2024年大二轮化学（新高考）教案：专题八大题突破(四)有机合成与推断综合题的分析应用

大题突破(四)有机合成与推断综合题的分析应用1．(2023·广东，20)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CO、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100%。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C—I键和H—O键断裂B．反应过程中，有C=O双键和C—O单键形成C．反应物ⅰ中，氧原子采取sp3杂化，并且存在手性碳原子D．CO属于极性分子，分子中存在由p轨道“头碰头”形成的π键(5)以苯、乙烯和CO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)C5H10O(或或)3-戊酮(或2,2-二甲基丙醛或3,3-二甲基氧杂环丁烷)(2)O2(或氧气)(3)浓硫酸，加热O2、Cu，加热(或酸性KMnO4溶液)(或)(4)CD(5)(a)和CH3CH2OH(b)CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热、加压))CH3CH2OH(c)＋Br2eq\o(→,\s\up7(FeBr3),\s\do5())＋HBr↑解析(1)不饱和度为1，X可形成碳碳双键或碳氧双键或一个环，核磁共振氢谱上只有2组峰，说明分子中有对称结构，X的结构简式为或或，其名称为3­戊酮或2,2­二甲基丙醛或3,3­二甲基氧杂环丁烷。(4)由反应过程可以看出，有C—I键和H—O键断裂，有C=O双键和C—O单键形成，故A、B正确；反应物中，氧原子采取sp3杂化，但与羟基相连的碳有对称轴，其他碳上均有2个氢，分子中不存在手性碳原子，故C错误；CO属于极性分子，分子中存在由p轨道“肩并肩”形成的π键，故D错误。(5)乙烯与水在催化剂、加热、加压条件下合成乙醇；乙烯氧化生成环氧乙烷；苯在FeBr3催化作用下与溴反应生成溴苯，溴苯与环氧乙烷反应生成，再发生反应④生成，最后根据反应⑤的原理，与乙醇、CO合成化合物ⅷ。2．(2023·新课标卷，30)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________________。(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________________。答案(1)3­甲基苯酚(或间甲基苯酚)(2)2(3)氨基羟基(4)取代反应(5)(6)(7)9解析(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，C原子的杂化类型为sp3杂化。(3)有机物D的结构简式为，其官能团为氨基和羟基。(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，同时含有手性碳、3个甲基和苯环的同分异构体有9种，分别为、、、、、、、、；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。3．(2023·湖南，18)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__________________。(5)下列物质的酸性由大到小的顺序是__________________(写标号)。①②③(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。(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)。答案(1)(2)消去反应加成反应(3)醚键碳碳双键(4)(5)②>③>①(6)4(7)eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(Br2),\s\do5(FeBr3))eq\o(→,\s\up7(H2O/H＋),\s\do5(△))解析(4)根据上述反应流程分析，与呋喃反应生成，继续与HCl反应生成有机物J()。(5)苯环上带有甲基时，甲基增强了苯环上的电子云密度，导致磺酸根离子中的氧原子电子云密度降低，使其更容易失去质子，但当甲基上的H原子被F原子代替时，三氟甲基降低了苯环上的电子云密度，因此对甲基苯磺酸的酸性强于对三氟甲基苯磺酸的酸性，但没有甲基时的苯磺酸，由于没有其他基团对苯环上电子的吸引导致磺酸根中S对H的吸引力增强，使H的电离程度减弱，故酸性大小为②>③>①。(6)呋喃是一种重要的化工原料，其同分异构体中可以发生银镜反应，说明其同分异构体中含有醛基，这样的同分异构体共有4种，分别为CH3—C≡C—CHO、CH≡C—CH2—CHO、、。本大题考查的内容包含有机化学的主干知识，综合性强、难度较大，有很好的区分度。通常以新药品、新物质、新材料的合成路线为载体，考查的热点涉及①某些物质的结构简式或名称，②反应类型或反应条件，③重要转化的有机化学方程式书写，④分子式的确定，⑤同分异构体的书写与数目确定，⑥特定条件的有机物合成路线的设计等。1．以特征产物为突破口来推断碳骨架结构和官能团的位置(1)醇的氧化产物与结构的关系(2)由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。(3)由取代产物的种类或氢原子种类可确定碳骨架结构。有机物取代产物越少或相同化学环境的氢原子数越多，说明该有机物结构的对称性越高，因此可由取代产物的种类或氢原子种类联想到该有机物碳骨架结构的对称性而快速进行解题。(4)由加氢后的碳骨架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。(5)由有机物发生酯化反应能生成环酯或高聚酯，可确定该有机物是含羟基的羧酸；根据酯的结构，可确定—OH与—COOH的相对位置。2．根据关键数据推断官能团的数目(1)—CHOeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(2[AgNH32]＋))2Ag,\o(→,\s\up7(2CuOH2))Cu2O))；(2)2—OH(醇、酚)eq\o(→,\s\up7(2Na))H2，2—COOHeq\o(→,\s\up7(2Na))H2；(3)2—COOHeq\o(→,\s\up7(Na2CO3))CO2，—COOHeq\o(→,\s\up7(NaHCO3))CO2；(4)eq\o(→,\s\up7(Br2))eq\o(→,\s\up7(消去))—C≡C—eq\o(→,\s\up7(2Br2))；(5)RCH2OHeq\o(→,\s\up7(CH3COOH),\s\do5(酯化))CH3COOCH2R。(Mr)(Mr＋42)3．根据新信息类推高考常见的新信息反应总结如下(1)丙烯α-H被取代的反应：CH3—CH=CH2＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))Cl—CH2—CH=CH2＋HCl。(2)共轭二烯烃的1,4-加成反应：①CH2=CH—CH=CH2＋Br2→；②＋||→。(3)烯烃被O3氧化：R—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(①O3),\s\do5(②Zn))R—CHO＋HCHO。(4)苯环侧链的烃基(与苯环相连的碳原子上含有氢原子)被酸性KMnO4溶液氧化：eq\o(→,\s\up7(KMnO4),\s\do5(H＋))。(5)苯环上的硝基被还原：eq\o(→,\s\up7(Fe，HCl))。(6)醛、酮的加成反应(加长碳链，—CN水解得—COOH)：①CH3CHO＋HCNeq\o(→,\s\up7(催化剂))；②＋HCNeq\o(→,\s\up7(催化剂))；③CH3CHO＋NH3eq\o(→,\s\up7(催化剂))(制备胺)；④CH3CHO＋CH3OHeq\o(→,\s\up7(催化剂))(制半缩醛)。(7)羟醛缩合：＋eq\o(→,\s\up7(催化剂))。(8)醛或酮与格氏试剂(R′MgX)发生加成反应，所得产物经水解可得醇：＋R′MgX→eq\o(→,\s\up7(水解))。(9)羧酸分子中α-H被取代的反应：RCH2COOH＋Cl2eq\o(→,\s\up7(催化剂))＋HCl。(10)羧酸用LiAlH4还原时，可生成相应的醇：RCOOHeq\o(→,\s\up7(LiAlH4))RCH2OH。(11)酯交换反应(酯的醇解)：R1COOR2＋R3OH→R1COOR3＋R2OH。应用示例1．按要求书写化学方程式。(1)①在浓硫酸条件下加热生成烯烃________________________________________________________________________。②在浓硫酸条件下加热生成醚________________________________________________________________________。答案①eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CH2CH—CH3↑＋H2O②2eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))＋H2O(2)乙二酸与乙二醇酯化脱水①生成链状酯________________________________________________________________________。②生成环状酯________________________________________________________________________。③生成聚酯________________________________________________________________________。答案①＋HOCH2CH2OHeq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))＋H2O②③＋nHOCH2CH2OHeq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))＋(2n－1)H2O(3)分子间脱水①生成环状酯________________________________________________________________________。②生成聚酯________________________________________________________________________。答案①eq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))＋2H2O②eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))＋(n－1)H2O2．按要求书写下列反应的化学方程式。(1)淀粉水解生成葡萄糖________________________________________________________________________。答案(C6H10O5n＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(酸或酶))nC6H12O6淀粉葡萄糖(2)CH3—CH2—CH2—Br①NaOH的水溶液，加热________________________________________________________________________。②NaOH的醇溶液，加热________________________________________________________________________。答案①CH3—CH2—CH2—Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(水),\s\do5(△))CH3—CH2—CH2—OH＋NaBr②CH3—CH2—CH2—Br＋NaOHeq\o(→,\s\up7(醇),\s\do5(△))CH3—CH=CH2↑＋NaBr＋H2O(3)向溶液中通入CO2气体________________________________________________________________________。答案＋CO2＋H2O→＋NaHCO3(4)与足量NaOH溶液反应：________________________________________________________________________。答案＋2NaOHeq\o(→,\s\up7(△))＋CH3OH＋H2O(5)与足量H2反应：________________________________________________________________________。答案＋8H2eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))有机反应化学方程式的书写要求(1)反应箭头和配平：书写有机反应化学方程式时应注意反应物和产物之间用“→”连接，有机物用结构简式表示，并遵循原子守恒进行配平。(2)反应条件：有机物反应条件不同，所得产物不同。(3)有些有机反应须用中文标明，如淀粉、麦芽糖的水解反应等。(一)2023真题回访1．(2023·辽宁，19)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＋R3NH2→(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______________。(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＋O2eq\o(→,\s\up7(Cu/Ag),\s\do5(△))2＋2H2O(4)3(5)取代反应(6)解析(4)F的同分异构体中不含有N—H键，说明结构中含有结构，又因红外光谱中显示有酚羟基，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。(6)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，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。2．(2023·山东，19)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.Ⅱ.eq\o(→,\s\up7(H2O2),\s\do5(OH－))路线一：A(C7H6Cl2)eq\o(→,\s\up7(NH3/O2),\s\do5(一定条件))B(C7H3Cl2N)eq\o(→,\s\up7(KF),\s\do5(催化剂))Ceq\o(→,\s\up7(H2O2),\s\do5(OH－))Deq\o(→,\s\up7(COCl22))E(C8H3F2NO2)eq\o(→,\s\up7(FC8H5Cl2F4NO),\s\do5(一定条件))G()(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____________。路线二：H(C6H3Cl2NO3)eq\o(→,\s\up8(H2),\s\do6(催化剂),,\s\do15(①))Ieq\o(→,\s\up7(F2C=CF2),\s\do5(KOH、DMF),,\s\do15(②))Feq\o(→,\s\up7((COCl2)2),\s\do5(C6H5CH3),,\s\do15(③))Jeq\o(→,\s\up7(D),\s\do5(△),,\s\do14(④))G(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中碳原子的轨道杂化方式有____________种。答案(1)2,6-二氯甲苯＋2KFeq\o(→,\s\up7(催化剂))＋2KCl酰胺基(2)2②④3解析(1)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＋2KFeq\o(→,\s\up7(催化剂))＋2KCl；D为，含氧官能团为酰胺基。(2)H为，由结构特征可知，含有2种不同化学环境的氢；I为，H→I为还原反应，F为，I→F为加成反应，F→J发生类似路线一中D→E反应；J为，J→G为加成反应；J中C原子的杂化方式有sp、sp2、sp3三种。3．(2023·湖北，17)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________。(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解析(2)D为()，分子式为C5H12O，含有羟基的同分异构体分别为、、、、(D自身)、、、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。(5)根据已知反应特征可知，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，会同时产生两种不饱和酮，二者互溶，难以分离，导致原子利用率低。(二)模拟预测4．(2023·广东珠海第一中学高三5月模拟)化合物M()是一种药物中间体，其中一种合成路线如图所示：已知：Ⅰ.Ⅱ.回答下列问题：(1)A的结构简式为________________；试剂X的化学名称为________________。(2)C中官能团的名称为______________；由D生成E的反应类型为________________。(3)由E生成F的第①步反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________。(4)设计由A转化为B和由F转化为M两步的目的为______________。(5)M的同分异构体，同时满足下列条件的结构有__________________种(不考虑立体异构)。①只含两种官能团，能发生显色反应，且苯环上连有两个取代基；②1mol该物质最多能与2molNaHCO3反应；③核磁共振氢谱有6组吸收峰。(6)参照上述合成路线和信息，设计以丙酮和CH3MgBr为原料(其他试剂任选)，制备聚异丁烯的合成路线。答案(1)环己酮(2)羟基、醚键取代反应(3)＋NaOH→＋CH3CH2OH(4)保护酚羟基，防止其被氧化(5)3(6)eq\o(→,\s\up7(①CH3MgBr),\s\do5(②H＋))eq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))eq\o(→,\s\up7(催化剂))解析由已知信息Ⅰ及A→B过程可推知A为，X为；结合已知信息Ⅱ，可推知C为。E()水解并酸化后得到F()，F最后根据已知信息Ⅰ合成目标产物M。(5)M的同分异构体需要满足酚羟基对位含一个取代基，且含有两个羧基，满足核磁共振氢谱有6组吸收峰，满足条件的有机物有3种：、和。5．(2023·华南师范大学附属中学高三模拟)瑞卡帕布樟脑磺酸盐(H)是一种口服有效的PARP蛋白抑制剂，可以影响癌细胞的自我复制，是目前治疗卵巢癌、前列腺癌的一种新药。H的合成路线如图所示：已知：(X＝F、Cl、Br、I)一般不能水解成苯酚。回答下列问题：(1)A的含氧官能团名称：____________。(2)E→F的反应类型：________________。(3)请写出C在氢氧化钠溶液中水解的化学方程式：_____________________________。(4)B的分子式是____________________，B的芳香族同分异构体中同时满足以下条件的有________种。①含有硝基；②具有“—C≡C—CHO”的结构；③苯环上只有3个取代基。(5)已知叔丁氧羰基(—Boc)是目前有机合成中广为采用的氨基保护基，选择性较好，短时间内一般不会与醇羟基反应。eq\o(,\s\up7(R—NH2),\s\do7(易氧化))eq\o(→,\s\up7(Boc2O，MeOH))eq\o(,\s\up7(R—NH—Boc),\s\do7(不易氧化))eq\o(→,\s\up7(一定条件))R—NH2设计以为原料制备的路线(用流程图表示)：_________________。答案(1)醚键、酰胺基(2)取代反应(3)(4)C10H7NO310(5)解析(3)C在氢氧化钠溶液中水解的化学方程式：。(4)根据B的结构简式得到B的分子式是C10H7NO3，B的芳香族同分异构体中同时满足①含有硝基即—NO2；②具有“—C≡C—CHO”的结构；③苯环上只有3个取代基，则还有一个甲基；当甲基和—NO2在苯环邻位，同分异构体有四种；当甲基和—NO2在苯环间位，同分异构体有4种；当甲基和—NO2在苯环对位，同分异构体有2种，因此B的芳香族同分异构体共10种。6．(2023·广东茂名第一中学高三模拟)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某病毒的潜在用药，其合成路线如下：已知：(1)B的化学名称为________。(2)D生成E的反应类型