有机合成大题基础 专项训练-2027届高三化学一轮复习
2026-08-24
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摘要:
**基本信息**
聚焦有机合成与推断核心能力,通过定量分析与合成路线推导构建"性质-转化-推断"逻辑链,强化科学思维与证据推理。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|试剂消耗量分析|6类反应+2计算题|官能团反应定量关系模型|从单一官能团到多官能团协同反应的递进|
|有机推断综合|5道基础+10道巩固训练|逆合成分析法/信息迁移技巧|以碳骨架构建和官能团转化为线索的推理体系|
内容正文:
正确的方向+方法+坚持不懈的努力=目标成绩
有机合成与推断
一、消耗 NaOH 、Na、NaHCO3 、Na2CO3 、H2 、Br2 的量
1.能与 NaOH 反应的物质: 卤代烃,羧基,酯基,酰胺基,酚羟基
2.能与 Na 反应的物质 :羧基,羟基
3.能与 NaHCO3 反应的物质:羧基
4.能与 Na2CO3 反应的物质:羧基,酚羟基
5.能与 H2 反应的物质:双键,三键,苯环,酮基,醛基,氰基
6.能与 Br2 反应的物质:双键,三键,醛基,苯酚
(1)1 mol 该物质消耗____6_____mol NaOH。
(2)1 mol 该物消耗____8___ mol H2。
二、常规有机推断练习
1.下图为有机物之间的转化关系。
已知:H 属于芳香酯类化合物;I 的核磁共振氢谱为两组峰,且面积比为 1:6。请分别写出各
物质的结构简式:
2.芳香烃 A 经过如图所示的转化关系可制得树脂 B 与两种香料 G、I,且知有机物 E 与 D 互为同分异构体。
请分别写出各物质的结构简式:
3.一种常见聚酯类高分子材料的合成流程如下:
请分别写出各物质的结构简式:
4.化合物 H是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物 A 制备 H 的一种合成路线如下:
请分别写出各物质的结构简式:
5.羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物,合成路线如图所示:
已知:
(1)A属于芳香烃,其结构简式是 。
(2)C→D的反应类型是 。
(3)E属于酯类。仅以乙醇为有机原料,选用必要的无机试剂合成E,写出该合成反应中最后一步的化学方程式 。
(4)已知:2EF+C2H5OH,F的结构简式为 (F中含羰基和酯基)。
(5)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为3步反应,写出中间产物1、中间产物2的结构简式 、 。
答案:(1)
(2)取代反应
(3)C2H5OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O
(4)
(5)
【分析】
A属于芳香烃,结合C的分子式,可知A为,苯与浓硫酸、浓硝酸发生硝化反应得到B,B还原得到C,结合C的分子式,可知A发生二元取代得到B,结合羟甲香豆素的结构,可知发生间位的二元取代,故B为,C为;由D的分子式、结合羟甲香豆素的结构,可知D为;由2E F+C2H5OH,结合E的分子式C4H8O2,根据原子守恒可知F分子式为C6H10O3,F中含有羰基结构,结合信息可知F还含有酯基,再结合羟甲香豆素结构,以及会生成乙醇,可推知F为,故E为CH3COOC2H5;F与D第一步发生信息1中的加成反应,生成中间产物1为,然后发生信息中2的取代反应,生成中间产物2为,最后发生消去反应脱水得到羟甲香豆素;
【详解】(1)
A属于芳香烃,其结构简式是;
(2)结合C、D结构简式可知,C中-NH2被H2O中-OH取代生成D,故C→D反应类型是取代反应;
(3)E为CH3COOCH2CH3,可由乙醇先氧化制取乙醛,再由乙醛氧化制取乙酸,再利用乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯,反应的化学方程式为,第一步:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,第二步:2CH3CHO+ O2→2CH3COOH,最后一步:CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O;
(4)
根据上述分析和题中信息可知,F的结构简式为;
(5)
由上述分析可知D为,F为,D与F第一步发生信息1中的加成反应,故生成中间产物1结构简式为,然后发生信息中2的取代反应,生成中间产物2结构简式为,最后发生消去反应脱水得到羟甲香豆素。
巩固训练:
1.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KMnO4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) ①7 ②
(3)①乙酸 ②丙酮 (4)
(5)① ②ab
【解析】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。(1)A为CH2=CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),乙烯的π键断裂;(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9:2:1的结构简式为;(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;(4)由分析可知,G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,故选ab。
2.化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
已知:在Ru(Ⅱ)的催化下,端烯烃和生烯烃复分解反应得到产物。
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称为 。
(2)对比C和D的结构,可以推知C和D的 (填标号)不相同。
a.分子式 b.质谱图中的碎片峰 c.官能团
(3)D→F中另一产物的化学名称为 。
(4)E发生加聚反应,产物的结构简式为 。
(5)F→G的反应类型为 。
(6)羰基具有较强的极性。I→J经历了加成和消去的过程,其中间体的结构简式为 (填标号)。
a. b. c. d.
(7)的化学方程式为 。
(8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。
①能与发生显色反应;1mol该物质与足量NaOH溶液反应,消耗3molNaOH。
②核磁共振氢谱显示6组峰,且峰面积比为。
③含有酯基和氨基(或取代的氨基,,和可以是H或烃基)。
【答案】(1)醛基
(2)b
(3)乙烯
(4)
(5)氧化反应
(6)c
(7)
(8)或
【分析】
A发生取代反应生成B,B与发生反应生成C,C发生反应生成D,D与E在Ru(Ⅱ)作用下发生已知信息的反应生成F,F在SeO2作用下生成G,G比F多了一个氧原子,截个H的结构简式可知,G的结构简式为,G发生还原反应生成H,H发生取代反应生成I,I中氨基与酮羰基先发生加成反应,再发生消去反应生成J,J发生还原反应生成K,K发生取代反应生成L,据此解答。
【详解】(1)由A结构简式可知,A中含氧官能团名称为醛基;
(2)观察结构可知,C和D的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,其官能团也是相同的,排除a、c,两种分子因结构差异导致断裂偏好不同,所形成的碎片种类或丰度显著不同,故其质谱图中碎片峰会不同,故选b;
(3)结合烯烃复分解反应规律可知,其另一种产物是乙烯;
(4)
E中含有碳碳双键,能发生加聚反应,产物的结构简式为;
(5)K→G的反应是加氧的反应,反应类型是氧化反应;
(6)
I→J的反应为氨基和酮羰基的加成反应,形成七元环和羟基,得到的产物结构简式为,随后,羟基发生消去反应,即可得到J,故选c;
(7)
K发生取代反应生成L,同时会生成甲醇,化学方程式为;
(8)
L结构简式为,分子中不饱和度为5,碳原子数为12,氧原子数为3,氮原子数为1,满足下列条件:
① 能与FeCl3发生显色反应,说明其含有酚羟基,苯环占了4个不饱和度,说明其余结构还剩余1个不饱和度,1mol该物质与足量氢氧化钠反应,消耗3molNaOH,则其结构中应含有酚羟基形成的酯基,刚好消耗1个不饱和度,结构中含有氨基,且核磁共振氢谱为9:2:2:2:1:1,说明其含有三个等效的甲基,其核磁共振氢谱没有出现3,说明不含有单独的甲基,满足条件的结构简式为、。
3.化合物F是治疗实体瘤的潜在药物。F的一条合成路线如下(略去部分试剂和条件):
已知:
回答下列问题:
(1)A的官能团名称是 、 。
(2)B的结构简式是 。
(3)E生成F的反应类型是 。
(4)F所有的碳原子 共面(填“可能”或“不可能”)。
(5)B在生成C的同时,有副产物G生成。已知G是C的同分异构体,且与C的官能团相同。G的结构简式是 、 (考虑立体异构)。
(6)C与生成E的同时,有少量产物I生成,此时中间体H的结构简式是 。
(7)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以和为原料合成的路线 (无机试剂和溶剂任选)。
答案.(1) (酮)羰基 碳碳双键
(2)
(3)氧化反应
(4)可能
(5)
(6)
(7)
【分析】
结合B的分子式可知,A发生加成反应生成B,则B的结构简式为,B中溴原子发生消去反应生成C,C与发生加成反应生成中间体D,再发生取代反应生成E,E与氧气发生氧化反应生成F,据此解答。
【详解】(1)结合A的结构简式可知,其官能团名称是(酮)羰基、碳碳双键;
(2)
由分析可知,B的结构简式为;
(3)E→F属于“去氢”的反应,反应类型是氧化反应;
(4)苯环是平面结构,酮羰基也是平面结构,五元杂环也是平面结构,则F中所有的碳原子可能共面;
(5)
B→C的反应是其中一个溴原子发生消去反应得到碳碳双键,G是C的同分异构体,且与C官能团相同,可以考虑另外一个溴原子发生消去反应,则G的结构简式为、(考虑顺反异构);
(6)
根据已知条件,存在一系列的互变平衡,结合I的结构简式可知,可转换为与C发生加成反应后,得到的中间体H的结构简式为,再发生取代反应,即可得到I;
(7)
目标产物含有酯基,说明是发生了酯化反应,结合C→E的过程,首先发生异构化反应转化为,再和H2C=CH-CN发生加成反应生成,再发生水解反应生成,再发生酯化反应得到目标产物,具体流程是。
4.奥培米芬(化合物J)是一种雌激素受体调节剂,以下是一种合成路线(部分反应条件己简化)。
已知:
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是_______。
(2)C的结构简式为_______。
(3)D的化学名称为_______。
(4)F的核磁共振谱显示为两组峰,峰面积比为1∶1,其结构简式为_______。
(5)H的结构简式为_______。
(6)由I生成J的反应类型是_______。
(7)在D的同分异构体中,同时满足下列条件的共有_______种;
①能发生银镜反应;②遇FeCl3溶液显紫色;③含有苯环。
其中,核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为_______。
【答案】(1)醚键和羟基
(2) (3)苯乙酸
(4) (5) (6)还原反应
(7) 13
【解析】有机物A与有机物B发生反应生成有机物C,有机物C与有机物D在多聚磷酸的条件下反应生成有机物E,根据有机物E的结构可以推测,有机物C的结构为,进而推断出有机物D的结构为;有机物E与有机物F反应生成有机物G,有机物G根据已知条件发生反应生成有机物H,有机物H的结构为,有机物H发生两步反应得到目标化合物J(奥培米芬)。(1)根据有机物A的结构,有机物A中的含氧官能团是醚键和羟基;(2)有机物C的结构简式为;(3)有机物D的结构为,其化学名称为苯乙酸;(4)有机物F的核磁共振氢谱显示未两组峰,封面积比为1:1,说明这4个H原子被分为两组,且物质应该是一种对称的结构,结合有机物F的分子式可以得到,有机物F的结构简式为;(5)根据分析,有机物H的结构简式为;(6)根据流程,有机物I在LiAlH4/四氢呋喃的条件下生成有机物J,LiAlH4是一种非常强的还原剂能将酯基中的羰基部分还原为醇,该反应作用在有机物I的酯基上得到醇,因此该反应为还原反应;(7)能发生银镜反应说明该结构中含有醛基,能遇FeCl3溶液显紫色说明该结构中含有酚羟基,则满足这三个条件的同分异构体有13种。此时可能是情况有,固定醛基、酚羟基的位置处在邻位上,变换甲基的位置,这种情况下有4种可能;固定醛基、酚羟基的位置处在间位上,变换甲基的位置,这种情况下有4种可能;固定醛基、酚羟基的位置处在对位上,变换甲基的位置,这种情况下有2种可能;将醛基与亚甲基相连,变换酚羟基的位置,这种情况下有3种可能,因此满足以上条件的同分异构体有4+4+2+3=13种。其中,核磁共振氢谱显示为五组峰,且峰面积比为2:2:2:1:1,说明这总同分异构体中不能含有甲基且结构为一种对称结构,因此,这种同分异构体的结构简式为:。
5.阿佐塞米(化合物L)是一种可用于治疗心脏、肝脏和肾脏病引起的水肿的药物。L的一种合成路线如下(部分试剂和条件略去)。
已知:R-COOHR-COClR-CONH2
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______。
(2)由A生成B的化学方程式为_______。
(3)反应条件D应选择_______(填标号)。
a.HNO3/H2SO4 b.Fe/HCl c.NaOH/C2H5OH d.AgNO3/NH3
(4)F中含氧官能团的名称是_______。
(5)H生成I的反应类型为_______。
(6)化合物J的结构简式为_______。
(7)具有相同官能团的B的芳香同分异构体还有_______种(不考虑立体异构,填标号)。
a.10 b.12 c.14 d.16
其中,核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为2:2:1:1的同分异构体结构简式为_______。
【答案】(1)邻硝基甲苯(2-硝基甲苯)
(2)+Cl2+HCl
(3)b
(4)羧基
(5)消去反应
(6)
(7) d
【解析】根据有机物C的结构,有机物B被酸性高锰酸钾氧化为C,则有机物B为,有机物B由有机物A与Cl2发生取代反应得到的,有机物A为,有机物E为有机物C发生还原反应得到的,有机物E经一系列反应得到有机物G,根据已知条件,有机物G发生两步反应得到有机物H,有机物G与SOCl2发生第一步反应得到中间体,中间体与氨水发生反应得到有机物H,有机物H的结构为,有机物I与有机物J发生反应得到有机物K,根据有机物I、K的结构和有机物J的分子式可以得到有机物J的结构,有机物J的结构为,有机物K经后续反应得到目标化合物阿佐塞米(有机物L)。(1)有机物A的结构式为,该有机物的化学名称为邻硝基甲苯(2-硝基甲苯)。(2)根据分析,有机物A发生反应生成有机物B为取代反应,反应的化学方程式为+Cl2+HCl。(3)根据分析,有机物C发生生成有机物E的反应为还原反应,根据反应定义,该反应为一个加氢的反应,因此该反应的反应条件D应为b:Fe/HCl,a一般为硝化反应(取代反应)的反应条件,c一般为卤代烃的消去反应的反应条件,d一般为醛基的鉴别反应(银镜反应)的反应条件,故答案为b。(4)有机物F中的含氧官能团为-COOH,名称为羧基。(5)有机物H反应生成有机物I的反应作用在有机物H的酰胺处,该处于POCl3发生消去反应脱水得到氰基。(6)根据分析可知有机物J的结构简式为。(7)与分子式为C7H6ClNO2的芳香同分异构体且含有-Cl、-NO2两种官能团共有17种,分别为:(有机物B)、、、、、、、、、、、、、、、、,除有机物B外,其同分异构体的个数为16个;在这些同分异构体中核磁共振氢谱的峰面积比为2:2:1:1,说明其结构中有4种化学环境的H原子,该物质应为一种对称结结构,则该物质为。
6.化合物是合成抗病毒药物普拉那韦的原料,其合成路线如下。
已知:P-Br
(1)A中含有羧基,A→B的化学方程式是 。
(2)D中含有的官能团是 。
(3)关于D→E的反应:
① 的羰基相邻碳原子上的C-H键极性强,易断裂,原因是 。
②该条件下还可能生成一种副产物,与E互为同分异构体。该副产物的结构简式是 。
(4)下列说法正确的是 (填序号)。
a.F存在顺反异构体
b.J和K互为同系物
c.在加热和Cu催化条件下,不能被O2氧化
(5)L分子中含有两个六元环。的结构简式是 。
(6)已知: ,依据的原理,和反应得到了。的结构简式是 。
【答案】(1)CH2BrCOOH+CH3CH2OHCH2BrCOOCH2CH3+H2O
(2)醛基
(3)羰基为强吸电子基团,使得相邻碳原子上的电子偏向羰基上的碳原子,使得相邻碳原子上的C-H键极性增强
(4)ac
(5)
(6)
【解析】A中含有羧基,结合A的分子式可知A为CH2BrCOOH;A与乙醇发生酯化反应,B的结构简式为CH2BrCOOCH2CH3;D与2-戊酮发生加成反应生成E,结合E的结构简式和D的分子式可知D的结构简式为 ,E发生消去反应脱去1个水分子生成F,F的结构简式为 ,D→F的整个过程为羟醛缩合反应,结合G的分子式以及G能与B发生已知信息的反应可知G中含有酮羰基,说明F中的碳碳双键与H2发生加成反应生成G,G的结构简式为 ;B与G发生已知信息的反应生成J,J为 ;K在NaOH溶液中发生水解反应生成 ,酸化得到 ;结合题中信息可知L分子中含有两个六元环,由L的分子式可知 中羧基与羟基酸化时发生酯化反应,L的结构简式为 ;由题意可知L和M可以发生类似D→E的加成反应得到 , 发生酮式与烯醇式互变得到 , 发生消去反应得到P,则M的结构简式为 。(1)A→B的化学方程式为CH2BrCOOH+CH3CH2OHCH2BrCOOCH2CH3+H2O;(2)D的结构简式为 ,含有的官能团为醛基;(3)①羰基为强吸电子基团,使得相邻碳原子上的电子偏向碳基上的碳原子,使得相邻碳原子上的C-H键极性增强,易断裂。②2-戊酮酮羰基相邻的两个碳原子上均有C-H键,均可以断裂与苯甲醛的醛基发生加成反应,如图所示 ,1号碳原子上的C-H键断裂与苯甲醛的醛基加成得到E,3号碳原子上的C-H键也可以断裂与苯甲醛的醛基加成得到副产物 。答案为羰基为强吸电子基团,使得相邻碳原子上的电子偏向羰基上的碳原子,使得相邻碳原子上的C−H键极性增强; ;(4)a项,F的结构简式为 ,存在顺反异构体,a项正确;b项,K中含有酮脲基,J中不含有酮脲基,二者不互为同系物,b项错误;c项,J的结构简式为 ,与羟基直接相连的碳原子上无H原子,在加热和Cu作催化剂条件下,J不能被O2氧化,c项正确;故选ac;(5)由上分析L为 ;(6)由上分析M为 。
巩固训练:
1.卡龙酸是一种医药中间体,主要用于蛋白酶抑制剂的合成。以下是卡龙酸的一种合成路线(部分试剂和条件省略,不考虑立体异构)
(1)A中碳原子杂化方式为 。
(2)反应②所需的试剂和条件为 。
(3)D的化学名称为 。
(4)反应③的化学方程式为 ,反应类型为 。
(5)G中含有的官能团名称为 。
(6)写出满足下列条件的B的同分异构体的结构简式 。
①能发生银镜反应;②核磁共振氢谱显示有3组峰,峰面积之比为
(7)以乙炔和乙醇为有机原料,合成的路线如下(反应条件已略去,无机试剂任选),其中Y的结构简式为 。
【答案】(1)sp2,sp3 (2)浓硫酸,加热
(3)2-甲基-1,3-丁二烯(异戊二烯)
(4) 加成反应
(5)羧基、酯基 (6)
(7)
【解析】丙酮和乙炔发生加成反应生成(CH3)2C(OH)C≡CH,根据C的分子式知,(CH3)2C(OH)C≡CH和氢气发生加成反应生成C为(CH3)2C(OH)CH=CH2,根据D的分子式知,C发生消去反应生成D为CH2=C(CH3)CH=CH2,D和HCl发生加成反应生成(CH3)2C=CHCH2Cl,根据G的分子式知,发生氧化反应生成G为,G发生水解反应然后酸化生成卡龙酸。(1)根据A的结构简式,A中饱和C原子的杂化方式为sp3,碳氧双键中C的杂化方式为sp2;(2)反应②为醇的消去反应,所需的试剂和条件浓硫酸、加热;(3)D为CH2=C(CH3)CH=CH2,名称为2-甲基-1,3-丁二烯(异戊二烯);(4)反应③为烯烃的加成反应,该反应的化学方程式为 ;(5)G为,含有的官能团为羧基、酯基;(6)B为(CH3)2C(OH)C≡CH,同分异构体满足下列条件:①能发生银镜反应,说明含有醛基;②核磁共振氢谱显示有3组峰,峰面积之比为3:4:1,说明结构为高度对称的结构,只有环状结构符合要求,结构简式为;(7)以乙炔和乙醇为原料合成,根据乙炔和丙酮的反应知,乙醇发生氧化反应生成CH3CHO,乙醛和乙炔发生氧化反应生成 ,和氢气发生加成反应生成CH3CH(OH)CH2CH2CH(OH)CH3;即Y的结构简式为。
2.化合物F是合成某药物的中间体,其合成路线如下:
(1)A的名称为 。
(2)B分子中含氧官能团的名称为 ,中碳原子的杂化方式为 。
(3) A、B、C、D、E分子中含有手性碳原子的是 (填标号)。
(4)C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: (任写一种)。
①除苯环外不含其他的环,且苯环上有5个取代基。
②分子中有4种不同化学环境的氢原子。
(5)D→E的反应类型为 。
(6)设计以乙烯和为原料制备治疗类风湿关节炎药物中间体的合成路线流程图。(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)对溴苯甲酸甲酯(或4-溴苯甲酸甲酯 )
(2) 羟基、酯基 sp、sp3 (3)E
(4)(或)
(5)取代反应
(6)
【解析】在催化剂作用下与CH≡CCH2CH2OH发生取代反应生成,在催化剂作用下与氢气发生加成反应生成,在催化剂作用下与次氯酸钠发生氧化反应生成,在催化剂作用下与溴化氢发生取代反应生成,在催化剂作用下与,反应生成。(1)根据A的结构简式可知A的名称为:对溴苯甲酸甲酯(或4-溴苯甲酸甲酯 );(2)根据B的结构简式可知,其中含氧官能团的名称为羟基、酯基;中含有饱和碳和三键碳杂化方式分别为:sp3、sp;(3)根据A、B、C、D、E的结构简式可知,分子中含有手性碳原子的是,故选E;(4)由C的同分异构体苯环上有4个取代基,分子中有4种不同化学环境的氢原子可知,C的同分异构体分子结构对称,苯环上连有的取代基为、-OCH3和-CH3,符合条件的结构简式为、;(5)对比D和E的结构简式可知D→E的反应类型为D中的一个氢原子被溴原子取代,反应类型为取代反应;(6)由题给有机物的转化关系可知,以乙烯和为原料制备的步骤如下:在催化剂作用下乙烯发生催化氧化反应生成乙醛,在催化剂作用下乙醛与溴化氢发生取代反应生成,在催化剂作用下与反应生成,故合成路线为:。
3.化合物F是制备汉防已甲素的重要中间体,一种合成路线如下:
(1)A分子中碳原子杂化轨道类型为 。
(2)C→D的反应类型为 。
(3)D→E的反应须经历D→X→E,中间体X的分子式为 C18H19NO3Br2,写出X的结构简式 。
(4)写出满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式 。
①分子中含3种不同化学环境的氢原子
②一定条件下能与银氨溶液反应,且在碱性条件下能水解
(5)已知:(R、代表烃基或H,代表烃基)。写出以、CH3NO2和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任选,合成路线流程图示例见本题题干) 。
【答案】(1) sp2、 sp3 (2)取代反应
(3)
(4)或(或)
(5)或
【解析】与CH3NO2在醋酸铵的条件下发生反应,氧原子被取代,生成,进而与NaBH4反应下断双键,引入氨基,在的条件下氢原子被取代,二者脱去水分子生成D,D经过成环脱水后生成E,E断双键生成F。(1)结构中存在醛基和醚键,有碳氧双键和碳氧单键,对应的碳原子的杂化方式分别为sp2、 sp3;(2)C→D的反应中氨基内的氢原子被取代,故反应类型为取代反应;(3)D的分子式为 C18H19NO3Br2,中间体X的分子式为 C18H19NO3Br2,E的分子式为 C18H17NO2Br2,故从D到X,原子总数未变,X到E,脱去一分子水,从结构的变化看,过程中需要成环,出现双键,根据D到X化学式不变,可知这一步为成环的步骤,故X的结构式为;(4)根据信息,要发生银镜反应需要有醛基,要在碱性环境下水解需要有酯基,结合三种环境的氢原子可知同分异构有或(或);(5)反应物中的醛基需要利用题中流程的第一步转化为硝基,进而利用图中所给流程的第二步转化为氨基得到中间产物①,所给原料与氯气发生1,4加成,再与氢气发生加成可生成②,①与②在(5)所给条件下可以发生取代并成环,得到产物,故流程为
;也可让所给原料与氯气发生1,4加成生成,直接与①发生取代反应,成环后在于氢气加成,故流程为
。
4.某研究小组按下列路线合成药物利培酮。
已知:①
②
请回答:
(1)化合物A中碳原子的杂化方式是 。
(2)E→F的过程中涉及两步反应,其反应类型依次为 。
(3)G的结构简式为 。
(4)写出同时符合下列条件的化合物A的一种同分异构体的结构简式 。
①谱和IR谱检测表明:分子中共有4种不同化学环境的氢原子,没有C=N键和氮氧键
②分子中有一个含氧六元环,无其他环
(5)设计以、和为原料合成的路线 (用流程图表示,其它无机试剂任选)。
【答案】(1)sp2、sp3 (2)加成反应、消去反应
(3) (4)
(5)
【解析】A与乙酸酐反应生成B为,与SOCl2发生取代反应生成C为,与发生取代反应生成D为,D与HCl/H2O反应生成E,E与NH2OH·HCl/DMF反应生成F,根据I的结构简式和G的分子式可知,G为,G与H反应生成I的过程中有HCl生成,则H为。(1)化合物A中碳原子的杂化方式是sp2、sp3;(2)E到F反应的过程中涉及两步反应,第一步反应是E中羰基与NH2OH发生加成反应生成,第二步反应为发生消去反应生成F,故反应类型依次为加成反应和消去反应;(3)由分析可知,G的结构简式为;(4)①分子中共有4种不同化学环境的氢原子,没有C=N键和氮氧键,②分子中有一个含氧六元环,无其他环,A中除了碳环还有一个羧基,则其同分异构体中除了含氧六元环,剩余基团中有一个双键,只能为C=O,且含氧六元环中只有O对位碳原子上存在取代基,否则无法实现只有4种不同化学环境的氢原子,则满足条件的同分异构体为;(5)与NH3反应生成,与HCl发生取代反应生成,与CH3CN/NaNH2反应生成 ,在酸溶液中发生水解生成,故合成路线为 。
5.苯巴比妥是一种巴比妥类的镇静剂及安眠药,其合成路线如下所示(部分试剂和产物已略去):
已知:
i.
ii.
回答下列问题:
(1)A→B的反应试剂与条件为 。
(2)D的化学名称为 。
(3)F→苯巴比妥的化学方程式为 。
(4)符合下列条件的苯巴比妥的同分异构体共有 种。
①分子中有2个苯环
②既能与溶液反应也能与盐酸反应
③核磁共振氢谱共5组峰
(5)苯巴比妥钠(结构为)是苯巴比妥的钠盐,两者均有镇静安眠的疗效。请从结构—性质—用途的角度分析以下原因:
①苯巴比妥钠比苯巴比妥更适用于静脉注射:
②苯巴比妥钠的水溶液易变质,需制成粉针剂保存: 。
(6)巴比妥类药物可发生酮式-烯醇式互变异构电离出H+。分子状态的药物更易被大脑吸收,药效更快。可设计将R1、R2用 (填序号)替代来研制快效巴比妥类新药。
①卤素原子②硝基③烷烃基
(7)参照上述合成路线和信息,设计以CH3CH2OH、CH2(COOH)2、CO(NH2)2为原料,以及必要的有机溶剂、无机溶剂合成的路线 。
【答案】(1)氯气,光照 (2)苯乙酸乙酯
(3)++2CH3CH2OH
(4)10
(5) 钠盐极性大,更易溶解 含有酰胺基,容易水解 (6)③
(7)
【解析】对比A、B的分子式及C的结构简式可知:A为甲苯,B为,C和乙醇发生酯化反应生成D为,E发生信息i的反应生成F,根据F结构简式知E为,D发生取代反应生成E,X为CH3CH2Br,F发生信息ii的反应生成苯巴比妥。(1)A的分子式为C7H8,由C的结构简式分析,A为甲苯,A发生一氯取代反应生成B,B中氯原子转化为羧基而生成C,故B为,A到B为甲苯变成,反应试剂为氯气,条件为光照。(2)C为,C与乙醇反应生成D,D为,名称为苯乙酸乙酯。(3)结合苯巴比妥的结构简式和E的分子式信息分析,E的结构简式为,E通过反应ⅰ生成F,F通过反应ⅱ生成苯巴比妥,方程式为++2CH3CH2OH。(4)既能与NaOH溶液反应也能与盐酸反应,说明有酚羟基与氨基,核磁共振氢谱有5组峰,需要2个苯环处于对称结构,3个氧原子为2个酚羟基,一个醚键,具体结构如下:、、、、、、、、,共10种。(5)①苯巴比妥中含有苯环,水溶性不好,不适宜做静脉注射液,成为钠盐后极性变大,更易溶解,因此苯巴比妥钠比苯巴比妥更适用于静脉注射;②苯巴比妥钠中含有酰胺基,容易水解变质,因此苯巴比妥钠的水溶液易变质,需制成粉针剂保存。(6)物质酸性越强,电离程度越大,越不易以分子形态存在,卤素原子与硝基均为吸电子基团,会使巴比妥类药物酸性增强,烷烃基为推电子基团,减弱酸性,分子态药物更多,所以选烷烃基。(7)CH2(COOH)2与CH3CH2OH在浓硫酸作催化剂时加热发生酯化反应产生CH2(COOCH2CH3)2;CH3CH2OH与HBr混合加热发生取代反应产生CH3CH2Br,CH2(COOCH2CH3)2与CH3CH2Br在KOC(CH3)3及CH3CH2Br作用下发生取代反应,产物再与CO(NH2)2在CH3CH2ONa作用下反应,合成路线为:
6.Pomalidomide是第三代免疫调节剂,用于治疗复发难治多发性骨髓瘤,其合成路线如下图所示:
已知:。
回答下列问题:
(1)A中所含官能团名称为 ;F的名称为 。
(2)G的结构简式为 。
(3)B→C的反应方程式为 。
(4)生成E的反应类型为 。
(5)下列说法错误的是___________(填序号)。
A.与足量NaHCO3 溶液反应,放出气体
B.与新制氢氧化铜反应最多生成沉淀
C.B的同分异构体中,只存在一种能水解的官能团,且苯环上有三个取代基的有20种(不考虑立体异构)
D.E的核磁共振氢谱有11组峰
(6)I的结构简式为 。
(7)以邻二硝基苯和丙二酸为原料,仅限三步合成有机物,写出中间产物Ⅰ和中间产物Ⅱ的结构简式: 、 。
【答案】(1)氨基 2-甲基丙醛 (2)
(3)
(4)取代反应 (5)CD (6)
(7)
【解析】流程图中A到B形成酰胺键,B到C发生取代反应,羧基上的;两个羟基与氨基上的两个氢原子脱去两分子水,形成含两个六元环的化合物C,C转化为D,碳基转化为氯原子同时生成一个双键,D到E取代反应,F是2-甲基丙醛氧化为G(2-甲基丙二酸),与E进一步反应生成H,H分子内发生取代反应,脱去一分子水形成含三个六元环的化合物I()。【解析】(1)A中所含官能团名称为氨基,F的名称为2-甲基丙醛;(2)G是由F2-甲基丙二醛氧化生成的2-甲基丙二酸,G的结构简式为;(3)B到C发生取代反应,方程式为;(4)D与甲胺反应生成E甲氨基取代了氯原子,发生的是取代反应;(5)A项,G是二元酸,与足量NaHCO3 溶液反应,放出2 mol气体,A正确;B项,F是二元醛,1 mol F与新制氢氧化铜反应最多生成2 mol Cu2O沉淀,B正确;C项,B的同分异构体中,只存在一种能水解的官能团是酰胺基,且苯环上有三个取代基的有(取代基位置互换有10种)、(取代基位置互换有6种)、(取代基位置互换有6种),共22种,C错误;D项,E的核磁共振氢谱有8组峰,D错误;故选CD;(6)I是由H上的氨基和羧基脱水形成一个新的六元环,I的结构简式为;(7)结合题目的信息,邻二硝基苯先被Fe和HCl还原为中间产物I邻苯二胺,邻苯二胺在CDI作用下生成中间产物II (参考A到B信息),再与丙二酸发生取代反应生成(参考信息B到C)。
7.化合物M(奥司他韦)是目前治疗流感的最常用药物之一,其合成路线如下:
已知:(B oc)2O的结构简式为
回答下列问题:
(1)M中不含氧的官能团的名称是_______。
(2)有机物C的结构简式为_______。
(3)E与NaOH溶液共热的化学方程式为_______。
(4) (B oc)2O的核磁共振氢谱有_______组峰。
(5)G→H的反应类型是_______。
(6)B有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体共有_______种(不考虑立体异构)。
a.分子结构中含有-CF3
b.能与NaHCO3溶液发生反应产生气体
(7)参照上述合成路线,以CH3CHO和为原料设计合成的路线_______(其它试剂任选)。
【答案】(1)碳碳双键、氨基 (2)
(3)+NaOH+NH3↑
(4)1 (5)消去反应 (6)10
(7)CH3CHOCH3CH=CHCHO
【解析】根据A的分子式结合B的结构简式可知A发生酯化反应生成B,则A的结构简式为CH2=CHCOOH,B和C反应生成D,依据D的结构简式可判断发生的是加成反应,则C的结构简式为。D和氨气发生取代反应生成E,E在一定条件下和单质碘反应生成F,F和(B oc)2O反应生成G,G转化为H,最终转化为M。(1)依据M的结构简式可判断M中不含氧的官能团的名称是碳碳双键、氨基。(2)根据以上分析可知有机物C的结构简式为。(3)E中含有酰胺基,与NaOH溶液共热的化学方程式为+NaOH+NH3↑。(4)根据(B oc)2O的结构简式可知分子中只有1类氢原子,核磁共振氢谱有1组峰。(5)G→H中消去HI形成碳碳双键,反应类型是消去反应。(6)B的分子式为C5H5O2F3,B有多种同分异构体,同时满足下列条件a.分子结构中含有-CF3,b.能与NaHCO3溶液发生反应产生气体,说明含有羧基,因此相当于是丙烯或环丙烷分子中的2个氢原子被羧基和-CF3取代,依据定一议一的方法可判断,如果是丙烯中的2个氢原子被取代,有8种,如果是环丙烷分子中的2个氢原子被取代,有2种,共计是10种。(7)要合成,需要氨气和反应,CH3CH=CHCHO和反应可生成,两分子乙醛可生成CH3CH=CHCHO,所以路线为CH3CHOCH3CH=CHCHO。
8.聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种水溶性聚合物,在水中具有优良的溶解性,还有生物降解性、生理相容性、低毒性、高分子表面活性剂性质以及与某些化合物具有良好的复配能力和对盐、酸及热的高稳定性,目前广泛用于医药、日用化学品、食品加工、表面活性剂工业等领域,需求量很大。某一种合成聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的路线如图:
试分析并回答:
(1)下列有关吡咯烷酮的说法不正确的是 _______ 。
A.它的分子式是C4H7ON,易溶于水
B.它的官能团名称是肽键,能发生水解反应
C.它可以用与氨在一定条件下制取
D.它不能用来合成尼龙(聚丁内酰胺)
(2)反应(I)有副反应,在生成的同时,产物另外还有三种无机氧化物,其化学方程式是 _______ ,该有机产物的名称是 _______ 。
(3)合成乙烯吡咯烷酮时,先发生反应(II),而不用吡咯烷酮直接与氯乙烯反应的主要原因是 _______ 。
(4)写出符合下列条件的吡咯烷酮的同分异构体的结构简式 _______ 。
①含酰胺基(羰基与-NH2直接相连);
②链状结构且能使溴水褪色。
(5)试以乙炔为原料,用图示表示的合成路线 _______(①写明条件、试剂、反应类型等;②α—吡咯烷酮钠可直接使用)。
【答案】(1)D
(2) +4O2+CO+CO2+2H2O 丁烯二酸酐
(3)α—吡咯烷酮中三个C上的H也可能被取代,导致副产物多,NaOH只是和N上的H反应,后者与氯乙烯易发生取代反应
(4)CH3CH=CHCONH2、CH2=C(CH3)CONH2、CH2=CHCH2CONH2
(5)
【解析】苯在催化剂存在、加热条件下发生氧化反应生成,一定条件下反应生成,与NH3反应生成,与NaOH反应生成,与CH2=CHCl在催化剂存在下发生取代反应生成,发生加聚反应生成的PVP为。(1)A项,α—吡咯烷酮的结构简式为,它的分子式是C4H7ON,分子中含N—H键,能和水形成分子间氢键,所以易溶于水,A项正确;B项,α—吡咯烷酮的官能团名称是肽键,肽键能发生水解反应,B项正确;C项,根据流程知,它能用与氨在一定条件下制取,C项正确;D项,它的水解产物含有氨基和羧基,所以能用来合成尼龙—4(聚丁内酰胺,D项错误;故选D;(2)反应(I)有副反应,在生成的同时,产物另外还有三种无机氧化物,三种无机氧化物是CO、CO2和H2O,反应的化学方程式为+4O2+CO+CO2+2H2O,该有机产物的名称是丁烯二酸酐;(3)如果α—吡咯烷酮直接与氯乙烯反应,α—吡咯烷酮中三个C上的H也可能被取代,导致副产物多,NaOH只是和N上的H反应,后者与氯乙烯易发生取代反应;(4)α—吡咯烷酮的同分异构体符合下列条件:①含酰胺基(羰基与—NH2直接相连);②链状结构且能使溴水褪色,α—吡咯烷酮的不饱和度是2,酰胺基的不饱和度是1,碳碳双键的不饱和度是1,符合条件的同分异构体中含有1个碳碳双键和1个酰胺基,相当于CH3CH=CH2中1个氢原子被酰胺基取代,所以符合条件的同分异构体的结构简式为CH3CH=CHCONH2、CH2=C(CH3)CONH2、CH2=CHCH2CONH2;(5)以乙炔为原料合成PVP,结合流程,乙炔先和HCl发生加成反应生成CH2=CHCl,CH2=CHCl和发生取代反应生成,最后 发生加聚反应生成PVP,其合成路线为
9.白藜芦醇的化学合成前体化合物H的合成路线如下:(其中R表示)
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是_______。
(2)A生成B的化学方程式是_______。
(3)D生成E的化学方程式可表示为:D=E+H2O,E的结构简式是_______。
(4)反应①②③④⑤中属于消去反应的有_______。
(5)W是分子式比A少两个CH2的有机化合物,W的同分异构体中,同时满足如下条件的有_______种,其中核磁共振氢谱有四组峰,且峰面积比为3:2:2:1的结构简式为_______。
条件:a)芳香族化合物;b)1 mol W与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳。
(6)根据上述信息,写出以为原料合成的路线(不需注明反应条件)_______。
【答案】(1)羧基、醚键
(2)
(3)
(4)⑤
(5) 10 或
(6)
【解析】A与CH3OH在浓硫酸催化下加热发生酯化反应产生B:,B与RMgCl在CuI作用下发生加成反应产生C,C与NaOH水溶液,共热发生酯的水解反应,然后酸化可得D,D脱去1分子H2O生成E:,E与在LDA作用下发生取代反应产生F和HCl,F与H2发生加成反应产生G,G在一定条件下发生消去反应产生H。(1)根据A结构简式可知A分子中的含氧官能团名称为羧基、醚键;(2)A分子中含有-COOH,与CH3OH在浓硫酸催化下加热发生酯化反应产生B:和H2O,该反应为可逆反应,化学方程式为:;(3)D生成E同时产生H2O,该反应方程式为,则E的结构简式是;(4)在上述反应中,反应①属于取代反应,反应②属于取代反应,反应③属于取代反应,反应④属于加成反应,反应⑤属于消去反应,则上述反应中属于消去反应的有⑤;(5)W是分子式比A少两个CH2的有机化合物,W的同分异构体中,符合条件a)芳香族化合物,说明分子中含有苯环;b)1 mol W与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳,说明分子中含有2个-COOH,则该同分异构体分子中除苯环外,若只有一个侧链,只有1种结构;若含有2个侧链-COOH、-CH2-COOH,二者在苯环上有邻、间、对三种物质,因此有3种不同结构;若含有3个侧链:-COOH、-COOH、-CH3,都处于邻位有2种结构;都处于间位,只有1种结构;若2个相邻,一个相间,有3种结构,故符合要求的同分异构体种类数目为1+3+2+1+3=10种;其中核磁共振氢谱有四组峰,且峰面积比为3:2:2:1的结构简式为或;(6)与H2在一定条件下发生加成反应产生,与浓硫酸混合加热发生消去反应产生,该物质在催化剂存在条件下与H2发生加成反应产生,该物质在催化剂存在条件下加热,发生取代基在苯环邻位上的取代反应产生,故以为原料合成的流程图为:。
10.螺环化合物M具有抗病毒、抗肿瘤功能,其合成路线如下:
已知:Ⅰ.-CHO+-CH2-COOR+H2O
Ⅱ.
(1)A→B的反应类型为 。
(2)C中含有的官能团是 。
(3)酸性环境下电化学氧化法可实现B→D的一步合成,阳极区涉及到的反应有:
ⅰ.Mn2+-e-=Mn3+;
ⅱ. ,Mn2+可循环利用。
(4)D→E的化学方程式为 。
(5)试剂a的分子式为C4H5O3Cl,其结构简式为 。
(6)H分子中含有一个六元环和一个五元环。I的结构简式为 。
(7)关于J的说法正确的是 。
a.含有手性碳原子
b.能发生消去反应
c.在加热和Cu催化条件下,不能被O2氧化
d.存在含苯环和碳碳三键的同分异构体
(8)E、K中均含有“—C≡N”,K的结构简式为 。
【答案】(1)取代反应 (2)碳氯键(或氯原子)、羧基
(3)+4Mn3++H2O+4Mn2++4H+
(4)+NCCH2COOC2H5+H2O
(5)ClCOCOOC2H5
(6)
(7)ad
(8)
【解析】根据分子式可知,A为甲苯,结合C的结构可知,A和氯气发生取代反应生成B为,结合信息Ⅰ可知,D为,结合信息可知,E为,结合M的结构简式,同时H分子中含有一个六元环和一个五元环,则I中含有一个六元环和一个五元环,则I的结构简式为:,I→J为I中的羰基和氢气的加成反应,则J为。(1)A→B的反应类型为取代反应;(2)结合C的结构简式可知,C中含有的官能团是碳氯键(或氯原子)、羧基;(3)B被氧化为D,第一步反应生成Mn3+,随后Mn3+将B氧化为D,根据元素守恒可知,第二步反应为:+4Mn3++H2O→+4Mn2++4H+;(4)D为,结合信息I可知,D→E的化学方程式为+NCCH2COOC2H5→+H2O;(5)结合F和G的分子式,再结合F→G失去HCl可知试剂a为ClCOCOOC2H5;(6)I的结构简式为:;(7)J为;a项,含有手性碳原子,a正确;b项,J中含有羟基,但是羟基邻位碳上没有氢原子,则不能发生消去反应,b错误;c项,J中含有羟基,且羟基碳上含有氢原子,则在加热和Cu催化条件下,能被O2氧化,c错误;d项,J中苯环外含有2个不饱和度,则存在含苯环和碳碳三键的同分异构体,d正确;故选ad;(8)由分析可知,E为,J为,E、K中均含有“—C≡N”,再结合M的结构简式可知,K为。
11.某研究小组按如图所示路线合成抗癌药物J(存达,Treanda)。
已知:①;
②2RCOOH+RCOOH
回答下列问题:
(1)A中所含官能团的名称为 。D的化学名称为 。
(2)B的结构简式为 。
(3)B→C的反应类型为 。
(4)F→G的化学方程式为 。
(5)同时符合下列条件的化合物E的同分异构体有 种(不考虑立体异构)。
①能发生银镜反应 ②能与 NaHCO3反应产生气体 ③无环状结构
(6)等物质的量的I与J分别在一定条件下与足量NaOH溶液反应,消耗NaOH的物质的量之比为 。
(7)用流程图表示以乙烯为原料,合成三乙醇胺(),其他无机试剂任选 。
【答案】(1) 硝基和氯原子 环戊烯 (2)
(3)还原反应(4)
(5)8 (6)1:4
(7)
【解析】与CH3NH2反应生成B,B与硫化钠发生还原反应生成 C,结合 C的结构可知A到B为取代反应,B为,C与E发生已知②中反应生成F,F为,F脱水生成G,G与乙醇发生醋化反应生成H,H中硝基被氢气还原成氨基后再与环氧乙烷发生反应生成I,I与SOCl2,发生取代反应后再与盐酸反应生成盐酸苯达莫司汀。(1)A中所含官能团的名称为硝基和氯原子, D的化学名称为环戊烯;(2)根据以上分析可知与CH3NH2反应生成B,B为;(3)B与硫化钠发生还原反应生成 C,故B→C的反应类型为还原反应;(4)F脱水生成G,化学方程式为;(5)根据题干信息可知满足条件的E的同分异构体有醛基、羧基以及无环状结构,根据不饱和度可知结构中含有一个碳碳双键,采用“定一议二”方法,固定碳碳双键和羧基,移动醛基,因此满足条件的E的同分异构体有8种;(6)设有机物I与J的物质的量均为1mol, I中酯基消耗NaOH,1mol酯基消耗1molNaOH,因此1mol I消耗1molNaOH,1mol J,1molCl原子水解消耗1molNaOH,1molHCl消耗1molNaOH,1mol羧基消耗1molNaOH,因此1mol J消耗4 molNaOH;(7)乙烯为原料,合成三乙醇胺,流程图表示为:。
12.化合物W是合成风湿性关节炎药物罗美昔布的一种中间体,其合成路线如下。
已知:
(ⅰ)+ ;
(ⅱ)+RCl。
(1)A的化学名称是 ,B中所含官能团的名称是 。
(2)D→E和F→G的作用是 。
(3)写出由G生成H的反应的化学方程式: 。
(4)写出I的结构简式: 。
(5)X的同分异构体中,写出符合下列条件的结构简式: 。
①含有苯环;
②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为2∶2∶2∶1。
(6)由C生成D的反应类型是 。
(7)由甲苯和制备的合成路线如下(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)氟苯(或1-氟苯) 碳氟键、硝基
(2) 防止副产物生成,影响反应产率
(3)
(3)++HBr
(4) (5) (6)取代反应
(7)
【解析】根据A的分子式及D的结构简式知,A为,A发生取代反应生成B,B为,根据C的分子式知,B中硝基发生还原反应生成C中氨基,则C为,C发生取代反应生成D,D中氢原子被取代生成E,E中酰胺基水解生成F,F发生取代反应生成G,G为,G和X发生取代反应生成H,根据H的结构简式及X的分子式知,X为,H发生取代反应生成I,I为,I发生取代反应生成W。(1)A为,A的化学名称是氟苯或1-氟苯,B为,B中所含官能团的名称是碳氟键、硝基。(2)D→E和F→G的作用是防止副产物生成,影响反应产率。(3)G为,G和X发生取代反应生成H,由G生成H的化学方程式为。(4)根据分析,I的结构简式为。(5)X为,X的同分异构体符合下列条件:①含有苯环;②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为2:2:2:1,符合条件的结构简式为。(6)C中氨基上的一个氢原子被取代生成D,由C生成D的反应类型是取代反应。(7)由甲苯和制备,和发生取代反应生成,发生取代反应生成,甲苯和浓硝酸发生取代反应生成,发生还原反应生成,合成路线为,则M为,N为。
13.有机化合物H是合成药品的重要中间体,其合成路线如图所示:
已知:
(1)H中的含氧官能团名称是___________。
(2)用系统命名法写出A的名称___________;G的结构简式为:___________。
(3)X比A多一个碳原子,且为A的同系物,请问X的结构有___________种(不考虑立体异构)。
(4)请写出B在条件①下的化学反应方程式:___________。
(5)写出D和E反应生成F时,其副产物为___________。
(6)根据上述路线中的相关知识,以和E为原料(无机试剂任选),设计合成有机物 ,写出合成路线___________。
【答案】(1)酰胺基、羟基
(2) 4−氟苯甲醛
(3)17
(4)
(5)
(6)
【解析】根据信息以及乙醛和B的结构,推测出A的结构简式 ,B在新制氢氧化铜中加热、再酸化得到C( ),C和乙醇再浓硫酸加热条件下发生酯化反应生成D(),D和E发生加成反应得到F(),F和氢气在催化剂作用下反应,根据F和H的结构对比,推出两步反应分别是酯的氨解形成酰胺基和酯基变成羟甲基,再结合F的分子式和G的分子式,分析出第一步应该是酯的氨解形成酰胺基,G的结构简式为,第二步反应才是酯基变成羟甲基,则H结构简式为()。(1)根据H的结构简式得到H中的含氧官能团名称是则酰胺基、羟基;(2)根据信息以及乙醛和B的结构,推测出A的结构简式 ,则A的名称为4−氟苯甲醛;根据F和H的结构对比,推出两步反应分别是酯的氨解形成酰胺基和酯基变成羟甲基,再结合F的分子式和G的分子式,分析出第一步应该是酯的氨解形成酰胺基,G的结构简式为 ,第二步反应才是酯基变成羟甲基;(3)X比A()多一个碳原子,且为A的同系物,当X有−F、−CH2CHO两种取代基,则有三种结构;当X有−CH2F、−CHO两种取代基,则有三种结构;当X有− F、−CH3、−CHO三种取代基时,− F、−CH3位于邻位,则有四种结构,− F、−CH3位于间位,则有四种结构,− F、−CH3位于对位,则有两种结构,当有取代基,则有一种结构,因此X的结构有17种;(4)B()在条件①下反应变为羧酸钠,其反应的化学反应方程式:;(5)根据D生成F反应为加成反应,推测E的结构简式为,D中含有碳碳双键,将生成F的加成位置进行交换得到副产物为 ;(6)模仿D生成H的过程, 和氢气在催化剂作用下发生加成反应生成 , 和氢氧化钠/醇溶液中加热得到 , 和E物质发生加成反应得到 , 与氢气在催化剂作用下发生反应得到 , 在LiAlH4作用下反应生成 ,其合成路线为:。
14.利格列汀是一种抑制剂,为广大糖尿病患者提供了一种强效、安全及简便的治疗方案。其部分合成路线如图:
已知:i.(、、均为烃基)
ii.
(1)B与氢气加成后得产物X,满足下列要求的X的同分异构体有___________(写结构简式)。
I.具有两性 II.两分子X间可形成六元环
(2)A+B→C的反应方程式___________。
(3)H的结构简式为___________,反应①与反应②___________(填“可以”或“不可以”)交换顺序,原因是___________。
(4)下列关于F的说法中,正确的是___________(填标号)。
a.为平面型分子 b.可以发生水解反应 c.分子中含结构
(5)根据题目信息,写出以邻苯二胺( )和1-丙醇为主要原料(其它试剂自选)制备 的合成路线___________。
【答案】(1) 、
(2)
(3)CH3C≡CCH2Br 不可以 防止碳碳三键与Br2发生加成反应
(4)b
(5)
【解析】A和B发生成环反应得到C,结合A、B、C的结构式可以推知该过程中有CH3CH2OH生成,C和NaNO2发生取代反应生成D,D和Na2S2O3反应生成E,E发生已知i的反应生成F,则可以推知D中的硝基被还原生成氨基,则E的结构简式为: ,F的结构简式为 ,F和Br2反应取代反应生成G,则G的结构简式为 ,I和 发生取代反应生成J,则I的结构简式为 ,G和物质H发生已知i的反应生成I,则H的结构简式为CH3C≡CCH2Br。(1)B与氢气加成后得产物X为 ,X的同分异构体满足条件I.具有两性,说明其中含有氨基和羧基;II.两分子X间可形成六元环;可能的结构简式为: 、 。(2)A和B发生成环反应得到C,结合A、B、C的结构式可以推知该过程中有CH3CH2OH生成,方程式为: 。(3)由分析可知,H的结构简式为CH3C≡CCH2Br,H中含有碳碳三键能够和Br2发生加成反应,反应①与反应②不可以交换顺序,原因是防止碳碳三键与CH3C≡CCH2Br2发生加成反应。(4)由分析可知,F为 ;a项,该结构中没有苯环,N原子的杂化方式为sp2和sp3杂化且含有甲基,F不是平面型分子,故a错误;b项,F中含有肽键(-NHCO-)的结构,可以发生水解反应,故b正确;c项,F中含有1个5元环,但没有的结构,故c错误;故选b。(5) 先发生已知i的反应生成 ,1-丙醛发生消去反应得到丙烯,丙烯再和HBr发生加成反应得到2-溴丙烷, 和2-溴丙烷发生已知i的反应得到 ,合成路线为: 。
15.2, 3-二羟基苯甲酸属于医药中间体,该物质对环境可能有危害。最近研究发现以该物质为原料可以合成一种具有杀菌活性的化合物J,其合成路线如下:
已知:①由B和一种一溴代烃发生取代反应可以生成C。
②
回答下列问题:
(1)A的分子式为___________。
(2)E中含氧官能团的名称为___________。
(3)由A →B的反应类型为___________。
(4)由C →D的化学反应方程式为___________。
(5)A的一种同分异构体与足量NaHCO3溶液发生反应的化学方程式为___________。
(6)F的结构简式为___________。
(7)同时符合下列条件的B的同分异构体还有___________种;其中核磁共振氢谱峰面积之比为3:2: 2: 1的所有同分异构体的结构简式为___________。
①含有苯环
②苯环上有3个取代基
③消耗 Na与NaOH之比为2 : 3
【答案】(1)C7H6O4 (2)羧基、醚键 (3)酯化反应或取代反应
(4)+CH3I+HI
(5)+ NaHCO3+CO2↑+H2O
(6)
(7) 21 、
【解析】由C的结构简式可知,与甲醇发生酯化反应生成B为,已知①由B和一种一溴代烃发生取代反应可以生成C,则B与发生取代反应生成C和HBr,C中酚羟基与CH3I发生取代反应生成D和HI,D中酯基水解、酸化生成E为,G发生已知②反应生成H,逆推可知G为,对比E、G的结构简式推知F为。(1)A为,其分子式为C7H6O4;(2)E为,其含氧官能团的名称为羧基、醚键;(3)据分析可知,由A →B的反应类型为酯化反应或取代反应;(4)由C →D的化学反应方程式为+CH3I+HI;(5)A的一种同分异构体,羧基能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,而酚羟基不能与碳酸氢钠反应,与足量NaHCO3溶液发生反应的化学方程式为+ NaHCO3+CO2↑+H2O;(6)据分析可知,F的结构简式为;(7)同时符合下列条件的B()的同分异构体:①含有苯环,②苯环上有3个取代基,③消耗 Na与NaOH之比为2 :3,则苯环3个取代基为-OH、-OH、-COOCH3时有6种,或-OH、-OH、-CH2OOCH时有6种,或-OH、-CH2OH、-OOCH时有10种,去掉B本身,还有21种;其中核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1的所有同分异构体的结构简式为、。
16.近日,由蒋华良院士和饶子和院士领衔的联合课题组,综合利用虚拟筛选和酶学测试相结合的策略进行药物筛选,发现肉桂硫胺是抗击新型冠状病毒的潜在用药,其合成路线如图:
已知:I.
II.
回答下列问题:
(1)D中所含官能团名称为____。
(2)F的结构简式为____。
(3)由A生成B的化学方程式为____。
(4)下列说法正确的是____(填标号)。
A.验证由C生成D后的反应混合液中还残留有C,可以采用酸性高锰酸钾溶液
B.E的化学名称为3-苯基丙烯酸,1molE与足量的H2反应,最多可以消耗5molH2
C.I的分子式为C20H25N2OS,F与H生成I的反应为取代反应
D.C分子中最多有15个原子共平面
(5)符合下列条件的D的同分异构体共有____种。
①含有苯环;与NaOH溶液反应时,最多可消耗3molNaOH
②能水解,且能发生银镜反应其中核磁共振氢谱显示有四种不同化学环境的氢,且峰面积之比为6∶2∶1∶1的结构简式为____(任写一种)。
(6)设计由乙醇制备的合成路线____(无机试剂任选)。
【答案】(1)羟基、羧基
(2)
(3)+NaOH+NaBr
(4)D
(5) 26 或
(6)CH3CH2OHCH3CHO
【解析】B能发生催化氧化,说明B中含有醇羟基,A发生水解反应生成B为,C为,C发生信息I的反应生成D为,D发生消去反应生成E为,E发生取代反应生成F为,G发生取代反应生成H,G为,H和F发生取代反应生成I。(1)D的结构简式为,故官能团为羟基、羧基。(2)F的结构简式是;(3)A的结构简式为,故反应方程式为卤代烃的水解,由A生成B的化学方程式为;(4)A项,化合物D也可使酸性高锰酸钾溶液褪色,故A错误;B项,1molE项最多消耗4molH2 ,故B错误;C项,I的分子式为C20H24N2OS,故C错误;D项,C的结构简式为,联想苯和甲醛的结构,结合单键可以旋转可知,C中最多有15个原子共平面,故D正确。(5)符合题给条件的D的同分异构体分子中应含有1个酚羟基、1个甲酸酚酯、1个乙基或2个甲基。若含有1个酚羟基、1个甲酸酚酯、1个乙基,三个取代基互不相同(XYZ)时,在苯环上有10种互不重复的同分异构体,如图所示:X、Y相邻,插入Z:、、、X、Y相间,插入Z:、、、,X.Y相对,插入Z:、;若含有1个酚羟基、1个甲酸酚酯、2个甲基,四个取代基两个相同、两个不同(XXYZ)时,我们可分别让2个X处于邻、间、对位,再分别固定1个Y(或Z),进而讨论一个Z(或Y)的位置,共16种互不重复的同分异构体,如图所示: 、 、、 、、、、、、、、、、、、,故符合题给条件的D的同分异构体共有10种+16种=26种。其中核磁共振氢谱显示有四种不同化学环境的氢,且峰面积之比为6∶2∶1∶1的有机物结构简式为或。(6)根据题目中的合成路线BCD,可写出合成路线为。
17.化合物M是一种新型有机酰胺,在工业生产中有重要作用,以有机物A、乙烯和苯为原料合成M的路线如下:
已知:i)RCHO+R'CH2CHO
ⅱ)
回答下列问题:
(1)已知A是一种烃的含氧衍生物,相对分子质量为58,氧的质量分数为55.2%,核磁共振氢谱显示只有一组峰,可发生银镜反应,试写出A的结构简式:___________。
(2)B→C的反应类型为___________反应;D中含氧官能团为___________(填写名称)。
(3)F+H→M的化学反应方程式为:___________。
(4)X是G的一种同系物,分子式为C9H11NO2,写出一种同时满足下列条件的X的同分异构体的结构简式:___________。
①属于氨基酸
②含有苯环,且苯环上只有一个取代基
③分子中有7种不同化学环境的氢
(5)参照上述合成路线,以乙烯、乙醇为原料,设计制备的合成路线:___________。
【答案】(1)OHCCHO (2)加成 醛基
(3)+2+2HCl
(4)
(5)
【解析】A的相对分子质量为58,含氧的质量分数为55.2%,A中O原子个数==2,=2…2,则C原子个数为2,H原子个数为2,A的分子式为C2H2O2,核磁共振氢谱显示为一组峰,可发生银镜反应,则A为OHCCHO;A与2个乙醛发生信息i的反应生成B;根据C的分子式可知,B()和乙烯发生加成反应生成C,C与氢气发生加成反应生成D,根据D的结构可知,C为;D发生催化氧化生成E,根据E的分子式知,E为;E发生取代反应生成F;苯发生硝化反应生成G,G为,G发生信息ii的反应生成H,H为;F和H发生取代反应生成M。(1)A为OHCCHO;(2)B→C的反应为加成反应;D()中的含氧官能团为醛基;(3)F为,H为,F和H发生取代反应生成M,F+H→M的化学方程式为+2+2HCl;(4)X是G()的一种同系物,分子式为C9H11NO2。①属于氨基酸,含有氨基和羧基;②含有苯环,且苯环上只有一个取代基;③分子中有7种不同化学环境的氢,满足条件的X的同分异构体的结构简式为 ;(5)根据题干信息i,制备,需要先制备OHC-CHO和CH3CHO。乙醇氧化生成乙醛;乙烯与溴加成生成CH2Br—CH2Br,水解生成乙二醇,乙二醇氧化生成OHC-CHO;在碱性条件下,乙二醛与乙醛反应生成,其合成路线为。
18.化合物G是某药物的关键原料,合成路线如下:
回答下列问题:
(1)化合物A分子内含氧官能团的名称为 。
(2)化合物的反应类型为 反应。B的核磁共振氢谱有 组峰。
(3)能用于分离化合物B和C的试剂为 (填标号)。
a.水溶液 b.水溶液 c.水溶液
(4)的反应方程式为 。在A的氮原子上引入乙酰基的作用是
(5)化合物D与H+间的反应方程式:
用类比法,下列反应中X的结构简式为 。
(6)E存在一种含羰基异构体F,二者处于快速互变平衡。F与反应可生成G,写出F的结构简式 。
【答案】(1)羟基
(2) 取代 5
(3)b
(4) 保护氨基
(5)+N=O
(6)
【分析】
A与乙酸酐发生取代反应生成B,B在AlCl3作用下发生反应转化为C,C中酰胺基水解生成D,D在H+、NaNO2作用下生成E为,E与HF发生取代反应转化为G,据此解答。
【详解】(1)化合物A分子内含氧官能团名称为羟基;
(2)
A中氨基与羟基与乙酸酐发生取代反应生成B;B的核磁共振氢谱图共有5组峰,如图所示:;
(3)B和C的不同之处在于,B的官能团是酯基,C的官能团是羟基和酮羰基,两种溶液均不能和碳酸氢钠溶液反应,排除a,C中酚羟基能和碳酸钠溶液反应生成钠盐可溶于水,而B不能和碳酸钠反应,再通过分液即可分离B和C,b选;两种溶液均不能和硫酸钠溶液反应,排除c,故选b;
(4)
C→D的反应是酰胺基的水解反应,化学方程式为;A→B引入CH3CO-,C→D重新生成氨基,作用是保护氨基;
(5)根据电荷守恒推断,X带一个单位正电,根据原子守恒推断,X含有一个N原子和一个O原子,则X的结构简式为+N=O;
(6)
E的结构简式为,其存在一种含羰基的异构体F,二者处于快速互变平衡,则F的结构简式为。
19.化合物H是四氢异喹啉阿司匹林衍生物,其合成路线如下:
(1)C的分子式为C10H15NO2,则C的结构简式为 。
(2)D分子中含氧官能团的名称为 ,分子中采取sp2杂化的碳原子数目为 。
(3)D→E过程中发生的化学反应依次为加成反应和消去反应,则过程中生成的中间体X的结构简式为 。
(4)G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: 。
①1mol该物质完全水解最多消耗4 mol NaOH。
②在酸性条件下水解后的一种产物能与FeCl3发生显色反应,且有3种不同化学环境的氢。
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1)
(2) 醚键、酰胺基 13
(3)
(4)
(5)
【分析】合成四氢异喹啉阿司匹林衍生物的流程为:将A在作用下取代生成B,将B在的条件下与C进行取代反应生成D,把D在、甲苯、条件下成环转化为E,将E在条件下加成为F,最后将F在的条件下与G发生取代生成目标产物四氢异喹啉阿司匹林衍生物H,据此分析解答。
【详解】(1)C的分子式为,结合B与D的结构差异,可推出C的结构简式为:。
(2)D的结构简式为,则其含氧官能团的名称为:醚键、酰胺基;分子中采取杂化的碳原子分别位于2个苯环上(12个)和碳氧双键上(1个 ),共有13个,其余C原子处于饱和结构,采用的是杂化。
(3)D→E过程中发生的化学反应依次为加成反应和消去反应:,则可得到该过程中生成的中间体X的结构简式为:。
(4)G的一种同分异构体同时满足下列条件,①1mol该物质完全水解最多消耗4 mol NaOH:则含酯基且水解后的羟基要直接连接在苯环形成酚羟基继续消耗NaOH;②在酸性条件下水解后的一种产物能与发生显色反应,且有3种不同化学环境的氢:更进一步得到水解产物含酚羟基结构且在苯环上取代还要处于对称位置,则符合条件的同分异构体有:。
(5)根据题干的转化流程,先将在催化剂作用下氧化为,再继续氧化为,加入作用下取代为,再与反应生成,最后成环生成产物;则合成路线图为:。
20.化合物G是一种化疗药物的活性成分,一种合成路线如图所示(部分条件和溶剂已省略):
回答下列问题:
(1)用于制备ClCH2COCl的原料ClCH2COOH的化学名称为 。
(2)D到E的反应类型是 ,F中含氧官能团的名称除了醚键外还有 。
(3)A到B的反应中,羧基对位的酚羟基优先反应的可能原因是 。
(4)E生成F的反应中,有副产物N生成,N为F的同分异构体且具有与F相同的环状结构。写出生成N的化学方程 。
(5)符合下列条件的B的含苯环同分异构体共有 种。
①遇Fe3+发生显色反应;②分子结构中含;③核磁共振氢谱显示有4组峰
(6)氨基具有较强的还原性。参照上述合成路线,以 和甲醇为原料,一种合成的路线如下:
①写出M的结构简式:M 。
②步骤Ⅰ与步骤Ⅱ顺序 (填“能”或“不能”)可以互换,原因是 。
【答案】(1)氯乙酸或2-氯乙酸
(2) 还原反应 酯基、酰胺基
(3)羧基邻位的羟基与羧基形成分子内氢键,因此对位的羟基优先反应
(4)
(5)8
(6) 不能 氨基具有较强还原性,若先还原步骤Ⅱ,在步骤Ⅰ的浓硫酸、加热条件下氨基可能会发生副反应,不利于最后一步形成酰胺基
【分析】
这是一道有机合成题,A()与发生取代反应生成含有甲氧基的B(),实现官能团从酚羟基到甲氧基的转化。B与在浓硫酸做催化剂并加热,发生酯化反应使B转化为C(),C与浓硝酸、浓硫酸混合并加热,发生硝化反应,硝基取代C中邻位上的H生成D()。D在Fe/HCl条件下,发生还原反应,D中的硝基被还原为氨基生成E()。E与发生取代反应生成F()。F与、发生取代反应生产目标化合物G。
【详解】(1)根据羧酸命名规则,以羧基为母体,根据系统命名法,命名为2-氯乙酸(或氯乙酸);
故答案为:氯乙酸或2-氯乙酸;
(2)
D到E是硝基变为氨基,属于还原反应;F()中含氧官能团除醚键外,还有酯基、酰胺基;
故答案为:还原反应;酯基、酰胺基;
(3)从结构看,羧基是吸电子基团,会影响邻、对位酚羟基的电子云密度,但是羧基邻位的羟基与羧基形成分子内氢键,因此对位的羟基更易与反应;
故答案为:羧基邻位的羟基与羧基形成分子内氢键,因此对位的羟基优先反应;
(4)
E含氨基和酚羟基,与反应时,除生成F的成环方式,还可能酚羟基与反应,氨基与另外氯原子反应,生成N,其反应方程式为;
故答案为:;
(5)
由题意可知,符合条件的结构分别为、、、、、、、,共8种;
故答案为:8;
(6)
与在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应(步骤Ⅰ),生成L(),L在HCl、Fe条件下,硝基被还原为氨基,发生反应Ⅱ得到M();步骤I是羟基的酯化,步骤II是硝基被还原为氨基,若互换顺序,先还原硝基得到氨基,氨基具有较强还原性,后续与甲醇发生酯化反应时(浓硫酸、加热条件),氨基会与浓硫酸反应,所以不能互换;
故答案为:;不能;氨基具有较强还原性,若先还原步骤Ⅱ,在步骤Ⅰ的浓硫酸、加热条件下氨基可能会发生副反应,不利于最后一步形成酰胺基;
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有机合成与推断
一、消耗 NaOH 、Na、NaHCO3 、Na2CO3 、H2 、Br2 的量
1.能与 NaOH 反应的物质
2.能与 Na 反应的物质
3.能与 NaHCO3 反应的物质
4.能与 Na2CO3 反应的物质
5.能与 H2 反应的物质
6.能与 Br2 反应的物质
(1)1 mol 该物质消耗_________mol NaOH。
(2)1 mol 该物消耗_______ mol H2。
二、常规有机推断练习
1.下图为有机物之间的转化关系。
已知:H 属于芳香酯类化合物;I 的核磁共振氢谱为两组峰,且面积比为 1:6。请分别写出各
物质的结构简式:
2.芳香烃 A 经过如图所示的转化关系可制得树脂 B 与两种香料 G、I,且知有机物 E 与 D 互为同分异构体。
请分别写出各物质的结构简式:
3.种常见聚酯类高分子材料的合成流程如下:
请分别写出各物质的结构简式:
4.化合物 H 是一种有机光电材料中间体。实验室由芳香化合物 A 制备 H 的一种合成路线如下:
请分别写出各物质的结构简式:
5.羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物,合成路线如图所示:
已知:
(1)A属于芳香烃,其结构简式是 。
(2)C→D的反应类型是 。
(3)E属于酯类。仅以乙醇为有机原料,选用必要的无机试剂合成E,写出该合成反应中最后一步的化学方程式 。
(4)已知:2EF+C2H5OH,F的结构简式为 (F中含羰基和酯基)。
(5)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为3步反应,写出中间产物1、中间产物2的结构简式 、 。
巩固训练:
例1.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KMnO4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
例2.化合物L是某中药的活性成分。一种合成路线如下(略去部分试剂与反应条件,忽略立体化学)。
已知:在Ru(Ⅱ)的催化下,端烯烃和生烯烃复分解反应得到产物。
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称为 。
(2)对比C和D的结构,可以推知C和D的 (填标号)不相同。
a.分子式 b.质谱图中的碎片峰 c.官能团
(3)D→F中另一产物的化学名称为 。
(4)E发生加聚反应,产物的结构简式为 。
(5)F→G的反应类型为 。
(6)羰基具有较强的极性。I→J经历了加成和消去的过程,其中间体的结构简式为 (填标号)。
a. b. c. d.
(7)的化学方程式为 。
(8)写出一种满足下列条件的L的同分异构体的结构简式 (不考虑立体异构)。
例3.化合物F是治疗实体瘤的潜在药物。F的一条合成路线如下(略去部分试剂和条件):
已知:
回答下列问题:
(1)A的官能团名称是 、 。
(2)B的结构简式是 。
(3)E生成F的反应类型是 。
(4)F所有的碳原子 共面(填“可能”或“不可能”)。
(5)B在生成C的同时,有副产物G生成。已知G是C的同分异构体,且与C的官能团相同。G的结构简式是 、 (考虑立体异构)。
(6)C与生成E的同时,有少量产物I生成,此时中间体H的结构简式是 。
(7)依据以上流程信息,结合所学知识,设计以和为原料合成的路线 (无机试剂和溶剂任选)。
例4.是一种雌激素受体调节剂,以下是一种合成路线(部分反应条件己简化)。
已知:
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是_______。
(2)C的结构简式为_______。
(3)D的化学名称为_______。
(4)F的核磁共振谱显示为两组峰,峰面积比为1∶1,其结构简式为_______。
(5)H的结构简式为_______。
(6)由I生成J的反应类型是_______。
(7)在D的同分异构体中,同时满足下列条件的共有_______种;
①能发生银镜反应;②遇FeCl3溶液显紫色;③含有苯环。
其中,核磁共振氢谱显示为五组峰、且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的同分异构体的结构简式为_______。
例5.阿佐塞米(化合物L)是一种可用于治疗心脏、肝脏和肾脏病引起的水肿的药物。L的一种合成路线如下(部分试剂和条件略去)。
已知:R-COOHR-COClR-CONH2
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______。
(2)由A生成B的化学方程式为_______。
(3)反应条件D应选择_______(填标号)。
a.HNO3/H2SO4 b.Fe/HCl c.NaOH/C2H5OH d.AgNO3/NH3
(4)F中含氧官能团的名称是_______。
(5)H生成I的反应类型为_______。
(6)化合物J的结构简式为_______。
(7)具有相同官能团的B的芳香同分异构体还有_______种(不考虑立体异构,填标号)。
a.10 b.12 c.14 d.16
其中,核磁共振氢谱显示4组峰,且峰面积比为2:2:1:1的同分异构体结构简式为_______。
例6.化合物是合成抗病毒药物普拉那韦的原料,其合成路线如下。
已知:R-Br
(1)A中含有羧基,A→B的化学方程式是 。
(2)D中含有的官能团是 。
(3)关于D→E的反应:
① 的羰基相邻碳原子上的C-H键极性强,易断裂,原因是 。
②该条件下还可能生成一种副产物,与E互为同分异构体。该副产物的结构简式是 。
(4)下列说法正确的是 (填序号)。
a.F存在顺反异构体
b.J和K互为同系物
c.在加热和Cu催化条件下,不能被O2氧化
(5)L分子中含有两个六元环。的结构简式是 。
(6)已知: ,依据的原理,和反应得到了。的结构简式是 。
巩固训练:
1.卡龙酸是一种医药中间体,主要用于蛋白酶抑制剂的合成。以下是卡龙酸的一种合成路线(部分试剂和条件省略,不考虑立体异构)
(1)A中碳原子杂化方式为 。
(2)反应②所需的试剂和条件为 。
(3)D的化学名称为 。
(4)反应③的化学方程式为 ,反应类型为 。
(5)G中含有的官能团名称为 。
(6)写出满足下列条件的B的同分异构体的结构简式 。
①能发生银镜反应;②核磁共振氢谱显示有3组峰,峰面积之比为
(7)以乙炔和乙醇为有机原料,合成的路线如下(反应条件已略去,无机试剂任选),其中Y的结构简式为 。
2.化合物F是合成某药物的中间体,其合成路线如下:
(1)A的名称为 。
(2)B分子中含氧官能团的名称为 ,中碳原子的杂化方式为 。
(3) A、B、C、D、E分子中含有手性碳原子的是 (填标号)。
(4)C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: (任写一种)。
①除苯环外不含其他的环,且苯环上有5个取代基。
②分子中有4种不同化学环境的氢原子。
(5)D→E的反应类型为 。
(6)设计以乙烯和为原料制备治疗类风湿关节炎药物中间体的合成路线流程图。(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) 。
3.化合物F是制备汉防已甲素的重要中间体,一种合成路线如下:
(1)A分子中碳原子杂化轨道类型为 。
(2)C→D的反应类型为 。
(3)D→E的反应须经历D→X→E,中间体X的分子式为 C18H19NO3Br2,写出X的结构简式 。
(4)写出满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式 。
①分子中含3种不同化学环境的氢原子
②一定条件下能与银氨溶液反应,且在碱性条件下能水解
(5)已知:(R、代表烃基或H,代表烃基)。写出以、CH3NO2和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任选,合成路线流程图示例见本题题干) 。
4.某研究小组按下列路线合成药物利培酮。
已知:①
②
请回答:
(1)化合物A中碳原子的杂化方式是 。
(2)E→F的过程中涉及两步反应,其反应类型依次为 。
(3)G的结构简式为 。
(4)写出同时符合下列条件的化合物A的一种同分异构体的结构简式 。
①谱和IR谱检测表明:分子中共有4种不同化学环境的氢原子,没有C=N键和氮氧键
②分子中有一个含氧六元环,无其他环
(5)设计以、和为原料合成的路线 (用流程图表示,其它无机试剂任选)。
5.苯巴比妥是一种巴比妥类的镇静剂及安眠药,其合成路线如下所示(部分试剂和产物已略去):
已知:
i.
ii.
回答下列问题:
(1)A→B的反应试剂与条件为 。
(2)D的化学名称为 。
(3)F→苯巴比妥的化学方程式为 。
(4)符合下列条件的苯巴比妥的同分异构体共有 种。
①分子中有2个苯环
②既能与溶液反应也能与盐酸反应
③核磁共振氢谱共5组峰
(5)苯巴比妥钠(结构为)是苯巴比妥的钠盐,两者均有镇静安眠的疗效。请从结构—性质—用途的角度分析以下原因:
①苯巴比妥钠比苯巴比妥更适用于静脉注射:
②苯巴比妥钠的水溶液易变质,需制成粉针剂保存: 。
(6)巴比妥类药物可发生酮式-烯醇式互变异构电离出H+。分子状态的药物更易被大脑吸收,药效更快。可设计将R1、R2用 (填序号)替代来研制快效巴比妥类新药。
①卤素原子②硝基③烷烃基
(7)参照上述合成路线和信息,设计以CH3CH2OH、CH2(COOH)2、CO(NH2)2为原料,以及必要的有机溶剂、无机溶剂合成的路线 。
6.Pomalidomide是第三代免疫调节剂,用于治疗复发难治多发性骨髓瘤,其合成路线如下图所示:
已知:。
回答下列问题:
(1)A中所含官能团名称为 ;F的名称为 。
(2)G的结构简式为 。
(3)B→C的反应方程式为 。
(4)生成E的反应类型为 。
(5)下列说法错误的是___________(填序号)。
A.与足量NaHCO3 溶液反应,放出气体
B.与新制氢氧化铜反应最多生成沉淀
C.B的同分异构体中,只存在一种能水解的官能团,且苯环上有三个取代基的有20种(不考虑立体异构)
D.E的核磁共振氢谱有11组峰
(6)I的结构简式为 。
(7)以邻二硝基苯和丙二酸为原料,仅限三步合成有机物,写出中间产物Ⅰ和中间产物Ⅱ的结构简式: 、 。
7.化合物M(奥司他韦)是目前治疗流感的最常用药物之一,其合成路线如下:
已知:(B oc)2O的结构简式为
回答下列问题:
(1)M中不含氧的官能团的名称是_______。
(2)有机物C的结构简式为_______。
(3)E与NaOH溶液共热的化学方程式为_______。
(4) (B oc)2O的核磁共振氢谱有_______组峰。
(5)G→H的反应类型是_______。
(6)B有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体共有_______种(不考虑立体异构)。
a.分子结构中含有-CF3
b.能与NaHCO3溶液发生反应产生气体
(7)参照上述合成路线,以CH3CHO和为原料设计合成的路线_______(其它试剂任选)。
8.聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种水溶性聚合物,在水中具有优良的溶解性,还有生物降解性、生理相容性、低毒性、高分子表面活性剂性质以及与某些化合物具有良好的复配能力和对盐、酸及热的高稳定性,目前广泛用于医药、日用化学品、食品加工、表面活性剂工业等领域,需求量很大。某一种合成聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的路线如图:
试分析并回答:
(1)下列有关吡咯烷酮的说法不正确的是 _______ 。
A.它的分子式是C4H7ON,易溶于水
B.它的官能团名称是肽键,能发生水解反应
C.它可以用与氨在一定条件下制取
D.它不能用来合成尼龙(聚丁内酰胺)
(2)反应(I)有副反应,在生成的同时,产物另外还有三种无机氧化物,其化学方程式是 _______ ,该有机产物的名称是 _______ 。
(3)合成乙烯吡咯烷酮时,先发生反应(II),而不用吡咯烷酮直接与氯乙烯反应的主要原因是 _______ 。
(4)写出符合下列条件的吡咯烷酮的同分异构体的结构简式 _______ 。
①含酰胺基(羰基与-NH2直接相连);
②链状结构且能使溴水褪色。
(5)试以乙炔为原料,用图示表示的合成路线 _______(①写明条件、试剂、反应类型等;②α—吡咯烷酮钠可直接使用)。
9.白藜芦醇的化学合成前体化合物H的合成路线如下:(其中R表示)
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称是_______。
(2)A生成B的化学方程式是_______。
(3)D生成E的化学方程式可表示为:D=E+H2O,E的结构简式是_______。
(4)反应①②③④⑤中属于消去反应的有_______。
(5)W是分子式比A少两个CH2的有机化合物,W的同分异构体中,同时满足如下条件的有_______种,其中核磁共振氢谱有四组峰,且峰面积比为3:2:2:1的结构简式为_______。
条件:a)芳香族化合物;b)1 mol W与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳。
(6)根据上述信息,写出以为原料合成的路线(不需注明反应条件)_______。
10.螺环化合物M具有抗病毒、抗肿瘤功能,其合成路线如下:
已知:Ⅰ.-CHO+-CH2-COOR+H2O
Ⅱ.
(1)A→B的反应类型为 。
(2)C中含有的官能团是 。
(3)酸性环境下电化学氧化法可实现B→D的一步合成,阳极区涉及到的反应有:
ⅰ.Mn2+-e-=Mn3+;
ⅱ. ,Mn2+可循环利用。
(4)D→E的化学方程式为 。
(5)试剂a的分子式为C4H5O3Cl,其结构简式为 。
(6)H分子中含有一个六元环和一个五元环。I的结构简式为 。
(7)关于J的说法正确的是 。
a.含有手性碳原子
b.能发生消去反应
c.在加热和Cu催化条件下,不能被O2氧化
d.存在含苯环和碳碳三键的同分异构体
(8)E、K中均含有“—C≡N”,K的结构简式为 。
11.某研究小组按如图所示路线合成抗癌药物J(存达,Treanda)。
已知:①;
②2RCOOH+RCOOH
回答下列问题:
(1)A中所含官能团的名称为 。D的化学名称为 。
(2)B的结构简式为 。
(3)B→C的反应类型为 。
(4)F→G的化学方程式为 。
(5)同时符合下列条件的化合物E的同分异构体有 种(不考虑立体异构)。
①能发生银镜反应 ②能与 NaHCO3反应产生气体 ③无环状结构
(6)等物质的量的I与J分别在一定条件下与足量NaOH溶液反应,消耗NaOH的物质的量之比为 。
(7)用流程图表示以乙烯为原料,合成三乙醇胺(),其他无机试剂任选 。
12.化合物W是合成风湿性关节炎药物罗美昔布的一种中间体,其合成路线如下。
已知:
(ⅰ)+ ;
(ⅱ)+RCl。
(1)A的化学名称是 ,B中所含官能团的名称是 。
(2)D→E和F→G的作用是 。
(3)写出由G生成H的反应的化学方程式: 。
(4)写出I的结构简式: 。
(5)X的同分异构体中,写出符合下列条件的结构简式: 。
①含有苯环;
②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为2∶2∶2∶1。
(6)由C生成D的反应类型是 。
(7)由甲苯和制备的合成路线如下(部分反应条件已略去),其中M和N的结构简式分别为 和 。
13.有机化合物H是合成药品的重要中间体,其合成路线如图所示:
已知:
(1)H中的含氧官能团名称是___________。
(2)用系统命名法写出A的名称___________;G的结构简式为:___________。
(3)X比A多一个碳原子,且为A的同系物,请问X的结构有___________种(不考虑立体异构)。
(4)请写出B在条件①下的化学反应方程式:___________。
(5)写出D和E反应生成F时,其副产物为___________。
(6)根据上述路线中的相关知识,以和E为原料(无机试剂任选),设计合成有机物 ,写出合成路线___________。
14.利格列汀是一种抑制剂,为广大糖尿病患者提供了一种强效、安全及简便的治疗方案。其部分合成路线如图:
已知:i.(、、均为烃基)
ii.
(1)B与氢气加成后得产物X,满足下列要求的X的同分异构体有___________(写结构简式)。
I.具有两性 II.两分子X间可形成六元环
(2)A+B→C的反应方程式___________。
(3)H的结构简式为___________,反应①与反应②___________(填“可以”或“不可以”)交换顺序,原因是___________。
(4)下列关于F的说法中,正确的是___________(填标号)。
a.为平面型分子 b.可以发生水解反应 c.分子中含结构
(5)根据题目信息,写出以邻苯二胺( )和1-丙醇为主要原料(其它试剂自选)制备 的合成路线___________。
15.2, 3-二羟基苯甲酸属于医药中间体,该物质对环境可能有危害。最近研究发现以该物质为原料可以合成一种具有杀菌活性的化合物J,其合成路线如下:
已知:①由B和一种一溴代烃发生取代反应可以生成C。
②
回答下列问题:
(1)A的分子式为___________。
(2)E中含氧官能团的名称为___________。
(3)由A →B的反应类型为___________。
(4)由C →D的化学反应方程式为___________。
(5)A的一种同分异构体与足量NaHCO3溶液发生反应的化学方程式为___________。
(6)F的结构简式为___________。
(7)同时符合下列条件的B的同分异构体还有___________种;其中核磁共振氢谱峰面积之比为3:2: 2: 1的所有同分异构体的结构简式为___________。
①含有苯环
②苯环上有3个取代基
③消耗 Na与NaOH之比为2 : 3
16.近日,由蒋华良院士和饶子和院士领衔的联合课题组,综合利用虚拟筛选和酶学测试相结合的策略进行药物筛选,发现肉桂硫胺是抗击新型冠状病毒的潜在用药,其合成路线如图:
已知:I.
II.
回答下列问题:
(1)D中所含官能团名称为____。
(2)F的结构简式为____。
(3)由A生成B的化学方程式为____。
(4)下列说法正确的是____(填标号)。
A.验证由C生成D后的反应混合液中还残留有C,可以采用酸性高锰酸钾溶液
B.E的化学名称为3-苯基丙烯酸,1molE与足量的H2反应,最多可以消耗5molH2
C.I的分子式为C20H25N2OS,F与H生成I的反应为取代反应
D.C分子中最多有15个原子共平面
(5)符合下列条件的D的同分异构体共有____种。
①含有苯环;与NaOH溶液反应时,最多可消耗3molNaOH
②能水解,且能发生银镜反应其中核磁共振氢谱显示有四种不同化学环境的氢,且峰面积之比为6∶2∶1∶1的结构简式为____(任写一种)。
(6)设计由乙醇制备的合成路线____(无机试剂任选)。
17.化合物M是一种新型有机酰胺,在工业生产中有重要作用,以有机物A、乙烯和苯为原料合成M的路线如下:
已知:i)RCHO+R'CH2CHO
ⅱ)
回答下列问题:
(1)已知A是一种烃的含氧衍生物,相对分子质量为58,氧的质量分数为55.2%,核磁共振氢谱显示只有一组峰,可发生银镜反应,试写出A的结构简式:___________。
(2)B→C的反应类型为___________反应;D中含氧官能团为___________(填写名称)。
(3)F+H→M的化学反应方程式为:___________。
(4)X是G的一种同系物,分子式为C9H11NO2,写出一种同时满足下列条件的X的同分异构体的结构简式:___________。
①属于氨基酸
②含有苯环,且苯环上只有一个取代基
③分子中有7种不同化学环境的氢
(5) 参照上述合成路线,以乙烯、乙醇为原料,设计制备的合成路线:___________。
18.化合物G是某药物的关键原料,合成路线如下:
回答下列问题:
(1)化合物A分子内含氧官能团的名称为 。
(2)化合物的反应类型为 反应。B的核磁共振氢谱有 组峰。
(3)能用于分离化合物B和C的试剂为 (填标号)。
a.水溶液 b.水溶液 c.水溶液
(4)的反应方程式为 。在A的氮原子上引入乙酰基的作用是
(5)化合物D与H+间的反应方程式:
用类比法,下列反应中X的结构简式为 。
(6)E存在一种含羰基异构体F,二者处于快速互变平衡。F与反应可生成G,写出F的结构简式 。
19.化合物H是四氢异喹啉阿司匹林衍生物,其合成路线如下:
(1)C的分子式为C10H15NO2,则C的结构简式为 。
(2)D分子中含氧官能团的名称为 ,分子中采取sp2杂化的碳原子数目为 。
(3)D→E过程中发生的化学反应依次为加成反应和消去反应,则过程中生成的中间体X的结构简式为 。
(4)G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: 。
①1mol该物质完全水解最多消耗4 mol NaOH。
②在酸性条件下水解后的一种产物能与FeCl3发生显色反应,且有3种不同化学环境的氢。
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图 (无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
20.化合物G是一种化疗药物的活性成分,一种合成路线如图所示(部分条件和溶剂已省略):
回答下列问题:
(1)用于制备ClCH2COCl的原料ClCH2COOH的化学名称为 。
(2)D到E的反应类型是 ,F中含氧官能团的名称除了醚键外还有 。
(3)A到B的反应中,羧基对位的酚羟基优先反应的可能原因是 。
(4)E生成F的反应中,有副产物N生成,N为F的同分异构体且具有与F相同的环状结构。写出生成N的化学方程 。
(5)符合下列条件的B的含苯环同分异构体共有 种。
①遇Fe3+发生显色反应;②分子结构中含;③核磁共振氢谱显示有4组峰
(6)氨基具有较强的还原性。参照上述合成路线,以 和甲醇为原料,一种合成的路线如下:
①写出M的结构简式:M 。
②步骤Ⅰ与步骤Ⅱ顺序 (填“能”或“不能”)可以互换,原因是 。
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