内容正文:
专题07 有合成路线
考点01 碳骨架的构建
1.碳链的增长
(1)卤代烃的取代反应
①溴乙烷与氰化钠在酸性条件下的反应:
CH3CH2Br+NaCN→CH3CH2CN+NaBr,CH3CH2CNCH3CH2COOH。
②溴乙烷与丙炔钠的反应
CH3CH2Br+NaC≡CCH3→CH3CH2C≡CCH3+NaBr
(2)醛酮的加成反应
①丙酮与HCN的反应
②乙醛与HCN的反应
CH3CHO+HCNCH3CH(OH)CN
③羟醛缩合(以乙醛为例)
CH3CHO+CH3CHOCH3CH(OH)CH2CHO
④醛、酮与RMgX加成:
+RMgX。
2.碳链的缩短
(1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应
①烯烃、炔烃的氧化反应
CH3-CHCH3CH3COOH+ CH3--CH3
②苯的同系物的氧化反应
CH2CH3COOH
(2)脱羧反应
①无水醋酸钠与氢氧化钠的反应:CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3
②2-甲基丙酸钠与氢氧化钠的反应:CH3-COONa+NaOHCH3CH2CH3↑+Na2CO3
(3)某些有机物的水解反应
①蛋白质的水解反应
②糖类的水解反应
③酯的水解反应
(4)水解的裂化或裂解
①异丁烷裂化:CH3-CH3CH4+CH3CH=CH2
②十八烷裂化:C18H38C8H18(辛烷)+ C8H16(辛烯)
考点02 官能团的引入和消除
1.官能团的引入
(1)碳碳双键的引入
①醇的消去:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
②卤代烃的消去:CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2↑+NaBr+H2O
③邻二卤代烃的消去:+ZnCH2=CH2↑+ZnCl2
④炔烃与H2的加成:CH≡CH+H2CH2=CH2
(2)卤素原子的引入
①与HX的加成:CH2=CH2+HBrCH3CH2Br、CH≡CH+HBrCH2=CHBr
②与X2的加成:CH2=CH2+X2、CH≡CH+X2
③烷烃、芳香烃的取代反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl、+Br2Br +HBr
④烯烃、羧酸的α-H取代
CH3-CH=CH2+Cl22-CH=CH2+HCl
RCH2COOH+Cl2R--COOH +HCl
⑤醇与卤代烃的取代:CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
(3)羟基的引入方式
①烯烃与水加成:CH2=CH2+H2OCH3CH2OH
②醛、酮与H2加成:CH3CHO+H2CH3CH2OH
③醛、酮与HCN加成:CH3--H +HCNCH3--CN
④羟醛缩合:CH3--H +H-CH2CHOCH3--CH2-CHO
⑤卤代烃的水解:CH3--CH3+NaOHCH3--CH3+NaBr
⑥酯的水解:CH3--O-C2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
⑦酚钠与酸反应:ONa+H2O+CO2OH +NaHCO3
(4)羧基的引入方式
①烯的氧化:RCH2CH=CH2RCH2COOH+CO2↑
②腈的水解:CH3CH2CNCH3CH2COOH
③醛的氧化:2RCHO+O22RCOOH
(5)羰基的引入方式
①烯的氧化:CH2CH3CO2↑+CH3--CH3
②叔醇的催化氧化:2R--R′+O22R--R′+2H2O
2.官能团的消除
(1)通过加成反应消除或-C≡C-
①CH2=CH2+H2CH3CH3
②CH3-C≡C-CH3+2H2CH3CH2CH2CH3
(2)通过消去反应或氧化反应或酯化反应消除-OH
①CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
②2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
③CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O。
(3)通过氧化反应或加成反应可消除-CHO
①2CH3CHO+O22CH3COOH
②CH3CHO+H2CH3CH2OH
(4)通过消去反应或水解反应可消除卤素原子
①CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2↑+NaBr+H2O
②CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
(5)通过水解反应消除酯基
①CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
②CH3COOCH2CH3+NaOHCH3CH2OH+CH3COONa
3.成环与开环的反应
(1)成环
①羟基酸分子内酯化
(内酯)+H2O
②二元酸和二元醇分子间酯化成环
+(环酯)+2H2O
③双烯合成反应
+
(2)开环
①环酯的水解反应
+2H2O+
②某些环状烯烃的氧化反应
HOOC(CH2)4COOH
CH3--(CH2)4COOH
考点03 官能团的转化和保护
1.典型的官能团的转化关系
2.官能团的保护
有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。
(1)醇羟基的保护
R-OHR-O-R′R″-O-R′R″-OH
(2)酚羟基的保护
因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把-OH变为-ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为-OH。
(3)碳碳双键的保护
碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢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。
例如,已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下:
①+Br2 +Zn+ZnBr2
②CH2=CHRCH2Cl-CH2RCH2Cl-CH2R′CH2=CHR′
(4)氨基(-NH2)的保护
例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把-CH3氧化成-COOH,再把-NO2还原为-NH2。防止当KMnO4氧化-CH3时,-NH2(具有还原性)也被氧化。
(5)醛基的保护
①醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为:
Ⅰ.Ⅱ.R-CHO
再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
②醛与醇反应生成缩醛:
+H2O
生成的缩醛比较稳定,与稀碱和氧化剂均难反应,但在稀酸中微热,缩醛会水解为原来的醛。
考点04 有机合成路线的设计与实施
1.有机合成原则
(1)合成线路简捷,步骤少、操作简单、安全可靠,能耗低,易于实现,产品易于分离、产率较高;
(2)基础原料要价廉、易得、低毒性、低污染;
(3)符合“绿色化学”的思想:原子的经济性、原料的绿色化,试剂与催化剂的无公害性。
2.有机合成的分析方法
(1)正合成分析法:从基础原料入手,找出合成所需的直接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机物,其合成示意图:基础原料→中间体1→中间体2……→目标有机物。
(2)逆合成分析法:设计复杂有机物的合成路线时常用的方法。它是由目标有机物倒推寻找上一步反应的中间体n,而中间体n又可以由中间体(n-1)得到,依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线,
合成示意图:目标有机物→中间体n→中间体(n-1)……→基础原料。
(3)类比合成分析法:比较题目所给知识,找出原料与合成物质的内在联系,确定中间产物,最后得到目标产物——产品。
3.有机合成的解题方法
考点05 有机合成的分析方法
1.正合成法
此法是采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向待合成有机物,其思维程序是原料中间产物产品。
2.逆合成法
此法是采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向已知原料,其思维程序是产品中间产物原料。
3.综合比较法
此法是采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,从而得到最佳的合成路线。其思维程序是原料中间产物目标产物。
考点06 常见的有机合成路线
1.烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系
烃R-H卤代烃R-X醇类R-OH醛类R-CHO羧酸R-COOH酯类RCOOR′
2.一元合成路线
R-CH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯
3.二元合成路线
CH2=CH2CH2X-CH2X二元醇二元醛二元羧酸链酯、环酯、聚酯
4.芳香族化合物合成路线
(1)
(2)
题型01 有机物官能团的转化
【例】(24-25高二下·云南曲靖·期末)莫西赛利(化合物K)是一种治疗脑血管疾病的药物,可改善脑梗或脑出血后遗症等症状。其合成路线如图所示,回答下列问题:
(1)A→B的反应类型为______________。
(2)C的分子式为____________________。
(3)D的结构简式为____________________。
(4)的化学名称为____________________。
(5)E的官能团名称为_________。
(6)的化学方程式为____________________。
(7)B的同分异构体有多种,其中能与金属钠反应、不与苯环直接相连、苯环上只有2个取代基且只有1个甲基的同分异构体共有_______种(不考虑立体异构)。其中峰面积之比为1:2:2:2:2:2:3的同分异构体的结构简式为____________________。
【答案】(1)取代反应
(2)
(3)
(4)醋酸酐
(5)酰胺基和羟基
(6)
(7) 9
【分析】根据流程,A与2-溴丙烷发生取代反应生成B,B与NaNO2发生反应生成C,C与NH4HS反应生成D,D与乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成E,结合E的结构简式和D的分子式可知,D为;E与F反应生成G,结合E和G的结构简式和F的分子式可知,F为;G发生两步反应生成H,H再与NaNO2/HCl反应生成I,结合I的结构和H的分子式可知,H为;I与水反应生成J,J与乙酸酐[(CH3CO)2O]反应生成K,结合K的结构简式和J的分子式可知,J为,据此分析解题。
【详解】(1)A中苯环上的氢原子被异丙基取代生成B,属于取代反应。
(2)根据C的结构,数出碳原子10个、氢原子13个、氮原子1个、氧原子2个,得分子式为。
(3)由分析可知,D的结构简式为。
(4)是两分子乙酸脱一分子水的产物,名称为乙酸酐。
(5)E中含有羟基和酰胺基两种官能团。
(6)由分析可知,F结构为,E中酚羟基与F发生取代反应,脱除,生成G,化学方程式为:。
(7)B的同分异构体满足条件:苯环有2个取代基、仅1个甲基、不连苯环、含羟基,符合条件的取代基组合为:或或,每种组合在苯环有邻/间/对3种位置异构,共种;峰面积比中,1对应羟基H、3对应甲基H,剩余均为亚甲基H,且苯环对称,故结构为。
【变式】(24-25高二下·海南省直辖县级单位·期末)富马酸(反式丁烯二酸)与Fe2+形成的配合物——富马酸亚铁又称“富血铁”,可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸亚铁的一种工艺路线:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________,由A生成B的反应类型为_______。
(2)G中的官能团名称为________、________。
(3)请写出由D生成E的化学反应方程式________。
(4)富马酸为二元羧酸,富马酸的同分异构体中,同为二元羧酸的还有________(写出结构简式)。
(5)3.1 g有机化合物X完全燃烧可产生0.1 mol CO2和0.15 mol H2O,X的蒸气对氢气的相对密度是31,其核磁共振氢谱有两组峰,峰面积之比为2:1,X结构简式为________。
(6)富马酸与氢气加成之后的产物与X反应生成的高分子化合物Y的结构简式为________。
(7)请写出以乙烷为原料制备X的合成路线________。
【答案】(1) 环己烷 取代反应
(2) 羧基 碳氯键(氯原子)
(3)+2NaOH+2NaBr+2H2O
(4)、
(5)HOCH2CH2OH
(6)
(7)
【分析】A(环己烷)与氯气发生取代反应生成B(一氯环己烷),B与氢氧化钠醇溶液发生消去反应生成C(环己烯),C与溴的四氯化碳发生加成反应生成D(),D与氢氧化钠醇溶液发生消去反应生成E(1,3-环己二烯),E与氯气光照条件下发生取代反应生成F(),F与氧气在五氧化二钒的催化下发生氧化反应生成G(),G与氢氧化钠醇溶液发生消去反应后酸化得到富马酸(),富马酸与亚铁离子结合形成富血铁;以此解答该题。
【详解】(1)根据A的结构可知,其化学名称为环己烷;A→B为环己烷与氯气发生取代反应生成一氯环己烷和HCl,反应类型为取代反应。
(2)根据G的结构可知,其官能团为羧基、碳氯键(氯原子)。
(3)D→E为与氢氧化钠醇溶液发生消去反应生成1,3-环己二烯和NaBr、H2O,化学方程式为+2NaOH+2NaBr+2H2O。
(4)富马酸为,富马酸的同分异构体中,同为二元羧酸的还有、。
(5)根据题意,X的蒸气对氢气的相对密度是31,可得X的相对分子质量为31×2=62,3.1 g X的物质的量为,完全燃烧生成0.1 mol CO2和0.15 mol H2O,则0.05 mol X中的、,即1个X分子含有2个碳原子、6个氢原子,因此氧原子个数为,故X的分子式为C2H6O2,核磁共振氢谱有两组峰,峰面积之比为2:1,说明分子中有两种化学环境的氢,且个数比为2:1,符合该条件的结构为乙二醇,结构简式为HOCH2CH2OH。
(6)富马酸()与氢气加成后得到丁二酸(HOOCCH2CH2COOH),丁二酸与乙二醇(X)发生缩聚反应,通过酯基连接形成高分子化合物聚丁二酸乙二醇酯(Y),其结构简式为。
(7)乙烷与氯气在光照条件下反应生成一氯乙烷,一氯乙烷在NaOH醇溶液中发生消去反应生成乙烯,乙烯与Br2的CCl4溶液发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷在氢氧化钠水溶液发生水解生成乙二醇,合成路线为:。
题型02 有机物官能团的保护
【例】(24-25高二下·广东广州·期末)对香豆酸(Ⅳ)具有抗氧化、抗菌消炎、降血脂、抗癌等多种生理功能。但受其低脂溶性所限,对香豆酸难以在乳液等体系中发挥较好的抗氧化作用。可通过以下化学修饰,提高其稳定性,增强生理活性。
(1)化合物Ⅰ的分子式为____________,其名称为____________。
(2)化合物Ⅱ的官能团名称为____________。
(3)满足下列要求的同分异构体一共有______种,其中核磁共振氢谱有3组峰的所有结构简式为________。
①化合物Ⅱ的同系物;
②相对分子质量与化合物Ⅱ相差42;
③不考虑立体异构。
(4)化合物Ⅳ转化成Ⅴ时,另一个产物的结构简式为____________。
(5)关于上述图中的相关物质及转化,下列说法不正确的有________。
A.化合物Ⅲ存在顺反异构现象
B.化合物Ⅳ到Ⅴ的转化是为了保护官能团酚羟基
C.化合物Ⅴ到Ⅵ的转化中,有σ键和π键的断裂和形成
D.化合物Ⅶ在水中的溶解度较小
(6)以水杨醛()和1,3-二氯丙烷为原料,合成香豆素()。基于上述合成路线,回答下列问题:
①第一步反应的化学方程式为________________________(注明反应条件)。
②最后一步反应的反应物的结构简式为________。
【答案】(1) 对羟基苯甲醛
(2)羧基
(3) 9 或
(4)
(5)AC
(6)
【分析】
化合物Ⅰ()对羟基苯甲醛与化合物Ⅱ()丙二酸反应得到化合物Ⅲ(),再通过脱羧反应制得化合物Ⅳ(),化合物Ⅳ与乙酸酐反应得到化合物Ⅴ(),观察结构可知苯羟基变成了酯基,化合物Ⅴ在一定条件下反应得到化合物Ⅵ(),观察结构可知羧基中的羟基被氯原子所代替,再经一系列反应制得目标产物,由此解答。
【详解】(1)
由分析可知化合物Ⅰ()分子式为,名称为对羟基苯甲醛。
(2)
观察结构可知化合物Ⅱ()是丙二酸,官能团名称为羧基。
(3)
化合物Ⅱ()为丙二酸,分子式为,其同系物,相对分子质量差42=3×14,即相差3个,因此该同分异构体分子式为,为饱和六碳二元羧酸,,第二个-COOH可以替代图中4处的H原子,有4种情况,,第二个-COOH可以替代图中2处的H原子,有2种情况,,第二个-COOH可以替代图中3处的H原子,有3种情况,不考虑立体异构共4+2+3=9种同分异构体;核磁共振氢谱3组峰,说明分子高度对称,只有3种等效氢,符合结构为或,有3种等效氢,共3组峰。
(4)
化合物Ⅳ()的酚羟基和乙酸酐发生乙酰化反应,生成乙酰化产物Ⅴ()和,因此另一产物为。
(5)A.化合物Ⅲ中存在碳碳双键,若存在顺反异构现象则每个不能自由旋转的同一碳原子上不能有相同的基团,且必须连有两个不同原子或原子团,但碳碳双键其中一端连接了两个羧基,故不存在顺反异构现象,故A错误;
B.通过分析可知化合物Ⅳ到化合物Ⅴ将羟基转化为酯基并在目标产物中重新出现,则转化的目的是保护官能团酚羟基,故B正确;
C.通过分析可知化合物Ⅴ的羧基中的羟基被氯原子所代替,转化过程中只有σ键的断裂和形成,故C错误;
D.化合物Ⅶ中没有亲水的基团,则在水中的溶解度较小,故D正确;
故答案为:AC。
(6)香豆素(),中含有酯基,推测是由酯化反应形成,故需要将水杨醛中的醛基增长碳链,结合题目中Ⅰ+Ⅱ→Ⅲ的过程,先1,3-二氯丙烷转化为1,3-丙二醇,1,3-丙二醇逐步被氧化为丙二酸,丙二酸与水杨醛发生Ⅰ+Ⅱ→Ⅲ的反应生成,再发生酯化反应即可制得目标产物,合成过程为;
①第一步反应的化学方程式为;
②最后一步反应的反应物的结构简式为。
【变式】(24-25高二下·湖南娄底·期末)乙肝新药的中间体化合物J的一种合成路线如下:
已知:RCOOH,回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________,D中含氧官能团的名称为__________。
(2)反应中②M的结构简式为,已知-SH与-OH性质相似,写出M与NaOH溶液反应的化学方程式____________________;M与相比,M的水溶性更__________(填“大”或“小”)。
(3)由G生成J的过程中,设计反应④和反应⑤的目的是______________________________。
(4)化合物Q是A的同系物,相对分子质量比A的多14;Q的同分异构体中,同时满足下列条件(不考虑立体异构):
a.能与溶液发生显色反应;b.能发生银镜反应;c.苯环上有2个取代基。
其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为2:2:1:1:1的结构简式为__________________。
(5)根据以上合成路线,写出以乙醇和苯为原料制备乙酰苯胺()的合成路线(无机试剂任选):______________________________。
【答案】(1) 对溴苯甲酸或4-溴苯甲酸 硝基、酯基
(2) → 小
(3)保护羧基,防止后续被氧化
(4)
(5)
【分析】
在浓硫酸催化下与浓硝酸发生硝化反应生成B,结合B的分子式及后边产物D的结构可推出B为,B在浓硫酸催化下与甲醇发生酯化反应生成C为,C与化合物M反应生成D,根据D的结构简式及C的分子式的差别推出M为,发生取代反应生成D和溴化氢;D与在作用下发生还原反应生成E,E在一定条件下反应生成F,根据F的分子式可推知E发生水解生成甲醇和F,F为,F在催化剂作用下氨基和羧基发生取代反应成环得到G,G与反应生成H,H被氧化生成I,I在一定条件下水解生成J。
【详解】(1)
A为,化学名称为对溴苯甲酸或4-溴苯甲酸;D为,含氧官能团的名称为硝基、酯基;
(2)
与性质相似,则为M中-SH、酯基均能与NaOH溶液反应,化学方程式为:→;M与相比,中酚羟基可以和水形成氢键,导致其水溶性增大,故M的水溶性更小;
(3)由G生成J的过程中,设计反应④和反应⑤先将羧基转化为酯基,再将酯基转化为羧基,并结合已知的反应,可知该设计的目的是保护羧基;
(4)
化合物Q是A( )的同系物,相对分子质量比A的多14,则多一个CH2;化合物Q的同分异构体中,同时满足条件:①与溶液发生显色反应,则含有酚羟基;②能发生银镜反应,则含有醛基;③苯环上取代基数目为2,若除酚羟基外还有一个取代基,则可以为,与酚羟基的位置有邻、间、对位共3种;核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为2∶2∶1∶1∶1的结构简式为;
(5)
以发生硝化反应生成硝基苯,硝基苯还原得到苯胺,乙醇被酸性高锰酸钾氧化得到乙酸,苯胺与乙酸在催化剂作用下反应生成,故合成路线如下:。
题型03 有机合成路线的设计
【例】(25-26高二下·安徽阜阳·阶段检测)苯丙酸乙酯H()是一种重要的化工产品,常用作医药中间体,实验室制备苯丙酸乙酯的合成路线如图:
已知:RClRCNRCOOH(R表示烃基)。
回答下列问题:
(1)E的化学名称为_________,C的结构简式为_________。
(2)反应④的反应类型为_________。
(3)D中官能团的名称为___________。
(4)反应⑤的化学方程式为_____________________。
(5)写出一种同时满足下列条件的D的同分异构体的结构简式:___________。
ⅰ.苯环上含3个取代基
ⅱ.既能发生银镜反应,又能发生水解反应
ⅲ.核磁共振氢谱有4组吸收峰,峰面积之比为6∶2∶1∶1
(6)参照上述合成路线及信息写出以乙醛为原料制备CH3CH=CHCOOCH2CH3的合成路线________________(无机试剂任选)。
【答案】(1) 苯甲醛
(2)取代反应(或酯化反应)
(3)羧基
(4)+CH3COOCH2CH3+H2O
(5)(或)
(6)
【分析】
根据已知信息和D的结构简式可知C的结构简式为,B和NaCN发生取代反应,可知B为,A发生加成反应生成B,则A为;E与F发生反应生成G,则E为苯甲醛,G()发生加成反应生成H();D()和乙醇发生酯化反应生成H,据此分析。
【详解】(1)
由分析可知,E的化学名称为苯甲醛;C的结构简式为;
(2)由分析可知,反应④的反应类型为取代反应(或酯化反应);
(3)由D的结构简式可知,D中的官能团名称为羧基;
(4)
E与F发生反应生成G,则反应⑤的化学方程式为++;
(5)
根据题给出的条件,说明存在对称结构且含有2个甲基,故满足条件的结构简式为(或);
(6)
乙醛在/催化剂,加热条件下生成乙酸,乙醛在/催化剂,加热条件下生成乙醇,乙酸与乙醇在浓硫酸,加热条件下生成乙酸乙酯,乙酸乙酯和乙醛在一定条件下得到目标产物,合成路线:。
【变式】(25-26高二下·北京·阶段检测)枸橼酸他莫昔芬是一种抗癌药物,它的一种合成路线如下:
已知:ⅰ.
ⅱ.
(1)A与显紫色,A的名称是______________。
(2)B中含有的官能团有____________________________。
(3)F为芳香烃,G→H的化学方程式是______________。
(4)I→J是加成反应,J的结构简式是______________。
(5)下列说法正确的是______________。
a.试剂z可能是
b.C→D中NaOH的作用之一是与生成的HBr反应
c.J→K的反应为氧化反应
(6)M的结构简式是______________。
【答案】(1)苯酚
(2)羟基、碳溴键
(3)
(4)
(5)ab
(6)
【分析】A与显紫色则含有酚羟基,结合流程,A为苯酚,A发生取代反应引入溴原子生成B:,B和z生成C,结合已知反应ⅰ可知,z为,B与z反应为取代反应,反应生成C为,C转化为D,D发生已知反应ⅰ得到E:,F为芳香烃,结合流程可知,F为,F和氯气发生取代反应生成G:,G发生取代反应氯原子转化为羟基得到H:,H氧化得到I,I→J是加成反应,则J为,J生成K,结合L结构推断K为,L和E生成M,M为。
【详解】(1)由分析可知,A为苯酚;
(2)B中含有的官能团有羟基、碳溴键
(3)F为芳香烃,G→H的化学方程式是;
(4)I→J是醛基的加成反应,J的结构简式是;
(5)a.由分析可知,试剂z可能是,a正确;
b.C→D反应中生成HBr,HBr和NaOH反应促使反应正向进行,b正确;
c.J→K的反应为脱氧还原反应,故不是氧化反应,c错误;
故选ab;
(6)由分析可知,M的结构简式是。
【基础训练】
1.(25-26高二下·安徽阜阳·阶段检测)制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中代表苯基)。下列说法错误的是
A.化合物2→化合物3中存在极性键的断裂和生成
B.化合物3和化合物4互为同分异构体
C.总反应中PhCHO与H2O2的化学计量数之比为2∶1
D.若有机原料为CH3CHO和,则预期产物为
【答案】C
【详解】
A.化合物2化合物3中有极性键的断裂、的生成,A项正确;
B.化合物3和化合物4的分子式均为C11H13ON3,但是结构不同,两者互为同分异构体,B项正确;
C.由转化关系可知,制备苯甲酸甲酯的总反应的化学方程式为PhCHO+H2O2+CH3OHPhCOOCH3+2H2O,相应的化学计量数之比为1:1,C项错误;
D.根据反应机理,总体可以认为是醇原料的氢氧键断裂,并用烃氧基取代醛原料的醛基氢,那么若有机原料为CH3CHO和,反应可生成,D项正确;
故答案选C。
2.(24-25高二下·吉林长春·期末)卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应,可得格氏试剂R-MgX,它可与醛、酮等羰基化合物发生加成反应:,加成后水解可以得到醇,这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成,下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是
A.乙醛和氯乙烷 B.丙酮和一氯甲烷
C.甲醛和2-溴丙烷 D.甲醛和1-溴丙烷
【答案】B
【分析】格氏试剂与羰基加成时,会连接到羰基碳原子上,水解后转化为,因此目标产物中,连接羟基的碳原子就是原羰基化合物的羰基碳原子。
【详解】A.乙醛和氯乙烷反应,氯乙烷生成的格氏试剂为,加成后水解得到,不是目标产物,A错误;
B.丙酮和一氯甲烷反应,一氯甲烷生成的格氏试剂为,加成后水解得到目标产物,B正确;
C.甲醛和2-溴丙烷反应,2-溴丙烷生成的格氏试剂为,加成后水解得到,不是目标产物,C错误;
D.甲醛和1-溴丙烷反应,1-溴丙烷生成的格氏试剂为,加成后水解得到,不是目标产物,D错误;
故选B。
3.(25-26高二下·河北衡水·期末)以异丁醛(M)为原料制备化合物Q的合成路线如图。下列说法错误的是
A.M与的加成产物为2-甲基-1-丙醇
B.若的原子利用率为100%,则X是甲醇
C.P能发生加成、氧化、水解反应
D.N、P、Q中均不含手性碳原子
【答案】B
【详解】A.M与加成后醛基转化为,产物为,命名为2-甲基-1-丙醇,A正确;
B.M的分子式为,N的分子式为,若反应原子利用率为100%,则X的分子式为,对应物质为甲醛,不是甲醇,B错误;
C.P中含有碳碳双键,可发生加成、氧化反应,含有酯基,可发生水解反应,C正确;
D.手性碳原子是连接4种不同基团的饱和碳原子,N、P、Q中所有饱和碳原子均连接相同基团,不饱和碳原子为杂化,均不含手性碳原子,D正确;
故选B。
4.(25-26高二下·四川·阶段检测)已知,则有机物可以由下列哪组物质反应生成
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】B
【详解】
题目给出的反应为氨基与羰基化合物的脱水缩合反应,即1个游离氨基与1个羰基缩合脱去1分子水,形成1个C=N双键。目标产物含有2个C=N双键,因此需要1个含2个氨基的化合物与1个含2个羰基的化合物发生分子间双缩合关环反应。
题干信息中的反应除了生成目标产物只生成水,则可根据C、N原子守恒判断反应物,产物中含有3个氮原子,则其中一个反应物一定含有三个氮原子,因此其中一个反应物为①,产物中有5个碳原子,①中含有3个碳原子,则另一个反应物中含有2个碳原子,则另一种反应物为④,两者反应符合题干中的反应规律,故选B。
5.(25-26高二下·四川泸州·期末)由转变为,需经过下列哪种合成途径
A.消去反应→加成反应→消去反应 B.加成反应→消去反应→消去反应
C.加成反应→消去反应→加成反应 D.取代反应→消去反应→加成反应
【答案】A
【详解】
反应物中的醇羟基发生消去反应脱,得到;和氢气发生加成反应生成;发生消去反应脱,最终得到目标产物,因此合成途径为:消去反应→加成反应→消去反应,选A。
6.(24-25高二下·河北沧州·期末)肉桂醛属于芳香醛,具有强大的刺激性和杀菌能力。肉桂醛(F)的分子式为,其合成路线如下:
已知:Ⅰ.;Ⅱ.反应⑥为含羟基的物质在浓硫酸催化作用下分子内脱水的反应。请回答下列问题:
(1)A的化学名称是__________。
(2)③的反应类型为__________,④的反应类型为__________。
(3)D中官能团的名称为__________;肉桂醛F的结构简式为__________。
(4)物质B与银氨溶液反应的化学方程式为______________________________。
(5)反应⑤的化学方程式为_______________________________________________。
(6)符合下列条件的E的同分异构体有_________种(不考虑立体异构)。
a.属于酯类 b.苯环上有两个处于对位的取代基,其中有一个是甲基。
其中核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积之比为的同分异构体的结构简式为_________________________________________。
【答案】(1)乙醇
(2) 取代反应 氧化反应
(3) 醛基
(4)
(5)
(6) 3
【分析】
乙烯与水发生加成反应得到A,A在铜催化加热条件下发生氧化反应得到B;可知A为乙醇,催化氧化生成的B为乙醛,氯甲基苯水解生成的C为苯甲醇,催化氧化生成的D为苯甲醛;苯甲醛与乙醛加成得到的E为,E脱水后生成的F为。
【详解】(1)乙烯与水在催化剂作用下加热加压发生加成反应生成乙醇,A的化学名称为乙醇。
(2)反应③是氯甲基苯在氢氧化钠水溶液加热条件下,氯原子被羟基取代生成苯甲醇,反应类型为取代反应;反应④是苯甲醇在铜催化加热条件下,羟基被氧化为醛基生成苯甲醛,反应类型为氧化反应。
(3)
D为苯甲醛,含有的官能团为醛基;E发生分子内脱水生成肉桂醛F,结构简式为。
(4)B为乙醛,与银氨溶液共热发生银镜反应,乙酸根与铵根结合为乙酸铵,同时生成银单质、氨气与水,配平后的反应方程式为。
(5)
反应⑤是苯甲醛与乙醛在碱性条件下发生羟醛加成反应,乙醛分子中与醛基相连的甲基碳原子进攻苯甲醛的醛基碳,醛基转化为羟基,生成3-羟基-3-苯基丙醛,反应方程式为。
(6)
E的分子式为,其同分异构体满足属于酯类、苯环上有两个对位取代基且其中一个为甲基的条件时,甲基直接连在苯环上,另一个对位取代基为含酯基、组成为的一价基团,符合条件的基团有、、,共3种同分异构体。其中核磁共振氢谱有5组峰且峰面积比为3:2:2:2:1的结构,含3个H的甲基峰、三组2个H的对称峰与1个H的甲酸酯基氢峰,对应结构为。
7.(25-26高二下·四川成都·期末)本维莫德为我国拥有完整自主知识产权的国家I类新药,主要用于治疗炎症反应及自身免疫反应,其一种合成路线如图所示:
已知:CH3CHO++CH3CH=CHR。
回答下列问题:
(1)A的分子式为_____________,已知苯酚中所有原子共平面,其H-O-C键角约为109°,则A中酚羟基氧原子的杂化类型为_____________。
(2)C中含氧官能团的名称为_____________。
(3)B的结构简式为_____________,B→C的反应类型为_____________。
(4)D→E的化学方程式为_______________________________________。
(5)本合成路线中,使用硫酸二甲酯()的作用是_____________。
(6)N是A的同系物,相对分子质量比A大14,M与N互为同分异构体,满足下列条件的M的结构有_________种(不考虑立体异构)。
①有两个酚羟基;
②苯环上有3个取代基;
③能发生水解反应。
【答案】(1) C7H6O4 sp3
(2)醚键、酯基
(3) 取代反应
(4)2 +O22+2H2O
(5)保护酚羟基
(6)18
【分析】
对比A、B分子式,A→B发生取代反应,B为,B发生取代反应生成C,C中酯基发生还原反应转化为羟基生成D,D中羟基发生催化氧化生成E为,E与F发生已知反应生成G,F为 ,G最终转化为产品H;
【详解】(1)A的分子式为C7H6O4,已知苯酚中所有原子共平面,其H-O-C键角约为109°,则A中酚羟基氧原子形成2个共价键且含2对孤电子对,其杂化类型为sp3;
(2)由结构,C中含氧官能团的名称为醚键、酯基;
(3)
由分析,B为,B→C的反应类型为取代反应;
(4)
D→E发生催化氧化,羟基转化为醛基,化学方程式为2 +O22+2H2O;
(5)
在合成路线中,酚羟基在的作用下转化为-OCH3,后面又重新转化为酚羟基,说明的作用为保护酚羟基;
(6)N是A的同系物,其相对分子质量比A大14,说明N比A多了一个CH2,故N的分子式为C8H8O4;M与N互为同分异构体,满足下列条件的M的结构:①有两个酚羟基;②苯环上有3个取代基,且2个为酚羟基;③能发生水解反应,则含酯基;除2个酚羟基外,第3个取代基可以为-OOCCH3或-CH2OOCH或-COOCH3,苯环上3个取代基中2个相同,存在6种情况,则共存在6×3=18种。
8.(24-25高二下·甘肃天水·期末)以石油裂解气为原料,合成化工原料丁烯二酸的路线如下:
(1)A的名称是___________。
(2)A→B的反应类型为___________,B→D反应方程式为___________。
(3)步骤a、b的目的是___________。
(4)F的结构简式是___________。
(5)丁烯二酸可用于生产多种聚合物,聚丁烯二酸为盐碱地土壤改良剂,聚丁烯二酸乙二酯可用于神经组织的3D打印。
①聚合物M的结构简式为___________。
②聚合物N的结构简式为___________。
【答案】(1)1,3-丁二烯
(2) 加成反应 +2NaOH+NaB
(3)保护碳碳双键,避免被氧气氧化
(4)
(5)
【分析】A为1,3-丁二烯,与溴单质发生1,4加成,得到B,B的结构式为;B中卤素原子发生水解,生成D:;D经过步骤a,与氯化氢加成,得到E:,E中的羟基被氧气氧化为羧基,得到F:,后发生氯原子的消去反应,重新得到双键,G:,最后经过酸化得到丁烯二酸;
【详解】(1)A的名称为1,3-丁二烯;
(2)①A与溴单质发生加成反应;
②由分析,B中卤素原子发生水解,生成D,反应化学方程式为方程式为+2NaOH+NaBr;
(3)由分析,碳碳双键在步骤a被加成,又在步骤b通过消去得到;因为将羟基氧化为羧基的过程中会导致双键也被氧化,故步骤a、b的作用为保护碳碳双键,避免被氧气氧化;
(4)由分析,E中的羟基被氧气氧化为羧基,得到F:;
(5)①丁烯二酸在催化剂的作用下,可以自身发生加聚反应,形成聚丁烯二酸,结构式为;
②丁烯二酸与乙二醇可以发生酯化反应,形成单体,这些单体可以通过进一步缩聚反应得到聚丁烯二酸乙二酯,结构式为。
9.(25-26高二下·黑龙江哈尔滨·阶段检测)Daprodustat是一种用于治疗贫血的药物,其中间体J的合成路线如下图所示。
已知:。
(1)A是一种芳香族化合物,则反应I的试剂和条件是___________。
(2)B物质的官能团名称为___________。
(3)B→C,D→E的反应类型分别是___________,___________。
(4)F不能水解,G的结构简式为___________,F和G的酸性:F___________G(请填“>”或“<”)。请解释其原因___________。
(5)H→I的反应需在无水条件下进行,用化学方程式解释其原因___________。
(6)H与乙二胺(H2NCH2CH2NH2)一定条件下反应生成七元环状物的化学方程式是___________。
【答案】(1)浓硝酸、浓硫酸 加热
(2)硝基
(3) 还原反应 加成反应
(4) ClCH2COOH < G 中含有的氯原子为吸电子基团,使羧基中O—H键极性增强,氢原子更易电离出H+,因此酸性更强
(5)SOCl2 +H2O=SO2↑+2HCl↑
(6)+
【分析】
A是一种芳香族化合物,分子式为C6H6,则A为,苯与浓硝酸、浓硫酸共热反应生成的B为,B中硝基被还原为氨基生成C,则C为,C与氢气发生加成反应生成的D为,D与发生加成反应生成E,E和I发生取代反应生成J和HCI,则I为,H分子式为C3H4O4,则逆推H为,根据已知反应可知G为,则F为CH3COOH。
【详解】(1)
A为,苯与浓硝酸、浓硫酸共热反应生成的B为,则反应I的条件是浓硝酸、浓硫酸、加热;
(2)
由分析可知,B为 ,含有的官能团名称为硝基;
(3)
B()→C()的反应中硝基被还原为氨基,反应类型为还原反应;D→E的反应是与发生加成反应生成E(),则反应类型是加成反应;
(4)
由分析可知,G为;G物质中含有氯原子,吸电子基团,使得羧基中O-H键极性增强,酸性增强,所以酸性F<G;
(5)H→I的反应需要在无水的条件下进行,是由于SOCl2遇水易发生反应生成二氧化硫和氯化氢,反应方程式为:SOCl2 +H2O=SO2↑+2HCl↑;
(6)
由分析可知H为,则H与乙二胺(H2NCH2CH2NH2)一定条件下反应生成七元环状物质为,反应化学方程式为:+。
10.(25-26高二下·安徽阜阳·阶段检测)富马酸伏诺拉生片可用于治疗反流性食管炎。化合物G是生产富马酸伏诺拉生片过程中的重要中间体,其合成路线如图。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________。酸性:A_______(填“>”“<”或“=”)丙酸。
(2)A生成B需要的试剂和反应条件为_____________。
(3)C的结构简式为_______________。
(4)写出B和D生成E的化学方程式:______________________。
(5)下列说法正确的是________(填序号)。
①A的同分异构体中存在α-氨基酸
②F存在对映异构体
③G的同分异构体中可能含有2个独立苯环结构
【答案】(1) 氰基乙酸 >
(2)乙醇、浓硫酸,加热
(3)
(4)
++HBr
(5)③
【分析】
已知 A 的分子式为 ,结合后续反应,A 转化为 B( ),且 B 能与 D 反应生成 E,观察 E 的结构,它包含一个酯基()和一个氰基(),A 发生酯化反应生成 B,则 B 为氰基乙酸乙酯(),A 为氰基乙酸();观察 E 的结构,其左侧部分是一个邻氟苯基连接在一个羰基上,这提示 D 可能是一个含有苯环、氟原子、羰基和溴原子的化合物,C 到 D 的分子式变化是增加了一个 Br 原子,减少了一个 H 原子,这符合苯环侧链的α -溴代反应,结合 E 的结构,D 应该是 2-氟苯乙酮的α -溴代物,即,那么 C 就是 2-氟苯乙酮(邻氟苯乙酮),其结构简式为。
【详解】(1)A()的名称为氰基乙酸,其含有吸电子基团会加强酸性,丙酸中乙基是推电子基团,会减弱酸性,因此A酸性强于丙酸;
(2)A(氰基乙酸)转化为 B(氰基乙酸乙酯)是羧酸的酯化反应,反应物需要加入乙醇,并使用浓硫酸作催化剂和吸水剂,同时需要加热;
(3)由分析可知,C的结构简式为;
(4)B和D在作用下发生取代反应生成E和,化学方程式为:++HBr;
(5)A的不饱和度为3,α-氨基酸要求羧基和氨基连在同一个碳上,其同分异构体不存在α-氨基酸,①错误;
F不含手性碳原子,不存在对映异构体,②错误;
G的不饱和度为8且含有13个碳原子,因此可能存在含有2个独立的苯环结构的同分异构体,③正确。
11.(24-25高二下·福建福州·期末)乙氰菊酯为拟除虫菊酯类杀虫剂,合成路线如下:
已知:
(1)的类型为________。
(2)A中含有的官能团名称是________。
(3)写出反应②的化学方程式________。
(4)F的结构简式为________。
(5)写出一种同时符合下列条件的化合物A的同分异构体的结构简式________。
①遇FeCl3溶液显紫色
②能发生水解反应
③其核磁共振氢谱共有4组峰,峰面积之比为3:2:2:1
【答案】(1)取代反应
(2)羟基、羧基
(3)
(4)
(5)
【分析】
对比有机物结构可知,A发生取代反应生成B,B与乙醇发生酯化反应生成,经过一系列转化生成D,结合已知反应,D发生取代反应生成E,E为,由F的分子式,对比E、目标物结构简式,推知F的结构简式为,据此解答。
【详解】(1)反应①是A中酚羟基上氢原子被乙基替代,该反应类型为取代反应。
(2)从A的结构可以判断A中的含氧官能团名称是羟基、羧基。
(3)
反应②是B与C2H5OH发生酯化反应生成,化学方程式是。
(4)
由F的分子式,对比E、目标物结构简式,推知F的结构简式为。
(5)
遇FeCl3溶液显紫色,说明含有酚羟基;能发生水解反应,说明含有酯基;其核磁共振氢谱共有4组峰,峰面积之比为3:2:2:1,符合条件的同分异构体为。
12.(25-26高二下·广东肇庆·阶段检测)不对称合成设计在有机物的合成中有着重要应用,某化合物Ⅵ是合成氢化橙酮衍生物的中间体,其合成路线如图所示。
(1)化合物Ⅰ的名称为_______,化合物Ⅳ中官能团的名称分别为_______。
(2)化合物Ⅱ的分子式为_______。化合物Ⅱ的一种同分异构体X含有苯环、能发生银镜反应、在核磁共振氢谱图上只有4组峰,且峰面积之比为,其结构简式为_______
(3)关于上述示意图中的相关物质及转化,下列说法正确的有_______(填标号)。
a.Ⅴ到Ⅵ的转化中,有 键的断裂与形成
b.化合Ⅳ中有一个手性碳原子
c.化合物Ⅲ到Ⅳ的转化是加成反应
d.可以用溴水检验Ⅴ中的碳碳双键
(4)写出Ⅴ发生银镜反应的化学方程式为_______。
(5)以和HCHO为原料,利用上述转化过程中的原理制备化合物基于你设计的合成路线,回答下列问题。
①第一步的反应类型为_______。
②相关步骤中涉及加成反应,其化学方程式为_______(注明反应条件)。
【答案】(1) 对甲基苯甲酸(或4-甲基苯甲酸) 醛基、羟基
(2)
(3)
(4)
(5) 氧化反应
【分析】
Ⅰ()与SOCl2发生取代反应得到Ⅱ(),Ⅲ为乙醛,分子间羟醛缩合,先加成反应得到Ⅳ(),Ⅳ再发生消去反应得到Ⅴ(),Ⅴ发生催化加氢生成Ⅵ(),Ⅱ和Ⅵ发生取代反应得到Ⅶ()。
【详解】(1)
化合物Ⅰ()的名称为对甲基苯甲酸(或4-甲基苯甲酸);化合物Ⅳ()中官能团的名称分别为醛基、羟基;
(2)
根据分析,化合物Ⅱ的结构为,分子式为C8H7OCl;化合物Ⅱ的一种同分异构体X含有苯环,能发生银镜反应说明含有醛基,在核磁共振氢谱图上只有4组峰说明对称性较好,结构为;
(3)a.双键中有1个σ键和1个π键,单键中只有σ键,Ⅴ到Ⅵ的转化为碳碳双键和醛基上的催化加成饱和一元醇,则有π键的断裂,没有π键的形成,a错误;
b.连接4个不同基团的C为手性碳,化合物Ⅳ中有一个手性碳原子,b正确;
c.根据分析,化合物Ⅲ到Ⅳ的转化是加成反应,c正确;
d.Ⅴ()中含有醛基,能与溴水发生氧化还原反应而使溴水褪色,因此不能用溴水检验Ⅴ中的碳碳双键,d错误;
选bc;
(4)
与[Ag(NH3)2]OH反应生成、Ag、NH3、H2O,化学方程式为;
(5)
以和HCHO为原料,利用上述转化过程中的原理制备化合物,应先把催化氧化为,再仿照乙醛分子间的加成反应,和HCHO按物质的量之比为1:2比例合成,再将中的醇羟基催化氧化为醛基,即得到目标产物;
①根据分析,第一步为氧化反应;
②相关步骤中涉及加成反应,其化学方程式为。
13.(25-26高二下·河南三门峡·期末)3,4-二羟基肉桂酸乙酯(Ⅰ)具有抗炎作用和治疗自身免疫性疾病的潜力。由化合物A制备该物质的合成路线如图:
已知:
回答下列问题:
(1)Ⅰ中含氧官能团的名称是________。
(2)E生成F的反应类型为________。
(3)下列有关H的说法中,错误的是________。
a.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
b.1 mol H最多能和1 mol NaOH反应
c.H分子中最多有8个碳原子共平面
d.1 mol H分别与足量NaOH、NaHCO3反应消耗NaOH、NaHCO3的物质的量之比为
(4)D的结构简式为________。
(5)写出E→F的化学方程式:________。
(6)已知W是H的同分异构体,且W符合下列条件:
①属于芳香族化合物;
②1 mol W与足量NaHCO3溶液反应生成气体44.8 L(标准状况);
③核磁共振氢谱有4组吸收峰,且峰面积比为。
则W的结构简式为________。
【答案】(1)酚羟基、酯基
(2)消去反应
(3)bc
(4)
(5)+H2O
(6)或
【分析】
A为乙烯,与水发生加成反应得到乙醇(B),乙醇发生氧化反应得到乙醛(C),由信息可知D为,其与C发生羟醛缩合反应得到E再消去得到F,F与银氨溶液反应、酸化后得到(G),G在一定条件下发生取代反应得到H,H与乙醇发生酯化反应得到产物I,据此作答。
【详解】(1)由图可知Ⅰ中含氧官能团的名称是酚羟基、酯基;
(2)由题中信息可知,羟醛缩合反应经历加成-消去机理,D→E为加成反应,故E→F的反应类型为消去反应;
(3)a.H含有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A正确;
b.1 mol H含有2 mol酚羟基和1 mol羧基,故1 mol H最多能和3 mol NaOH反应,B错误;
c.如图,H()分子中苯环上的6个碳原子共平面,与苯环直接相连的9号碳原子与苯环共平面,10号碳原子与9号碳原子直接通过碳碳双键连接,10号碳原子采用杂化,故9、10、11号碳原子均可与苯环共平面,H分子中最多有9个碳原子共平面,C错误;
d.H分子中的酚羟基、羧基都能与NaOH反应,羧基能与碳酸氢钠反应,所以1 mol H分别消耗NaOH、NaHCO3的物质的量之比为3∶1,D正确;
故答案为bc;
(4)
由分析可知,D的结构简式为,;
(5)
由(2)可知E→F的反应类型为消去反应,故E→F的化学方程式为+H2O,
;
(6)
W的分子式为,不饱和度为6,1 mol W与足量NaHCO3溶液反应生成标准状况下气体44.8 L(2 mol),说明1 mol W含有2 mol羧基,结合不饱和度可知1 mol W含1 mol苯环、2 mol羧基和1个甲基或亚甲基或次甲基,故W可能的骨架为或 ,其中核磁共振氢谱有4组吸收峰,且峰面积比为,说明W含有甲基且结构高度对称,故W的结构简式为或 。
14.(25-26高二下·宁夏石嘴山·阶段检测)有机物A是一种重要化工原料,以A为原料可以制备一系列化工产品,如图所示。
请回答下列问题:
(1)C中所含官能团的名称是_______,D→E的反应类型是_______。
(2)有机物A 的名称_______。
(3)F是高分子化合物,写出A→F的化学方程式:_______。
(4)H是G的同分异构体,其中属于酚类的H有_______种,任写一种符合核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为6:2:1:1的H的结构简式:_______。
(5)X为2-甲基丙烯,以它为原料合成2-甲基-2-羟基丙醛,可利用题干信息设计如下一条合成路线。
则框图中X的结构简式为_______,Y物质为_______,Z的结构简式为_______。
【答案】(1) 碳氯键 取代反应
(2)苯乙烯
(3)
(4) 9 或
(5) Br2
【分析】
A与水发生加成反应生成G,A与Cl2发生加成反应生成B,B中苯环与Cl2发生取代反应生成C,C中苯环与氢气加成生成D,D中碳氯键发生水解反应生成E,F是高分子化合物,则A发生加聚反应生成F为聚苯乙烯(),据此分析;
【详解】(1)
C的结构为,所含官能团的名称是:碳氯键;根据分析可知,D→E属于卤代烃的水解反应,其反应类型为取代反应;
(2)化合物A的名称:苯乙烯;
(3)
因为F是高分子化合物,故A→F为苯乙烯的加聚反应,化学方程式为:;
(4)
H是G()的同分异构体,其属于酚类,则应将羟基直接连在苯环上,第一种情况为苯环上连有与,它们的位置关系有邻间对三种,第二种情况为苯环连有三个取代基分别为与两个,它们的位置关系有六种,故H的同分异构体中属于酚类一共有9种;其中符合核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为6:2:1:1的H的结构简式则应该构造对称的两个甲基,故结构为:或;
(5)
2-甲基丙烯的结构简式为;利用题干信息,以2-甲基丙烯为原料合成2-甲基-2-羟基丙醛(),对照原料与目标合成物,2-甲基丙烯应先与Br2加成,所以Y为Br2,然后结合题干信息D→E,水解后卤素原子取代变成羟基,再将羟基氧化即得目标物(2号碳上的羟基无氢不能被氧化),所以Z为。
15.(24-25高二下·福建漳州·期末)某治疗胃溃疡的药物中间体,可通过如下合成路线制得。
资料:i.物质J中含有醚键
ii.
iii.“重排”指有机物分子中的一个基团迁移到另外一个原子上,其分子式不变。
(1)的反应类型是_______。
(2)F的官能团是_______。
(3)E含有酯基。E的结构简式是_______
(4)写出符合下列条件的F的同分异构体:_______(任意写出1种即可)。
i.在一定条件下可以发生银镜反应
ii.核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为
(5)与反应生成G的过程如下。
已知:i.发生加成反应时,断开键。
ii.同一个碳上连着一个羟基和一个氨基(或取代的氨基)时不稳定,易脱水生成亚胺()。
写出P、Q的结构简式:_______、_______。
(6)K与反应得到L的化学方程式是_______。
【答案】(1)取代反应
(2)羟基、羰基
(3)
(4)、
(5)
(6)+NaOH+CH3COONa
【分析】F的结构简式中含有苯环,由A的分子式C6H6,纵观A到F的转化,可知A含有苯环,故A为,苯与氯气发生取代反应生成B为,B发生水解反应、酸化生成D为,(3)中E含有酯基,结合F的结构简式,可知与取代反应生成E为,同时有CH3COOH生成,E发生重排生成F:,F经三步转化生成G,由J的分子式、M的结构简式,已知,物质J中含有醚键,可知G中-OH转化为-OCH3生成J,对比J、K的分子式,结合L→M的转化,可知J中苯环上-OCH3间位的氢原子被硝基取代生成K,即发生硝化反应,K发生酰胺基水解反应生成L,L中硝基还原为氨基生成M,则J为、K为、L为,M→N的过程中氨基与S=C=S发生加成反应、脱去1分子H2S形成C=N双键;
【详解】(1)由分析,苯与氯气发生取代反应生成B,为取代反应;
(2)F为,含有的官能团为羟基、羰基;
(3)由分析,E为:;
(4)F的结构简式为,F的同分异构体在一定条件下可以发生银镜反应,说明含有-CHO或-OOCH,且核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为1:2:2:3,则分子中结构对称且应该含有甲基,符合条件的同分异构体可能为、;
(5)F→G的三步反应中,F先与NH2OH发生加成反应生成P,结合信息i可知P为,结合信息ii可知P脱水生成Q为,Q重排转化为。
(6)K含酰胺基,能和氢氧化钠发生碱性水解生成氨基和羧酸钠盐,K与NaOH反应得到L的化学方程式是+NaOH +CH3COONa。
【提升训练】
16.(25-26高二下·山东日照·阶段检测)绿原酸(化合物H)具有抗癌、抗氧化、消炎等功效。一种绿原酸合成路线如图。
已知:NBS是一种很好的溴代试剂,适用于羧基α位的溴代。回答下列问题:
(1)A的结构简式为_________________,A→B的反应类型为_________________。
(2)B→C第一步反应所需试剂为_________________,D分子中官能团名称为_________________。
(3)E→F的化学方程式是_________________。
(4)化合物H中手性碳个数为_________________。
【答案】(1) 加成反应
(2) NaOH水溶液 羟基、羧基、碳溴键
(3)
(4)4
【分析】
由合成绿原酸的流程为:将A()与进行加成得到B(),再将B进行(1)水解和(2)酸化得到C:,结合转化过程,可反推出B的结构为:;A的结构为:;将C进行NBS转化生成D:,再次将D通过(1)水解和(2)酸化得到E:,将E与在一定条件下反应生成F:,继续将F与G:进行反应(1)和(2)转化为产品绿原酸H:,据此分析解答。
【详解】(1)
由分析可知,A的结构简式为,A→B的反应类型为加成反应;
(2)
B→C第一步反应为卤代烃的水解反应,则需要的试剂为:水溶液;D的结构简式为:,其官能团的名称为:羟基、羧基、碳溴键;
(3)
E:与在一定条件下反应生成F:的化学方程式为:;
(4)
化合物H中的手性碳原子如图所示:,共有4个手性碳原子。
17.(25-26高二下·四川泸州·阶段检测)盐酸小檗碱(盐酸黄连素)广泛用于治疗胃肠炎、细菌性痢疾等疾病。一种由卤代烃A制备盐酸小檗碱的合成路线如图所示:
已知:RNH2。
请回答下列问题:
(1)A的名称为_________________。
(2)B→C的化学方程式为__________________________________________________________。
(3)C→D的反应类型是_____________。
(4)E分子中官能团的名称为_______________。
(5)F的分子式为__________________;F有多种同分异构体,其中属于芳香族氨基酸,且苯环上只有1个侧链的化合物有_____________种(不考虑立体异构)。
(6)结合题目信息,以苯乙烯()和苯胺()为原料(无机物任选),设计合成有机物的合成路线_______________。
【答案】(1)邻二氯苯或1,2-二氯苯
(2)+CH2Cl2+2HCl
(3)加成反应
(4)醚键、酰胺基
(5) C9H11O2N或C9H11NO2 4
(6)
【分析】A发生水解反应生成B为 ,C发生加成反应生成D,据已知信息可知E的结构简式为,F中-NH2与-CHO发生加成反应生成G;
【详解】(1)A的名称为邻二氯苯或1,2一二氯苯;
(2)B为,则B→C的反应方程式为++;
(3)据D的结构简式可知,C→D的反应为与发生加成反应;
(4)据已知信息可知E的结构简式为,其分子中官能团的名称为醚键和酰胺基;
(5)F的分子式为或;F的同分异构体中,属于芳香族氨基酸,即结构中有和,苯环只有1个侧链的同分异构体有 、 、 、 共4种;
(6)据盐酸小檗碱的合成路线可知,所以首先由苯乙烯与水加成得到,再催化氧化得到,再与苯胺反应即可得到,合成路线为: 。
18.(25-26高二下·北京·阶段检测)治疗阿尔茨海默病的潜在化合物的前体T的合成路线如下(部分试剂和条件略去)。
已知:i.
ii.
(1)A→B的反应类型是___________。
(2)F分子中含有的官能团的名称是醚键、___________。
(3)B→D的化学方程式是___________。
(4)E分子含有一个六元环,下列关于D→E的说法正确的是___________(填序号)。
a.D分子中使邻碳上的C—H键的极性增强
b.D→E,D分子中断裂C—O键和带*碳原子上的C—H键
c.D反应后的主要产物受反应物C—H键的极性强弱和产物的稳定性影响
(5)J→K发生取代反应,K的结构简式是___________。
(6)L→T经过三步转化,设计的目的是________________________________。
(7)G能与Na反应生成,G转化为I经历如下过程。
已知:
中间体1分子中含有三种不同化学环境的氢原子,数目之比是3∶2∶1。中间体2的结构简式是______________________。
【答案】(1)氧化反应
(2)碳碳双键、羰基
(3)
(4)ac
(5)
(6)将酰胺基中的羰基还原为,保护酮羰基不被还原
(7)
【分析】
A发生氧化反应生成B,B与乙醇发生酯化反应生成D,由此可知,B的结构简式为,D发生已知信息i的反应生成E,E分子含有一个六元环,E的结构简式为,E经历两步反应生成F,F发生还原反应生成G,结合G的分子式可知,G的结构简式为,G经历多步反应生成I,I发生氧化反应生成J,J和发生取代反应生成K,K发生碳碳双键的加成反应转化为L,则K的结构简式为,据此解答。
【详解】(1)A中碳碳双键被高锰酸钾氧化,发生的是氧化反应;
(2)F分子中含有的官能团的名称是醚键、碳碳双键、羰基;
(3)B→D的发生的是酯化反应,化学方程式是;
(4)
a.D分子中由于的吸电子作用,使邻碳上的C—H键的极性增强,a正确;
b.若D分子中断裂C—O键和带*碳原子上的C—H键,则会形成四元环结构,故而断裂的是羰基左侧碳原子上的C—H键,b错误;
c.D→E的反应机理是极性强的C—H键断裂,与结合生成乙醇,而受羰基、酯基吸电子效应影响图中标注*碳原子上的C—H键极性更强,会影响主产物的产率,但生成的四元环结构由于张力过大,稳定性差,从而也会影响主要产物的生成,c正确;
故选ac;
(5)
根据分析可知,K的结构简式是;
(6)
L→T经过三步转化,第一步是利用乙二醇将L中的酮羰基转化为缩酮结构(反应机理为:),第二步是利用强还原剂将酰胺基中的羰基还原为,第三步是将缩酮结构在酸性条件下重新转化为酮羰基,故设计的目的是将酰胺基中的羰基还原为,保护酮羰基不被还原;
(7)
中间体1的分子式是,有1个不饱和度,说明发生的是消去反应,结合氢原子种类和数目比,可知,中间体1的结构简式是,G的结构简式为,二者发生加成反应,生成中间体2的结构简式为,中间体2发生消去反应生成中间体3为,中间体3发生已知信息的反应得到I。
19.(25-26高二下·河南·阶段检测)用有机物A(C8H10)制备化合物G()的具体路线如图所示。
已知:①,有较强的还原性,易被氧化;
②(为烃基)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________。
(2)B→C的条件是__________(填“酸性KMnO4溶液”或“Fe/HCl”)。
(3)F→G的过程中,F中参与反应的官能团是____________________(填名称)。
(4)M()是有机物D的同分异构体,M的沸点比D的高,其原因是______________________________________________________________________。
(5)写出E→F的化学方程式:____________________________________________________________,其反应类型为__________。
(6)满足下列条件的D的同分异构体有__________种(不考虑立体异构)。
①能与溶液发生显色反应;②不能发生水解反应;③能发生银镜反应
(7)参考上述路线,设计以甲苯(为原料制备的合成路线:________________________________________(无机试剂任选)。
【答案】(1)乙苯
(2)酸性溶液
(3)氨基
(4)D中与处于邻位,易形成分子内氢键;M中两种基团处于对位,形成分子间氢键,分子间作用力更强
(5) 加成反应
(6)13
(7)
【分析】
原料A分子式为芳香烃,结合D的结构可知,A苯环上仅有一个乙基取代基,对应芳香烃为乙苯;A与浓硝酸在浓硫酸作用下发生硝化反应生成B(),B在酸性高锰酸钾作用下氧化侧链得到C(),C在作用下还原硝基得到D,D和ICl发生取代反应得到E,E与加成得到F(),F再和发生加成反应生成产物G;
【详解】(1)由分析可知,A的名称为乙苯;
(2)由分析可知,B→C的条件为酸性溶液;
(3)
F结构中存在氨基,分子内会与F的氨基发生加成反应构建酰胺结构,因此F中参与反应的官能团为氨基;
(4)M是D的同分异构体,D中与处于邻位,易形成分子内氢键;M中两种基团处于对位,形成分子间氢键,分子间作用力更强,因此M沸点更高;
(5)
E分子内苯环在氢气、催化剂条件下发生加成反应生成,化学方程式为;
(6)由题①遇显色,则含酚羟基;②不能水解,则无酯基、酰胺基;③能发生银镜反应,则含醛基;因此苯环上的取代基可以为、、共10种结构,或、共3种结构,则符合条件的同分异构体共13种;
(7)
以甲苯为原料,先硝化得到邻硝基甲苯,用酸性高锰酸钾氧化甲基为羧基,再通过还原硝基得到邻氨基苯甲酸,再与加成还原苯环得到目标环己基氨基羧酸,完整合成路线为。
20.(25-26高二下·山西太原·阶段检测)盐酸奥达特罗(M)主要用于治疗慢性阻塞性肺病、慢性支气管炎和肺气肿。可由下列路线合成(Bn代表苄基:,部分反应步骤和条件略去):
(1)A→B的反应中是催化剂,并且有生成,A的名称为_______;B中官能团名称为_______,B分子中碳原子的杂化类型有_______。
(2)C→D的化学方程式为_______,反应类型为_______。
(3)已知化合物F的结构简式为,E→G的反应中的作用是_______。
(4)B生成C的过程中加入的作用是_______。
(5)已知:J+K→L原子利用率为100%,K的分子式为_______;K的一种同分异构体满足:a.核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积比为;b.遇发生显色反应;c.分子中有键。写出符合上述条件的一种同分异构体的结构简式_______。
(6)已知:参照上述合成路线中的相关信息,写出以苯、和苯酚为原料制备的合成路线_______(其他试剂任选)。
【答案】(1) 对苯二酚 (酚)羟基、(酮)羰基
(2) 取代反应
(3)与反应,提高反应物的转化率/促进平衡正移
(4)保护另一个,防止发生副反应
(5)
(6)
【分析】
A和发生取代反应生成B,可以推知A为,B和BnBr发生取代反应生成C,D发生还原反应生成E,该过程中硝基转化为氨基,则D的结构简式为,E和F发生取代反应生成G,G和Br2发生取代反应生成H,H发生还原反应生成I,I发生取代反应生成J,J+K→L原子利用率为100%,则K的分子式为,K的结构简式为,L发生还原反应生成M,以此解答。
【详解】(1)
由分析可知,A为,称为间苯二酚,由B的结构简式可知,其中官能团的名称为(酚)羟基、(酮)羰基,B中苯环上碳原子和羰基上碳原子为sp2杂化,甲基中碳原子为sp3杂化。
(2)
由分析可知,C发生取代反应生成D,化学方程式为:。
(3)E→G的反应中,F()与E发生取代反应生成G,同时产生 。的作用是中和反应生成的 ,促进反应正向进行。
(4)B生成C的过程中,B含有酚羟基,酚羟基易被氧化或参与副反应。加入 (苄基溴)的目的是保护另一个,防止其在后续反应中被氧化或发生其他副反应。
(5)
J+K→L原子利用率为100%,说明是加成反应。结合L的结构和J的结构,可推出K的分子式为,其同分异构体需符合:a.核磁共振氢谱显示5组峰,峰面积比为1:2:2:6:6;b.遇显色,说明其中含酚羟基;c.有键;一种可能的结构简式为:、、。
(6)
苯与在催化下发生取代反应成苯乙酮,苯乙酮在光照下与发生取代反应生成,与苯酚在作用下发生亲核取代反应生成目标产物,合成路线为:。
21.(25-26高二下·山东菏泽·阶段检测)心血管药物缬沙坦中间体(F)的两条合成路线如下:
已知:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)A结构简式为___________;B→C反应类型为___________。
(2)C+D→F化学方程式为___________。
(3)D的一种同分异构体含硝基和3种不同化学环境的氢原子(个数比为),其结构简式为___________。
(4)C→E的合成路线设计如下:CG。
试剂X为___________(填化学式);试剂Y不能选用,原因是___________。
【答案】(1) 取代反应
(2)+HBr+
(3)
(4) NaOH水溶液 G中的会被氧化为,无法得到E
【分析】
A的分子式为,不饱和度为,可知A含1个苯环与1个氰基,因此A为。A与对甲基苯硼酸反应生成B(),反应类型为取代反应。对比B和C的分子式,结合F的结构简式可知,B甲基上的1个H被Br取代得到C(),C、D在乙醇的作用下得到F,对比C、F的结构简式可知,D为,E与D发生已知Ⅱ的反应,可得E为。据此作答。
【详解】(1)
A的分子式为,计算得不饱和度为6,含1个苯环与1个氰基,即。B到C的反应中,甲基上的氢原子被溴原子取代,反应类型为取代反应。
(2)
结合分析,对应方程式为+HBr+。
(3)
D的分子式为,不饱和度为1。其同分异构体含硝基,硝基的不饱和度为1,因此剩余碳骨架为饱和结构。氢原子个数比为6:6:1,总氢原子数为13,说明存在两组等价的甲基,每组含6个氢原子,即。
(4)
C为,E为;结合 C→E的合成路线可知,C在NaOH水溶液的作用下,Br被羟基取代,得到G() ,G与试剂Y(合适的氧化剂,如:O2)发生氧化反应得到E,试剂X为NaOH水溶液,试剂Y不能选用KMnO4,原因是G中的-CH2OH会被KMnO4氧化为-COOH,无法得到E。
22.(25-26高二下·四川德阳·期中)某新型有机酰胺化合物M在工业生产中有重要的作用,其合成路线如下:
已知:①
②
回答下列问题:
(1)A中所含官能团名称为______。
(2)请书写由苯制得G的化学方程式______。
(3)的化学方程式为______。
(4)的化学方程式为______。
(5)芳香族化合物Q是C的同分异构体。写出其中一种满足下列条件Q的同分异构体的结构简式______。
①与溶液发生显色反应;
②与足量Na反应,生成(标准状况下);
③Q的核磁共振氢谱显示为4组峰。
(6)参照上述合成路线,以和为原料(无试剂任选),设计制备的合成路线______。
【答案】(1)醛基、碳碳双键
(2)
(3)
(4)
(5)或(任选一种即可)
(6)
【分析】
简要分析合成路线:A在NaOH溶液中和乙醛加热反应生成B, B与X发生反应生成C。由已知反应②可知B应是和乙烯发生反应生成的C。故X为乙烯,C和氢气发生加成反应生成D(C8H12O2),D在催化剂作用下被O2氧化生成E,E中不含碳碳双键,故C中碳碳双键被还原,结合D的分子式可知醛基未被还原,D的结构简式应为,根据已知反应①,E与SOCl2发生取代反应生成F,F的结构简式为。苯在浓硫酸催化下和浓硝酸加热发生取代反应生成G,G的结构简式为,G和Fe、HCl反应生成H,F与H在一定条件下反应生成M,由M的结构简式可以看出是一分子F和两分子H发生了取代反应,故H的结构简式应为。据此分析以下各选项;
【详解】(1)
A的结构简式为,故所含官能团的名称为醛基、碳碳双键。
(2)
苯在浓硫酸的催化下和浓硝酸加热发生取代反应生成G,G的结构简式为,化学方程式为。
(3)
根据分析,两分子的H和一分子F发生取代反应生成M和HCl,化学方程式为。
(4)
根据分析,B和乙烯发生类似已知反应②的反应,生成C,化学方程式为。
(5)
C的分子式为C8H10O2,不饱和度为4,同分异构体Q满足①与溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,②与足量Na反应,生成(标准状况下),说明应该有两个位点可以和Na发生反应,故除了一个酚羟基外,另外一个氧也以羟基的形式存在,③Q的核磁共振氢谱显示为4组峰。说明含有四种化学环境不同的氢,应为对称结构,故可能的结构简式为或(任选一种即可)。
(6)
根据逆合成反应法,可由OHC-CHO和CH3CHO发生类似的反应合成,OHC-CHO可由氧化得到,而CH3CHO可由CH3CH2OH氧化得到,而CH3CH2OH可由与水加成得到,故合成路线为。
23.(25-26高二下·山东淄博·阶段检测)有机化工原料1,4-二苯基-1,3-丁二烯及某抗结肠炎药物有效成分的合成路线如下(部分反应略去试剂和条件):
已知:Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:具有酸性,可以电离出H+
(1)①中的反应条件是______,抗结肠炎药物有效成分中官能团的名称_______。
(2)E的结构简式为______。
(3)1 mol F与足量NaOH溶液反应,消耗氢氧化钠的物质的量为_______mol。
(4)1mol 1,4-二苯基-1,3-丁二烯最多可以与______mol H2发生加成反应。
(5)D有多种同分异构体,写出符合下列条件的同分异构体的结构简式:______。
a.结构中含有苯环
b.核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1
【答案】(1) 或 氨基、羧基、羟基
(2)
(3)3
(4)8
(5)或
【分析】根据反应条件可知,发生硝化反应,J中含硝基,根据J物质发生还原反应生成可知J为,G为。根据芳香烃A的分子式可知,A的结构为,与氯气在条件X作用下发生取代反应生成的B为,B在碱性情况下先水解再酸化,生成的D为。D发生类似已知信息中的反应生成的E为,E先被氧化为F,F在碱性情况下水解,然后再酸化生成G,故F为。A与氯气在条件Y作用下生成,与发生信息的反应生成,继续发生信息的第2步反应,生成K:,K物质发生消去反应生成1,4-二苯基-1,3-丁二烯。
【详解】(1)结合分析知,芳香烃与氯气发生苯环上的卤代反应的条件是或作催化剂。抗结肠炎药物有效成分中官能团的名称氨基、羧基、羟基。
(2)根据分析,E的结构简式为。
(3)F为,含有羧基和酚酯基,羧基消耗、酚酯基消耗,故足量NaOH溶液反应,消耗氢氧化钠的物质的量为。
(4)1 mol 1,4-二苯基-1,3-丁二烯含有两个苯环和两个碳碳双键,故1 mol 有机物最多可以与发生加成反应。
(5)D的分子式为,核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1,“3”说明含有一个甲基,故其结构可以为:或。
24.(25-26高二下·辽宁沈阳·期中)芳香烃A是基本有机化工原料,由A制备高分子E和医药中间体K的合成路线(部分反应条件略去)如下图所示:
已知:①RCHO;
②(苯胺,易被氧化)。
回答下列问题:
(1)有机物C的化学名称是___________,⑦的反应类型是___________。
(2)有机物K中官能团的名称是___________,反应④为加成聚合反应,有机物E的结构简式为___________。
(3)反应②的化学方程式为___________。
(4)1 mol D与1 mol 发生加成反应产物同时满足下列条件的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①分子中只存在一个苯环不含其他环状结构;
②能与溶液发生显色反应;
③苯环上只有四种不同化学环境的氢原子。
(5)请设计以为起始原料制备的合成路线如下图:
(6)→A→B→→
写出A和B的结构简式___________,___________。
【答案】(1) 苯甲醛 取代反应
(2) 羧基、碳溴键、氨基
(3)
(4)16
(5)
【分析】
A为芳香烃,结合C的结构简式可知,A为,B为,对比C、D的结构可知,苯甲醛与丙酮脱去1分子水形成碳碳双键而生成D,D发生加聚反应生成高分子化合物E();甲苯发生硝化反应生成F,则F为,F发生还原反应生成G,则G为,由Ⅰ的结构简式、H的分子式可知H的结构简式为,H被酸性高锰酸钾溶液氧化生成Ⅰ,Ⅰ发生取代反应生成G,J发生水解反应生成K,可知G→H是为了保护氨基,防止被氧化。
【详解】(1)
有机物C中醛基连接在苯环上,化学名称是苯甲醛;由分析可知,G为,H为,反应⑦中G和发生取代反应生成H。
(2)
K为,则K中官能团的名称是羧基、碳溴键、氨基;反应④中D发生加聚反应生成高分子化合物E,则E的结构简式为。
(3)
反应②中B发生已知信息①的原理得到C,化学方程式为。
(4)
D的结构简式为,D的分子式为C10H10O,1mol D与1mol H2发生加成反应所得产物的分子式为C10H12O,该产物的不饱和度为=5,该产物的同分异构体能与FeCl3发生显色反应,含酚羟基,分子中只存在一个苯环不含其它环状结构,因为苯环上有四种不同化学环境的H原子,所以苯环上有两个取代基,且两个取代在邻位或间位,两个取代基有下列情况:①-OH和-CH=CHCH2CH3、②-OH和-CH2CH=CHCH3、③-OH和-CH2CH2CH=CH2、④-OH和、⑤-OH和、⑥-OH和、⑦-OH和、⑧-OH和,符合条件有8种组合,每种组合在苯环上的位置异构有2种,符合条件的同分异构体共8×2=16种。
(5)
可由二卤代烃水解得到,二卤代烃可由烯烃加成生成,氯代烃发生消去反应得到烯烃,因此以为原料合成,可先将与氢气加成生成A为,在NaOH醇溶液中发生消去反应生成B为,与溴加成得到,在NaOH水溶液中发生水解反应得到。
25.(25-26高二下·江苏·阶段检测)抗肿瘤药物泰克地那林(F)及其改进药物(G)的合成路线如下:
已知:为给电子基且为邻、对位定位基,为吸电子基且为间位定位基;胺类物质易被氧化。
(1)C→D过程中_______没变,_______改变(填官能团的名称)。
(2)碱性强弱:_______(填“>、=、<”)。
(3)写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式:_______。
①含苯环,有5种不同化学环境的氢原子;②能水解且能发生银镜反应,能与NaHCO3溶液反应
(4)D→F过程中若用代替,可简化步骤,但该方法会有副产物产生,该副产物的结构简式是_______。
(5)F→G过程中先发生_______反应再发生_______反应。
(6)以、、为原料制备的合成路线流程图(无机试剂、有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)_______。
【答案】(1) 酰胺基; 羧基
(2)>
(3)
(4)
(5) 加成 消去
(6)
【分析】
A为对甲基苯胺,与CH3COCl发生取代反应生成B,B被酸性高锰酸钾氧化生成C,对比A和C的结构并结合B的分子式可知,B为,C与(COCl)2发生取代反应生成D,D与邻硝基苯胺反应生成E,对比C和E的结构并结合D的分子式可知D为。E中硝基在H2/10%Pd/C条件下被还原为氨基,得到F为。F与反应成环,得到G。
【详解】(1)C的官能团为羧基、酰胺基,C与(COCl)2反应时,羧基中的羟基被氯原子取代生成酰氯基,酰胺基不参与反应,因此酰胺基不变,羧基发生改变。
(2)胺类碱性与氮原子上电子云密度正相关,电子云密度越高,碱性越强。左侧对甲基苯胺中,甲基为给电子基,通过共轭效应增大氮原子上电子云密度;右侧对硝基苯胺中,硝基为强吸电子基,通过共轭效应降低氮原子上电子云密度,因此左侧物质碱性更强,填>。
(3)
C的不饱和度为6。满足条件的同分异构体需含羧基,可与NaHCO3反应,可水解且含醛基结构可发生银镜反应,且苯环上两个取代基处于对位,此时氢原子共5种:羧基的氢、醛基的氢、N-甲基的氢、苯环上两组等价氢,符合要求,对应结构为。
(4)
结合D的结构,酰氯基可与氨基反应生成酰胺键。若用邻苯二胺替代邻硝基苯胺,邻苯二胺含两个等价氨基,可同时与两分子D发生反应,生成副产物。
(5)F中氨基首先进攻的酮羰基发生加成反应,随后中间体消去水分子,多次加成、消去后得到G,因此先发生加成反应,再发生消去反应。
(6)
采用逆合成分析法,由流程信息可知可由与发生类似的加成消去反应得到,可由催化氧化得到,可由发生类似反应得到,可由在浓硫酸、浓硝酸加热条件下发生硝化反应得到,可由与发生类似反应得到,故合成路线为:
26.(25-26高二下·江苏扬州·阶段检测)化合物G是制备青蒿素的中间体,其一种合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为_______。化合物与足量氢气加成后产物的名称为_______。
(2)G分子中官能团名称为_______。
(3)F(C15H26O)的结构简式为_______。
(4)化合物M是化合物H脱去两个氢原子的产物,化合物M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发生显色反应;
②酸性条件下水解得到两种有机产物,产物分别含有2种、3种不同环境的氢原子。
(5)设计以、CH3MgI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】(1) 加成反应 2-丁醇
(2)羧基、碳碳双键
(3)
(4)
(5)
【分析】对比A与B的结构,可知A→B为加成反应。B经羟醛缩合消去得到C,C与格氏试剂加成得到醇D,D脱水得到E。E经加成得到F,F被氧化为羧基得到含碳碳双键、羧基的G。G经臭氧氧化断键得到H。
【详解】(1)
A含碳碳双键,与发生加成反应,反应过程双键断裂,饱和碳原子数增加,反应类型为加成反应。与足量氢气加成时,碳碳双键、碳氧双键均被加成,产物为,系统命名为2-丁醇。
(2)G的结构中含羧基与碳碳双键两种官能团。
(3)
E到F为氧化反应, E的侧链碳碳双键与水加成,结合F的分子式,可得F的结构简式。
(4)
M为H脱去两个氢原子的产物,不饱和度比H多1;能与发生显色反应,说明分子含酚羟基,存在苯环结构;酸性条件下水解得到两种有机产物,说明分子含酯基;水解产物分别含2种、3种不同环境的氢原子;其中酚类产物结构高度对称,结构简式。
(5)
结合图示反应流程,合成路线如下。
27.(25-26高二下·山东·期中)某研究小组通过下列路线合成镇静药物氯硝西泮。
已知:
回答下列问题:
(1)合成路线中设计A→B转化的目的________。
(2)B→C的反应方程式________。
(3)下列说法错误的是_______。
A.化合物A的碱性比化合物D弱
B.化合物D中官能团为硝基、氨基
C.化合物E中可能存在分子内氢键
D.化合物F可以发生取代反应、加成反应,不可以发生还原反应
(4)在F转化为G的过程中,加入K2CO3可提高G的产率,原因是___。
(5)B的同分异构体中,同时满足下列条件的结构简式为_________(写出一种即可)。
①分子中含有二取代的苯环。
②该分子的核磁共振氢谱有4组吸收峰,红外光谱显示无碳氧单键。
(6)G→氯硝西泮的过程中分为两步反应。
Y中含氧官能团的名称为________。
【答案】(1)保护氨基
(2)+HNO3(浓) +H2O
(3)AD
(4)中和反应生成的HBr,促进反应正向进行
(5)或或或或
(6)酰胺基、硝基、羟基
【分析】
由有机物的转化关系可知,A与发生取代反应生成,则B为;浓硫酸作用下B与浓硝酸共热发生硝化反应生成,则C为;C一定条件下发生水解反应生成,则D为;D与发生取代反应生成E;E与发生取代反应生成,则F为;F与氨气发生取代反应生成,则G为;G先发生加成反应、后发生消去反应生成氯硝西泮。
【详解】(1)由结构简式可知,A和D分子中都含有氨基,则设计A→B的目的是保护氨基,防止氨基被氧化;
(2)
由分析可知,B→C的反应为浓硫酸作用下B与浓硝酸共热发生硝化反应生成和水,反应的化学方程式为:+HNO3(浓) +H2O;
(3)
A.由分析可知,D的结构简式为,D分子中的硝基是吸电子基,会使氨基上氮原子的电子云密度降低,提供孤对电子的能力降低,碱性减弱,所以苯胺的碱性强于对硝基苯胺,A错误;
B.由分析可知,D的结构简式为,官能团为硝基、氨基,B正确;
C.由分析可知,E分子中含有氨基和酮羰基,氨基中的氢原子和酮羰基中的氧原子可以形成分子内氢键,C正确;
D.由分析可知,F的结构简式为,分子中含有的酮羰基和苯环一定条件下能与氢气发生还原反应,D错误;
故选AD;
(4)由分析可知,F转化为G的反应为F与氨气发生取代反应生成G和溴化氢,反应时加入碳酸钾可提高G的产率的原因是碳酸钾可以中和反应生成的溴化氢,使生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动,有利于提高G的产率;
(5)
化合物B的同分异构体分子中含有二取代的苯环,分子中共有4种不同化学环境的氢原子,无碳氧单键说明同分异构体的分子结构对称,含有的官能团可能是酰胺基、或氨基和酮羰基、或-NO、或,则符合条件的结构简式可能为:、、、、;
(6)
由分析可知,G→产物的反应为G先发生加成反应、后发生消去反应生成氯硝西泮,则Y的结构简式为,含氧官能团为酰胺基、硝基、羟基。
28.(25-26高二下·江西南昌·期中)帕比司他是治疗某些恶性肿瘤的药物,其中间体E的合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为___________。
(2)A→B反应过程中可能会产生副产物(C8H10O2),该副产物的结构简式为___________。
(3)化合物D中C-Oσ键的个数为___________。
(4)B→C反应中的吡啶()是一种有机碱。已知:胺类有机物的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,下列三种有机物碱性最强的为___________。(用序号表示)
① ② ③
(5)E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能发生银镜反应;
②分子中含有3种不同化学环境的氢原子。
(6)已知:CH2=CHCH3。
写出以和丙二酸二甲酯[CH2(COOCH3)2]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)还原反应
(2)
(3)4
(4)③
(5)或
(6)
【分析】反应物A,经选择性加氢还原,一个醛基被还原成,生成B,B与丙二酸二甲酯,在催化剂作用下发生反应生成C,C与甲醇发生酯化反应生成D,D与二氯亚砜发生反应生成E。
【详解】(1)由分析可知,A的一个醛基被还原成,所以A→B是还原反应。
(2)B的分子式为,副产物分子式为,多了2个H原子,可知副产物为两个醛基都被还原得到的,结构简式为:。
(3)化合物D结构中有、含有C-O键,中C原子杂化含1个C-Oσ键,中C=O键中的C原子杂化有1个σ键,右边的O原子与两边的C形成2个单键,所以有1+1+2=4个C-Oσ键。
(4)是吸电子基、是推电子基,N原子电子云密度,故碱性最强的是③。
(5)E的分子式为,不饱和度为;其同分异构体可以发生银镜反应,说明含有醛基或甲酸酯基,分子中含有3种不同化学环境的氢原子,说明其结构高度对称;若为甲酸酯基,加上苯环还剩1个不饱和度,4个C原子,无法做到只有3种不同化学环境的H;若为醛基,则应是2个醛基,剩余3个饱和C原子,所以满足条件的结构简式为:或。
(6)从目标产物的结构逆推,可由与Br2经加成反应得到,而可由与丙二酸二甲酯经反应得到(同B→C的反应),可由氧化得到,可由经水解反应得到,可由和发生加成反应得到,结合已知条件可得出以和丙二酸二甲酯为原料合成该物质的路线: 。
29.(25-26高二下·湖北·阶段检测)有机物H是一种重要的有机合成中间体,其一种合成路线如图所示:
已知结构不能稳定存在,回答下列问题:
(1)A的实验式是___________,B的官能团名称为___________,的反应试剂和条件是___________。
(2)的化学方程式为___________。
(3)D→E的反应类型是___________;G的结构简式是___________。
(4)满足下列条件的C的具有稳定结构的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
i.能使溴水褪色,且1 mol该有机物可消耗;
ii.有机物分子中含有两个甲基。
其中核磁共振氢谱有2组峰,且峰面积之比为2:3的结构简式为___________(任写一种即可)。
【答案】(1) CH2 氯原子 Cl2、光照
(2)
(3) 消去反应
(4) 9 、(1种即可)
【详解】(1)A为环己烷,分子式为C6H12,其实验式CH2;氯原子;环己烷发生自由基取代反应生成氯代环己烷,因此其反应条件应当为Cl2、光照。
(2)B→C是卤代烃在醇和氢氧化钾、加热条件下的消去反应,生成环己烯,故其反应方程式为:。
(3)D为1,2-二氯环己烷,在强碱醇溶液中发生双消去反应,生成1,3-环己二烯,故反应类型是消去反应;F中的氰基在酸性条件下发生水解,生成羧基 -COOH,双键在此条件下保留,故答案为。
(4)C为环己烯,分子式为C6H10,不饱和度为2,1 mol消耗2 mol Br2,说明无环,为开链二烯烃或炔烃,因此符合条件的同分异构体包括:炔烃(4种):2-己炔、3-己炔、3-甲基-1-戊炔、4-甲基-1-戊炔;共轭二烯烃(5种):2,4-己二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、4-甲基-1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯。共计9种。
要求核磁共振氢谱只有2组峰且面积比为2:3,说明分子具有高度对称性,在上述9种物质中,3-己炔()和2,3-二甲基-1,3-丁二烯()具有两组处于不同化学环境的氢(亚甲基4个H,甲基6个H),符合2:3的峰面积比,故答案为或(1种即可)
【点睛】
30.(25-26高二下·浙江金华·阶段检测)G是一种新型药物,它的一种简化合成路线如下图所示(部分产物未列出):
已知:Et: Boc: Ts:
回答下列问题:
(1)化合物A中的含氧官能团名称是__________。
(2)写出化合物B的结构简式__________。
(3)下列说法不正确的是 。
A.B→C和F→G的反应类型相同
B.化合物F与氢气充分加成以后的产物中存在5个手性碳原子
C.化合物G苯环上的一氯代物有5种
D.化合物E因为有羟基,所以易溶于水
(4)请写出C与足量氢氧化钠溶液在加热条件下(此条件下碳氟键不反应)反应的化学方程式__________。
(5)由F生成G的反应过程中会生成少量副产物H,H是G的同分异构体,设计方案鉴别G和H(写出所用试剂和实验现象)__________。
(6)以()和乙烯为原料,设计化合物()的合成路线__________(用流程图表示,无机试剂任选)。
【答案】(1)醛基、羟基
(2)
(3)ACD
(4)
(5)加入溶液,若显紫色,则为G;若无紫色则为H
(6)
【分析】
由B的分子式可以计算出其不饱和度为7,即有一个苯环和一个氰基之外还有一个双键,和丙二酸二乙酯发生加成反应得到C,可知B的结构简式为,C和氢气发生还原反应生成D,D通过氢化铝锂还原生成E,E和(Boc)2O发生反应生成F,F和反应生成G,据此作答。
【详解】(1)化合物A的含氧官能团为醛基与羟基。
(2)
化合物B的结构简式为。
(3)A.B→C为加成反应,F→G为取代反应,反应类型不相同,A错误;
B.F与H2充分加成后,苯环变为环己烷环,手性碳原子数为5个,B正确;
C.G中两个苯环均有取代基,苯环上等效氢为6种,一氯代物有6种,C错误;
D.化合物E虽含羟基,但分子中存在较大疏水碳链结构,不易溶于水,D错误;
故选ACD。
(4)
C中含1个酚羟基与2个酯基,与足量氢氧化钠溶液共热时,酚羟基与氢氧化钠发生中和反应,酯基发生碱性水解,反应条件下氟键不参与反应,配平后反应的化学方程式为。
(5)G的结构中含酚羟基,H为G的同分异构体,不含酚羟基,酚羟基可与溶液发生显色反应显紫色,因此加入溶液,若显紫色,则为G,若无紫色则为H。
(6)
首先乙烯与水在催化剂条件下发生加成反应生成乙醇;甲苯与浓硫酸、浓硝酸共热发生硝化反应生成对硝基甲苯,对硝基甲苯的侧链甲基被酸性高锰酸钾溶液氧化为羧基得到对硝基苯甲酸,对硝基苯甲酸在、条件下硝基被还原为氨基得到对氨基苯甲酸,最后对氨基苯甲酸与乙醇在浓硫酸共热条件下发生酯化反应得到目标产物对氨基苯甲酸乙酯,合成路线为。
31.(25-26高二下·福建泉州·期中)从乙烯出发,设计了有机物Ⅰ的合成路线:
已知:①;
②稀冷碱性高锰酸钾溶液可将碳碳双键氧化为邻二醇(相邻碳上各连一个羟基)。
(1)Ⅰ的分子式___________。
(2)A→B的反应类型___________。
(3)D中的官能团名称为___________。可通过___________(填序号)确认其中的官能团。
a.核磁共振 b.红外光谱 c.质谱 d.X射线衍射
(4)在G的同分异构体中,符合炔烃,其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积比为的结构简式为___________。
(5)写出H的键线式___________。
(6)下列说法正确的是___________。
A.G存在顺反异构体 B.B不存在同分异构体
C.F中有1个手性碳 D.G能使酸性高锰酸钾溶液褪色
(7)已知丙烯与卤化氢反应时,反应过程中物质和能量变化示意图如下。
根据上图分析,两种中间体中更稳定的是中间体___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),请从甲基对碳碳双键的影响角度解释对应过渡态更加稳定的原因___________,试判断与加成后的主要产物为___________。
【答案】(1)
(2)加成反应
(3) 羟基 b
(4)
(5)
(6)BCD
(7) Ⅰ 甲基为推电子基,使碳碳双键中远离甲基一侧的碳原子带部分负电荷,更易结合带正电的氢
【分析】
E→F的反应条件为KMnO4/NaOH(冷、稀),属于烯烃的顺式羟基化反应(将烯烃氧化为邻二醇)。因此,E应为烯烃,且其碳骨架与F一致;F的两个-OH分别在2号和3号碳上,故E的碳碳双键应位于2号碳与3号碳之间,其结构为
【详解】(1)该分子包含一个六元环、一个五元环并合的结构,数得碳原子11个,氧原子2个。根据不饱和度计算或直接数氢原子,得出氢原子数为16,故答案为:;
(2)A(乙烯)与HBr反应生成B(溴乙烷),是碳碳双键的断裂和H、Br原子的加成,属于加成反应,故答案为:加成反应;
(3)D为2-甲基-2-丁醇,其官能团为羟基(-OH),鉴定官能团最常用且特征性强的方法是红外光谱(IR),不同的化学键和官能团在红外光谱中有特定的吸收频率,故选b,故答案为:羟基;b;
(4)G的分子式为C5H8,其同分异构体为炔烃,要求核磁共振氢谱有3组峰,峰面积比为1:1:6。峰面积比1:1:6,说明有三种不同化学环境的氢原子,个数分别为1、1、6。6个氢原子通常意味着两个等效的甲基(-CH3)。结构CHC-CH(CH3)2(3-甲基-1-丁炔)满足条件:端基炔氢(1H),次甲基氢(1H),两个等效甲基氢(6H),故答案为:CH≡C−CH(CH3)2;
(5)
根据已知条件可知丁二烯与乙烯加成可得环形烯,根据I的特征可知左边的环为加成反应的结构,右边的结构未参与反应,是H自带的结构,H带一个碳碳双键,故可推断其结构为;
(6)A.G为2-甲基-1,3-丁二烯,其双键碳原子上连接的基团不满足顺反异构的条件(至少有一个双键碳上连有两个相同的原子或基团),故A错误;
B.B为溴乙烷(CH3CH2Br),其结构固定,不存在同分异构体,故B正确;
C.F的3号碳原子连接了-H,-OH,-CH3,-C(OH)(CH3)2四个不同的基团,是手性碳,2号碳原子连接了两个相同的甲基,不是手性碳。因此F中只有1个手性碳,故C正确;
D.G含有碳碳双键,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,从而使溶液褪色,故D正确;
故答案为:BCD;
(7)根据反应机理图,中间体I的能量更低,因此中间体I更稳定;
甲基(-CH3)是推电子基团,它通过诱导效应和超共轭效应向碳碳双键推电子,使得双键上远离甲基的碳原子电子云密度增大,带部分负电荷()。在亲电加成反应中,带正电的氢()更容易进攻这个带部分负电荷的碳原子,从而形成更稳定的碳正离子中间体;
与CH3CH=CH2相比,CF3CH=CH2中的-CF3是吸电子基,使CF3CH=CH2中远离-CF3一侧的碳原子带部分正电荷,容易与带负电荷的Br原子结合,故主要加成产物为CF3CH2CH2Br;
故答案为:Ⅰ;甲基为推电子基,使碳碳双键中远离甲基一侧的碳原子带部分负电荷,更易结合带正电的氢;CF3CH2CH2Br。
32.(25-26高二下·浙江·阶段检测)阿哌沙班是一种预防房颤患者中风和血栓的药物,一种重要中间体J的合成路线如图:
已知:①RCl+NH3→RNH2 RCOCl+NH3→RCONH2
②
(1)化合物C中的含氧官能团为_______(填官能团名称)。
(2)下列说法正确的是_______。
A.化合物A的碱性弱于苯胺
B.1mol J与足量 NaOH 溶液反应最多消耗 2mol NaOH
C.D→F发生了取代反应和消去反应
D.Ⅰ的分子式为
(3)路线中两次用到了化合物B,B的结构简式为_______。
(4)写出G→H 的化学方程式_______。
(5)若D与E按物质的量1:2反应过程中会产生分子式为C19H26N4O5的有机产物,该有机产物的结构简式为_______。
(6)以乙烯为原料合成(用流程图表示,无机试剂任选)_______。
【答案】(1)硝基、酰胺基
(2)AC
(3)
(4)
(5)
(6)
【分析】
A中的氨基与B反应形成酰胺键并成环生成C,结合B的分子式:,可推知B的结构简式为:;C与反应,得到 D;D与E发生取代反应生成F,F被Fe/HCl还原形成G:;G与再次与B反应生成H;与在、HCl条件下生成I;H与G最终生成J,据此解答。
【详解】(1)根据C的结构简式可知,化合物C中的含氧官能团为:硝基、酰胺基;
(2)A.苯胺的氨基是给电子基,而A中同时存在氨基和强吸电子的硝基,氨基上电子云密度降低,碱性减弱,因此,A的碱性弱于苯胺,A正确;
B.J中含酰胺键、酚酯结构,酚酯水解生成的酚羟基和羧基均能消耗氢氧化钠,酰胺键也消耗氢氧化钠,因此1molJ消耗的氢氧化钠物质的量大于2mol,B错误;
C.D中氯原子与E反应,先发生取代,再通过消去HCl形成碳碳双键,C正确;
D.由结构简式可知I的分子式为,D错误;
故选AC。
(3)
根据A→C的转化,A中的氨基与B反应形成酰胺键并成环,结合B的分子式:,可推知B的结构简式为:;
(4)
G与B发生取代反应,脱去HCl,反应化学方程式为:;
(5)
D中含有两个可与E反应的位点,当1mol D与2mol E反应时,两个氯原子均被取代,该有机产物的结构简式为:;
(6)
以乙烯为起始原料,先与水发生加成反应生成乙醇,一部分乙醇经催化氧化得到乙酸,乙酸再转化为酰氯;另一部分乙醇与乙酸发生酯化反应制得乙酸乙酯,乙酸乙酯在碱性条件下发生缩合反应,最终合成目标产物,合成路线如下:;
33.(25-26高二下·河南·期中)Glaser反应是指端炔烃在催化剂存在下发生的偶联反应,例如:2R-C≡C-HR-C≡C-C≡C-R。下面是利用Glaser反应制备化合物的一种合成路线:
请回答下列问题。
(1)A的结构简式为_______,A→B的反应类型_______。
(2)已知乙炔在一定条件下可以合成,写出该反应的化学方程式_______。
(3)下列说法不正确的是:_______。
A.在、催化条件下也可以得到
B.物质能使酸性高锰酸钾和溴水褪色,其褪色原理不一样
C.中含有少量可以通过蒸馏的方式分离提纯
D.与加成,最多能消耗
(4)芳香族化合物是的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢原子,数目比为,符合条件的有5种,分别为、_______、_______。
【答案】(1) 取代反应
(2)
(3)AD
(4)
【分析】
起始原料为,与氯乙烷发生取代反应生成乙苯,乙苯光照下与氯气发生侧链取代生成二氯代乙苯,二氯代乙苯消去氯化氢生成苯乙炔,两分子苯乙炔发生反应生成目标产物。
【详解】(1)A与氯乙烷反应生成分子式为的乙苯,可知A为苯,该反应中苯环上的氢原子被乙基取代,反应类型为取代反应。
(2)
三分子乙炔发生加成反应生成苯,配平后的反应方程式为
(3)A.乙苯在、催化条件下发生苯环上的亲电取代反应,生成苯环氯代的产物,无法得到侧链取代的C,A错误;
B.苯乙炔含碳碳三键,与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使其褪色,与溴水发生加成反应使其褪色,褪色原理不同,B正确;
C.苯和乙苯沸点差异较大,可通过蒸馏的方法分离提纯,C正确;
D.E的结构为,1mol E含2mol碳碳三键和2mol苯环,最多消耗的物质的量为10mol,D错误;
故选AD。
(4)
C的分子式为,其同分异构体F为芳香族化合物,分子中只有两种不同化学环境的氢原子,数目比为3:1,说明分子中含有2个等价的甲基,共6个氢原子,和2个等价的苯环氢原子,剩余2个氯原子也处于等价位置,符合条件的剩余两种结构分别为和。
34.(25-26高二下·重庆·期中)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:
(1)A的名称为_______;K中含氧官能团的名称为_______。
(2)D的结构简式为______;C→D的反应类型为______。
(3)H→I的化学方程式为______;I中共有______个手性碳。
(4)F的同分异构体同时满足下列条件,写出其中的一种结构______(不考虑立体异构)
①含2种官能团
②核磁共振氢谱共有4组峰,且峰面积比为6∶3∶2∶1
③能与FeCl3溶液发生显色反应
④除苯环外,不含其他环
(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) 甲苯 羰基
(2) 还原反应
(3) 2
(4)或
(5)
【分析】A与B发生开环加成反应生成C,在存在下被还原成D(),D与氯化亚砜反应生成E(酰卤),E在存在下生成环状物F,F与格氏试剂在酸性条件下发生加成反应生成G(),G再与氢气在苯环上发生加成反应生成H,H结构简式:,H再发生消去反应生成I,I在碳碳双键上发生臭氧化生成J(),J先加成再消去可得K物质。
【详解】(1)A()的名称为:甲苯。K中含氧官能团的名称为:羰基。
(2)由分析知D的结构简式为:,CD的反应中去氧加氢,所以是还原反应。
(3)H中的醇羟基在浓硫酸和加热的条件下发生消去反应生成I,方程式为:;
I中的手性碳原子有2个,见图:。
(4)F的分子式为:,不饱和度为6,含有一个苯环,不含其他环,剩余碳原子为6个,剩余不饱和度为2;满足条件③,说明含有酚羟基,氢谱峰面积比值6∶3∶2∶1,说明含有2个对称的甲基,则剩余2个不饱和度只能在碳碳三键上,则可得满足条件的最终结果是:或者。
(5)根据原题里的流程图第一步是酸酐处开环加成,将苯基和氢原子加上去,得到M为:,再根据流程图中反应知,此时M中离苯环较近的羰基先去氧加氢被还原,再在羧基处取代成酰氯,最后在氯化铝作用下成环得到N。所以N为。
35.(2026·江西吉安·模拟预测)从中药金银花中提取的有机化合物绿原酸具有抗菌、消炎等作用。工业上可以通过奎宁酸和咖啡酸合成绿原酸,合成路线如图所示。
已知:。
回答下列问题:
(1)物质F中的官能团名称为____________。
(2)理论上,物质A和物质B反应的原子利用率为100%,写出B的结构简式:____________。
(3)C→D的化学方程式为____________。
(4)奎宁酸和咖啡酸直接合成绿原酸不合适,设计引入物质E和G的目的是____________。
(5)物质E的同分异构体中,满足下列条件的有____________种。
ⅰ.红外光谱显示苯环和直接相连;
ⅱ.1 mol该同分异构体最多能消耗4 molNaOH或者5 molNa.
(6)以为原料制备,参考上述路线,补全该合成路线。X、Y的结构简式分别为____________、____________,并补充箭头上的信息Z:____________。
【答案】(1)羟基、醛基
(2)
(3)
(4)保护羟基、在特定羟基位置发生反应以提高产率(合理即可)
(5)15
(6) 、
【分析】
与在加热条件下发生双烯加成反应生成,可知B为;再与在催化下发生反应得到;与发生取代反应生成,结合已知信息可知,D为;经水解、酸化得到奎宁酸,奎宁酸与丙酮在酸性条件下反应生成;与1,3-丙二酸在甲苯、吡啶作用下发生反应生成咖啡酸,咖啡酸经甲基化、酰氯化得到;最后与在吡啶条件下发生反应,再经酸化得到绿原酸,据此分析。
【详解】(1)物质结构中含酚羟基、醛基两种官能团;
(2)
与原子利用率,发生加成反应,为共轭二烯烃,为;
(3)
依据已知信息,中羧基所连碳原子上的H被溴原子取代,反应的化学方程式:;
(4)奎宁酸、咖啡酸中羟基活性高,易发生副反应;、引入保护基,保护羟基,避免羟基在反应中被破坏,实现特定位置成酯,提高目标产物产率;
(5)
E的分子式为:C13H20O6,不饱和度为4,其同分异构体中符合以下条件:①苯环直接连;②该物质最多消耗或,说明含4个酚羟基和1个醇羟基。那么苯环上已经确定有5个取代基:四个-OH(酚羟基),一个:、、,则第六个取代基中含一个醇羟基和三个饱和碳原子,第六个取代基为或、、、五种;共有15种;
(6)
原料烯烃与溴的四氯化碳溶液加成得到二溴代物, X的结构简式为;经乙醇发生消去反应得到1,3-丁二烯;1,3-丁二烯和发生环加成得到单烯烃,Y的结构简式为;根据信息可知,与在催化剂作用下,反应生成,与在催化剂作用下,发生加成反应生成,最后发生酯化得目标物质。故为、为、Z为。
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专题07 有合成路线
考点01 碳骨架的构建
1.碳链的增长
(1)卤代烃的取代反应
①溴乙烷与氰化钠在酸性条件下的反应:
CH3CH2Br+NaCN→ ,CH3CH2CN 。
②溴乙烷与丙炔钠的反应
CH3CH2Br+NaC≡CCH3→
(2)醛酮的加成反应
①丙酮与HCN的反应
②乙醛与HCN的反应
③羟醛缩合(以乙醛为例)
④醛、酮与RMgX加成:
+RMgX。
2.碳链的缩短
(1)与酸性KMnO4溶液的氧化反应
①烯烃、炔烃的氧化反应
CH3-CHCH3
②苯的同系物的氧化反应
CH2CH3
(2)脱羧反应
①无水醋酸钠与氢氧化钠的反应:CH3COONa+NaOH
②2-甲基丙酸钠与氢氧化钠的反应:CH3-COONa+NaOH
(3)某些有机物的水解反应
①蛋白质的水解反应
②糖类的水解反应
③酯的水解反应
(4)水解的裂化或裂解
①异丁烷裂化:CH3-CH3CH4+
②十八烷裂化:C18H38C8H18(辛烷)+ C8H16(辛烯)
考点02 官能团的引入和消除
1.官能团的引入
(1)碳碳双键的引入
①醇的消去:CH3CH2OH +H2O
②卤代烃的消去:CH3CH2Br+NaOH +NaBr+H2O
③邻二卤代烃的消去:+Zn +ZnCl2
④炔烃与H2的加成:CH≡CH+H2
(2)卤素原子的引入
①与HX的加成:CH2=CH2+HBr 、CH≡CH+HBr
②与X2的加成:CH2=CH2+X2 、CH≡CH+X2
③烷烃、芳香烃的取代反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl、+Br2 +HBr
④烯烃、羧酸的α-H取代
CH3-CH=CH2+Cl2 +HCl
RCH2COOH+Cl2 +HCl
⑤醇与卤代烃的取代:CH3CH2OH+HBr +H2O
(3)羟基的引入方式
①烯烃与水加成:CH2=CH2+H2O
②醛、酮与H2加成:CH3CHO+H2
③醛、酮与HCN加成:CH3--H +HCN
④羟醛缩合:CH3--H +H-CH2CHO
⑤卤代烃的水解:CH3--CH3+NaOH +NaBr
⑥酯的水解:CH3--O-C2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH
⑦酚钠与酸反应:ONa+H2O+CO2 +NaHCO3
(4)羧基的引入方式
①烯的氧化:RCH2CH=CH2 +CO2↑
②腈的水解:CH3CH2CN
③醛的氧化:2RCHO+O22
(5)羰基的引入方式
①烯的氧化:CH2CH3CO2↑+
②叔醇的催化氧化:2R--R′+O22 2H2O
2.官能团的消除
(1)通过加成反应消除或-C≡C-
①CH2=CH2+H2
②CH3-C≡C-CH3+2H2
(2)通过消去反应或氧化反应或酯化反应消除-OH
①CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
②2CH3CH2OH+O22 +2H2O
③CH3CH2OH+CH3COOH +H2O。
(3)通过氧化反应或加成反应可消除-CHO
①2CH3CHO+O22
②CH3CHO+H2
(4)通过消去反应或水解反应可消除卤素原子
①CH3CH2Br+NaOH +NaBr+H2O
②CH3CH2Br+NaOH +NaBr
(5)通过水解反应消除酯基
①CH3COOC2H5+H2O
②CH3COOCH2CH3+NaOH
3.成环与开环的反应
(1)成环
①羟基酸分子内酯化
(内酯)+H2O
②二元酸和二元醇分子间酯化成环
+ (环酯)+2H2O
③双烯合成反应
+
(2)开环
①环酯的水解反应
+2H2O +
②某些环状烯烃的氧化反应
考点03 官能团的转化和保护
1.典型的官能团的转化关系
2.官能团的保护
有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。
(1)醇羟基的保护
R-OHR-O-R′R″-O-R′R″-OH
(2)酚羟基的保护
因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应,把-OH变为-ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为-OH。
(3)碳碳双键的保护
碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢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。
例如,已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下:
①+Br2 +Zn+ZnBr2
②CH2=CHRCH2Cl-CH2RCH2Cl-CH2R′CH2=CHR′
(4)氨基(-NH2)的保护
例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把-CH3氧化成-COOH,再把-NO2还原为-NH2。防止当KMnO4氧化-CH3时,-NH2(具有还原性)也被氧化。
(5)醛基的保护
①醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为:
Ⅰ.Ⅱ.R-CHO
再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
②醛与醇反应生成缩醛:
+H2O
生成的缩醛比较稳定,与稀碱和氧化剂均难反应,但在稀酸中微热,缩醛会水解为原来的醛。
考点04 有机合成路线的设计与实施
1.有机合成原则
(1)合成线路简捷,步骤少、操作简单、安全可靠,能耗低,易于实现,产品易于分离、产率较高;
(2)基础原料要价廉、易得、低毒性、低污染;
(3)符合“绿色化学”的思想:原子的经济性、原料的绿色化,试剂与催化剂的无公害性。
2.有机合成的分析方法
(1)正合成分析法:从基础原料入手,找出合成所需的直接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机物,其合成示意图:基础原料→中间体1→中间体2……→目标有机物。
(2)逆合成分析法:设计复杂有机物的合成路线时常用的方法。它是由目标有机物倒推寻找上一步反应的中间体n,而中间体n又可以由中间体(n-1)得到,依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线,
合成示意图:目标有机物→中间体n→中间体(n-1)……→基础原料。
(3)类比合成分析法:比较题目所给知识,找出原料与合成物质的内在联系,确定中间产物,最后得到目标产物——产品。
3.有机合成的解题方法
考点05 有机合成的分析方法
1.正合成法
此法是采用正向思维方法,从已知原料入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向待合成有机物,其思维程序是原料中间产物产品。
2.逆合成法
此法是采用逆向思维方法,从产品的组成、结构、性质入手,找出合成所需要的直接或间接的中间产物,逐步推向已知原料,其思维程序是产品中间产物原料。
3.综合比较法
此法是采用综合思维的方法,将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较,从而得到最佳的合成路线。其思维程序是原料中间产物目标产物。
考点06 常见的有机合成路线
1.烃、卤代烃、烃的含氧衍生物之间的转化关系
烃R-H卤代烃R-X醇类R-OH醛类R-CHO羧酸R-COOH酯类RCOOR′
2.一元合成路线
R-CH=CH2卤代烃一元醇一元醛一元羧酸酯
3.二元合成路线
CH2=CH2CH2X-CH2X二元醇二元醛二元羧酸链酯、环酯、聚酯
4.芳香族化合物合成路线
(1)
(2)
题型01 有机物官能团的转化
【例】(24-25高二下·云南曲靖·期末)莫西赛利(化合物K)是一种治疗脑血管疾病的药物,可改善脑梗或脑出血后遗症等症状。其合成路线如图所示,回答下列问题:
(1)A→B的反应类型为______________。
(2)C的分子式为____________________。
(3)D的结构简式为____________________。
(4)的化学名称为____________________。
(5)E的官能团名称为_________。
(6)的化学方程式为____________________。
(7)B的同分异构体有多种,其中能与金属钠反应、不与苯环直接相连、苯环上只有2个取代基且只有1个甲基的同分异构体共有_______种(不考虑立体异构)。其中峰面积之比为1:2:2:2:2:2:3的同分异构体的结构简式为____________________。
【变式】(24-25高二下·海南省直辖县级单位·期末)富马酸(反式丁烯二酸)与Fe2+形成的配合物——富马酸亚铁又称“富血铁”,可用于治疗缺铁性贫血。以下是合成富马酸亚铁的一种工艺路线:
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________,由A生成B的反应类型为_______。
(2)G中的官能团名称为________、________。
(3)请写出由D生成E的化学反应方程式________。
(4)富马酸为二元羧酸,富马酸的同分异构体中,同为二元羧酸的还有________(写出结构简式)。
(5)3.1 g有机化合物X完全燃烧可产生0.1 mol CO2和0.15 mol H2O,X的蒸气对氢气的相对密度是31,其核磁共振氢谱有两组峰,峰面积之比为2:1,X结构简式为________。
(6)富马酸与氢气加成之后的产物与X反应生成的高分子化合物Y的结构简式为________。
(7)请写出以乙烷为原料制备X的合成路线________。
题型02 有机物官能团的保护
【例】(24-25高二下·广东广州·期末)对香豆酸(Ⅳ)具有抗氧化、抗菌消炎、降血脂、抗癌等多种生理功能。但受其低脂溶性所限,对香豆酸难以在乳液等体系中发挥较好的抗氧化作用。可通过以下化学修饰,提高其稳定性,增强生理活性。
(1)化合物Ⅰ的分子式为____________,其名称为____________。
(2)化合物Ⅱ的官能团名称为____________。
(3)满足下列要求的同分异构体一共有______种,其中核磁共振氢谱有3组峰的所有结构简式为________。
①化合物Ⅱ的同系物;
②相对分子质量与化合物Ⅱ相差42;
③不考虑立体异构。
(4)化合物Ⅳ转化成Ⅴ时,另一个产物的结构简式为____________。
(5)关于上述图中的相关物质及转化,下列说法不正确的有________。
A.化合物Ⅲ存在顺反异构现象
B.化合物Ⅳ到Ⅴ的转化是为了保护官能团酚羟基
C.化合物Ⅴ到Ⅵ的转化中,有σ键和π键的断裂和形成
D.化合物Ⅶ在水中的溶解度较小
(6)以水杨醛()和1,3-二氯丙烷为原料,合成香豆素()。基于上述合成路线,回答下列问题:
①第一步反应的化学方程式为________________________(注明反应条件)。
②最后一步反应的反应物的结构简式为________。
【变式】(24-25高二下·湖南娄底·期末)乙肝新药的中间体化合物J的一种合成路线如下:
已知:RCOOH,回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________,D中含氧官能团的名称为__________。
(2)反应中②M的结构简式为,已知-SH与-OH性质相似,写出M与NaOH溶液反应的化学方程式____________________;M与相比,M的水溶性更__________(填“大”或“小”)。
(3)由G生成J的过程中,设计反应④和反应⑤的目的是______________________________。
(4)化合物Q是A的同系物,相对分子质量比A的多14;Q的同分异构体中,同时满足下列条件(不考虑立体异构):
a.能与溶液发生显色反应;b.能发生银镜反应;c.苯环上有2个取代基。
其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为2:2:1:1:1的结构简式为__________________。
(5)根据以上合成路线,写出以乙醇和苯为原料制备乙酰苯胺()的合成路线(无机试剂任选):______________________________。
题型03 有机合成路线的设计
【例】(25-26高二下·安徽阜阳·阶段检测)苯丙酸乙酯H()是一种重要的化工产品,常用作医药中间体,实验室制备苯丙酸乙酯的合成路线如图:
已知:RClRCNRCOOH(R表示烃基)。
回答下列问题:
(1)E的化学名称为_________,C的结构简式为_________。
(2)反应④的反应类型为_________。
(3)D中官能团的名称为___________。
(4)反应⑤的化学方程式为_____________________。
(5)写出一种同时满足下列条件的D的同分异构体的结构简式:___________。
ⅰ.苯环上含3个取代基
ⅱ.既能发生银镜反应,又能发生水解反应
ⅲ.核磁共振氢谱有4组吸收峰,峰面积之比为6∶2∶1∶1
(6)参照上述合成路线及信息写出以乙醛为原料制备CH3CH=CHCOOCH2CH3的合成路线________________(无机试剂任选)。
【变式】(25-26高二下·北京·阶段检测)枸橼酸他莫昔芬是一种抗癌药物,它的一种合成路线如下:
已知:ⅰ.
ⅱ.
(1)A与显紫色,A的名称是______________。
(2)B中含有的官能团有____________________________。
(3)F为芳香烃,G→H的化学方程式是______________。
(4)I→J是加成反应,J的结构简式是______________。
(5)下列说法正确的是______________。
a.试剂z可能是
b.C→D中NaOH的作用之一是与生成的HBr反应
c.J→K的反应为氧化反应
(6)M的结构简式是______________。
【基础训练】
1.(25-26高二下·安徽阜阳·阶段检测)制备苯甲酸甲酯的一种反应机理如图(其中代表苯基)。下列说法错误的是
A.化合物2→化合物3中存在极性键的断裂和生成
B.化合物3和化合物4互为同分异构体
C.总反应中PhCHO与H2O2的化学计量数之比为2∶1
D.若有机原料为CH3CHO和,则预期产物为
2.(24-25高二下·吉林长春·期末)卤代烃与金属镁在无水乙醚中反应,可得格氏试剂R-MgX,它可与醛、酮等羰基化合物发生加成反应:,加成后水解可以得到醇,这是某些复杂醇的合成方法之一。现欲合成,下列所选用的卤代烃和羰基化合物的组合正确的是
A.乙醛和氯乙烷 B.丙酮和一氯甲烷
C.甲醛和2-溴丙烷 D.甲醛和1-溴丙烷
3.(25-26高二下·河北衡水·期末)以异丁醛(M)为原料制备化合物Q的合成路线如图。下列说法错误的是
A.M与的加成产物为2-甲基-1-丙醇
B.若的原子利用率为100%,则X是甲醇
C.P能发生加成、氧化、水解反应
D.N、P、Q中均不含手性碳原子
4.(25-26高二下·四川·阶段检测)已知,则有机物可以由下列哪组物质反应生成
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
5.(25-26高二下·四川泸州·期末)由转变为,需经过下列哪种合成途径
A.消去反应→加成反应→消去反应 B.加成反应→消去反应→消去反应
C.加成反应→消去反应→加成反应 D.取代反应→消去反应→加成反应
6.(24-25高二下·河北沧州·期末)肉桂醛属于芳香醛,具有强大的刺激性和杀菌能力。肉桂醛(F)的分子式为,其合成路线如下:
已知:Ⅰ.;Ⅱ.反应⑥为含羟基的物质在浓硫酸催化作用下分子内脱水的反应。请回答下列问题:
(1)A的化学名称是__________。
(2)③的反应类型为__________,④的反应类型为__________。
(3)D中官能团的名称为__________;肉桂醛F的结构简式为__________。
(4)物质B与银氨溶液反应的化学方程式为______________________________。
(5)反应⑤的化学方程式为_______________________________________________。
(6)符合下列条件的E的同分异构体有_________种(不考虑立体异构)。
a.属于酯类 b.苯环上有两个处于对位的取代基,其中有一个是甲基。
其中核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积之比为的同分异构体的结构简式为_________________________________________。
7.(25-26高二下·四川成都·期末)本维莫德为我国拥有完整自主知识产权的国家I类新药,主要用于治疗炎症反应及自身免疫反应,其一种合成路线如图所示:
已知:CH3CHO++CH3CH=CHR。
回答下列问题:
(1)A的分子式为_____________,已知苯酚中所有原子共平面,其H-O-C键角约为109°,则A中酚羟基氧原子的杂化类型为_____________。
(2)C中含氧官能团的名称为_____________。
(3)B的结构简式为_____________,B→C的反应类型为_____________。
(4)D→E的化学方程式为_______________________________________。
(5)本合成路线中,使用硫酸二甲酯()的作用是_____________。
(6)N是A的同系物,相对分子质量比A大14,M与N互为同分异构体,满足下列条件的M的结构有_________种(不考虑立体异构)。
①有两个酚羟基;
②苯环上有3个取代基;
③能发生水解反应。
8.(24-25高二下·甘肃天水·期末)以石油裂解气为原料,合成化工原料丁烯二酸的路线如下:
(1)A的名称是___________。
(2)A→B的反应类型为___________,B→D反应方程式为___________。
(3)步骤a、b的目的是___________。
(4)F的结构简式是___________。
(5)丁烯二酸可用于生产多种聚合物,聚丁烯二酸为盐碱地土壤改良剂,聚丁烯二酸乙二酯可用于神经组织的3D打印。
①聚合物M的结构简式为___________。
②聚合物N的结构简式为___________。
9.(25-26高二下·黑龙江哈尔滨·阶段检测)Daprodustat是一种用于治疗贫血的药物,其中间体J的合成路线如下图所示。
已知:。
(1)A是一种芳香族化合物,则反应I的试剂和条件是___________。
(2)B物质的官能团名称为___________。
(3)B→C,D→E的反应类型分别是___________,___________。
(4)F不能水解,G的结构简式为___________,F和G的酸性:F___________G(请填“>”或“<”)。请解释其原因___________。
(5)H→I的反应需在无水条件下进行,用化学方程式解释其原因___________。
(6)H与乙二胺(H2NCH2CH2NH2)一定条件下反应生成七元环状物的化学方程式是___________。
10.(25-26高二下·安徽阜阳·阶段检测)富马酸伏诺拉生片可用于治疗反流性食管炎。化合物G是生产富马酸伏诺拉生片过程中的重要中间体,其合成路线如图。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________。酸性:A_______(填“>”“<”或“=”)丙酸。
(2)A生成B需要的试剂和反应条件为_____________。
(3)C的结构简式为_______________。
(4)写出B和D生成E的化学方程式:______________________。
(5)下列说法正确的是________(填序号)。
①A的同分异构体中存在α-氨基酸
②F存在对映异构体
③G的同分异构体中可能含有2个独立苯环结构
11.(24-25高二下·福建福州·期末)乙氰菊酯为拟除虫菊酯类杀虫剂,合成路线如下:
已知:
(1)的类型为________。
(2)A中含有的官能团名称是________。
(3)写出反应②的化学方程式________。
(4)F的结构简式为________。
(5)写出一种同时符合下列条件的化合物A的同分异构体的结构简式________。
①遇FeCl3溶液显紫色
②能发生水解反应
③其核磁共振氢谱共有4组峰,峰面积之比为3:2:2:1
12.(25-26高二下·广东肇庆·阶段检测)不对称合成设计在有机物的合成中有着重要应用,某化合物Ⅵ是合成氢化橙酮衍生物的中间体,其合成路线如图所示。
(1)化合物Ⅰ的名称为_______,化合物Ⅳ中官能团的名称分别为_______。
(2)化合物Ⅱ的分子式为_______。化合物Ⅱ的一种同分异构体X含有苯环、能发生银镜反应、在核磁共振氢谱图上只有4组峰,且峰面积之比为,其结构简式为_______
(3)关于上述示意图中的相关物质及转化,下列说法正确的有_______(填标号)。
a.Ⅴ到Ⅵ的转化中,有 键的断裂与形成
b.化合Ⅳ中有一个手性碳原子
c.化合物Ⅲ到Ⅳ的转化是加成反应
d.可以用溴水检验Ⅴ中的碳碳双键
(4)写出Ⅴ发生银镜反应的化学方程式为_______。
(5)以和HCHO为原料,利用上述转化过程中的原理制备化合物基于你设计的合成路线,回答下列问题。
①第一步的反应类型为_______。
②相关步骤中涉及加成反应,其化学方程式为_______(注明反应条件)。
13.(25-26高二下·河南三门峡·期末)3,4-二羟基肉桂酸乙酯(Ⅰ)具有抗炎作用和治疗自身免疫性疾病的潜力。由化合物A制备该物质的合成路线如图:
已知:
回答下列问题:
(1)Ⅰ中含氧官能团的名称是________。
(2)E生成F的反应类型为________。
(3)下列有关H的说法中,错误的是________。
a.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
b.1 mol H最多能和1 mol NaOH反应
c.H分子中最多有8个碳原子共平面
d.1 mol H分别与足量NaOH、NaHCO3反应消耗NaOH、NaHCO3的物质的量之比为
(4)D的结构简式为________。
(5)写出E→F的化学方程式:________。
(6)已知W是H的同分异构体,且W符合下列条件:
①属于芳香族化合物;
②1 mol W与足量NaHCO3溶液反应生成气体44.8 L(标准状况);
③核磁共振氢谱有4组吸收峰,且峰面积比为。
则W的结构简式为________。
14.(25-26高二下·宁夏石嘴山·阶段检测)有机物A是一种重要化工原料,以A为原料可以制备一系列化工产品,如图所示。
请回答下列问题:
(1)C中所含官能团的名称是_______,D→E的反应类型是_______。
(2)有机物A 的名称_______。
(3)F是高分子化合物,写出A→F的化学方程式:_______。
(4)H是G的同分异构体,其中属于酚类的H有_______种,任写一种符合核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为6:2:1:1的H的结构简式:_______。
(5)X为2-甲基丙烯,以它为原料合成2-甲基-2-羟基丙醛,可利用题干信息设计如下一条合成路线。
则框图中X的结构简式为_______,Y物质为_______,Z的结构简式为_______。
15.(24-25高二下·福建漳州·期末)某治疗胃溃疡的药物中间体,可通过如下合成路线制得。
资料:i.物质J中含有醚键
ii.
iii.“重排”指有机物分子中的一个基团迁移到另外一个原子上,其分子式不变。
(1)的反应类型是_______。
(2)F的官能团是_______。
(3)E含有酯基。E的结构简式是_______
(4)写出符合下列条件的F的同分异构体:_______(任意写出1种即可)。
i.在一定条件下可以发生银镜反应
ii.核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为
(5)与反应生成G的过程如下。
已知:i.发生加成反应时,断开键。
ii.同一个碳上连着一个羟基和一个氨基(或取代的氨基)时不稳定,易脱水生成亚胺()。
写出P、Q的结构简式:_______、_______。
(6)K与反应得到L的化学方程式是_______。
【提升训练】
16.(25-26高二下·山东日照·阶段检测)绿原酸(化合物H)具有抗癌、抗氧化、消炎等功效。一种绿原酸合成路线如图。
已知:NBS是一种很好的溴代试剂,适用于羧基α位的溴代。回答下列问题:
(1)A的结构简式为_________________,A→B的反应类型为_________________。
(2)B→C第一步反应所需试剂为_________________,D分子中官能团名称为_________________。
(3)E→F的化学方程式是_________________。
(4)化合物H中手性碳个数为_________________。
17.(25-26高二下·四川泸州·阶段检测)盐酸小檗碱(盐酸黄连素)广泛用于治疗胃肠炎、细菌性痢疾等疾病。一种由卤代烃A制备盐酸小檗碱的合成路线如图所示:
已知:RNH2。
请回答下列问题:
(1)A的名称为_________________。
(2)B→C的化学方程式为__________________________________________________________。
(3)C→D的反应类型是_____________。
(4)E分子中官能团的名称为_______________。
(5)F的分子式为__________________;F有多种同分异构体,其中属于芳香族氨基酸,且苯环上只有1个侧链的化合物有_____________种(不考虑立体异构)。
(6)结合题目信息,以苯乙烯()和苯胺()为原料(无机物任选),设计合成有机物的合成路线_______________。
18.(25-26高二下·北京·阶段检测)治疗阿尔茨海默病的潜在化合物的前体T的合成路线如下(部分试剂和条件略去)。
已知:i.
ii.
(1)A→B的反应类型是___________。
(2)F分子中含有的官能团的名称是醚键、___________。
(3)B→D的化学方程式是___________。
(4)E分子含有一个六元环,下列关于D→E的说法正确的是___________(填序号)。
a.D分子中使邻碳上的C—H键的极性增强
b.D→E,D分子中断裂C—O键和带*碳原子上的C—H键
c.D反应后的主要产物受反应物C—H键的极性强弱和产物的稳定性影响
(5)J→K发生取代反应,K的结构简式是___________。
(6)L→T经过三步转化,设计的目的是________________________________。
(7)G能与Na反应生成,G转化为I经历如下过程。
已知:
中间体1分子中含有三种不同化学环境的氢原子,数目之比是3∶2∶1。中间体2的结构简式是______________________。
19.(25-26高二下·河南·阶段检测)用有机物A(C8H10)制备化合物G()的具体路线如图所示。
已知:①,有较强的还原性,易被氧化;
②(为烃基)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为__________。
(2)B→C的条件是__________(填“酸性KMnO4溶液”或“Fe/HCl”)。
(3)F→G的过程中,F中参与反应的官能团是____________________(填名称)。
(4)M()是有机物D的同分异构体,M的沸点比D的高,其原因是______________________________________________________________________。
(5)写出E→F的化学方程式:____________________________________________________________,其反应类型为__________。
(6)满足下列条件的D的同分异构体有__________种(不考虑立体异构)。
①能与溶液发生显色反应;②不能发生水解反应;③能发生银镜反应
(7)参考上述路线,设计以甲苯(为原料制备的合成路线:________________________________________(无机试剂任选)。
20.(25-26高二下·山西太原·阶段检测)盐酸奥达特罗(M)主要用于治疗慢性阻塞性肺病、慢性支气管炎和肺气肿。可由下列路线合成(Bn代表苄基:,部分反应步骤和条件略去):
(1)A→B的反应中是催化剂,并且有生成,A的名称为_______;B中官能团名称为_______,B分子中碳原子的杂化类型有_______。
(2)C→D的化学方程式为_______,反应类型为_______。
(3)已知化合物F的结构简式为,E→G的反应中的作用是_______。
(4)B生成C的过程中加入的作用是_______。
(5)已知:J+K→L原子利用率为100%,K的分子式为_______;K的一种同分异构体满足:a.核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积比为;b.遇发生显色反应;c.分子中有键。写出符合上述条件的一种同分异构体的结构简式_______。
(6)已知:参照上述合成路线中的相关信息,写出以苯、和苯酚为原料制备的合成路线_______(其他试剂任选)。
21.(25-26高二下·山东菏泽·阶段检测)心血管药物缬沙坦中间体(F)的两条合成路线如下:
已知:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)A结构简式为___________;B→C反应类型为___________。
(2)C+D→F化学方程式为___________。
(3)D的一种同分异构体含硝基和3种不同化学环境的氢原子(个数比为),其结构简式为___________。
(4)C→E的合成路线设计如下:CG。
试剂X为___________(填化学式);试剂Y不能选用,原因是___________。
22.(25-26高二下·四川德阳·期中)某新型有机酰胺化合物M在工业生产中有重要的作用,其合成路线如下:
已知:①
②
回答下列问题:
(1)A中所含官能团名称为______。
(2)请书写由苯制得G的化学方程式______。
(3)的化学方程式为______。
(4)的化学方程式为______。
(5)芳香族化合物Q是C的同分异构体。写出其中一种满足下列条件Q的同分异构体的结构简式______。
①与溶液发生显色反应;
②与足量Na反应,生成(标准状况下);
③Q的核磁共振氢谱显示为4组峰。
(6)参照上述合成路线,以和为原料(无试剂任选),设计制备的合成路线______。
23.(25-26高二下·山东淄博·阶段检测)有机化工原料1,4-二苯基-1,3-丁二烯及某抗结肠炎药物有效成分的合成路线如下(部分反应略去试剂和条件):
已知:Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:具有酸性,可以电离出H+
(1)①中的反应条件是______,抗结肠炎药物有效成分中官能团的名称_______。
(2)E的结构简式为______。
(3)1 mol F与足量NaOH溶液反应,消耗氢氧化钠的物质的量为_______mol。
(4)1mol 1,4-二苯基-1,3-丁二烯最多可以与______mol H2发生加成反应。
(5)D有多种同分异构体,写出符合下列条件的同分异构体的结构简式:______。
a.结构中含有苯环
b.核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1
24.(25-26高二下·辽宁沈阳·期中)芳香烃A是基本有机化工原料,由A制备高分子E和医药中间体K的合成路线(部分反应条件略去)如下图所示:
已知:①RCHO;
②(苯胺,易被氧化)。
回答下列问题:
(1)有机物C的化学名称是___________,⑦的反应类型是___________。
(2)有机物K中官能团的名称是___________,反应④为加成聚合反应,有机物E的结构简式为___________。
(3)反应②的化学方程式为___________。
(4)1 mol D与1 mol 发生加成反应产物同时满足下列条件的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①分子中只存在一个苯环不含其他环状结构;
②能与溶液发生显色反应;
③苯环上只有四种不同化学环境的氢原子。
(5)请设计以为起始原料制备的合成路线如下图:
(6)→A→B→→
写出A和B的结构简式___________,___________。
25.(25-26高二下·江苏·阶段检测)抗肿瘤药物泰克地那林(F)及其改进药物(G)的合成路线如下:
已知:为给电子基且为邻、对位定位基,为吸电子基且为间位定位基;胺类物质易被氧化。
(1)C→D过程中_______没变,_______改变(填官能团的名称)。
(2)碱性强弱:_______(填“>、=、<”)。
(3)写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式:_______。
①含苯环,有5种不同化学环境的氢原子;②能水解且能发生银镜反应,能与NaHCO3溶液反应
(4)D→F过程中若用代替,可简化步骤,但该方法会有副产物产生,该副产物的结构简式是_______。
(5)F→G过程中先发生_______反应再发生_______反应。
(6)以、、为原料制备的合成路线流程图(无机试剂、有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)_______。
26.(25-26高二下·江苏扬州·阶段检测)化合物G是制备青蒿素的中间体,其一种合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为_______。化合物与足量氢气加成后产物的名称为_______。
(2)G分子中官能团名称为_______。
(3)F(C15H26O)的结构简式为_______。
(4)化合物M是化合物H脱去两个氢原子的产物,化合物M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发生显色反应;
②酸性条件下水解得到两种有机产物,产物分别含有2种、3种不同环境的氢原子。
(5)设计以、CH3MgI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)。
27.(25-26高二下·山东·期中)某研究小组通过下列路线合成镇静药物氯硝西泮。
已知:
回答下列问题:
(1)合成路线中设计A→B转化的目的________。
(2)B→C的反应方程式________。
(3)下列说法错误的是_______。
A.化合物A的碱性比化合物D弱
B.化合物D中官能团为硝基、氨基
C.化合物E中可能存在分子内氢键
D.化合物F可以发生取代反应、加成反应,不可以发生还原反应
(4)在F转化为G的过程中,加入K2CO3可提高G的产率,原因是___。
(5)B的同分异构体中,同时满足下列条件的结构简式为_________(写出一种即可)。
①分子中含有二取代的苯环。
②该分子的核磁共振氢谱有4组吸收峰,红外光谱显示无碳氧单键。
(6)G→氯硝西泮的过程中分为两步反应。
Y中含氧官能团的名称为________。
28.(25-26高二下·江西南昌·期中)帕比司他是治疗某些恶性肿瘤的药物,其中间体E的合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为___________。
(2)A→B反应过程中可能会产生副产物(C8H10O2),该副产物的结构简式为___________。
(3)化合物D中C-Oσ键的个数为___________。
(4)B→C反应中的吡啶()是一种有机碱。已知:胺类有机物的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,下列三种有机物碱性最强的为___________。(用序号表示)
① ② ③
(5)E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能发生银镜反应;
②分子中含有3种不同化学环境的氢原子。
(6)已知:CH2=CHCH3。
写出以和丙二酸二甲酯[CH2(COOCH3)2]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)。
29.(25-26高二下·湖北·阶段检测)有机物H是一种重要的有机合成中间体,其一种合成路线如图所示:
已知结构不能稳定存在,回答下列问题:
(1)A的实验式是___________,B的官能团名称为___________,的反应试剂和条件是___________。
(2)的化学方程式为___________。
(3)D→E的反应类型是___________;G的结构简式是___________。
(4)满足下列条件的C的具有稳定结构的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
i.能使溴水褪色,且1 mol该有机物可消耗;
ii.有机物分子中含有两个甲基。
其中核磁共振氢谱有2组峰,且峰面积之比为2:3的结构简式为___________(任写一种即可)。
30.(25-26高二下·浙江金华·阶段检测)G是一种新型药物,它的一种简化合成路线如下图所示(部分产物未列出):
已知:Et: Boc: Ts:
回答下列问题:
(1)化合物A中的含氧官能团名称是__________。
(2)写出化合物B的结构简式__________。
(3)下列说法不正确的是 。
A.B→C和F→G的反应类型相同
B.化合物F与氢气充分加成以后的产物中存在5个手性碳原子
C.化合物G苯环上的一氯代物有5种
D.化合物E因为有羟基,所以易溶于水
(4)请写出C与足量氢氧化钠溶液在加热条件下(此条件下碳氟键不反应)反应的化学方程式__________。
(5)由F生成G的反应过程中会生成少量副产物H,H是G的同分异构体,设计方案鉴别G和H(写出所用试剂和实验现象)__________。
(6)以()和乙烯为原料,设计化合物()的合成路线__________(用流程图表示,无机试剂任选)。
31.(25-26高二下·福建泉州·期中)从乙烯出发,设计了有机物Ⅰ的合成路线:
已知:①;
②稀冷碱性高锰酸钾溶液可将碳碳双键氧化为邻二醇(相邻碳上各连一个羟基)。
(1)Ⅰ的分子式___________。
(2)A→B的反应类型___________。
(3)D中的官能团名称为___________。可通过___________(填序号)确认其中的官能团。
a.核磁共振 b.红外光谱 c.质谱 d.X射线衍射
(4)在G的同分异构体中,符合炔烃,其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积比为的结构简式为___________。
(5)写出H的键线式___________。
(6)下列说法正确的是___________。
A.G存在顺反异构体 B.B不存在同分异构体
C.F中有1个手性碳 D.G能使酸性高锰酸钾溶液褪色
(7)已知丙烯与卤化氢反应时,反应过程中物质和能量变化示意图如下。
根据上图分析,两种中间体中更稳定的是中间体___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),请从甲基对碳碳双键的影响角度解释对应过渡态更加稳定的原因___________,试判断与加成后的主要产物为___________。
32.(25-26高二下·浙江·阶段检测)阿哌沙班是一种预防房颤患者中风和血栓的药物,一种重要中间体J的合成路线如图:
已知:①RCl+NH3→RNH2 RCOCl+NH3→RCONH2
②
(1)化合物C中的含氧官能团为_______(填官能团名称)。
(2)下列说法正确的是_______。
A.化合物A的碱性弱于苯胺
B.1mol J与足量 NaOH 溶液反应最多消耗 2mol NaOH
C.D→F发生了取代反应和消去反应
D.Ⅰ的分子式为
(3)路线中两次用到了化合物B,B的结构简式为_______。
(4)写出G→H 的化学方程式_______。
(5)若D与E按物质的量1:2反应过程中会产生分子式为C19H26N4O5的有机产物,该有机产物的结构简式为_______。
(6)以乙烯为原料合成(用流程图表示,无机试剂任选)_______。
33.(25-26高二下·河南·期中)Glaser反应是指端炔烃在催化剂存在下发生的偶联反应,例如:2R-C≡C-HR-C≡C-C≡C-R。下面是利用Glaser反应制备化合物的一种合成路线:
请回答下列问题。
(1)A的结构简式为_______,A→B的反应类型_______。
(2)已知乙炔在一定条件下可以合成,写出该反应的化学方程式_______。
(3)下列说法不正确的是:_______。
A.在、催化条件下也可以得到
B.物质能使酸性高锰酸钾和溴水褪色,其褪色原理不一样
C.中含有少量可以通过蒸馏的方式分离提纯
D.与加成,最多能消耗
(4)芳香族化合物是的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢原子,数目比为,符合条件的有5种,分别为、_______、_______。
34.(25-26高二下·重庆·期中)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:
(1)A的名称为_______;K中含氧官能团的名称为_______。
(2)D的结构简式为______;C→D的反应类型为______。
(3)H→I的化学方程式为______;I中共有______个手性碳。
(4)F的同分异构体同时满足下列条件,写出其中的一种结构______(不考虑立体异构)
①含2种官能团
②核磁共振氢谱共有4组峰,且峰面积比为6∶3∶2∶1
③能与FeCl3溶液发生显色反应
④除苯环外,不含其他环
(5)根据上述信息,写出合成路线中M和N结构简式:M______;N______。
35.(2026·江西吉安·模拟预测)从中药金银花中提取的有机化合物绿原酸具有抗菌、消炎等作用。工业上可以通过奎宁酸和咖啡酸合成绿原酸,合成路线如图所示。
已知:。
回答下列问题:
(1)物质F中的官能团名称为____________。
(2)理论上,物质A和物质B反应的原子利用率为100%,写出B的结构简式:____________。
(3)C→D的化学方程式为____________。
(4)奎宁酸和咖啡酸直接合成绿原酸不合适,设计引入物质E和G的目的是____________。
(5)物质E的同分异构体中,满足下列条件的有____________种。
ⅰ.红外光谱显示苯环和直接相连;
ⅱ.1 mol该同分异构体最多能消耗4 molNaOH或者5 molNa.
(6)以为原料制备,参考上述路线,补全该合成路线。X、Y的结构简式分别为____________、____________,并补充箭头上的信息Z:____________。
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