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文档简介
题型5有机化学基础(选考题)真题·考情题型·练透模考·预测真题·考情全国卷1.[2023·全国甲卷][选修5:有机化学基础]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)。
邻硝基甲苯(或2-硝基甲苯)b羧基消去反应解析: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,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),据此分析解题。(1)根据分析,有机物A的结构简式为
该有机物的化学名称为邻硝基甲苯(或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
(3)根据分析,有机物C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。(4)有机物F中的含氧官能团为—COOH,名称为羧基。(5)有机物H生成有机物I的反应发生在有机物H的酰胺处,该处与POCl3发生消去反应脱水得到氰基。(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__________。d解析:(6)根据分析可知有机物J的结构简式为
。(7)分子式为C7H6ClNO2的芳香同分异构体且含有—Cl、—NO2两种官能团的共有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构,则该物质为
2.[2023·全国乙卷][选修5:有机化学基础]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(部分反应条件已简化)。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________。醚键和羟基苯乙酸解析: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);据此分析解题。(1)根据有机物A的结构简式可以看出,其含氧官能团是醚键和羟基。(2)根据分析,有机物C的结构简式为
(3)根据分析,有机物D的结构简式为
其化学名称为苯乙酸。(4)F的核磁共振氢谱显示为两组峰,峰面积比为1∶1,其结构简式为________。(5)H的结构简式为_______________________。解析:(4)有机物F的核磁共振氢谱显示为两组峰,且峰面积比为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)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________。取代反应13解析:(6)对比I、J的结构简式可知,I中酯基水解得到J,水解反应属于取代反应。(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,说明这种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:
3.[2023·新课标卷]莫西赛利(化合物K)是一种治疗脑血管疾病的药物,可改善脑梗塞或脑出血后遗症等症状。以下为其合成路线之一。回答下列问题:(1)A的化学名称是______________________。(2)C中碳原子的轨道杂化类型有________种。(3)D中官能团的名称为________、________。(4)E与F反应生成G的反应类型为________。(5)F的结构简式为____________。3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)2氨基羟基取代反应解析: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。(1)根据有机物A的结构,有机物A的化学名称为3-甲基苯酚(或间甲基苯酚)。(2)有机物C中含有苯环,苯环上的C原子的杂化类型为sp2杂化,还含有甲基和异丙基,甲基和异丙基上的C原子的杂化类型为sp3杂化。(3)根据分析,有机物D的结构为
其官能团为氨基和羟基。(4)有机物E与有机物F发生反应生成有机物G,有机物E中的羟基与有机物F中的Cl发生取代反应生成有机物G,故反应类型为取代反应。(5)根据分析,有机物F的结构简式为
(6)I转变为J的化学方程式为__________________________________。(7)在B的同分异构体中,同时满足下列条件的共有________种(不考虑立体异构);①含有手性碳;②含有三个甲基;③含有苯环。其中,核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为________。9解析:(6)有机物I与水反应生成有机物J,该反应的方程式为
(7)连有4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。在B的同分异构体中,含有手性碳、含有3个甲基、含有苯环的同分异构体有9种,分别为:核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为3∶3∶3∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式为
4.[2022·全国乙卷][化学——选修5:有机化学基础]左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一,以下是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化,忽略立体化学):已知:化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。回答下列问题:(1)A的化学名称是____________。(2)C的结构简式为______________。(3)写出由E生成F反应的化学方程式________________________________。3氯丙烯解析:(1)从碳碳双键端点C原子开始编号,氯原子位于3号碳原子上,故命名为3氯丙烯。(2)结合C的分子式,对照
和
可得C的结构简式。(3)因F不能和饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳,则E中—COOH与—OH之间发生酯化反应生成F。(4)E中含氧官能团的名称为_____________。(5)由G生成H的反应类型为___________。(6)I是一种有机物形成的盐,结构简式为________________。羧基、羟基取代反应解析:(4)E中含有羧基(—COOH)和羟基(—OH)两种含氧官能团。(5)G→H为
―→
,即—Cl取代G中—OH。(6)对比H和J的结构简式,可知盐I中的阴离子为
,再结合I的分子式可推知I的结构简式。(7)在E的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为________种。a)含有一个苯环和三个甲基;b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳;c)能发生银镜反应,不能发生水解反应。上述同分异构体经银镜反应后酸化,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6∶3∶2∶1)的结构简式为__________________________。10解析:满足条件的E的同分异构体中含有1个苯环、3个甲基、1个羧基、1个醛基,将—COOH和—CHO排在苯环的邻、间、对位置,再插入3个甲基(—CH3)可得:共有10种。上述同分异构体经银镜反应后酸化,—CHO转化为—COOH,所得产物中核磁共振氢谱有四组氢,即含有四种等效氢,氢原子数量比为6∶3∶2∶1,即2个—CH3处于对称位置,2个—COOH处于对称位置。5.[2022·全国甲卷][化学——选修5:有机化学基础]用N—杂环卡宾碱(NHCbase)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Br2/CCl4反应产物的结构简式________________。苯甲醇消去反应解析:(1)由反应①的反应条件和A的化学式、B的结构简式知,反应①为醇的催化氧化反应,故A为
,化学名称为苯甲醇。(2)反应②过程为
(3)C分子中含有碳碳双键,可以与Br2的CCl4溶液发生加成反应生成
,在碱性条件下再发生消去反应得到D。(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________________。酯基、羰基、硝基解析:(4)根据B和F的结构简式,再结合E的化学式和反应条件可推出E为
。(5)根据H的结构简式知,H中含氧官能团的名称是酯基、羰基(或酮羰基)和硝基。(6)X可发生银镜反应说明分子中含有醛基,与酸性高锰酸钾反应后得到对苯二甲酸说明在苯环上含有两个取代基且处于对位,再结合C的化学式(C9H8O)知,X为
(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)。
5解析:根据H′的结构简式和题给合成路线中反应⑥知,D′为
,G′为
;根据手性碳的定义,分析H′的结构简式知,H′分子中含有5个手性碳,如图所示
(*标记的为手性碳)。6.[2021·全国乙卷]卤沙唑仑W是一种抗失眠药物,在医药工业中的一种合成方法如下:回答下列问题:(1)A的化学名称是____________________。(2)写出反应③的化学方程式__________________。2氟甲苯(或邻氟甲苯)解析:(1)A中氟原子在—CH3的2号位(或邻位),故A的化学名称是2氟甲苯(或邻氟甲苯)。(3)D具有的官能团名称是____________________________________。(不考虑苯环)(4)反应④中,Y的结构简式为__________。(5)反应⑤的反应类型是____________。(6)C的同分异构体中,含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有__________种。(7)写出W的结构简式___________。氨基、羰基、卤素原子(溴原子
、氟原子)取代反应10解析:(3)D中官能团除了羰基、氨基外,还有溴原子与氟原子。(4)由E和D的结构简式及反应条件可知,Y中的—Br与D中—NH2上的H原子缩合脱去HBr,故Y是
。(5)由E和F的结构简式可知,该反应属于取代反应。(6)C是
,其同分异构体能发生银镜反应,即含有—CHO,另外含有苯环,则在苯环上必须有—Cl、—F,即在苯环上有三种不同的官能团,故共有10种符合条件的同分异构体。1.[2023·浙江1月]某研究小组按下列路线合成抗癌药物盐酸苯达莫司汀。
硝基,碳氯键解析:根据A、C的结构简式,结合已知①可推知B为A中—Cl被CH3NH2中CH3NH—取代所得产物,则B的结构简式为
由I的结构简式,可逆推中间产物为
,结合H的分子式可推出H为
;
(3)下列说法正确的是_________。A.B→C的反应类型为取代反应B.化合物D与乙醇互为同系物C.化合物I的分子式是C18H25N3O4D.将苯达莫司汀制成盐酸盐有助于增加其水溶性(4)写出G→H的化学方程式___________________________________________________________。(5)设计以D为原料合成E的路线(用流程图表示,无机试剂任选)。D
解析:(3)B→C为
中一个—NO2转化为—NH2,为还原反应,A项错误;化合物D含有2个—OH,与乙醇不互为同系物,B项错误;根据I的结构简式,可推知其分子式为C18H27N3O4,C项错误;将苯达莫司汀制成盐酸盐有助于增加其水溶性,D项正确。(5)根据已知②,
可由HOOCCH2CH2CH2COOH脱水得到,
只有3个碳原子,HOOCCH2CH2CH2COOH不能通过
氧化为醛、醛氧化为酸得到,可由NCCH2CH2CH2CN水解得到,根据已知①,NCCH2CH2CH2CN可由BrCH2CH2CH2Br和NaCN发生取代反应得到,BrCH2CH2CH2Br可由
和HBr发生取代反应得到。(6)写出3种同时符合下列条件的化合物C的同分异构体的结构简式_________________________________________。①分子中只含一个环,且为六元环;②1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中共有2种不同化学环境的氢原子,无氮氮键,有乙酰基
解析:化合物C为
分子式为C7H9O2N3,根据分子中只含一个六元环,共有2种类型氢原子,有乙酰基、无氮氮键,可知符合条件的同分异构体为
。2.[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9∶2∶1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_________。π7乙酸丙酮解析:A为CH2===CH2,与HBr发生加成反应生成B(CH3CH2Br),B与Mg在无水乙醚中发生反应生成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与
发生加成反应生成二酮H,据此分析解答。(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
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CH3COOH和
名称分别为乙酸和丙酮;(4)由分析可知,G为
(5)已知:
+H2O,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ab解析:根据已知
+H2O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。3.[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。已知:①Bn为
②
(R1为烃基,R2、R3为烃基或H)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________。对羧基3取代反应解析: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B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。(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
(4)F的同分异构体中不含有N-H键,说明结构中含有
结构,又因红外光谱显示含有酚羟基,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)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__________。解析: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
。4.[2023·湖南卷]含有吡喃萘醌骨架的化合物常具有抗菌、抗病毒等生物活性。一种合成该类化合物的路线如下(部分反应条件已简化):回答下列问题:(1)B的结构简式为________________________;(2)从F转化为G的过程中所涉及的反应类型是_____________、_____________;(3)物质G所含官能团的名称为________、__________;(4)依据上述流程提供的信息,下列反应产物J的结构简式为____________;消去反应加成反应醚键碳碳双键解析:(1)根据E、F的结构简式,结合B的分子式可推知B为H3COBrOH。(2)由F、中间体、G的结构可知,F先发生消去反应得到中间体,中间体再与呋喃发生加成反应得到
(G)。(3)物质G的结构简式为
,含有的官能团有醚键、碳碳双键。(4)HOOC—≡—COOH和
发生类似中间体→G的加成反应得到
,
和HCl发生类似G→H的反应得到
故产物J的结构简式为
(5)下列物质的酸性由大到小的顺序是________(写标号);(6)(呋喃)是一种重要的化工原料,其能够发生银镜反应的同分异构体中,除H2C===C===CH—CHO外,还有________种;③>①>②4解析:(5)F的电负性大,—CF3为吸电子基团,由于诱导效应使
中O—H键极性增强,—CH3为推电子基团,由于共轭效应使O—H键极性减弱,故酸性:
(6)的不饱和度为3,其同分异构体能发生银镜反应,则含有醛基,除了H2C===C===CH—CHO外,还有HC≡C—CH2CHO、CH3—C≡C—CHO、
、
,共4种。(7)甲苯与溴在FeBr3催化下发生反应,会同时生成对溴甲苯和邻溴甲苯。依据由C到D的反应信息,设计以甲苯为原料选择性合成邻溴甲苯的路线(无机试剂任选)。解析:由C→D可知,—SO3H 为对位定位基,则先令
和浓硫酸发生取代反应生成
再和液溴发生取代反应生成
最后加热
得到
。(1)A的化学名称为____________(用系统命名法命名);B→C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_____________。(2)H中有_________种化学环境的氢,①~④中属于加成反应的是_________(填序号);J中碳原子的轨道杂化方式有________种。2,6二氯甲苯酰胺基2②④2解析:结合已知信息Ⅰ,根据G的结构简式和E、F的分子式进行逆推,可知E为
F为
结合A的分子式、E的结构简式,推出A为
根据B的分子式知,B为
根据B→C的转化条件及E的结构简式知C应为结合已知信息Ⅱ可推出D为
路线一的完整路线如下:根据已知信息I及G和D的结构简式可以推出J为
结合H的分子式和F的结构简式可推出H为路线二的完整路线如下:
(1)A为
化学名称为2,6二氯甲苯。由D的结构简式可知,D中的含氧官能团为酰胺基。(2)H为
含有2种化学环境的氢,由完整的路线二知,②、④为加成反应。J为
碳原子的杂化方式有sp2、sp3两种。6.[2022·广东卷]基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物Ⅰ为原料,可合成丙烯酸Ⅴ、丙醇Ⅶ等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。(1)化合物Ⅰ的分子式为________,其环上的取代基是________(写名称)。(2)已知化合物Ⅱ也能以Ⅱ′的形式存在。根据Ⅱ′的结构特征,分析预测其可能的化学性质,参考①的示例,完成下表。序号结构特征可反应的试剂反应形成的新结构反应类型①—CH==CH—H2—CH2—CH2—加成反应②
氧化反应③
C5H4O2醛基—CHOO2—COOH—COOHCH3OH—COOCH3酯化反应解析:(1)根据化合物Ⅰ的结构简式可知,其分子式为C5H4O2;其环上的取代基为醛基;(2)②化合物Ⅱ′中含有的—CHO可以被氧化为—COOH;③化合物Ⅱ′中含有—COOH,可与含有羟基的物质(如甲醇)发生酯化反应生成酯;(3)化合物Ⅳ能溶于水,其原因是____________________。(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是原子利用率100%的反应,且1molⅣ与1mol化合物a反应得到2molⅤ,则化合物a为________。(5)化合物Ⅵ有多种同分异构体,其中含
结构的有________种,核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为____________。Ⅳ中含有亲水基团羧基乙烯2解析:(3)化合物Ⅳ中含有羧基,羧基为亲水基团;(4)化合物Ⅳ到化合物Ⅴ的反应是原子利用率100%的反应,且1molⅣ与1mola反应得到2molV,则a的分子式为C2H4,为乙烯;(5)化合物Ⅵ的分子式为C3H6O,其同分异构体中含有
,则符合条件的同分异构体有
和
共2种,其中核磁共振氢谱中只有一组峰的结构简式为
;(6)选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物Ⅷ的单体。
写出Ⅷ的单体的合成路线___________(不用注明反应条件)。解析:(6)根据化合物Ⅷ的结构简式可知,其单体为
,其原料中的含氧有机物只有一种含二个羧基的化合物,原料可以是
,
发生题干Ⅳ→Ⅴ的反应得到
,
还原为
,再加成得到
,
和
发生酯化反应得到目标产物,则合成路线为考
情
分
析
考向考点考情1以合成路线推断为主的有机合成题有机物的简单命名官能团的名称或结构简式有机分子的共线、共面有机反应类型结构简式的书写分子式的书写考情2以合成物质推断为主的有机合成题有机反应方程式的书写限定条件的同分异构体数目确定限定条件的同分异构体的书写确定有机物的性质判断设计合成路线题型·练透精准备考·要有方向——研析题型角度题型角度1“目标产物结构已知”的有机合成分析例1化合物F是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:(1)A中的含氧官能团名称为硝基、
和
。(2)B的结构简式为
。(3)C―→D的反应类型为
。醛基(酚)羟基取代反应解析:(1)A中含氧官能团有—NO2、—CHO、—OH,名称分别为硝基、醛基、(酚)羟基。(2)根据合成路线可知,B→C为醛基还原为羟基的反应,可推知B的结构简式为
。(3)根据C、D的结构简式可知,C→D为C中—OH被—Br取代的反应,故反应类型为取代反应。(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
。①能与FeCl3溶液发生显色反应。②能发生水解反应,水解产物之一是α氨基酸,另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1且含苯环。解析:(4)C的结构简式为
,①能与FeCl3溶液发生显色反应,则该同分异构体中含有酚羟基;②能发生水解反应,水解产物之一是α氨基酸,另一产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1且含有苯环,则该同分异构体的水解产物分别为H2NCH2COOH、
,故该同分异构体的结构简式为
。(5)写出以CH3CH2CHO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)。
解析:(5)运用逆合成分析法确定合成路线。由题述合成路线中E→F可知,
可由
被H2O2氧化得到,由题述合成路线中D→E可知,
可由CH3CH2CH2Br与
发生取代反应得到,由题述合成路线中C→D可知,CH3CH2CH2Br可由CH3CH2CH2OH与PBr3发生反应得到,CH3CH2CH2OH可由CH3CH2CHO发生还原反应得到,故合成路线如下:练1
某课题组研制了一种具有较高玻璃化转变温度的聚合物P,合成路线如下:P请回答:(1)化合物A的结构简式是
;化合物E的结构简式是
。(2)下列说法不正确的是
。A.化合物B分子中所有的碳原子共平面B.化合物D的分子式为C12H12N6O4C.化合物D和F发生缩聚反应生成PD.聚合物P属于聚酯类物质HOCH2CH2BrC解析:A的分子式为C8H10,其不饱和度为4,结合D的结构简式可知A中存在苯环,因此A中取代基不存在不饱和键,D中苯环上取代基位于对位,因此A的结构简式为
,
被酸性高锰酸钾氧化为
,D中含有酯基,结合已知信息反应可知C的结构简式为
,B与E在酸性条件下反应生成
,该反应为酯化反应,因此E的结构简式为HOCH2CH2Br,D和F发生已知反应得到化合物P中的五元环,则化合物F中应含有碳碳三键,而化合物P是聚合结构,其中的基本单元来自化合物D和化合物F,所以化合物F应为
。(1)由上述分析可知,A的结构简式为
;化合物E的结构简式为HOCH2CH2Br。(2)化合物B的结构简式为,化合物B中苯环的6个碳原子共平面,而苯环只含有两个对位上的羧基,两个羧基的碳原子直接与苯环相连,所以这2个碳原子也应与苯环共平面,化合物B分子中所有碳原子共平面,故A正确;D的结构简式为
,由此可知化合物D的分子式为C12H12N6O4,故B正确;缩聚反应除形成缩聚物外,还有水、醇、氨或氯化氢等低分子副产物产生,化合物D和化合物F的聚合反应不涉及低分子副产物的产生,不属于缩聚反应,故C错误;聚合物P中含有4n个酯基官能团,所以聚合物P属于聚酯类物质,故D正确;综上所述,说法不正确的是C项,故答案为C。(3)化合物C与过量NaOH溶液反应的化学方程式是_________________________________________________________。解析:(3)
中酯基能与NaOH溶液发生水解反应、溴原子能与NaOH溶液在加热条件下发生取代反应,因此反应方程式为(4)在制备聚合物P的过程中还生成了一种分子式为C20H18N6O8的环状化合物。用键线式表示其结构
。解析:(4)化合物D和化合物F之间发生反应,可以是n个D分子和n个F分子之间聚合形成化合物P,同时也可能发生1个D分子和1个F分子之间的加成反应,对于后者情况,化合物D中的2个—N3官能团与化合物F中的2个碳碳三键分别反应,可以形成环状结构,用键线式表示为
,该环状化合物的化学式为C20H18N6O8,符合题意,故答案为:
。(5)写出3种同时满足下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构体):
。①1H—NMR谱显示只有2种不同化学环境的氢原子②只含有六元环③含有
结构片段,不含—C≡C—键解析:(5)化合物F的分子式为C8H6O4,不饱和度为6,其同分异构体中含有
结构片段,不含—C≡C—键,且只有2种不同化学环境的氢原子,说明结构高度对称,推测其含有2个相同结构片段,不饱和度为4,余2个不饱和度,推测含有两个六元环,由此得出符合题意的同分异构体如下:
(任写3种)。(6)以乙烯和丙炔酸为原料,设计如下化合物的合成路线(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选)。解析:(6)由逆向合成法可知,丙炔酸应与
通过酯化反应得到目标化合物,而
中的羟基又能通过
水解得到,乙烯与Br2加成可得
,故目标化合物的合成路线为题型角度2“目标产物结构未知”的有机合成分析例2芳香族化合物A(C9H12O)常用于药物及香料的合成,A有如下转化关系:已知:①A是芳香族化合物且分子侧链上有处于两种不同环境下的氢原子;回答下列问题:(1)B生成D的反应类型为
,由D生成E的反应所需的试剂及反应条件为_________________。(2)F中含有的官能团名称为___________。(3)K的结构简式为_________________________。加成反应NaOH水溶液、加热羟基、醛基(4)由F生成H的第ⅰ步反应的化学方程式为__________________________________________________________。(5)F有多种同分异构体,符合下列条件的同分异构体有
种。①属于芳香族化合物②能发生水解反应和银镜反应14(6)糖叉丙酮(
)是一种重要的医药中间体,请参考上述合成路线,设计一条由叔丁醇[(CH3)3COH]和糠醛(
)为原料制备糠叉丙酮的合成路线(无机试剂任选,用结构简式表示有机物),用箭头表示转化关系,箭头上注明试剂和反应条件)。解析:A的分子式为C9H12O,A是芳香族化合物,说明含有苯环;其分子侧链上有处于两种不同环境下的氢原子,A反应生成B,B能发生信息②的反应,则B中含有碳碳双键,A中含有羟基,由此可知A是
,B是
,C是
。结合信息③可知,K为
。B与Br2发生加成反应生成D,则D是
。根据F的分子式,结合F能发生银镜反应,说明F中含有醛基,则F是
,逆推知E是
。F发生银镜反应后再酸化生成H,则H是
。H在催化剂作用下生成聚酯I,则I是
。(5)根据限定条件可知,苯环上含有1个取代基时,可以为—CH2CH2OOCH、
,有2种同分异构体;苯环上含有2个取代基时,可以为①—OOCH、—CH2CH3,②—CH2OOCH、—CH3,2个取代基在苯环上有邻、间、对3种位置关系,共有6种同分异构体;苯环上含有3个取代基时,可以为—CH3、—CH3、—OOCH,共有6种位置关系,故符合条件的同分异构体共有14种。(6)根据题目信息,先使叔丁醇发生消去反应生成
,
再被氧化为
,
与
在一定条件下反应即可生成
。练2
聚碳酸酯(简称PC)是重要的工程塑料,某种PC塑料(N)的合成路线如下:
氧化反应羰基乙二醇CH2=CHCH3解析:A为CH2===CH2,A发生氧化反应生成环氧乙烷,反应③为信息中的反应,生成HOCH2CH2OH和CH3OCOOCH3;④是加成反应,根据原子守恒知,G为C3H6,G的核磁共振氢谱有三种峰,则G为CH2===CHCH3,根据K结构简式知,J为
;J发生氧化反应生成丙酮和L,根据L分子式及M结构简式知,L为
,F、M发生信息中的反应生成N,则F为CH3OCOOCH3,E为HOCH2CH2OH,(1)根据分析可知,A为CH2===CH2,A发生氧化反应生成环氧乙烷,①的反应类型是氧化反应;根据K的结构简式,K中含有的官能团名称是羰基;(2)根据分析可知,E为HOCH2CH2OH,E的名称是乙二醇;(3)根据分析可得,④是加成反应,根据原子守恒知,G为C3H6,G的核磁共振氢谱有三种峰,则G为CH2===CHCH3;(4)⑦的化学方程式是_____________________。解析:(4)F为CH3OCOOCH3,F、M发生信息中的反应生成N,⑦的化学方程式是(5)⑥中还有可能生成分子式为C9H12O2产物。分子式为C9H12O2且符合下列条件的同分异构体共有
种。写出其中两种核磁共振氢谱有5组峰的物质的结构简式____________________________________。a.属于芳香族化合物,且苯环上只有两个取代基b.1mol该物质能消耗1molNaOH21解析:(5)分子式为C9H12O2且a.属于芳香族化合物,且苯环上只有两个取代基,b.1mol该物质能消耗1molNaOH,即苯环上只有一个酚羟基,则该有机物的苯环上可以连一个羟基和一个
或—CH2CH2CH2OH或
或
或
,分别处于邻、间、对位置,共5×3=15种,还可以为苯环上连一个羟基和一个
或—O—CH2—CH2—CH3,分别处于邻、间、对位置,则共有3×2=6种同分异构体;则符合要求的同分异构体的数目为21种;核磁共振氢谱有5组峰,说明该物质含有5种不同环境的氢原子,物质的结构简式为
精准备考·要有方案——高考必备基础一、常见官能团的结构与性质官能团结构性质碳碳双键易加成、易氧化、易聚合碳碳三键易加成、易氧化卤素—X(X表示Cl、Br等)易取代(如溴乙烷与NaOH水溶液共热生成乙醇)、易消去(如溴乙烷与NaOH醇溶液共热生成乙烯)醇羟基—OH易取代、易消去(如乙醇在浓硫酸、170℃条件下生成乙烯)、易催化氧化、易被强氧化剂氧化(如乙醇在酸性K2Cr2O7溶液的作用下被氧化为乙醛甚至乙酸)酚羟基—OH极弱酸性(酚羟基中的氢能与NaOH溶液反应,但酸性极弱,不能使指示剂变色)、易氧化(如无色的苯酚晶体易被空气中的氧气氧化为粉红色)、显色反应(如苯酚遇FeCl3溶液呈紫色)醛基易氧化(如乙醛与银氨溶液共热生成银镜)、易还原羰基易还原(如
在催化加热条件下还原为
)羧基酸性(如乙酸的酸性强于碳酸,乙酸与NaOH溶液反应)、易取代(如乙酸与乙醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应)酯基易水解(如乙酸乙酯在稀硫酸、加热条件下发生酸性水解,乙酸乙酯在NaOH溶液、加热条件下发生碱性水解)醚键R—O—R如环氧乙烷在酸催化下与水一起加热生成乙二醇硝基—NO2如酸性条件下,硝基苯在铁粉催化下被还原为苯胺:
二、重要的有机反应类型和典型有机反应三、限定条件下同分异构体的分析与书写1.同分异构体的书写(以分子式为C9H10O2为例)2.常见限制条件与结构关系3.解题思路(1)思维流程①根据限定条件确定同分异构体中所含官能团。②结合所给有机物有序思维:碳链异构→官能团位置异构→官能团类别异构。③确定同分异构体种数或根据性质书写结构简式。(2)判断多元取代物的同分异构体的方法①定一移一法对于二元取代物同分异构体的判断,可固定一个取代基的位置,再改变另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目。如分析C3H6Cl2的同分异构体,先固定其中一个Cl的位置,移动另一个Cl。②定二移一法对于芳香化合物中若有3个取代基,可以固定其中2个取代基的位置为邻、间、对的位置,然后移动另一个取代基的位置以确定同分异构体的数目。四、多官能团有机物的命名1.含苯环的有机物命名(1)苯环作母体的有苯的同系物、卤代苯、硝基取代物等。如:
邻二甲苯或1,2二甲苯;
间二氯苯或1,3二氯苯。(2)苯环作取代基,当有机物除含苯环外,还含有其他官能团,苯环作取代基。如:
苯乙烯;
对苯二甲酸或1,4苯二甲酸。2.多官能团物质的命名命名含有多个不同官能团化合物的关键在于要选择优先的官能团作为母体。官能团的优先顺序为(以“>”表示优先):羧基>酯基>醛基>羰基>羟基>氨基>碳碳三键>碳碳双键>(苯环)>卤素原子>硝基,如:五、有机合成中官能团的转变1.官能团的引入(或转化)方法2.官能团的消除(1)消除双键:加成反应。(2)消除羟基:消去、氧化、酯化反应。(3)消除醛基:还原和氧化反应。3.官能团的保护六、有机合成中常考的重要反应【成环反应】【开环反应】【αH反应】【增长碳链与缩短碳链的反应】1.增长碳链2.缩短碳链七、有机合成与推断题的思维过程与解题指导1.思维过程分析2.解题指导模考·预测1.国家卫生健康委办公厅、国家中医药管理局办公室联合发出《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第六版)的通知》。此次诊疗方案抗病毒治疗中增加了磷酸氯喹和阿比多尔两个药物,阿比多尔中间体Ⅰ的合成路线如下:(1)A的化学名称是
。(2)C的结构简式为
。(3)D中官能团名称是
。(4)⑥的反应类型是
。(5)⑦的化学方程式为__________________________。苯酚氨基、酯基取代反应+2Br2―→+2HBr(6)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。含苯环的氨基酸X是D的同分异构体,写出X的结构简式,用星号(*)标出手性碳原子:
。(7)已知:①当苯环有RCOO—、烃基时,新导入的基团进入原有基团的邻位或对位;原有基团为—COOH时,新导入的基团进入原有基团的间位。②苯酚、苯胺(
)易氧化。设计以
为原料制备
的合成路线___________________________________(无机试剂任用)。答案:解析:依据D中的官能团及位置关系,结合A~D各物质的分子式,可推出A~D依次为(5)由I的化学式,必定有两个位置上的H原子被Br取代,故化学方程式为:
+2Br2―→
+2HBr。(6)氨基酸含有
,X只能有一种且含1个手性碳。(7)依据题给信息,先引入硝基,为防止苯环上羟基或氨基氧化,先氧化甲基;然后还原硝基、再水解或先水解再还原硝基。2.化合物G是治疗高血压的药物“比索洛尔”的中间体,一种合成G的路线如下:已知以下信息:①A的核磁共振氢谱为单峰;B的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1。②D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1molD可与1molNaOH或2molNa反应。回答下列问题:(1)A的
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