在酸性条件下水解生成CH3COOH
C.已知甲基是推电子基团,F的碱性比弱
D.与E互为同系物
(4)化合物C与SOCl2生成化合物D的反应方程式为___________。
(5)E和G生成佐匹克隆的反应中NaH的作用为___________。
(6)相对分子质量比F大14、且含有“”原子团的化合物的同分异构体共有___________种(不考虑立体异构),写出其中一种核磁共振氢谱上显示峰值比为的同分异构体的结构简式___________。
(7)化合物M转化为K的路线如下(部分反应条件及产物略),其中化合物N、K的结构简式分别为___________、___________。
【答案】(1)羧基 酰胺基
(2)乙酸酐
(3)CD
(4)+→+ SO2↑+2HCl
(5)脱去E中羟基上的氢,使其形成醇钠,增强亲核性,促进反应进行
(6) 8
(7)
【解析】(1)由结构,化合物C中含氧官能团的名称为羧基、酰胺基;
(2)化合物的名称为乙酸酐;
(3)A.D中羰基还原为羟基得到E,发生了还原反应,A正确;B.中含氰基,可在酸性条件下水解生成,B正确;C.已知甲基是推电子基团,使得F中N上的电子云密度增大,导致F的碱性比强,C错误;D.同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;与E不互为同系物,D错误;故选CD;
(4)化合物C与生成化合物D,结合质量守恒,还生成二氧化硫和HCl,反应方程式为+→+SO2↑+2HCl;
(5)E和G生成佐匹克隆,E中含羟基,反应中NaH的作用为脱去E中羟基上的氢,使其形成醇钠,增强亲核性,促进反应进行;
(6)相对分子质量比F大14、且含有“”原子团的化合物的同分异构体,则其比F多含1个-CH2,若环上含1个取代基,可以为、,若环上2个取代基,首先确定1个甲基,再确定第二个甲基,可以为、,共有8种(不考虑立体异构),其中一种核磁共振氢谱上显示峰值比为的同分异构体,则结构对称,结构简式;
(7)由流程,M中氨基和酸酐反应生成N,结合N化学式,N为,N中羟基发生E、G反应原理生成产物K,则K为:。
思维拔高
14.(2026·河北保定三模)化合物H为利尿降压药物,其合成路线之一如下:
已知:
回答下列问题:
(1)化合物C中的官能团名称为___________。
(2)化合物E的结构简式为___________。
(3)的反应类型为___________。
(4)X的碱性___________(填“大于”或“小于”)邻硝基苯胺。
(5)写出的反应方程式___________。
(6)同时满足下列条件的化合物X的同分异构体M有___________种(不考虑立体异构)。
①分子中有3种不同化学环境的氢原子;
②有氰基(),不含双键和环状结构,1 mol化合物M最多与4 mol H2加成。
(7)参考的转化,设计化合物的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中M和N的结构简式分别为___________和___________。
【答案】(1)碳氯键、酰胺基
(2)
(3)取代反应
(4)大于
(5)
(6)4
(7)
【解析】根据已知反应,硝基在条件下还原为氨基,A中硝基还原得到分子式为的B,B为,B与乙酸酐发生取代反应生成C和乙酸,则C为, D中苯环侧链甲基被氧化转化为羧基,E为,E经碱性条件下水解、酸化,酰胺基转化为氨基得到F,该反应为取代反应。F与分子式为的X()发生取代反应,F中羧基与X中氨基“酸脱羟基氨脱氢”脱水生成含酰胺基的G。G与乙醛在条件下发生环化反应得到H。
(1)化合物C中含有的官能团为与苯环直接相连的碳氯键,以及酰胺基。
(2)由分析知,E的结构简式为。
(3)E→F是酰胺基水解成氨基的反应,该反应为取代反应。
(4)X为,苯环上的甲基为推电子基,可增大氨基氮原子的电子云密度,使氨基更易结合氢离子;邻硝基苯胺中硝基为强吸电子基,会降低氨基氮原子的电子云密度,使氨基结合氢离子的能力减弱,因此X的碱性大于邻硝基苯胺。
(5)F中羧基与X中氨基“酸脱羟基氨脱氢”脱水生成含酰胺基的G,反应方程式为。
(6)X()的同分异构体M分子式为,不饱和度为4。结合限定条件:含氰基(不饱和度为2,1mol可与2mol 加成),不含双键和环状结构,因此还含一个碳碳三键(2个不饱和度,1mol可与2mol 加成),且分子含3种不同化学环境的氢,则符合条件的结构共4种,分别为、、、。
(7)起始对硝基苯甲醛的醛基与HCN发生加成反应,醛基碳氧双键中的一个共价键断开,氧原子连接氢原子得到羟基,碳原子连接氰基,因此M的结构为。后续发生催化氧化反应得到,中氰基水解为羧基得到,中的硝基在Fe/HCl条件下还原为氨基得到N,N为,两分子N与一分子乙醛发生反应生成和一分子水。
15.(2026·湖南永州三模)盐酸醋克利定(H)可用于治疗成人老花眼,以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去):
已知:Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是_______。
(2)B→C的反应类型是_______。
(3)反应①中加入K2CO3的作用是_______。
(4)反应②的化学方程式为_______。
(5)F的结构简式为_______。
(6)A的同分异构体中含有的有_______种(不考虑立体异构)。
(7)参照上述流程,以、CH3CH2OH为主要原料,设计的合成路线图_______(无机试剂任选)。
【答案】(1)羧基
(2)取代反应
(3)与盐酸反应,降低产物浓度,使平衡正向移动,提高转化率
(4)
(5)
(6)12
(7)
【解析】A 与SOCl2发生羧酸的酰氯化反应,羧基被转化为酰氯;同时哌啶环上的氨基与反应生成的HCl成盐,得到 B;B 中的酰氯与乙醇发生取代反应(酯化),酰氯被转化为乙酯,得到 C;C 在K2CO3作用下,与氯乙酸乙酯发生氨基的亲核取代反应(烷基化),哌啶环上的仲胺脱质子后进攻氯乙酸乙酯的亚甲基碳,在 N 上引入乙酸乙酯侧链,得到 D;D 在叔丁醇钾(强碱)作用下,发生分子内的酯缩合反应:侧链的酯基被碱夺去 α-H 形成烯醇负离子,再进攻哌啶环上的酯羰基,脱去一分子乙醇,关环形成五元环的 β-酮酯结构,得到 E;E 经两步反应转化为 F:HCl酸性条件下,酯基水解为羧基,得到 β-酮酸;加热条件下,β-酮酸发生脱羧反应(依据已知条件Ⅱ),失去一分子CO2,得到酮类产物 F;F在NaOH和NaBH4作用下,酮羰基被NaBH4(温和还原剂)还原为羟基,为后续的成酯反应做准备;中间体 G 中的羟基与乙酸(或乙酸酐)发生酯化反应,生成H。
(1)根据A得结构简式可知A得含氧官能团为羧基;
(2)B 中的酰氯(-COCl)与乙醇(CH3CH2OH)发生反应,生成酯,该反应属于取代反应(酯化反应)。
(3)K2CO3是弱碱,作用是:与反应生成的HCl中和,促进反应正向进行;避免HCl与反应物中的氨基发生成盐副反应。吸收反应生成的HCl,提高反应物的转化率;
(4)D→E 是已知条件Ⅰ的Dieckmann 缩合反应,方程式为:;
(5)E 经酸性水解、加热脱羧(已知条件Ⅱ),得到分子式为的 F,结构简式为:;
(6)双键碳骨架三种,取代基连在碳骨架上,分别有4、2、2种。环有三元环和四元环,分别有3、1种,可得A的同分异构体中含有的有12种;
(7)氰基水解:原料中的两个-CN在酸性条件下水解为-COOH,得到二元羧酸。酯化反应:二元羧酸与乙醇发生酯化反应,生成二乙酯,为后续缩合提供反应位点。根据条件Ⅰ的Dieckmann 缩合:二乙酯在强碱(叔丁醇钾)作用下发生分子内的酯缩合,关环形成六元环的 β- 酮酯;参照流程设计合成路线图:。
16.(2026·天津滨海新区二模)奥司他韦是一种治疗甲型和乙型流感的特效药物。有机物J是合成奥司他韦的重要中间体,其一种合成路线如下:
已知:Ⅰ.(、、、代表烃基或氢原子)
Ⅱ.(R、R′代表烃基或氢原子)
回答下列问题:
(1)A中碳原子的杂化类型为_______;B中最多共平面原子数目为_______。
(2)J中含氧官能团的名称为_______;G→H的反应类型为_______。
(3)C→D的化学方程式为_______。
(4)F的结构简式为_______。
(5)下列说法错误的是_______。
A.E→F的反应条件为浓硫酸、加热
B.化合物E与过量浓溴水反应可得到白色沉淀
C.化合物H可能存在顺反异构和对映异构
D.反应过程中硫原子的杂化方式发生了变化
(6)M是比J少5个碳原子的同系物,M的同分异构体中符合下列条件的有_______种(不考虑立体异构,同一个碳上连接两个或两个以上-OH时结构不稳定)。
①能与,溶液发生显色反应 ②核磁共振氢谱有4组峰 ③分子中不含—O—O—结构
(7)由上述信息,写出以2-丁烯和为主要原料制备的合成路线_______。
【答案】(1) sp2(杂化)和 sp3(杂化) 10
(2) 醚键、酯基 取代反应
(3)
(4)
(5)BD
(6)6
(7)
【解析】由B的结构简式和已知信息Ⅰ可推出A为。B与氢气发生加成反应生成的C为,C发生催化氧化生成的D为,根据H的结构简式和CH3SO2Cl,推出G发生取代反应生成H和HCl,则G为,对比D和G的结构简式以及信息Ⅱ推出F的结构简式为,对比E的分子式以及和F的结构简式,推出E→F为酯化反应,反应条件为浓硫酸、加热,则E为。
(1)A的结构简式为,双键碳sp2杂化,单键碳为sp3杂化;根据B的结构简式,碳碳双键中碳原子杂化类型为sp2,羰基中碳原子杂化类型为sp2,根据不共线三点确定一个平面,如图所示,因此最多共面原子数目为10;
(2)根据J的结构简式,含氧官能团为醚键、酯基;G的结构简式为,根据H的结构简式,-SO2CH3取代G中羟基上的H原子,该反应类型为取代反应;
(3)根据分析,C→D为醇的催化氧化,其化学反应方程式为;
(4)根据上述分析,F的结构简式为;
(5)A.根据上述分析,E→F发生酯化反应,反应条件是浓硫酸、加热,A正确;B.E的结构简式为,该物质中不含酚羟基,因此不能与过量浓溴水反应生成白色沉淀,B错误;C.根据H的结构简式,H中含有碳碳双键,每个不饱和碳原子所连原子或基团不同,因此存在顺反异构,存在手性碳原子,如图所示,化合物H存在对映异构,故C正确;D.过程中S的杂化类型均为sp3,没有发生变化,D错误;答案为BD;
(6)由于M是比J少5个碳原子的同系物,则M分子式为C9H12O4,且M的同分异构体能和FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,又由于核磁共振氢谱有4组峰,不含-O-O-,符合条件的同分异构体分别为,共有6种;
(7)根据已知反应Ⅱ合成目标产物需要和,可由2-丁烯与溴发生加成反应生成,再发生水解反应得到,可由发生已知信息Ⅰ的反应得到,故合成路线为:。
17.(2026·河南南阳考前模拟预测)化合物H是一种药物中间体,其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A中碳原子的杂化方式为_______。
(2)B与按物质的量之比反应生成三种不同的有机产物,除有机物C外,另外两种产物的结构简式为_______、_______,该反应类型为_______。
(3)E的结构简式为_______。
(4)从结构角度解释,框线内碳上的氢原子易发生取代反应的原因是_______。
(5)符合下列条件的A的芳香族同分异构体有_______种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为的有机物的结构简式为_______。
①能与溶液发生显色反应 ②能发生银镜反应
(6)参考上述路线,以甲苯和F为原料,制备的合成路线图如下,X和Y的结构简式分别为_______和_______。
【答案】(1)sp2、sp3
(2) 取代反应
(3)
(4)碳的相邻碳均为羰基碳,氧电负性很大,容易吸引电子,使得碳上的氢原子与碳之间电子云偏向碳,该氢原子容易被取代
(5) 13
(6)
【解析】A与、HCl发生氯甲基化反应生成B,B中氯原子和酚羟基分别与乙酸酐发生取代反应生成C,C经过多步反应转化为D,D在HCl酸性条件下水解生成E,E与F发生取代反应生成G,结合E化学式、G结构,则E为,G中酯基发生取代成环得到H。
(1)A()中苯环碳原子、羰基碳原子均为sp2杂化;羰基相连的甲基碳原子是饱和碳,为sp3杂化;
(2)B()中含1个酚羟基和1个氯甲基,与2分子乙酸酐[]发生取代反应:酚羟基的氢原子被乙酰基()取代、氯甲基的氯原子被乙酰氧基()取代,除C外,另外两种有机产物为乙酸()和乙酰氯(),反应类型为取代反应;
(3)D中酯基在酸性条件下发生水解反应得到E,E和F发生取代反应生成G,结合E的分子式和G的结构,可知E的结构简式为:;
(4)α−碳相邻的两个酯羰基是吸电子基团,氧的电负性很大,容易吸引电子,使上的键极性增强,活性增强,氢原子更容易被取代;
(5)A的分子式为,其同分异构体需满足条件:①含酚羟基,②含醛基;则分两种情况:苯环连2个取代基:和,有邻、间、对3种;苯环连3个不同取代基:、、,定二移一,定醛基和羟基在苯环位置有邻、间、对三种,移动甲基位置如图、、,共10种; 总计种; 其中核磁共振氢谱有5组峰,峰面积比,说明为对位二取代,结构简式为;
(6)甲苯光照下与溴发生侧链卤代,生成即X;X与丙二酸二乙酯F()发生α氢的取代反应,生成即Y,Y酸性条件下水解后得到目标产物。
18.(2026·江苏苏锡常四市二模)抗癌药物Angelmarin(G)的合成路线如下:
(1)化合物A中含氧官能团的名称为__________。
(2)GrubbsⅡ是反应的催化剂,该反应会产生化学式为的副产物,为减少该副产物的生成,试剂加入的顺序应该为__________。
a.将C与GrubbsⅡ混合,再将异丁烯加入
b.将异丁烯与GrubbsⅡ混合,再将C加入
(3)D→E会产生与E为同分异构体含3个六元环的副产物,其结构简式为__________。
(4)请写出同时符合下列条件的E的一种同分异构体Z的结构简式:__________。
在碱性条件下水解后酸化得到分子数之比为的两种产物;两种产物分子中碳原子均位于同一平面;其中一种产物能使溶液显色,且只有2种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:,写出以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)酚羟基、酯基
(2)b
(3)
(4)或或
(5)或
【解析】A与、发生亲核取代反应生成B,B在作用下发生Claisen重排得到C,C→D是Grubbs Ⅱ催化烯烃复分解反应,D发生Baeyer-Villiger氧化及分子内加成得到E,E发生酯化反应得到F,F通过Knoevenagel缩合生成G。
(1)A的结构简式为,其中的含氧官能团是酚羟基和酯基;
(2)C→D是Grubbs Ⅱ催化烯烃复分解反应,若C先和催化剂接触,两分子C会发生双键断裂重组,生成化学式为的副产物,若先将异丁烯与催化剂混合,再加入C,体系中异丁烯过量,可以减少C原子之间的反应,减少副产物生成,因此答案是b;
(3)D→E的过程中,D分子侧链双键不对称,也可形成含三个六元环的副产物,结构简式为;
(4)E的分子式为,E的同分异构体Z在碱性条件下水解后酸化得到两种产物,且分子数比为1:2,说明Z含两个相同的酯基,产物中所有碳原子共面,说明产物中含苯环或碳碳双键,一种产物遇到显色,说明含有酚羟基,且只有两种氢,说明该产物高度对称,为,综上,符合条件的Z的结构简式为或或;
(5)结合题干信息和转化流程图,发生B到C的重排反应生成,与HBr加成生成,发生取代成环生成,随后中的醛基被氧化为羧基得到目标产物;合成路线图为或发生B到C的重排反应生成,被弱氧化剂银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液氧化,再酸化后得,在苯甲酸、碳酸钠作用下转化为,在浓硫酸、加热条件下转化为,在催化剂、加热条件下与氢气反应得目标产物,合成路线图为。
19.(2026·辽宁朝阳三模)天然抗氧化剂在药物和医疗方面有重要的应用。以下是一种天然抗氧化剂(化合物H)的合成路线(略去部分反应试剂及条件):
已知:路线中(CH3)3CLi、及NaH的作用类似。
回答下列问题:
(1)B的结构简式为___________。
(2)如果D→E的反应生成了异丁烷,则D→E的反应方程式为___________。
(3)F→G的反应类型为___________。
(4)G→H过程中含氧官能团的变化是___________变为___________。
(5)符合下列条件的A的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①含苯环;
②能发生水解反应;
③能发生银镜反应。
(6)参考上述路线,设计如下转化。则X和Y的结构简式分别为___________和___________。
【答案】(1)
(2)+
(3)取代反应
(4) 酯基 醚键
(5)14
(6)
【解析】分析题干路线可知,以A 为起始物料,B的分子式为:,A、B的不饱和度相同,且A比B少一个碳原子,同时对比A、C的结构,可知B的结构为;然后经过一系列的步骤,合成最终产物。
(1)由分析可知,B的结构简式为:;
(2)D到E的反应为:,对比D、E结构可知4-烯丁基取代了羰基,反应还生成了异丁烷,说明中的叔丁基和H原子结合,所以同时还生成了,故反应为:+→;
(3)F→G应中,F的酯基羰基的一侧的被甲基取代,故F到G的反应类型为:取代反应;
(4)由反应可知,G中的含氧官能团由酯基变为了H中的醚键;
(5)A为,A的同分异构体有很多,其中①含苯环;②能发生水解反应,说明分子中含有酯基(-COOR);③能发生银镜反应,结合条件②说明分子中含有甲酸酯结构(-OOCH);满足以上条件后,还有两个饱和碳原子;第一种情况:苯环有三个取代基:一个-OOCH,两个-CH3,共6种结构;第二种情况:苯环有两个取代基:一个-OOCH和一个-CH2CH3共邻间对3种,还可以是一个,一个-CH3,共邻间对3种;第三种情况:苯环上一个取代基,或,共2种;因此符合条件的A的同分异构体共:种;
(6)根据题干,可知X为:;已知 及NaH的作用类似,根据题干,F中酯基羰基的一侧的被甲基取代,逆推可知Y的结构简式为:。
20.(2026·江苏南通市暨苏北七市三模)化合物G是合成某种药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)用系统命名法命名,的名称为______。E→F的反应类型为______。
(2)B→C会产生与C互为同分异构体的副产物,其结构简式为______。
(3)写出同时满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式:______。
①能和NaHCO3反应;
②碱性条件下水解后酸化,生成的两种有机产物中均含有2种不同化学环境的氢原子。
(4)已知:,该条件下酚羟基易被氧化而醛基不受影响。
写出以、、CH3OCH2Cl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) 3-溴-1-丙烯/3-溴丙烯 加成反应
(2)
(3)
(4)
【解析】A与CH3COCl(乙酰氯)在氯化铝条件发生取代反应生成B;B和发生取代反应生成C;C和CH3OCH2Cl在碳酸钾条件下发生取代反应生成D;D和在KOH/C2H5OH条件发生羟醛缩合反应生成E;E发生加成反应生成F;F与CH3OH在HCl条件下发生取代反应生成G。
(1)该有机物结构为,系统命名为3-溴-1-丙烯/3-溴丙烯;E→F是E中碳碳双键与邻位酚羟基发生分子内加成关环形成醚键,反应类型为加成反应;
(2)与B中酚羟基邻位C原子上的氢发生取代反应,所以副产物结构简式为;
(3)D的结构简式为,除苯环外,含有7个碳原子,4个氧原子,2个不饱和度;条件①说明含;条件②说明含酯基,水解后得到两种有机产物,均只有2种不同化学环境的氢,说明产物结构高度对称,考虑是或,若是3个羧基均布,氧原子数目不够,故水解后的物质部分结构应该是对位结构:,则符合条件的结构简式为;
(4)观察产物结构,为α,β-不饱和羰基化合物,为流程中D→E的过程,所以逆推主要结构为,故应该在原料的基础上引入,根据提示信息,该结构由末端烯烃氧化所得,故之前的片段结构为,模仿流程中B→C步骤引入,考虑酚羟基容易被氧化,故在氧化末端烯烃之前应该要保护酚羟基,但考虑到题干中的酚羟基的定位效应,故先引入基团,后开始保护酚羟基,再发生缩合反应,最后脱保护。所以流程为:。
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