内容正文:
专题33 有机合成与推断综合题——合成路线补充、评价类
5年真题
考点分类
全国考情(2022-2026)
命题规律
考点01 合成路线补充、评价类
2026北京卷(1题)、2026广东卷(1题)、2026湖北卷(1题)、2026湖南卷(1题)、2026重庆卷(1题)、2025贵州卷(1题)、2025北京卷(1题)、2025广东卷(1题)、2025黑吉辽蒙卷(1题)、2025山东卷(1题)、2024山东卷(1题)、2024黑吉辽卷(1题)、2023湖北卷(1题)、2023广东卷(1题)、2023山东卷(1题)、2023辽宁卷(1题)、2022全国甲卷(1题)
· 情境设置:以药物中间体、天然产物、功能材料等有机化合物的合成路线为载体,涉及合成路线的补充、评价、优化、设计等。
· 考查重点:合成路线中缺失步骤的补充、反应类型判断与方程式书写、结构简式推断、同分异构体书写与数目计算、合成路线评价(产率、步骤、环保等)、官能团转化分析、手性碳原子判断、合成路线优化设计。
· 命题趋势:侧重合成路线的理解、补充与评价能力,常结合陌生反应信息,要求能根据结构变化推断中间体和产物,并完成合成路线的补充或优化,同分异构体数目计算、反应类型判断、官能团转化分析、合成路线评价是高频考点,综合性强,难度大。
考点01 合成路线补充、评价类
1.(2026·北京卷)依法韦仑是抗病毒药物,其合成路线如下。
已知:
(1)中含氧官能团是________________。
(2)的化学方程式是______________________________________________。
(3)分子中有环状结构和甲基。的结构简式是________________。
(4)下列说法正确的是________________(填序号)。
a.由合成时在进行,可减少被氧化
b.分子中所有碳原子均在同一平面上
c.是氧化反应
(5)中含有键。在一定条件下水解可得到。的结构简式是__________
(6)的反应中,通过加成试剂产生的负电性微粒对“”进行加成,实现了碳链增长。写出上述合成路线中应用该原理实现碳链增长的另一加成试剂的结构简式:________________________________________,并在带部分负电荷的碳原子上方用“”标注。
【答案】(1)醛基
(2)
(3)
(4)ac
(5)
(6)
【分析】
A在浓硫酸催化下和浓硝酸在0℃时发生硝化反应生成B,观察M的结构,应是发生了取代反应,故B的结构简式为,D和盐酸反应生成E,E的分子式为C5H9ClO,不饱和度为1,应是发生取代反应,故E的结构简式为,E在氢氧化钠水溶液中发生取代反应生成F,结合小问(3),F中含有环状结构和甲基,F的结构简式应为,F和五氯化磷发生加成反应生成G,G的结构简式为,G在碱催化下加热反应生成J,J的分子式为C5H6,不饱和度为3,结合G的结构,应是发生消去反应生成了炔烃,故J的结构简式为,B和J在碱催化下生成K,结合已知,可知L的结构简式为,故K的结构简式为;M的分子式为C13H9ClF3NO3,P的分子式为C13H11ClF3NO,分子式变化为减少2个氧原子、增加2个氢原子,故应是硝基被还原成氨基,P的结构简式为,P在碱催化下和反应生成Q,Q和P的分子相比多了一个碳和氧,少了两个氢,应是生成了2分子的HCl,结合小问(5)中含有键,在一定条件下水解可得到,故Q的结构简式为,据此分析以下各小问;
【解析】(1)根据A的结构简式可知含氧官能团为醛基。
(2)
A在浓硫酸催化下和浓硝酸在0℃时发生硝化反应生成B,化学方程式为。
(3)
根据分析可知F的结构简式为。
(4)a.A含醛基,高温易被浓硝酸氧化,0℃低温减少氧化,a正确;
b.J的结构简式为,三元环中与乙炔基相连的碳原子是sp3杂化,这4个碳原子就不可能共面,b错误;
c.的官能团变化为羟基变为酮羰基,即为氧化反应,c正确;
故选ac。
(5)
根据分析,Q的结构简式为。
(6)
产生的负电性微粒对羰基进行亲核加成实现碳链增长。在合成路线中,J()在碱性条件下,其中带部分负电荷,作为亲核试剂进攻羰基碳,增长碳链。因此,另一加成试剂为。
2.(2026·广东卷)羟基广泛存在于天然产物与药物的分子中。从化合物Ⅰ出发合成化合物Ⅲ.Ⅲ在化合物Ⅳ的辅助下,利用光催化实现羟基迁移,得目标产物Ⅶ。合成路线如下(部分条件及试剂略)。
(1)化合物Ⅰ中苯环侧链上的官能团为___________(写名称)。
(2)反应I+XⅡ和Ⅱ+H2Ⅲ的原子利用率均为100%。
①X分子的空间构型为___________。
②Ⅱ的核磁共振氢谱图中有5组峰,则Ⅱ的结构简式为___________。
(3)Ⅲ的同分异构体中,苯环上连有一个烷基且能与作用显色的共有___________种。
(4)下列说法正确的有___________。
A.由Ⅰ到Ⅲ的转化中,存在C原子杂化方式的改变
B.由Ⅰ到Ⅴ的转化中,有加成反应和消去反应发生
C.Ⅶ与浓硫酸共热,可生成存在顺反异构体的产物
D.由Ⅲ到Ⅶ的转化中,Ⅳ可以循环利用
(5)某兴趣小组拟设计以环己烷为原料,经四步反应合成化合物Ⅲ a(分子中不含手性碳原子)的路线。Ⅲa可经上述羟基迁移路径合成化合物VIIa。
①Ⅲ a的结构简式为___________。
②从Ⅲa出发,逐步逆推合成步骤:羟基腈⇒___________⇒醇⇒___________⇒环烷烃(填写有机化合物类别)。
③合成Ⅲa的步骤中,第一步为取代反应,其化学方程式为___________(注明反应条件);第四步所需无机试剂为___________。
④可与发生反应,其产物的结构简式为___________。
【答案】(1)碳碳三键
(2)V形(角形)
(3)6
(4)ACD
(5) 酮 卤代烃 HCN
【分析】
根据题中(2)信息,结合化合物Ⅲ的分子式(C9H12O)可知化合物Ⅱ的分子式为C9H10O,X为H2O。化合物Ⅰ与H2O发生加成反应生成化合物Ⅱ,根据化合物Ⅲ的结构简式结合化合物Ⅱ的核磁共振氢谱图中有5组峰,可推出化合物Ⅱ的结构简式为,化合物Ⅱ与H2发生加成反应生成化合物Ⅲ,化合物Ⅲ与ⅠⅤ(Py-COOH)发生酯化反应生成化合物Ⅴ,化合物Ⅴ在光、催化剂作用下重排生成化合物ⅤⅠ,化合物ⅤⅠ发生水解反应生成化合物ⅤⅡ和Py-COOH,据此回答。
【解析】(1)由化合物Ⅰ的结构可知,Ⅰ中苯环侧链上的官能团为碳碳三键;
(2)①由分析知,X为H2O分子,中心O原子上的价电子对数为 ,为sp3杂化,含有2个孤电子对,空间构型为Ⅴ形(角形);
②化合物Ⅰ和水加成,生成烯醇式中间体:,该物质不稳定转化为化合物Ⅱ,故Ⅱ的结构简式为:;
(3)
Ⅲ()的同分异构体中,苯环上连有一个烷基,能与作用显色,则含有羟基,则苯环上的含有1个烷基和酚羟基,的结构有正丙基()、异丙基(),苯环上由2个取代基时有邻、间、对三种情况,则符合条件的同分异构体共有2×3=6种;
(4)A.Ⅰ中支链上含C≡C(C 为sp杂化);Ⅱ中支链上含C=O(C 为sp2杂化);Ⅲ中支链上全为单键饱和碳(sp3杂化),Ⅰ到Ⅲ过程中碳原子杂化类型发生sp→sp2→sp3的改变,A正确;
B.由分析知,Ⅰ→Ⅱ为加成反应,Ⅱ→Ⅲ为加成反应;Ⅲ→Ⅴ为Py-COOH发生酯化(取代),全程无消去反应,B错误;
C.ⅤⅡ的结构为,与浓硫酸共热发生醇消去可生成或,其中存在顺反异构体,C正确;
D.Ⅲ和ⅠⅤ(Py-COOH)酯化生成Ⅴ;Ⅴ光催化重排为ⅤⅠ;ⅤⅠ水解得到ⅤⅡ,同时重新生成Py-COOH(ⅠⅤ),ⅠⅤ可循环使用,D正确;
故选ACD;
(5)
①根据题意,Ⅲa可经上述羟基迁移路径合成化合物ⅤⅡa,结合Ⅲ a分子中不含手性碳原子可推出Ⅲa的结构简式为;
②从Ⅲa可由环己酮()与HCN发生加成反应获得,可由环己醇()发生氧化反应获得,环己醇可由发生水解反应获得,可由环己烷与氯气在光照下发生取代反应获得,故合成路线逆推为羟基腈⇒酮⇒醇⇒卤代烃⇒环烷烃;
③第一步为环己烷与氯气在光照下发生取代反应,化学方程式为;第四步为酮羰基与HCN发生加成反应,故所需无机试剂为HCN;
④ 可与发生加成反应,其产物的结构简式为。
3.(2026·湖北卷)化合物E是某类激酶抑制剂的合成中间体,其制备工艺路线a如下:
回答下列问题:
(1)化合物A中官能团的名称为________。
(2)A→B的反应类型属于________。B分子内含有________个手性碳原子。
(3)B和C质谱图中的分子离子峰的质荷比分别为195和197,推测C的结构简式为________。
(4)C→D反应中的作用为________。
路线a的总产率为。为了优化E的合成工艺,某小组设计了路线b,过程如下:
(5)F→G反应的化学方程式为________。
(6)探究实验显示,G与等物质的量碱反应,主要得到H。H与反应得到G;H与足量强碱反应,酸化后得到Ⅰ。结构表征确认,Ⅰ的分子结构简式为。推测H的分子结构简式________。
(7)已知F→G和G→E的产率分别为和。路线b的优势有________(答一条即可)。
【答案】(1)酯基
(2)取代反应 1
(3)
(4)做还原剂,将酮羰基还原为羟基
(5)+
(6)
(7)总产率更高(或合成步骤短,工艺更简洁,答一条即可)
【知识点】常见官能团名称、组成及结构、分子的手性、取代反应、官能团的引入和转化
【分析】
A和发生取代反应生成B,由反应条件可知,B发生氧化反应生成C为,C和NaBH4发生还原反应生成D,羰基转化为羟基,D和氟化试剂反应生成,和LiAlH4发生还原反应生成E。
【解析】(1)化合物A中官能团的名称为酯基。
(2)
由A、和B的结构可以推知,A和发生取代反应生成B。手性碳是连4个不同基团的饱和碳,B中含有1个手性碳原子:。
(3)
B分子量195,C分子量197,差为2;B中碳碳双键经臭氧化还原,断裂转化为,分子量恰好增加,结合分析可知,C的结构简式为:。
(4)NaBH4是温和的还原剂,可选择性还原醛酮羰基,不能还原酯基,C中酮羰基被还原为羟基得到D,符合结构变化。
(5)
F和反应生成G,由原子守恒可知,该反应中没有其它物质生成,化学方程式为:+。
(6)
G与等物质的量碱反应,主要得到H,H与HCl反应得到G,结合AB的反应原理可以推知,氯原子与相连碳原子上的氢原子结合生成HCl,H的结构简式为,H中的酯基在碱性条件下水解、酸化后变为羧基生成I,I中羟基被F原子取代且羧基被还原为羟基得到E。
(7)路线b总产率为,远高于路线a的11%,且步骤更少,工艺更优。
4.(2026·湖南卷)化合物G是一种用于合成生物碱类天然产物的中间体。某实验小组探究了G的合成,其合成路线如下(略去部分试剂和条件):
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为______。
(2)B的核磁共振氢谱显示2组峰,峰面积之比为______。
(3)B→C转化的试剂和反应条件是______。
(4)C→E的反应类型为______。
(5)下列有关C的说法正确的是(考虑立体异构)______(填标号)。
a.分子中所有的原子可能共平面
b.与丙烯酸发生类似于C→E的反应,共得到2种产物
c.在催化剂作用下发生缩聚反应,可用于制备顺丁橡胶
d.与Br2发生1,2-加成和1,4-加成反应,共得到2种产物
(6)F中,与1号碳相比,2号碳C-H键的极性相对______(填“较大”或“较小”)。
(7)F转化为G的同时,有副产物M生成。已知M是G的同分异构体,且与G的官能团相同。M的结构简式是______(F中六元环不参与反应)。
(8)已知:①
②
以J和L为原料合成Q的合成路线如下:
J、L的结构简式分别是______、______。
【答案】(1)碳碳双键
(2)3:1或者1:3
(3)氢氧化钠醇溶液,加热
(4)加成
(5)ab
(6)较小
(7)
(8)
【分析】A为2-丁烯,和溴水发生加成反应生成B,B在一定条件下发生消去反应生成C,C和D发生D-A加成反应生成E,E在锌催化下和臭氧发生开环氧化反应生成F,F在碱催化下发生羟醛缩合反应生成G,据此分析以下各小问;
【解析】(1)A为2-丁烯,故官能团名称为碳碳双键。
(2)B的核磁共振氢谱显示2组峰,说明含有2组化学环境不同的氢,B为对称结构,两个甲基和次甲基所处环境相同,故峰面积之比为3:1或者1:3。
(3)B到C的反应为卤代烃发生消去反应生成烯烃,故反应条件为氢氧化钠醇溶液,加热。
(4)C到E发生的是中学阶段常见的Diels-Alder反应,简称DA反应,属于广义上的加成反应。
(5)a.C为顺丁二烯,分子中C2和C3之间的单键可旋转改,故所有原子可能共平面,a正确;
b.C与丙烯酸可生成,考虑手性异构共有2种产物,b正确;
c.C与在催化剂作用下发生加聚反应,可制备顺丁橡胶,c错误;
d.C与Br2发生1,2-加成的产物无顺反异构,若考虑手性异构,为2种,发生1,4-加成的产物存在顺反异构,故为2种,共计4种,d错误;
故选ab。
(6)1号碳和2号碳均连接-CHO,但1号碳更靠近羰基,羰基具有吸电子效应,会造成C-H键极性较大,故2号碳C-H键极性相对较小。
(7)
F转化为G时,主产物G由1号碳醛基参与分子内羟醛缩合形成五元环;副产物M由2号碳醛基参与缩合形成另一五元环结构。故M的结构简式为。
(8)
首先观察Q的结构,再结合,反应条件为碱,应是发生给定的①和②反应,逆合成法切断Q(,虚线表示切断),故L的结构简式为,在通过逆推法,K应是发生反应②生成,故K的结构简式为,E到F是碳碳双键在锌催化下和臭氧发生开环氧化后变成两个醛基,J到K发生的为相同反应,故J的结构简式为。
5.(2026·重庆卷)高效农用杀菌剂K的一种合成路线如下(部分试剂及反应条件略):
已知:注:—NC为异氰基
(1)A的含氧官能团种类数为_________。
(2)A→B的反应类型为_________。
(3)HCOOC2H5的化学名称为_________,其与B反应生成D和_________(写结构简式)。
(4)F的结构简式为_________。
(5)G与银氨溶液反应的化学方程式为_________。
(6)A()的同分异构体中,同时满足以下条件的结构简式为_________。
(ⅰ)含
(ⅱ)苯环上含—NC
(ⅲ)核磁共振氢谱显示三组峰(峰面积比为6∶2∶1)
(7)K的某种逆合成分析如下:
由此推断可通过两步反应合成,则和的相对分子质量差值为_________。
【答案】(1)2种
(2)还原反应
(3)甲酸乙酯
(4)
(5)
(6)或
(7)38
【分析】A发生还原反应生成B,B和甲酸乙酯发生取代反应生成D,D和发生取代反应生成E,结合E的结构简式可知,D的结构简式为,E一定条件下生成F,结合下方的“已知”信息,参与反应的含氮化合物含有异氰基。而E中含有甲酰胺基,甲酰胺基发生脱水反应会生成异氰,因此,F的结构简式是,结合已知信息的反应,G中含有醛基,再结合K的结构简式可知,G结构简式为:,J的结构简式是:,J和发生取代反应生成K,据此解答。
【解析】(1)观察物质A的结构简式,其含有的氧元素构成的官能团有两个:羟基、醚键;
(2)对比A和B的结构,A中的氰基在/催化剂 的条件下,加上了氢原子,转化为了B中的,加氢的过程属于还原反应;
(3)是甲酸与乙醇形成的酯,命名为甲酸乙酯;B中氨基与甲酸乙酯发生取代反应生成D,脱去乙醇,另一产物为乙醇,其结构简式为;
(4)根据分析,F的结构简式是;
(5)G为对氯苯甲醛,与银氨溶液加热发生银镜反应,方程式:。
(6)
A()的不饱和度为6,苯环上含—NC,说明其余结构均为饱和结构,含,且核磁共振氢谱显示三组峰(峰面积比为6∶2∶1),其不含氢原子数为3的峰,说明有2个(对应氢原子数为6),在苯环上处于对称位置,满足条件结构简式为或;
(7)推断L的结构:路线指出。B是;由K的结构逆推,Q应该是,它的分子式恰好是。B和Q发生酰胺化反应生成L。所以 L 的结构是,L的两个羟基和发生取代反应生成K;比较J()和L,除了一处不同外结构完全一致。L是,J是,基团相对分子质量差值为38。
6.(2025·贵州卷)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:
(1)化合物B的官能团名称为________。
(2)化合物C在核磁共振氢谱上有________组吸收峰。
(3)化合物D中碳原子的杂化类型为________。
(4)化合物D→E分两步进行,第①步的化学方程式为________。(此处可用-PTZ表示)
(5)化合物E→F反应中,转化为________(写结构简式)。从分子设计角度考虑,F转化为G,性质如何变化?________(答两点)。
(6)H为C的同系物,以化合物H为起始原料合成K,合成路线与C→G反应类似,如图,H的结构简式为________。同等条件下,该路线中化合物I转化为J的产率比E转化为F的产率高,分析可能的原因是________。
【答案】(1)碳溴键、羧基
(2)4
(3)、
(4)+2NaOH+2CH3CH2OH
(5) 更不容易被氧化、在水中溶解度增大、发光性能得到提高
(6) I为中心对称,E为轴对称,E中两个PTZ基团因空间位阻无法自由旋转而I可以,因此的产率更高
【分析】
该合成路线以含溴苯环化合物A为原料:A经氧化(苯环侧链氧化为羧基)得到B();与乙醇发生酯化反应生成C();C经取代反应得到D;D先发生酯的水解反应生成,酸化生成E(),E脱水成环得到F;F与乙酸经氧化反应得到目标产物G(喹吖啶酮衍生物)。
【解析】(1)
由分析可知,B的结构简式为:,因此B的官能团是碳溴键、羧基,故答案为:碳溴键、羧基;
(2)
由分析可知,C的结构简式为:,分子中不同化学环境的H原子有4种,因此核磁共振氢谱有4组吸收峰,故答案为:4;
(3)由D的结构简式可知,D含苯环和不饱和键(C为杂化,形成平面结构)和饱和碳原子(C为杂化,形成四面体结构),因此碳原子的杂化类型为、,故答案为:、;
(4)
由分析可知,D→E第①步是酯的水解反应,化学方程式为:+2NaOH+2CH3CH2OH;
(5)E→F反应中会生成水,(酸酐)水解生成,因此转化产物是;F转化为G过程中,发生的是氧化反应,故该物质更不容易被氧化,同时形成更多的S=O键,极性增强,同时会与水分子形成氢键,提升在水中的溶解性,由题干信息可知,化合物G可作为OLED发光层材料,由此可知,F转化为G会提升发光性能;
(6)
H为C的同系物,结合H的分子式及反应路线,H的结构简式为:,结合I→J的反应条件,可知该过程发生的是题目中E→F的反应,则I的结构简式为,J的结构简式为,J发生F→G的反应生成K,I是中心对称结构,空间位阻小,E是轴对称结构,两个PTZ基团因空间位阻无法自由旋转而I可以,因此的产率更高。
7.(2025·北京卷)一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。
已知:①
②试剂a是。
(1)I分子中含有的官能团是硝基和 。
(2)B→D的化学方程式是 。
(3)下列说法正确的是 (填序号)。
a.试剂a的核磁共振氢谱有3组峰
b.J→K的过程中,利用了的碱性
c.F→G与K→L的反应均为还原反应
(4)以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:
①M含有1个杂化的碳原子。M的结构简式为 。
②Y的结构简式为 。
(5)P的合成路线中,有两处氨基的保护,分别是:
①A→B引入保护基,D→E脱除保护基;
② 。
【答案】(1)氟原子(或碳氟键)、羧基
(2)
(3)bc
(4)
(5)E→F引入保护基,Y→P脱除保护基
【分析】
A为苯胺,与乙酸反应得到B:,与浓硫酸和浓硝酸加热发生消化反应得到D:,D水解得到E为,E与试剂a反应得到F,F与H2发生还原反应得到G,I与SOCl2碱性条件下反应得到J,J与CH3OH反应得到K,根据K的分子式可以确定K为:,K还原得到L,L进一步反应得到M,根据M的分子式可以确定M的结构简式为:,G与M经过三步反应得到P。
【解析】(1)I分子含有的官能团为硝基、氟原子(或碳氟键)、羧基;
(2)
B()与浓硫酸和浓硝酸加热发生消化反应得到D:,方程式为:;
(3)a、试剂a中有一种等效氢原子,核磁共振氢谱显示一组峰,a错误;
b、J→生成有HCl,加入碱性物质(CH3CH2)3N,与生成HCl反应,促进反应正向进行,b正确;
c、根据分析F→G与K→L的反应均为硝基转化为氨基,为还原反应,c正确;
答案选bc;
(4)
①根据M的分子式和M含有1个sp杂化的碳原子,得出M的结构简式为:;
②M()与G在N=C双键上先发生加成反应得到X,X的结构简式为:,X在碱性条件下脱除CH3OH得到Y,Y的结构简式为:,最后发生已知的反应得到P,Y的结构简式为:;
(5)根据分析,另一处保护氨基的反应为:E→F引入保护基,Y→P脱除保护基。
8.(2025·广东卷)我国科学家最近在光-酶催化合成中获得重大突破,光-酶协同可实现基于三组分反应的有机合成,其中的一个反应如下(反应条件略:Ph-代表苯基)。
(1)化合物1a中含氧官能团的名称为 。
(2)①化合物2a的分子式为 。
②2a可与发生加成反应生成化合物Ⅰ.在Ⅰ的同分异构体中,同时含有苯环和醇羟基结构的共 种(含化合物Ⅰ,不考虑立体异构)。
(3)下列说法正确的有_______。
A.在1a、2a和3a生成4a的过程中,有键断裂与键形成
B.在4a分子中,存在手性碳原子,并有20个碳原子采取杂化
C.在5a分子中,有大键,可存在分子内氢键,但不存在手性碳原子
D.化合物5a是苯酚的同系物,且可发生原子利用率为100%的还原反应
(4)一定条件下,与丙酮发生反应,溴取代丙酮中的,生成化合物3a.若用核磁共振氢谱监测该取代反应,则可推测:与丙酮相比,产物3a的氢谱图中 。
(5)已知:羧酸在一定条件下,可发生类似于丙酮的取代反应。根据上述信息,分三步合成化合物Ⅱ。
①第一步,引入溴:其反应的化学方程式为 。
②第二步,进行 (填具体反应类型):其反应的化学方程式为 (注明反应条件)。
③第三步,合成Ⅱ:②中得到的含溴有机物与1a、2a反应。
(6)参考上述三组分反应,直接合成化合物Ⅲ,需要以1a、 (填结构简式)和3a为反应物。
【答案】(1)醛基
(2) 5
(3)AB
(4)丙酮的单一甲基峰消失,出现两个新信号峰:峰面积之比为3:2,且峰的位置较丙酮有所偏移
(5) 酯化反应
(6)
【分析】
根据题干信息,1a和2a先发生碳碳双键的加成反应,生成,再和3a发生取代反应得到主产物,两分子1a发生醛基的加成反应得到副产物5a,据此解答。
【解析】(1)由其结构简式可知,化合物1a中含氧官能团的名称为醛基;
(2)①化合物2a是苯乙烯,的分子式为;
②化合物Ⅰ的分子式为,分子中含有苯环,则其余结构均为饱和结构,含有醇羟基的结构的同分异构体有、、、、,共计5种;
(3)
A.在1a、2a和3a生成4a的过程中,1a、2a先发生碳碳双键的加成反应,生成,该过程存在键断裂,随后与3a发生取代反应脱去1分子HBr生成4a,该过程存在键形成,A正确;
B.连接4个不同基团的碳原子是手性碳原子,4a分子中,存在手性碳原子,如图:,苯环是平面结构,三个苯环以及酮羰基的碳原子均为杂化,共计20个,B正确;
C.在5a分子中,苯环内有大键,酮羰基和羟基相邻较近,可存在分子内氢键,且与羟基相连的碳原子是手性碳原子,C错误;
D.化合物5a与氢气发生还原反应是原子利用率为100%的反应,但化合物5a含有酮羰基,不是苯酚的同系物,D错误;
故选AB;
(4)丙酮的氢谱:两个甲基等效:核磁共振氢谱出现单峰;
α−溴代丙酮的氢谱:受溴吸电子效应影响,甲基与亚甲基上的氢不等效,核磁共振氢谱图会出现两组峰,面积之比为3:2;
故氢谱变化:丙酮的单一甲基峰消失,出现两个新信号峰:峰面积之比为3:2,且峰的位置较丙酮有所偏移;
(5)比较化合物Ⅱ与主产物的结构简式可知,主要在右侧含氧官能团不同,化合物Ⅱ含有酯基,故推测合成Ⅱ发生的反应有酯化反应;
①已知羧酸在一定条件下,可发生类似于丙酮的取代反应,则第一步反应为羧酸中的取代反应引入溴,化学方程式为;
②第二步与甲醇发生酯化(取代)反应,化学方程式为,题目要求填具体反应类型,故此处填酯化反应;
③第三步1a、2a发生碳碳双键的加成反应,生成,再与发生取代反应得到;
(6)
结合化合物Ⅲ的结构简式,将其断键,左侧表示1a基团,右侧是3a基团,则需要合成Ⅲ的还差,即合成流程是1a与先发生1,4加成反应,生成,再与3a发生取代反应得到目标产物。
【点睛】核磁共振氢谱图影响峰化学位移的因素:吸电子基团降低了氢核周围的电子云密度,使得其质子峰向低场移动(左移),推电子基团增加了氢核周围的电子云密度,使得质子峰向高场位移(右移);α−溴代丙酮的氢谱中甲基受溴吸电子效应影响,化学位移稍向低场移动(左移),亚甲基受溴原子直接影响,化学位移显著向低场移动(左移)。
9.(2025·黑吉辽蒙卷)含呋喃骨架的芳香化合物在环境化学和材料化学领域具有重要价值。一种含呋喃骨架的芳香化合物合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的化学方程式为 。
(2)C→D实现了由 到 的转化(填官能团名称)。
(3)G→H的反应类型为 。
(4)E的同分异构体中,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为的同分异构体的数目有 种。
(5)M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,则生成的与N互为同分异构体的副产物结构简式为 。
(6)参考上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为 和 。
【答案】(1)+CH3OH+H2O
(2)羟基 醛基
(3)取代反应
(4)4
(5)
(6)
【分析】
A为邻羟基苯甲酸,与甲醇发生酯化反应生成B(),在LiAlH4的作用下,发生还原反应生成C(),C被氧气氧化为D(),D和CBr4反应生成E(),E在CuI作用下,生成F(),F与反应生成G,结合H的结构可推出G为,G与反应生成H,H在一定条件下转化为M(),M与PtCl2反应生成N(),据此解答。
【解析】(1)
由分析可知,A为邻羟基苯甲酸,与甲醇发生酯化反应生成B,化学方程式为+CH3OH+H2O;
(2)
由分析可知,C为,C被氧气氧化为D(),羟基转化为醛基,故答案为:羟基;醛基;
(3)
G为,与反应生成,属于取代反应的特征,故答案为:取代反应;
(4)
E为,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为的同分异构体,如果为醛基,溴原子,甲基的组合时,可形成 两种,如果为酮碳基,溴原子组合时可形成 ,一共有4种,故答案为:4;
(5)
M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,N为,可以推断出M中的三键与右侧苯环连接时可以形成N中的六元环或五元环,因此可能的副产物为,故答案为:;
(6)
参考上述路线,可先将消去生成,再与反应生成,与在一定条件下得到目标产物,故答案为:;。
10.(2025·山东卷)麻醉药布比卡因(I)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中含氧官能团名称为 。
(2)反应类型为 ;化学方程式为 。
(3)G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含 ②含2个苯环 ③含4种不同化学环境的氢原子
(4)H中存在酰胺基N原子(a)和杂环N原子(b),N原子电子云密度越大,碱性越强,则碱性较强的N原子是 (填“a”或“b”)。
(5)结合路线信息,用催化加氢时,下列有机物中最难反应的是_______(填标号)。
A.苯() B.吡啶()
C.环己-1,3-二烯() D.环己-1,4-二烯()
(6)以,,为主要原料合成。利用上述信息补全合成路线 。
【答案】(1) 羧基
(2)取代反应
(3)或
(4)b
(5)A
(6),
【分析】
A的分子式为C6H7N,结合I的结构式可推出A的结构式为,A被高锰酸钾氧化为B(),B与氢气加成生成C(),C与三氯化磷发生取代反应生成D(),D与E()发生取代反应生成H(),H与1-溴丁烷发生取代反应生成目标产物。另一条合成路线为:B与SOCl2反应生成F(),F与E()发生取代反应生成G(),G与氢气加成得到H,H与1-溴丁烷发生取代反应生成目标产物,据此解答。
【解析】(1)
由分析可知,A的结构式为,B为,B含有的含氧官能团名称为羧基,故答案为:;羧基;
(2)
由分析可知,C与三氯化磷发生取代反应生成D(),D与E()发生取代反应生成H(),化学方程式为:,故答案为:取代反应;;
(3)
G为,满足以下条件的①含 ②含2个苯环 ③含4种不同化学环境的氢原子,说明物质结构高度对称,如或,故答案为:或;
(4)
H为,存在酰胺基N原子(a)和杂环N原子(b),N原子电子云密度越大,碱性越强,烷基是给电子基,酰胺基受旁边碳氧双键的影响,导致杂环N原子(b)上电子云密度增大,碱性增强,所以碱性较强的N原子(b),故答案为:b;
(5)合成路线中涉及到用H2/PtO2加成的路线有B→C,G→H,B→C反应中,吡啶环被加成,G→H转化时,吡啶环被加成,但苯环仍然存在,说明苯环不易被加成,C,D选项中含有碳碳双键,碳碳双键不稳定,易发生加成反应,所以下列有机物最难反应的是苯环,故答案为:A;
(6)
根据题目中的信息,与发生取代反应生成,与1-溴丙烷发生取代反应生成
,与氢气加成得到,若先与氢气加成,得到,两处-NH-均可发生取代,因此,先发生取代反应,所以需要补充的合成路线为,故答案为。
11.(2024·山东卷)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)E中含氧官能团名称为 ;F中手性碳原子有 个。
(4)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(个数此为),其结构简式为 。
(5)C→E的合成路线设计如下:
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)+
(3)醛基 1
(4)
(5)NaOH G中的-CH2OH会被KMnO4氧化为-COOH,无法得到E
【分析】A→B发生的类似已知I.的反应,结合A、B的分子式和F的结构简式可知,A为:,B为,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为,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发生类似已知Ⅱ.的反应,可得E为。
【解析】(1)由分析得,A的结构简式为:;B()甲基上的1个H被Br取代得到C(),反应类型为取代反应;
(2)
由分析得,C为,D为,C、D在乙醇的作用下得到F(), 化学方程式为:+;
(3)由分析得,E为,含氧官能团为:醛基;F中手性碳原子有1个,位置如图:;
(4)D为,含硝基(-NO2)和3种不同化学环境的氢原子(个数此为6:6:1)的D的同分异构体结构如图:;
(5)C为,E为结合 C→E的合成路线设计图可知,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,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。
12.(2024·黑吉辽卷)特戈拉赞(化合物K)是抑制胃酸分泌的药物,其合成路线如下:
已知:
I.为,咪唑为;
II.和不稳定,能分别快速异构化为和。
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团只有醛基,其结构简式为 。
(2)G中含氧官能团的名称为 和 。
(3)J→K的反应类型为 。
(4)D的同分异构体中,与D官能团完全相同,且水解生成丙二酸的有 种(不考虑立体异构)。
(5)E→F转化可能分三步:①E分子内的咪唑环与羧基反应生成X;②X快速异构化为Y,图Y与反应生成F。第③步化学方程式为 。
(6)苯环具有与咪唑环类似的性质。参考B→X的转化,设计化合物I的合成路线如下(部分反应条件己略去)。其中M和N的结构简式为 和 。
【答案】(1)
(2)(酚)羟基 羧基
(3)取代反应
(4)6
(5)+(CH3CO)2O→+CH3COOH
(6)
【分析】根据流程,有机物A与有机物B发生反应生成有机物C,根据有机物B的分子式和小问1中的已知条件,可以判断,有机物B的结构为;有机物C与有机物D发生反应生成有机物E;有机物E在醋酸酐的作用下发生成环反应生成有机物F;有机物F发生两步连续反应生成有机物G,根据有机物G的分子式和有机物H的结构可以推出,有机物G的结构为;有机物G发生两步反应生成有机物H,将羧基中的-OH取代为次氨基结构;有机物H与与有机物I发生取代反应,将有机物H中酚羟基上的氢取代生成有机物J;最后有机物J发生取代反应将结构中的Bn取代为H。据此分析解题。
【解析】(1)根据分析,有机物B的结构为。
(2)根据分析,有机物G的结构为,其含氧官能团为(酚)羟基和羧基。
(3)根据分析,J→K的反应是将J中的Bn取代为H的反应,反应类型为取代反应。
(4)D的同分异构体中,与D的官能团完全相同,说明有酯基的存在,且水解后生成丙二酸,说明主体结构中含有。根据D的分子式,剩余的C原子数为5,剩余H原子数为12,因同分异构体中只含有酯基,则不能将H原子单独连接在某一端的O原子上,因此将5个碳原子拆分。当一侧连接甲基时,另一侧连接-C4H9,此时C4H9有共有4种同分异构体;当一侧连接乙基时,另一侧连接-C3H7,此时-C3H7有共有2种同分异构体,故满足条件的同分异构体有4+2=6种。
(5)根据已知条件和题目中的三步反应,第三步反应为酚羟基与乙酸酐的反应,生成有机物F。则有机物Y为,根据异构化原理,有机物X的结构为。反应第③步的化学方程式为+(CH3CO)2O→+CH3COOH。
(6)根据逆推法有机物N发生异构化生成目标化合物,发生的异构化反应为后者的反应,有机物N为,有机物M有前置原料氧化得到的,有机物M发生异构化前者的反应生成有机物N,有机物M的为。
13.(2023·湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:
(1)由A→B的反应中,乙烯的碳碳_______键断裂(填“π”或“σ”)。
(2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有_______种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为的结构简式为_______。
(3)E与足量酸性溶液反应生成的有机物的名称为_______、_______。
(4)G的结构简式为_______。
(5)已知: ,H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构,主要产物为I()和另一种α,β-不饱和酮J,J的结构简式为_______。若经此路线由H合成I,存在的问题有_______(填标号)。
a.原子利用率低 b.产物难以分离 c.反应条件苛刻 d.严重污染环境
【答案】(1)π
(2)7
(3)乙酸 丙酮
(4)
(5) ab
【分析】A为CH2=CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),B与Mg在无水乙醚中发生生成C(CH3CH2MgBr),C与CH3COCH3反应生成D(),D在氧化铝催化下发生消去反应生成E(),E和碱性高锰酸钾反应生成F(),参考D~E反应,F在氧化铝催化下发生消去反应生成G(),G与反应加成反应生成二酮H,据此分析解答。
【解析】(1)A为CH2=CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),乙烯的π键断裂,故答案为:π;
(2)D为,分子式为C5H12O,含有羟基的同分异构体分别为:共8种,除去D自身,还有7种同分异构体,其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为的结构简式为,故答案为:7;;
(3)E为,酸性高锰酸钾可以将双键氧化断开,生成和,名称分别为乙酸和丙酮,故答案为:乙酸;丙酮;
(4)由分析可知,G为,故答案为:;
(5)根据已知的反应特征可知,H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构,主要产物为I())和J( )。若经此路线由H合成I,会同时产生两种同分异构体,导致原子利用率低,产物难以分离等问题,故答案为: ;ab。
14.(2023·广东卷)室温下可见光催化合成技术,对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于、碘代烃类等,合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略):
(1)化合物i的分子式为 。化合物x为i的同分异构体,且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为 (写一种),其名称为 。
(2)反应②中,化合物ⅲ与无色无味气体y反应,生成化合物ⅳ,原子利用率为。y为 。
(3)根据化合物V的结构特征,分析预测其可能的化学性质,完成下表。
序号
反应试剂、条件
反应形成的新结构
反应类型
a
消去反应
b
氧化反应(生成有机产物)
(4)关于反应⑤的说法中,不正确的有___________。
A.反应过程中,有键和键断裂
B.反应过程中,有双键和单键形成
C.反应物i中,氧原子采取杂化,并且存在手性碳原子
D.属于极性分子,分子中存在由p轨道“头碰头”形成的键
(5)以苯、乙烯和为含碳原料,利用反应③和⑤的原理,合成化合物ⅷ。
基于你设计的合成路线,回答下列问题:
(a)最后一步反应中,有机反应物为 (写结构简式)。
(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应,其化学方程式为 。
(c)从苯出发,第一步的化学方程式为 (注明反应条件)。
【答案】(1) (或 或 ) 戊酮(或二甲基丙醛或二甲基氧杂环丁烷)
(2)或氧气
(3)浓硫酸,加热 、,加热(或酸性溶液) (或 )
(4)CD
(5) 和
【分析】
① 与HBr加热发生取代反应生成 ,②乙烯在催化剂作用下氧化生成 ,③ 与 发生开环加成生成 ,④ 发生取代反应生成 ,⑤ 与 及CO反应生成 。
【解析】(1)
化合物i 的分子式为。 不饱和度为1,x可形成碳碳双键或碳氧双键或一个圆环,化合物x为i的同分异构体,且在核磁共振氢谱上只有2组峰,说明分子中有对称结构,不对称的部分放在对称轴上,x的结构简式含酮羰基时为 (或含醛基时为 或含圆环是为 ),其名称为戊酮(或二甲基丙醛或二甲基氧杂环丁烷)。故答案为:; (或 或 );戊酮(或二甲基丙醛或二甲基氧杂环丁烷);
(2)
反应②中,化合物ⅲ与无色无味气体y反应,生成化合物ⅳ,原子利用率为,②乙烯在催化剂作用下氧化生成 ,y为或氧气。故答案为:或氧气;
(3)
根据化合物V 的结构特征,分析预测其可能的化学性质:含有羟基,且与羟基相连的碳的邻碳上有氢,可在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成 ,与羟基相连的碳上有氢,可在铜名银催化作用下氧化生成 ,或酸性溶液中氧化生成 ,见下表:
序号
反应试剂、条件
反应形成的新结构
反应类型
a
浓硫酸,加热
消去反应
b
、,加热(或酸性溶液)
(或 )
氧化反应(生成有机产物)
故答案为:浓硫酸,加热; ;、,加热(或酸性溶液); (或 );
(4)A. 从产物中不存在键和键可以看出,反应过程中,有键和键断裂,故A正确;
B. 反应物中不存在双键,酰碘基中碘原子离去与羟基中氢离去,余下的部分结合形成酯基中单键,所以反应过程中,有双键和单键形成,故B正确;
C. 反应物i 中,氧原子采取杂化,但与羟基相连的碳有对称轴,其它碳上均有2个氢,分子中不存在手性碳原子,故C错误;
D. 属于极性分子,分子中存在由p轨道“肩并肩”形成的键,故D错误;
故答案为:CD;
(5)
以苯、乙烯和为含碳原料,利用反应③和⑤的原理,合成化合物ⅷ。乙烯与水在催化剂加热加压条件下合成乙醇;乙烯在银催化作用下氧化生成环氧乙醚;苯在铁催化作用下与溴生成溴苯,溴苯与环氧乙醚生成 ,与HI反应合成 ,最后根据反应⑤的原理, 与乙醇、CO合成化合物ⅷ。
(a)最后一步反应中,有机反应物为 和。故答案为: 和;
(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应,其化学方程式为。故答案为:;
(c)从苯出发,第一步的化学方程式为 。故答案为: 。
15.(2023·山东卷)根据杀虫剂氟铃脲(G)的两条合成路线,回答下列问题。
已知:Ⅰ.R1NH2+OCNR2→
Ⅱ.
路线:
(1)A的化学名称为_____(用系统命名法命名);的化学方程式为_____;D中含氧官能团的名称为_____;E的结构简式为_____。
路线二:
(2)H中有_____种化学环境的氢,①~④属于加成反应的是_____(填序号);J中原子的轨道杂化方式有_____种。
【答案】(1)2,6-二氯甲苯 +2KF +2KCl 酰胺基
(2)2 ②④ 3
【分析】
路线:根据流程及A的分子式为C7H6Cl2,可推出A的结构式为,A在氨气和氧气的作用下,生成了B(),B与KF反应,生成C(),根据题给信息,C与过氧化氢反应,生成D(),D和(COCl2)2反应生成E,E的分子式为C8H3F2NO2,推出E的结构式为,E与F()反应生成了氟铃脲(G)。
路线二:
根据流程及F的分子式可推出H的结构式,H与氢气反应生成I(),I与CF2=CF2反应生成F(),F与(COCl2)2反应生成J(),J与D()反应生成了氟铃脲(G)。
【解析】(1)
由分析可知,A为,系统命名为2,6-二氯甲苯,B与KF发生取代反应生成C,化学方程式为+2KF +2KCl,D为,含氧官能团为酰胺基,根据分析,E为。
(2)
根据分析,H为,由结构特征可知,含有2种化学环境的氢,根据分析流程可知H→I为还原反应,I→F为加成反应,F→J为取代反应,J→G为加成反应,J为,苯环上的C原子采用sp2杂化,O=C=N中的C采用sp杂化,饱和碳采用sp3杂化,共3种,N原子的杂化方式为sp2、O原子杂化方式为sp2和sp3,所以J中原子的杂化方式有3种。
16.(2023·辽宁卷)加兰他敏是一种天然生物碱,可作为阿尔茨海默症的药物,其中间体的合成路线如下。
回答下列问题:
(1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的_______位(填“间”或“对”)。
(2)C发生酸性水解,新产生的官能团为羟基和_______(填名称)。
(3)用O2代替PCC完成D→E的转化,化学方程式为_______。
(4)F的同分异构体中,红外光谱显示有酚羟基、无N-H键的共有_______种。
(5)H→I的反应类型为_______。
(6)某药物中间体的合成路线如下(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)对
(2)羧基
(3)2+O22+2H2O
(4)3
(5)取代
(6)
【分析】根据有机物A的结构和有机物C的结构,有机物A与CH3I反应生成有机物B,根据有机物B的分子式可以得到有机物B的结构,即;有机物与BnCl反应生成有机物C,有机物C发生还原反应生成有机物D,有机物D与PCC发生氧化反应生成有机物E,根据有机物E的结构和有机物D的分子式可以得到有机物D的结构,即;有机物E与有机物有机物F发生已知条件给的②反应生成有机物G,有机物G发生还原反应生成有机物H,根据有机物H与有机物G的分子式可以得到有机物G的结构,即,同时也可得到有机物F的结构,即;随后有机物H与HCOOCH2CH3反应生成有机物I。由此分析解题。
【解析】(1)由有机物A与CH3I反应得到有机物B可知,酚与卤代烃反应成醚时,优先与其含有的其他官能团的对位羟基发生反应,即酯基对位的酚羟基活性最高,可以发生成醚反应,故答案为;对位。
(2)有机物C在酸性条件下发生水解,其含有的酯基发生水解生成羧基,其含有的醚键发生水解生成酚羟基,故答案为羧基。
(3)O2与有机物D发生催化氧化反应生成有机物E,反应的化学方程式为2+O22+2H2O。
(4)F的同分异构体中不含有N-H键,说明结构中含有结构,又因红外中含有酚羟基,说明结构中含有苯环和羟基,固定羟基的位置,有邻、间、对三种情况,故有3种同分异构体。
(5)有机物H与HCOOCH2CH3反应生成有机物I,反应时,有机物H中的N-H键发生断裂,与HCOOCH2CH3中断裂的醛基结合,故反应类型为取代反应。
(6)根据题目中给的反应条件和已知条件,利用逆合成法分析,有机物N可以与NaBH4反应生成最终产物,类似于题中有机物G与NaBH4反应生成有机物H,作用位置为有机物N的N=C上,故有机物N的结构为,有机物M可以发生已知条件所给的反应生成有机物N,说明有机物M中含有C=O,结合反应原料中含有羟基,说明原料发生反应生成有机物M的反应是羟基的催化氧化,有机物M的结构为,故答案为、。
17.(2022·全国甲卷)用N-杂环卡其碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_______。
(2)反应②涉及两步反应,已知第一步反应类型为加成反应,第二步的反应类型为_______。
(3)写出C与/反应产物的结构简式_______。
(4)E的结构简式为_______。
(5)H中含氧官能团的名称是_______。
(6)化合物X是C的同分异构体,可发生银镜反应,与酸性高锰酸钾反应后可以得到对苯二甲酸,写出X的结构简式_______。
(7)如果要合成H的类似物H′(),参照上述合成路线,写出相应的D′和G′的结构简式_______、_______。H′分子中有_______个手性碳(碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳)。
【答案】(1)苯甲醇
(2)消去反应
(3)
(4)
(5)硝基、酯基和羰基
(6)
(7) 5
【解析】由合成路线,A的分子式为C7H8O,在Cu作催化剂的条件下发生催化氧化生成B,B的结构简式为,则A为,B与CH3CHO发生加成反应生成,再发生消去反应反应生成C,C的结构简式为,C与Br2/CCl4发生加成反应得到,再在碱性条件下发生消去反应生成D,D为,B与E在强碱的环境下还原得到F,E的分子式为C5H6O2,F的结构简式为,可推知E为,F与生成G,G与D反应生成H,据此分析解答。
(1)由分析可知,A的结构简式为,其化学名称为苯甲醇;
(2)由B、C的结构简式,结合反应条件,可知B()先与CH3CHO发生碳氧双键的加成反应生成,再发生消去反应生成C(),故第二步的反应类型为消去反应;
(3)根据分析可知,C与Br2/CCl4发生加成反应得到;
(4)由分析,E的结构简式为;
(5)H的结构简式为,可其分子中含有的含有官能团为硝基、酯基和羰基;
(6)C的结构简式为,分子式为C9H8O,其同分异构体X可发生银镜反应,说明含有醛基,又与酸性高锰酸钾反应后可得到对苯二甲酸,则X的取代基处于苯环的对位,满足条件的X的结构简式为:;
(7)G与D反应生成H的反应中,D中碳碳双键断裂与G中HC—NO2和C=O成环,且C=O与—CHO成环,从而得到H,可推知,若要合成H′(),相应的D′为,G′为,手性碳原子为连有4各不同基团的饱和碳原子,则H′()的手性碳原子为,共5个。
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专题33 有机合成与推断综合题——合成路线补充、评价类
5年真题
考点分类
全国考情(2022-2026)
命题规律
考点01 合成路线补充、评价类
2026北京卷(1题)、2026广东卷(1题)、2026湖北卷(1题)、2026湖南卷(1题)、2026重庆卷(1题)、2025贵州卷(1题)、2025北京卷(1题)、2025广东卷(1题)、2025黑吉辽蒙卷(1题)、2025山东卷(1题)、2024山东卷(1题)、2024黑吉辽卷(1题)、2023湖北卷(1题)、2023广东卷(1题)、2023山东卷(1题)、2023辽宁卷(1题)、2022全国甲卷(1题)
· 情境设置:以药物中间体、天然产物、功能材料等有机化合物的合成路线为载体,涉及合成路线的补充、评价、优化、设计等。
· 考查重点:合成路线中缺失步骤的补充、反应类型判断与方程式书写、结构简式推断、同分异构体书写与数目计算、合成路线评价(产率、步骤、环保等)、官能团转化分析、手性碳原子判断、合成路线优化设计。
· 命题趋势:侧重合成路线的理解、补充与评价能力,常结合陌生反应信息,要求能根据结构变化推断中间体和产物,并完成合成路线的补充或优化,同分异构体数目计算、反应类型判断、官能团转化分析、合成路线评价是高频考点,综合性强,难度大。
考点01 合成路线补充、评价类
1.(2026·北京卷)依法韦仑是抗病毒药物,其合成路线如下。
已知:
(1)中含氧官能团是________________。
(2)的化学方程式是______________________________________________。
(3)分子中有环状结构和甲基。的结构简式是________________。
(4)下列说法正确的是________________(填序号)。
a.由合成时在进行,可减少被氧化
b.分子中所有碳原子均在同一平面上
c.是氧化反应
(5)中含有键。在一定条件下水解可得到。的结构简式是__________
(6)的反应中,通过加成试剂产生的负电性微粒对“”进行加成,实现了碳链增长。写出上述合成路线中应用该原理实现碳链增长的另一加成试剂的结构简式:________________________________________,并在带部分负电荷的碳原子上方用“”标注。
2.(2026·广东卷)羟基广泛存在于天然产物与药物的分子中。从化合物Ⅰ出发合成化合物Ⅲ.Ⅲ在化合物Ⅳ的辅助下,利用光催化实现羟基迁移,得目标产物Ⅶ。合成路线如下(部分条件及试剂略)。
(1)化合物Ⅰ中苯环侧链上的官能团为___________(写名称)。
(2)反应I+XⅡ和Ⅱ+H2Ⅲ的原子利用率均为100%。
①X分子的空间构型为___________。
②Ⅱ的核磁共振氢谱图中有5组峰,则Ⅱ的结构简式为___________。
(3)Ⅲ的同分异构体中,苯环上连有一个烷基且能与作用显色的共有___________种。
(4)下列说法正确的有___________。
A.由Ⅰ到Ⅲ的转化中,存在C原子杂化方式的改变
B.由Ⅰ到Ⅴ的转化中,有加成反应和消去反应发生
C.Ⅶ与浓硫酸共热,可生成存在顺反异构体的产物
D.由Ⅲ到Ⅶ的转化中,Ⅳ可以循环利用
(5)某兴趣小组拟设计以环己烷为原料,经四步反应合成化合物Ⅲ a(分子中不含手性碳原子)的路线。Ⅲa可经上述羟基迁移路径合成化合物VIIa。
①Ⅲ a的结构简式为___________。
②从Ⅲa出发,逐步逆推合成步骤:羟基腈⇒___________⇒醇⇒___________⇒环烷烃(填写有机化合物类别)。
③合成Ⅲa的步骤中,第一步为取代反应,其化学方程式为___________(注明反应条件);第四步所需无机试剂为___________。
④可与发生反应,其产物的结构简式为___________。
3.(2026·湖北卷)化合物E是某类激酶抑制剂的合成中间体,其制备工艺路线a如下:
回答下列问题:
(1)化合物A中官能团的名称为________。
(2)A→B的反应类型属于________。B分子内含有________个手性碳原子。
(3)B和C质谱图中的分子离子峰的质荷比分别为195和197,推测C的结构简式为________。
(4)C→D反应中的作用为________。
路线a的总产率为。为了优化E的合成工艺,某小组设计了路线b,过程如下:
(5)F→G反应的化学方程式为________。
(6)探究实验显示,G与等物质的量碱反应,主要得到H。H与反应得到G;H与足量强碱反应,酸化后得到Ⅰ。结构表征确认,Ⅰ的分子结构简式为。推测H的分子结构简式________。
(7)已知F→G和G→E的产率分别为和。路线b的优势有________(答一条即可)。
4.(2026·湖南卷)化合物G是一种用于合成生物碱类天然产物的中间体。某实验小组探究了G的合成,其合成路线如下(略去部分试剂和条件):
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为______。
(2)B的核磁共振氢谱显示2组峰,峰面积之比为______。
(3)B→C转化的试剂和反应条件是______。
(4)C→E的反应类型为______。
(5)下列有关C的说法正确的是(考虑立体异构)______(填标号)。
a.分子中所有的原子可能共平面
b.与丙烯酸发生类似于C→E的反应,共得到2种产物
c.在催化剂作用下发生缩聚反应,可用于制备顺丁橡胶
d.与Br2发生1,2-加成和1,4-加成反应,共得到2种产物
(6)F中,与1号碳相比,2号碳C-H键的极性相对______(填“较大”或“较小”)。
(7)F转化为G的同时,有副产物M生成。已知M是G的同分异构体,且与G的官能团相同。M的结构简式是______(F中六元环不参与反应)。
(8)已知:①
②
以J和L为原料合成Q的合成路线如下:
J、L的结构简式分别是______、______。
5.(2026·重庆卷)高效农用杀菌剂K的一种合成路线如下(部分试剂及反应条件略):
已知:注:—NC为异氰基
(1)A的含氧官能团种类数为_________。
(2)A→B的反应类型为_________。
(3)HCOOC2H5的化学名称为_________,其与B反应生成D和_________(写结构简式)。
(4)F的结构简式为_________。
(5)G与银氨溶液反应的化学方程式为_________。
(6)A()的同分异构体中,同时满足以下条件的结构简式为_________。
(ⅰ)含
(ⅱ)苯环上含—NC
(ⅲ)核磁共振氢谱显示三组峰(峰面积比为6∶2∶1)
(7)K的某种逆合成分析如下:
由此推断可通过两步反应合成,则和的相对分子质量差值为_________。
6.(2025·贵州卷)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:
(1)化合物B的官能团名称为________。
(2)化合物C在核磁共振氢谱上有________组吸收峰。
(3)化合物D中碳原子的杂化类型为________。
(4)化合物D→E分两步进行,第①步的化学方程式为________。(此处可用-PTZ表示)
(5)化合物E→F反应中,转化为________(写结构简式)。从分子设计角度考虑,F转化为G,性质如何变化?________(答两点)。
(6)H为C的同系物,以化合物H为起始原料合成K,合成路线与C→G反应类似,如图,H的结构简式为________。同等条件下,该路线中化合物I转化为J的产率比E转化为F的产率高,分析可能的原因是________。
7.(2025·北京卷)一种受体拮抗剂中间体P合成路线如下。
已知:①
②试剂a是。
(1)I分子中含有的官能团是硝基和 。
(2)B→D的化学方程式是 。
(3)下列说法正确的是 (填序号)。
a.试剂a的核磁共振氢谱有3组峰
b.J→K的过程中,利用了的碱性
c.F→G与K→L的反应均为还原反应
(4)以G和M为原料合成P分为三步反应。
已知:
①M含有1个杂化的碳原子。M的结构简式为 。
②Y的结构简式为 。
(5)P的合成路线中,有两处氨基的保护,分别是:
①A→B引入保护基,D→E脱除保护基;
② 。
8.(2025·广东卷)我国科学家最近在光-酶催化合成中获得重大突破,光-酶协同可实现基于三组分反应的有机合成,其中的一个反应如下(反应条件略:Ph-代表苯基)。
(1)化合物1a中含氧官能团的名称为 。
(2)①化合物2a的分子式为 。
②2a可与发生加成反应生成化合物Ⅰ.在Ⅰ的同分异构体中,同时含有苯环和醇羟基结构的共 种(含化合物Ⅰ,不考虑立体异构)。
(3)下列说法正确的有_______。
A.在1a、2a和3a生成4a的过程中,有键断裂与键形成
B.在4a分子中,存在手性碳原子,并有20个碳原子采取杂化
C.在5a分子中,有大键,可存在分子内氢键,但不存在手性碳原子
D.化合物5a是苯酚的同系物,且可发生原子利用率为100%的还原反应
(4)一定条件下,与丙酮发生反应,溴取代丙酮中的,生成化合物3a.若用核磁共振氢谱监测该取代反应,则可推测:与丙酮相比,产物3a的氢谱图中 。
(5)已知:羧酸在一定条件下,可发生类似于丙酮的取代反应。根据上述信息,分三步合成化合物Ⅱ。
①第一步,引入溴:其反应的化学方程式为 。
②第二步,进行 (填具体反应类型):其反应的化学方程式为 (注明反应条件)。
③第三步,合成Ⅱ:②中得到的含溴有机物与1a、2a反应。
(6)参考上述三组分反应,直接合成化合物Ⅲ,需要以1a、 (填结构简式)和3a为反应物。
9.(2025·黑吉辽蒙卷)含呋喃骨架的芳香化合物在环境化学和材料化学领域具有重要价值。一种含呋喃骨架的芳香化合物合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A→B的化学方程式为 。
(2)C→D实现了由 到 的转化(填官能团名称)。
(3)G→H的反应类型为 。
(4)E的同分异构体中,含苯环(不含其他环)且不同化学环境氢原子个数比为的同分异构体的数目有 种。
(5)M→N的三键加成反应中,若参与成键的苯环及苯环的反应位置不变,则生成的与N互为同分异构体的副产物结构简式为 。
(6)参考上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为 和 。
10.(2025·山东卷)麻醉药布比卡因(I)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中含氧官能团名称为 。
(2)反应类型为 ;化学方程式为 。
(3)G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含 ②含2个苯环 ③含4种不同化学环境的氢原子
(4)H中存在酰胺基N原子(a)和杂环N原子(b),N原子电子云密度越大,碱性越强,则碱性较强的N原子是 (填“a”或“b”)。
(5)结合路线信息,用催化加氢时,下列有机物中最难反应的是_______(填标号)。
A.苯() B.吡啶()
C.环己-1,3-二烯() D.环己-1,4-二烯()
(6)以,,为主要原料合成。利用上述信息补全合成路线 。
11.(2024·山东卷)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)E中含氧官能团名称为 ;F中手性碳原子有 个。
(4)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(个数此为),其结构简式为 。
(5)C→E的合成路线设计如下:
试剂X为 (填化学式);试剂Y不能选用,原因是 。
12.(2024·黑吉辽卷)特戈拉赞(化合物K)是抑制胃酸分泌的药物,其合成路线如下:
已知:
I.为,咪唑为;
II.和不稳定,能分别快速异构化为和。
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团只有醛基,其结构简式为 。
(2)G中含氧官能团的名称为 和 。
(3)J→K的反应类型为 。
(4)D的同分异构体中,与D官能团完全相同,且水解生成丙二酸的有 种(不考虑立体异构)。
(5)E→F转化可能分三步:①E分子内的咪唑环与羧基反应生成X;②X快速异构化为Y,图Y与反应生成F。第③步化学方程式为 。
(6)苯环具有与咪唑环类似的性质。参考B→X的转化,设计化合物I的合成路线如下(部分反应条件己略去)。其中M和N的结构简式为 和 。
13.(2023·湖北卷)碳骨架的构建是有机合成的重要任务之一。某同学从基础化工原料乙烯出发,针对二酮H设计了如下合成路线:
回答下列问题:
(1)由A→B的反应中,乙烯的碳碳_______键断裂(填“π”或“σ”)。
(2)D的同分异构体中,与其具有相同官能团的有_______种(不考虑对映异构),其中核磁共振氢谱有三组峰,峰面积之比为的结构简式为_______。
(3)E与足量酸性溶液反应生成的有机物的名称为_______、_______。
(4)G的结构简式为_______。
(5)已知: ,H在碱性溶液中易发生分子内缩合从而构建双环结构,主要产物为I()和另一种α,β-不饱和酮J,J的结构简式为_______。若经此路线由H合成I,存在的问题有_______(填标号)。
a.原子利用率低 b.产物难以分离 c.反应条件苛刻 d.严重污染环境
14.(2023·广东卷)室温下可见光催化合成技术,对于人工模仿自然界、发展有机合成新方法意义重大。一种基于、碘代烃类等,合成化合物ⅶ的路线如下(加料顺序、反应条件略):
(1)化合物i的分子式为 。化合物x为i的同分异构体,且在核磁共振氢谱上只有2组峰。x的结构简式为 (写一种),其名称为 。
(2)反应②中,化合物ⅲ与无色无味气体y反应,生成化合物ⅳ,原子利用率为。y为 。
(3)根据化合物V的结构特征,分析预测其可能的化学性质,完成下表。
序号
反应试剂、条件
反应形成的新结构
反应类型
a
消去反应
b
氧化反应(生成有机产物)
(4)关于反应⑤的说法中,不正确的有___________。
A.反应过程中,有键和键断裂
B.反应过程中,有双键和单键形成
C.反应物i中,氧原子采取杂化,并且存在手性碳原子
D.属于极性分子,分子中存在由p轨道“头碰头”形成的键
(5)以苯、乙烯和为含碳原料,利用反应③和⑤的原理,合成化合物ⅷ。
基于你设计的合成路线,回答下列问题:
(a)最后一步反应中,有机反应物为 (写结构简式)。
(b)相关步骤涉及到烯烃制醇反应,其化学方程式为 。
(c)从苯出发,第一步的化学方程式为 (注明反应条件)。
15.(2023·山东卷)根据杀虫剂氟铃脲(G)的两条合成路线,回答下列问题。
已知:Ⅰ.R1NH2+OCNR2→
Ⅱ.
路线:
(1)A的化学名称为_____(用系统命名法命名);的化学方程式为_____;D中含氧官能团的名称为_____;E的结构简式为_____。
路线二:
(2)H中有_____种化学环境的氢,①~④属于加成反应的是_____(填序号);J中原子的轨道杂化方式有_____种。
16.(2023·辽宁卷)加兰他敏是一种天然生物碱,可作为阿尔茨海默症的药物,其中间体的合成路线如下。
回答下列问题:
(1)A中与卤代烃成醚活性高的羟基位于酯基的_______位(填“间”或“对”)。
(2)C发生酸性水解,新产生的官能团为羟基和_______(填名称)。
(3)用O2代替PCC完成D→E的转化,化学方程式为_______。
(4)F的同分异构体中,红外光谱显示有酚羟基、无N-H键的共有_______种。
(5)H→I的反应类型为_______。
(6)某药物中间体的合成路线如下(部分反应条件已略去),其中M和N的结构简式分别为_______和_______。
17.(2022·全国甲卷)用N-杂环卡其碱(NHC base)作为催化剂,可合成多环化合物。下面是一种多环化合物H的合成路线(无需考虑部分中间体的立体化学)。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_______。
(2)反应②涉及两步反应,已知第一步反应类型为加成反应,第二步的反应类型为_______。
(3)写出C与/反应产物的结构简式_______。
(4)E的结构简式为_______。
(5)H中含氧官能团的名称是_______。
(6)化合物X是C的同分异构体,可发生银镜反应,与酸性高锰酸钾反应后可以得到对苯二甲酸,写出X的结构简式_______。
(7)如果要合成H的类似物H′(),参照上述合成路线,写出相应的D′和G′的结构简式_______、_______。H′分子中有_______个手性碳(碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳)。
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专题33
有机合成与推断综合题
—合成路线补充、评价类
考点01合成路线补充、评价类
1.(1)醛基
CHO
CHO
(2)
+HO-NO2
浓硫酸C1
+H20
0C
NO,
(3)
CH;
(4)ac
CF
(5)
C
(6)=CH
2.(1)碳碳三键
(2)V形(角形)
(3)6
(4)ACD
NC
OH
(5)
酮
卤代烃
+C2
光照
CI HCI
CH2NH2
OH
HCN
3.(1)酯基
118
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(2)取代反应
1
OCH,
(3)
(4)做还原剂,将酮羰基还原为羟基
COOCH
COOCH.
(5)
NH
HO
OCH
OH
(6)
(7)总产率更高(或合成步骤短,工艺更简洁,答一条即可)
4.(1)碳碳双键
(2)3:1或者13
(3)氢氧化钠醇溶液,加热
(4)加成
(5)ab
(6)较小
(7)
CHO
(8)
5.1)2种
(2)还原反应
(3)甲酸乙酯
CH,CH,OH
2/8
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CN
(4)
CHO
COONHA
5)
CI
+2[Ag(NH,)2]OH→CI
+2Ag↓+3NH3+H,O
NC
H.CO
OCH3
H3CO
(6)
OCH或
NC
(7)38
6.(1)碳溴键、羧基
(2)4
(3)Sp2、Sp
NaOOC
COONa
(4)
+2NaOH
+2CH:CH-OH
ZTP
PTZ
ZTP
PTZ
(5)CFCOOH
更不容易被氧化、在水中溶解度增大、发光性能得到提高
Br
(6)
I为中心对称,E为轴对称,E中两个PTZ基团因空间位阻无法自
Br
由旋转而I可以,因此1→J的产率更高
7.(1)氟原子(或碳氟键)、羧基
NH-C-CH,
NH-(
2)
浓硫酸
+HNO,(浓)
+HO
NO,
318
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(3)bc
(5)E→F引入保护基,Y→P脱除保护基
8.(1)醛基
(2)CsHs
5
(3)AB
(4)丙酮的单一甲基峰消失,出现两个新信号峰:峰面积之比为3:2,且峰的位置较丙酮有所偏移
(5)CH COOH+Br,CH,BrCOOH+HBr
酯化反应
浓硫酸
CH,BrCOOH+CH,OH CH,BrCOOCH,+H,O
OH
+H2O
COOCH;
(2)羟基
醛基
(3)取代反应
(4)4
(5)
6)
wa
CH
羧基
418
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PhCH3
(2)取代反应
HCI
NH2
3)
(4)b
(5)A
HN-
-NH
HN-
H2Pt02→
CI
1
(1)
取代反应
CN
CH2Br
COOCH
2)
H
CN
COOCH3CHCHOH>HBr+
(3)醛基
H:C
CH3
(4)H3C
HCH3
O2N
(5)NaOH
G中的-CHOH会被KMnO4氧化为-COOH,无法得到E
0
12.
(1)H
Br
518
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(2)(酚)羟基
羧基
(3)取代反应
(4)6
Bn
C2HsOOC
C,HOOC
(5)
CH3+(CH3CO)2O→
CH3+CH:COOH
OH
OOCCH3
(6)
COOH
13.(1)π
CH3
(2)7
CH3-C-CH2-OH
CH3
(3)乙酸
丙酮
(4)
H3C
(5)
ab
CH3
CH3
CH
14.(1)
H,C-C-
CHO
或
戊酮(或
二甲基
CsHjoO
CH;
3-
2,2-
丙醛或3,3二甲基氧杂环丁烷)
(2)02或氧气
618
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(3)浓硫酸,加热
02`Cu
加热(或酸性
溶液)
MnO,
CHCHO
CH,COOH)
(4)CD
(5)
和
CH,CH,OH
CH,-CH,+H,OCH,CH,OH
Br
+Br,Fe
+HBr
15.(1)2,6-二氯甲苯
入
CN +2KCI
酰胺基
1
催化剂)
-N=c-0
(2)2
②④3
16.(1)对
(2)羧基
OCH;
OCH;
BnO.
OBn
BnO、
OBn
(3)2
+02
2
+2H2O
CH2OH
CHO
(4)3
(5)取代
718
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(6)
17.(1)苯甲醇
(2)消去反应
Br.
CHO
(3)
Br
(4)
(5)硝基、酯基和羰基
CHO
(6)
CH-CH2
CHO
Br
(7)
NO2
8/8