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第05 讲 有机合成与推断
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 有机推断...............................................................................................................................
知识点1 有机推断的方法和有机推断解题的思维建模............................................................................
知识点2 确定官能团的方法.........................................................................................................................
知识点3 有机推断的题眼............................................................................................................................
考向1 考查根据官能团的变化推断............................................................................................................
考向2 考查根据反应条件、反应类型、转化关系推断............................................................................
考点二 有机合成路线设计...............................................................................................................
知识点1 有机合成原则、有机合成的分析方法及解题方法......................................................................
知识点2 有机合成的主要任务......................................................................................................................
知识点3 常用的合成路线..............................................................................................................................
知识点4 高考常见的新信息反应总结..........................................................................................................
考向1 考查碳骨架构建..................................................................................................................................
考向2 考查有机物官能团的引入和转化......................................................................................................
考向3 考查有机物官能团的保护..................................................................................................................
考向4 考查有机合成路线的设计..................................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
有机推断
选择题
非选择题
第8 题,3 分
有机合成路线设
计
选择题
非选择题
第10 题,3 分
第17 题,15 分
第17 题,
15 分
第3 题,3 分
考情分析:
1.从命题题型和内容上看,有机合成与推断是选考的压轴题,通常以药物、材料、新物质的合成为背
景,根据合成路线命题形式总体可分为三类:第一类是有机推断型,即在合成路线中各物质的结构简式是
未知的,需要结合反应条件、分子式、目标产物、题给信息等进行推断;第二类是结构已知型,即合成路
线中各物质的结构简式是已知的,此类试题中所涉及的有机物大多是陌生且比较复杂的,需要根据前后的
变化来分析其反应特点;第三类是“半推半知”型,即合成路线中部分有机物的结构简式是已知的,部分
是未知的,审题时需要结合条件及已知结构去推断未知有机物的结构。考查的知识点相对比较稳定,有结
构简式的推断、官能团的名称、有机物命名、反应类型的判断、有机化学方程式的书写、同分异构体数目
的判断、结合核磁共振氢谱书写指定有机物的结构简式、合成路线设计等。
2.从命题思路上看,选考仍会延续往年,以药物、材料、新物质等主要成分或中间体合成为载体,以
“已知”形式给出陌生反应的信息,以官能团的转化为基础,考查官能团识别、反应条件判断、反应现理
推测、有机物的结构和性质、有机反应类型判断、结构简式书写、化学方程式书写、有机合成路线设计、
限制条件下同分异构体书写等内容,诊断并发展学生“证据推理和模型认知”素养水平。以药物、材料、
新物质等主要成分或中间体合成为载体,以“已知”形式给出陌生反应的信息,以官能团的转化为基础,
考查官能团识别、反应条件判断、反应现理推测、有机物的结构和性质、有机反应类型判断、结构简式书
写、化学方程式书写、有机合成路线设计、限制条件下同分异构体书写等内容,诊断并发展学生“证据推
理和模型认知”素养水平。
复习目标:
1.掌握有机合成路线设计的方法。
2.根据合成路线图能够推断有机物的结构。
2
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3
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考点一 有机推断
知识点1 有机推断的方法和有机推断解题的思维建模
1、有机推断的方法
分为顺推法、逆推法和猜测论证法
(1)顺推法。以题所给信息顺序或层次为突破口,沿正向思路层层分析推理,逐步作出推断,得出结
论。
(2)逆推法。以最终物质为起点,向前步步递推,得出结论,这是有机推断题中常用的方法。
(3)猜测论证法。根据已知条件提出假设,然后归纳、猜测、选择,得出合理的假设范围,最后得出结
论。
2、解答有机推断题的思维建模
知识点2 确定官能团的方法
1、根据试剂或特征现象推知官能团的种类
(1)使溴水褪色,则表示该物质中可能含有“
”或“
”结构。
(2)使KMnO4(H+)溶液褪色,则该物质中可能含有“
”、“
”或“—CHO”等结构
或为苯的同系物。
(3)遇FeCl3溶液显紫色,或加入溴水出现白色沉淀,则该物质中含有酚羟基。
(4)遇浓硝酸变黄,则表明该物质是含有苯环结构的蛋白质。
(5)遇I2变蓝则该物质为淀粉。
(6)加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸有红色沉淀生成或加入银氨溶液加热有银镜生成,表示含有—
4
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CHO。
(7)加入Na 放出H2,表示含有—OH 或—COOH。
(8)加入NaHCO3溶液产生气体,表示含有—COOH。
2、根据数据确定官能团的数目
(1)
(2)2—OH(醇、酚、羧酸)――→H2
(3)2—COOH――→CO2,—COOH――→CO2
(4)
―――→
,—C≡C—(或二烯、烯醛)――→—CH2CH2—
(5)某有机物与醋酸反应,相对分子质量增加42,则含有1 个—OH;增加84,则含有2 个—OH。即—
OH 转变为—OOCCH3。
(6)由—CHO 转变为—COOH,相对分子质量增加16;若增加32,则含2 个—CHO。
(7)当醇被氧化成醛或酮后,相对分子质量减小2,则含有1 个—OH;若相对分子质量减小4,则含有2
个—OH。
(8)1 mol 苯完全加成需要3 mol H2。
(9)1 mol —COOH 与Na 反应生成0.5 mol H2;1 mol —OH 与Na 反应生成0.5 mol H2。
(10)与NaOH 反应,1 mol —COOH 消耗1 mol NaOH;1 mol
(R、R′为烃基)消耗1 mol
NaOH,若R′为苯环,则最多消耗2 mol NaOH。
3、根据性质确定官能团的位置
(1)若醇能氧化为醛或羧酸,则醇分子中应含有结构“—
CH
2OH”;若能氧化成酮,则醇分子中应含有结
构“—
CHOH—
”。
(2)由消去反应的产物可确定“—
OH
”或“—
X ”的位置。
(3)由一卤代物的种类可确定碳架结构。
(4)由加氢后的碳架结构,可确定“
”或“—C≡C—”的位置。
(5)由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯,可确定有机物是羟基酸,并根据环的大小,可确定“—
OH”与“—COOH”的相对位置。
得分速记
官能团
常见的特征反应及其性质
烷烃基
取代反应:在光照条件下与卤素单质反应
碳碳双键
碳碳三键
(1)加成反应:使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色(2)氧化反应:能使酸性KMnO4溶液褪
色
苯环
(1)取代反应:①在FeBr3催化下与液溴反应;②在浓硫酸催化下与浓硝酸反应
(2)加成反应:在一定条件下与H2反应 注意:苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液都不反应
5
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卤代烃
(1)水解反应:卤代烃在NaOH 水溶液中加热生成醇
(2)消去反应:(部分)卤代烃与NaOH 醇溶液共热生成不饱和烃
醇羟基
(1)与活泼金属(Na)反应放出H2(2)催化氧化:在铜或银催化下被氧化成醛基或酮羰基
(3)与羧酸发生酯化反应生成酯
酚羟基
(1)弱酸性:能与NaOH 溶液反应(2)显色反应:遇FeCl3溶液显紫色
(3)取代反应:与浓溴水反应生成白色沉淀
醛基
(1)氧化反应:①与银氨溶液反应产生光亮银镜;②与新制的Cu(OH)2共热产生砖红色沉
淀
(2)还原反应:与H2加成生成醇
羧基
(1)使紫色石蕊溶液变红(2)与NaHCO3溶液反应产生CO2(3)与醇羟基发生酯化反应
酯基
水解反应:①酸性条件下水解生成羧酸和醇;②碱性条件下水解生成羧酸盐和醇
酰胺基
在强酸、强碱条件下均能发生水解反应
硝基
还原反应:如
知识点3 有机推断的题眼
1、有机物的性质
(1)能使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物通常含有“—C=C—”或“—C≡C—”、“—CHO”或为“苯的同
系物”、醇类、酚类。
(2)能使溴水褪色的有机物通常含有“—C=C—”、“—C≡C—”或“—CHO”。
(3)能与钠反应放出H2的有机物必含有“—OH”、“—COOH”。
(4)能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯、糖或蛋白质。
(5)能发生加成反应的有机物通常含有“—C=C—”、“—C≡C—”、“—CHO”或“苯环”,其中“—
CHO”和“苯环”只能与H2发生加成反应。
(6)能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃。
(7)能发生银镜反应或能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的有机物必含有“—CHO”。
(8)能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中必含有-COOH。
(9)遇FeCl3溶液显紫色的有机物必含有酚羟基。
(10)能发生连续氧化的有机物是伯醇或乙烯,即具有“—CH2OH”的醇。比如有机物A 能发生如下反
应:A→B→C,则A 应是具有“—CH2OH”的醇,B 就是醛,C 应是酸。
(11)加入浓溴水出现白色沉淀的有机物含有酚羟基 、遇碘变蓝的有机物为淀粉遇浓硝酸变黄的有机物
为蛋白质。
2、有机物之间的转化
(1)直线型转化:(与同一物质反应)
醇
醛
羧酸 乙烯
乙醛
乙酸
炔烃
烯烃
烷烃
6
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(2)交叉型转化
3、有机反应条件
(1)
这是烷烃和烷基中的氢被取代的反应条件。如:①烷烃的取代;芳香烃或芳香族化合物侧链
烷基的取代;③不饱和烃中烷基的取代。
(2)
这是乙醇脱水生成乙烯的反应条件。
(3)
或
为不饱和键加氢反应的条件,包括:-C=C-、=C=O、-C≡C-的加成。
(4)
是①醇消去H2O 生成烯烃或炔烃;②醇分子间脱水生成醚的反应;③酯化反应的反应条
件。
(5)
是①卤代烃水解生成醇;②酯类水解反应的条件。
(6)
是卤代烃消去
HX
生成不饱和烃
的反应条件。
(7)
是①酯类水解(包括油脂的酸性水解);②糖类的水解
(8)
或
是醇氧化的条件。
(9)
或
是不饱和烃加成反应的条件。
(10)
是苯的同系物侧链氧化的反应条件(侧链烃基被氧化成-COOH)。
(11)显色现象:苯酚遇FeCl3溶液显紫色;与新制Cu(OH)2悬浊液反应的现象:1、沉淀溶解,出现深
蓝色溶液则有多羟基存在;2、沉淀溶解,出现蓝色溶液则有羧基存在;3、加热后有红色沉淀出现则有醛
基存在。
酯
醇
醇
烯烃
卤代烃
麦芽糖
葡萄糖
淀粉
二肽
氨基酸
蛋白质
醛
羧酸
醇
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考向1 考查根据官能团的变化推断
例1(2025·湖南·三模)化感物质是由植物产生并释放到环境中的一类化学物质,能对其他植物或微生物
产生抑制作用。有机物
就是一种天然植物化感物质,分子结构如图所示。下列有关有机物
的表述正确
的是
A.分子中含有3 种含氧官能团
B.分子中含有2 个手性碳原子,且存在顺反异构
C.
最多能与2molNaOH 发生反应
D.能发生加成反应、取代反应、氧化反应和消去反应
【答案】D
【详解】A.观察
的结构知,Y 分子中只含有羟基和酮羰基2 种含氧官能团,A 错误;
B.手性碳原子指的是连有4 个不同原子或原子团的碳原子,Y 分子中只有1 个手性碳原子(左下角的-OH
所连的碳原子),B 错误;
C.Y 不能与
发生反应,Y 结构中的醇羟基、酮羰基、碳碳双键均不能与
发生反应,C 错误;
D.结构中含有碳碳双键、酮羰基,能发生加成反应(如与氢气);含有醇羟基,能发生取代反应,如能和羧
酸类物质发生取代反应生成酯类物质和水;碳碳双键、羟基均为还原性基团,Y 能发生氧化反应,如能被
酸性高锰酸钾溶液氧化;Y 结构中左下角处羟基所连的碳原子的相邻碳原子上有氢原子,可以发生消去反
应,D 正确;
故选D。
【变式训练1】(2024·湖南邵阳·模拟预测)维生素E 可对抗氧化作用,外用具有抗氧化、润肤、止痒作用。
维生素E 的结构如下图,则说法正确的是
A.维生素E 中存在2 个手性碳原子
B.维生素E 的分子式为
C.维生素E 中一定有14 个碳原子共平面
D.维生素E 中存在两种官能团,其中一种可以利用
溶液来检验
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【答案】D
【详解】A.维生素E 存在3 个手性碳原子,如图
,A 错误;
B.根据结构简式,维生素E 的分子式为
,B 错误;
C.苯环为平面结构,维生素E 一定共平面的碳原子数目为10 个,C 错误;
D.维生素E 中存在(酚)羟基和醚键两种官能团,其中
溶液可检验(酚)羟基,D 正确;
故选D。
【变式训练2】(2025·湖南郴州·三模)物质I 是合成某种药物的重要中间体。物质I 的合成路线如下:
已知:①
②
(
,
,
,
为烃基或
原子)
(1)H 中含氧官能团的名称为 。
(2)反应①②③④中属于取代反应的是 (填序号)。
(3)B 的结构简式为 。
(4)H 分子中的手性碳原子个数为 。
(5)
的反应方程式为 。
(6)
的同分异构体有多种,其中能发生银镜反应,
该同分异构体最多能消耗
,
核磁共振氢谱有5 组峰,且峰面积之比为
的结构简式为 。
(7)参照上述合成路线,设计以
、甲醛、丙酮为原料合成
的路线(无机试剂任选)
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。
【答案】(1)醚键、酮羰基 (2)①④ (3)
(4)1
(5)
(6)
或
(7)
CH
①
3COCH3+HCHO
;②
【详解】(1)H(
)中含氧官能团的名称为醚键、酮羰基;
(2)根据分析,反应①②③④中属于取代反应的是①④;
(3)根据分析,B 的结构简式为
;
(4)H 分子中的手性碳原子个数为1 个,
;
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(5)
发生信息①的反应,反应方程式为
;
(6)
的同分异构体有多种,其中能发生银镜反应说明含有醛基或-OOCH,
该同分异构
体最多能消耗
含有羧基或酚羟基,核磁共振氢谱有5 组峰,且峰面积之比为
说明含
有
,故结构简式为
或
;
(7)甲醛、丙酮发生信息②反应生成
;
催化氧化生成
,
与
碱性条件下生成
,
发生信
息②反应生成
,合成路线:①CH3COCH3+HCHO
;②
。
考向2 考查根据反应条件、反应类型、转化关系推断
例2(2024·湖南·模拟预测)邻苯二甲酰亚胺(分子中所有原子共平面)广泛用于染料、农药医药橡胶、香料
等行业,是许多重要有机精细化学品的中间体。制备原理为:
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下列说法正确的是
A.反应②是消去反应
B.邻氨甲酰苯甲酸分子含3 种官能团
C.1mol 邻苯二甲酰亚胺与足量NaOH 溶液反应最多可消耗2molNaOH
D.邻苯二甲酰亚胺分子中N 原子的杂化类型为sp3杂化
【答案】C
【详解】A.对比邻氨甲酰苯甲酸和邻苯二甲酰亚胺结构可知反应②是取代反应,A 错误;
B.邻氨甲酰苯甲酸分子含酰胺基(-CONH2)和羧基(-COOH)这两种官能团,B 错误;
C.邻苯二甲酰亚胺水解生成邻苯二甲酸,1mol 邻苯二甲酰亚胺与足量NaOH 溶液反应最多可消耗
2molNaOH,C 正确;
D.邻苯二甲酰亚胺分子中所有原子共平面,N 原子P 轨道的孤电子对参与形成大π 键,其杂化类型为sp2
杂化,D 错误;
故答案为:C。
【变式训练1】(2024·湖南长沙·三模)以乙烯和
为原料制备
的合成路线如下:
下列有关说法不正确的是
A.工业合成乙醛的方法有乙烯氧化法、乙炔水化法、乙醇氧化法等
B.乙烯与乙醛均能使溴水褪色,但褪色原理不相同
C.已知
为高度平面化分子,则三个氮原子的碱性都很强
D.
能发生加成反应、取代反应、氧化反应
【答案】C
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【详解】A.乙炔水化法、乙烯氧化法、乙醇氧化法都是工业上制备乙醛的重要方法,乙炔水化法、乙烯
氧化法反应原理分别为:
,
,故A
正确;
B.乙烯和溴单质发生加成反应使溴水褪色,乙醛有还原性,溴水有氧化性,发生氧化还原反应使溴水褪
色,故B 正确;
C.
中-NH-的N 原子为sp2杂化,电子对参与离域大π 键的形成,因此碱性很弱,故C 错误;
D.
中含有碳碳双键的结构可以发生加成反应,结构中有H 原子可以发生取代反应,碳碳双
键可以被酸性高锰酸钾氧化,该物质也可以燃烧,都是发生氧化反应,故D 正确;
故答案选C。
【变式训练2】(2025·湖南益阳·一模)一种受体拮抗剂中间体Q 合成路线如下。回答下列问题:
(1)A 的名称为 。
(2)Q 中含有的官能团是碳氟键、 、 。
(3)D→E 的反应类型为 。
(4)B→C 的化学方程式是 。
(5)试剂a 的分子式为
,且核磁共振氢谱只有1 组峰,其结构简式为 。
(6)同时满足下列条件的B 的同分异构体有 种(不包括B 本身且不考虑立体异构)。
①含有苯环;②含有结构:
。
(7)原料M 可通过下列反应合成。
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①
中a 处C-O 单键的极性比
中b 处C-O 单键的极性
(填“小”或“大”)。
M
②
分子中含有1 个sp 杂化的碳原子,则M 的结构简式为 。
【答案】(1)苯胺 (2) 氨基 酰胺基 (3)取代反应
(4)
(5)
(6)10
(7) 大
【详解】(1)A 的结构为苯胺,所以A 的名称为苯胺。
(2)观察Q 的结构,可知Q 中含有的官能团是碳氟键、氨基、酰胺基。
(3)D→E 的反应是D 中的氨基上的氢原子被取代,反应类型为取代反应。
(4)B 与浓
、浓
在加热条件下发生硝化反应,化学方程式为:
。
(5)试剂a 的分子式为
,且核磁共振氢谱只有1 组峰,说明分子中氢原子环境相同,其结构简式
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为
。
(6)B 的结构中含有苯环和
结构。满足条件的同分异构体,苯环上的取代基有不同的情况,
①苯环上有一个取代基∶
、
、
、
共四种;②苯环上有两个取代基,又可为
、
和
、
两种情况,
、
、
、
、
、
共有6 种,所以满足两条件的一共10 种。
(7)①由于氯原子的电负性比氢原子大,所以
中a 处C-O 单键的极性比
中b 处C-O 单键的极性大。
M
②
分子中含有1 个sp 杂化的碳原子,结合反应及分子式,M 的结构简式为
。
考点二 有机合成路线设计
知识点1 有机合成原则、有机合成的分析方法及解题方法
1、有机合成原则
(1)合成线路简捷,步骤少、操作简单、安全可靠,能耗低,易于实现,产品易于分离、产率较高;
(2)基础原料要价廉、易得、低毒性、低污染;
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(3)符合“绿色化学”的思想:原子的经济性、原料的绿色化,试剂与催化剂的无公害性。
2、有机合成的分析方法
(1)正合成分析法:从基础原料入手,找出合成所需的直接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机
物,其合成示意图:基础原料→中间体1→中间体2……→目标有机物。
(2)逆合成分析法:设计复杂有机物的合成路线时常用的方法。它是由目标有机物倒推寻找上一步反应
的中间体n,而中间体n 又可以由中间体(n-1)得到,依次倒推,最后确定最适宜的基础原料和最终的合成
路线,
合成示意图:目标有机物→中间体n→中间体(n-1)……→基础原料。
(3)类比合成分析法:比较题目所给知识,找出原料与合成物质的内在联系,确定中间产物,最后得到
目标产物——产品。
3、有机合成的解题方法
知识点2 有机合成的主要任务
1、碳骨架的构建
(1)增长碳链
①醛、酮的加成;
②加聚反应、缩聚反应;
③酯化反应;
④利用题给信息,如:
。
(2)缩短碳链
①酯类、糖类、蛋白质的水解反应;
②烯炔的氧化反应;
③脱羧反应;
④裂化和裂解反应;
⑤利用题给信息。
(3)成环
①醇成环醚;
②成环酯;
③氨基酸成环;
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④利用题目所给信息成环,如
+‖
或
+‖
。
2、有机合成中官能团的转变
(1)官能团的引入
①引入或转化为碳碳双键的三种方法
醇的消去反应引入
CH3CH2OH
CH2==
CH
2↑ +
H 2O
卤代烃的消去反应引入
CH3CH2Br
+
NaOH
CH2==
CH
2↑ +
NaBr
+
H 2O
炔烃与H2、HX、X2 的不
完全加成反应
CH≡CH+H2
CH2==CH2,CH≡CH+Br2
CHBr==CHBr
CH≡CH+HCl
CH2==CHCl
②引入碳卤键的三种方法
烷烃、苯及其同系物与
卤素单质发生取代反应
CH3CH3+Cl2
HCl+CH3CH2Cl(还有其他的卤代烃)
,
不饱和烃与卤素单质、
卤化氢的加成反应
CH2==CHCH3+Br2
CH2Br—CHBrCH3
CH≡CH+HCl
CH2==CHCl
CH2==CHCH3+HBr
CH3—CHBrCH3
醇与氢卤酸的取代反应
R—OH
+
HX
R—X
+
H 2O
③引入羟基的四种方法
烯烃与水加成生成醇
CH2==
CH
2+
H 2O
CH3CH2—OH
卤代烃的碱性水解成醇
CH3CH2—Br
+
NaOH
CH3CH2—OH
+
NaBr
醛或酮与氢气加成生成醇
酯水解生成醇
CH3COOCH2CH3+
H 2O
CH3COOH
+
CH
3CH2OH
④引入碳氧双键(醛基或羰基)的方法
醇的催化氧化生成醛(酮)
2CH3CH2CH2OH+O2
2CH3CH2CHO+2H2O
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连在同一个碳上的两个羟
基脱水
含碳碳三键的物质与水加
成
⑤引入羧基的2 种方法
醛基氧化
2CH3CHO
+
O 2
2CH3COOH
酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解
CH3COOCH2CH3+
H 2O
CH3COOH
+
CH
3CH2OH
(2)官能团的消除
①通过加成反应可以消除不饱和键(碳碳双键、碳碳三键、苯环等)
如:CH2==CH2在催化剂作用下与H2发生加成反应
②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基
如:CH3CH2OH 消去生成CH2==CH2,CH3CH2OH 被氧化生成CH3CHO
③通过加成或氧化反应等消除醛基
如:CH3CHO 被氧化生成CH3COOH,CH3CHO 被H2还原生成CH3CH2OH
④通过水解反应消除酯基(
)、肽键、卤素原子
如:CH3COOC2H5在酸性条件下水解生成CH3COOH 和C2H5OH
⑤通过消去反应或水解反应消除卤素原子
如:CH3CH2Br 在NaOH 醇溶液中发生消去反应生成乙烯和溴化钠,在NaOH 水溶液中发生水解
反应生成乙醇和溴化钠
(3)官能团的改变
①通过某些化学途径使一个官能团变成两个
a.CH3CH2OH
CH2==CH2
CH2XCH2X
CH2OHCH2OH
b.CH2==CHCH2CH3
CH3CHXCH2CH3
CH3CH==CHCH3
CH3CHXCHXCH3
CH2==CHCH==CH2
②利用官能团的衍生关系进行衍变
如:R—CH2OH
R—CHO
R—COOH
③通过某些手段改变官能团的位置
如:CH3CHXCHXCH3
H2C==CHCH==CH2
CH2XCH2CH2CH2X
3、官能团的保护
有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团
造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方
法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。
(1)醇羟基的保护
R-OH
R-O-R′
R″-O-R′
R″-OH
18
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(2)酚羟基的保护
因酚羟基易被氧化,所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH 反应,把-OH 变为-ONa 将其保护
起来,待氧化后再酸化将其转变为-OH。
(3)碳碳双键的保护
碳碳双键也容易被氧化,在氧化其他基团前可以利用其与卤素单质、卤化氢等的加成反应将其保护起
来,待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。
例如,已知烯烃中
在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进
行保护,过程可简单表示如下:
①
+Br2
+Zn
+ZnBr2
CH
②
2=CHR
CH2Cl-CH2R
CH2Cl-CH2R′
CH2=CHR′
(4)氨基(-NH2)的保护
例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把-CH3氧化成-COOH,再把-NO2还原为-
NH2。防止当KMnO4氧化-CH3时,-NH2(具有还原性)也被氧化。
(5)醛基的保护
①醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为:
Ⅰ.
Ⅱ.
R-CHO
再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨
溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。
②醛与醇反应生成缩醛:
+H2O
生成的缩醛比较稳定,与稀碱和氧化剂均难反应,但在稀酸中微热,缩醛会水解为原来的醛。
知识点3 常用的合成路线
有机合成往往要经过多步反应才能完成,因此确定有机合成的途径和路线时,要进行合理选择。
1、一元合成路线
R—CH=CH2
卤代烃
一元醇
一元醛
一元羧酸
酯
2、二元合成路线
CH2
CH2
CH2X—CH2X
CH2OH—CH2OH
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HOOC—COOH
链酯、环酯、聚酯
3、芳香化合物的合成路线
①
②
芳香酯
注意:
与Cl2 反应时条件不同所得产物不同,光照时,只取代侧链甲基上的氢原子,生成
;而Fe 作催化剂时,取代苯环上甲基邻、对位上的氢原子,生成
。
知识点4 高考常见的新信息反应总结
反应类型
举例
成环
反应
脱水反应
生成内酯
二元酸与二元
醇形成酯
生成醚
浓硫酸
+H2O
Diels-Alder
反应
二氯代烃与
Na 成环
形成杂环化
合物
开环反应
环氧乙烷开
环
+HBr―→HO—CH2—CH2—Br
α-H 反应
羟醛缩合反
应
△
20
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苯环侧链碳
α-H 取代反应
烯烃α-H 取
代反应
CH3CH===CH2+Cl2>300 ℃ClCH2CH===CH2+HCl
羧酸α-H 卤
代反应
酯基α-H 取
代反应
增长碳链的反应
2CH≡CH―→CH2===CH—C≡CH
2R—Cl+2Na―→R—R+2NaCl
R—Cl
―――→
HCN
R—CNH2O,H+R—COOH
nCH2===CH2
―――→
催化剂CH2—CH2
nCH2===CH—CH===CH2
―――→
催化剂CH2—CH===CH—CH2
增长碳链的反应
CH3CH===CH2 +CO+H2
―――→
一定条件
缩短碳链的反应
+NaOHCaORH+Na2CO3
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、
RC≡CHKMnO4RCOOH
形成碳氮双键
醛、酮与羟
胺反应
醛、酮与肼
反应
还原反应
酯基还原
考向1 考查碳骨架的构建
例1(2025·湖南株洲·一模)肉桂醛可由苯甲醛和乙醛通过如下途径合成,下列说法正确的是
+CH3CHO
+H2O
A.可利用酸性
溶液检验肉桂醛中的碳碳双键
B.
肉桂醛分子中含有
个
键
C.产物中可能存在副产物
D.苯甲醛与足量氢气反应后可得到含有手性碳原子的产物
【答案】C
【详解】A.肉桂醛分子中含有碳碳双键,酸性高锰酸钾溶液能将其中的双键氧化并使紫色褪去,同时醛
基也可以被高锰酸钾氧化而褪色,不能用酸性
溶液检验肉桂醛中的碳碳双键,A 错误;
B.肉桂醛分子中实际有
个
键,
肉桂醛分子中含有
个
键,B 错误;
C.乙醛也能自身发生羟醛缩合反应,生成
,C 正确;
D.苯甲醛与足量氢气反应后的产物是
,不含有手性碳原子,D 错误;
故选C。
【变式训练1】(2025·湖南长沙·三模)有机物Ⅰ的链节中含有苯环和六元环,是一种重要的高分子化合物,
其合成路线如下图所示:
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已知:
(R 为烃基或H 原子)
(1)B 的质谱图中,其分子离子峰的质荷比数值为 。
(2)检验E 中碳碳双键需要的试剂为 。
(3)D→E 涉及到的反应类型有 和 。
(4)设计反应①和反应②的目的是 。
(5)反应③的化学方程式为 。
(6)与H 具有相同官能团的芳香异构体有 种(不考虑立体异构)。
(7)以乙醇和乙二醇为原料,其它无机试剂任选,设计合成正丁醛的路线 。
【答案】(1)60
(2)溴的四氯化碳溶液或新制氢氧化铜悬浊液(银氨溶液)、过量硝酸(其他合理酸)、溴水(酸性高锰酸钾溶液)
(3)加成反应 消去反应 (4)保护醛基,防止醛基与氢气发生加成反应
(5)
(6)13
(7)
【详解】(1)由分析可知,B 为乙酸(分子式为
),B 的质谱图中,其分子离子峰的质荷比数值等
于相对分子质量,即为
;
(2)E 为
,
方法一:由于醛基能与溴水反应,与溴的四氯化碳溶液不反应,即取少量E 溶液于试管中,加入溴的四氯
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化碳溶液,溶液褪色,说明E 中含有碳碳双键;
方法二:先排除醛基的干扰,再检验其碳碳双键,即取少量E 溶液于试管中,加入新制氢氧化铜悬浊液或
银氨溶液、加热或水浴加热(排除醛基的干扰),冷却后加入过量硝酸(防止溴水与碱反应造成干扰),再加入
溴水或酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色,说明E 中含有碳碳双键;
综上,检验E 中碳碳双键需要的试剂为:溴的四氯化碳溶液或新制氢氧化铜悬浊液(银氨溶液)、过量硝酸
(其他合理酸)、溴水(酸性高锰酸钾溶液);
(3)由分析可知,D(乙醛)和苯甲醛在
溶液、加热条件下先发生加成反应,再发生消去反应生成
E,则D→E 涉及到的反应类型有加成反应和消去反应;
(4)反应①:E 和乙二醇反应生成不含醛基的F(
),F 中的碳碳双键与
发
生加成反应生成G(
),反应②:G 在酸性环境下加热反应生成含醛基的H,
醛基、碳碳双键、苯环均能与氢气发生加成反应,但苯环与氢气加成的条件比较苛刻,而醛基与氢气很容
易加成,因此设计反应①和反应②的目的是:保护醛基,防止醛基与氢气发生加成反应;
(5)由分析可知,有机物I 的结构简式为
,再结合已知信息的反应原理可得反
应③的化学方程式为:
;
(6)H 为
,与H 具有相同官能团的芳香异构体(不考虑立体异构)含有苯环和醛
基,则当苯环上只有1 个取代基时,该取代基为
,此时只有1 种结构;当苯环上有2 个取
代基时,取代基为
、
或
、
,考虑邻位、间位、对位结构各有3 种,则此
时有6 种结构;当苯环上有3 个取代基时,即1 个醛基和2 个甲基,先确定2 个甲基位置、再确定醛基位
置,此时有6 种。综上,与H 具有相同官能团的芳香异构体共有1+6+6=13 种(不考虑立体异构);
(7)以乙醇和乙二醇为原料,其它无机试剂任选,设计合成正丁醛(
),
催
化氧化得到
,再参考题干合成路线中
的反应原理,即
在
溶液、加热条件
下反应生成
,
与乙二醇在无水HCl 作用下反应生成
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,
再与
在催化剂、加热下发生加成反应生成
,最后
在酸性环境下加热反应生成正丁醛(
),则合成正丁醛的路线为:
。
【变式训练2】(2024·湖南郴州·一模)有机物M 是一种新型光电材料,合成路线如下。
已知:
回答下列问题:
(1)A 的名称是 ,M 中含有 个手性碳原子。
(2)A→B 反应分两步进行,第二步的反应类型为 ,C 中官能团的名称是 。
(3)D→E 的化学方程式为 。
(4)N 为B 的同系物,其相对分子质量比B 小14,写出其中核磁共振氢谱峰面积之比为
的结构简
式 。
(5)①苯胺②对甲基苯胺③对氯苯胺,相同条件下碱性由强到弱的顺序是 (填序号)。
(6)以丙烯为原料合成
(无机试剂自选),写出合成路线图 。
【答案】(1) 对甲基苯甲醛(或4-甲基苯甲醛) 2 (2)消去反应 醛基、碳溴键
(3)
+3NaOH
+2NaBr+3H2O (4)
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(5)
>
>
②①③ (6)
【详解】(1)根据A 的结构简式,A 的名称为对甲基苯甲醛(或4-甲基苯甲醛);以单键连接四个不同
原子或基团的饱和碳原子为手性碳原子,故M 中有2 个手性碳原子,标记如图
;
(2)A→B 反应是羟醛缩合反应,反应分两步进行,乙醛先和苯甲醛中碳氧双键加成,得
,
羟基再发生消去反应得B,故第二步的反应类型为消去反应;根据C 的结构简式,C 中官能团的名称为醛
基、碳溴键;
(3)D 为
,D 在氢氧化钠醇溶液中加热发生消去反应,同时羧基被碱中和生成E
,化学方程式为
+3NaOH
+2NaBr+3H2O;
(4)N 为B 的同系物,其相对分子质量比B 小14,则N 的分子式为C9H8O 且有醛基、碳碳双键和苯环,
核磁共振氢谱峰面积之比为
的结构简式为
;
(5)苯胺的碱性是氨基中的氮原子上孤对电子产生的,所以苯环上的推电子基会使碱性增强,吸电子基
会使碱性减弱,甲基为推电子基,氯为吸电子基,故碱性由强到弱的顺序为②>
>
①③;
(6)合成
,可以考虑利用
和
在催化剂作用下,发生已知中的反应得到,根据题中流程,
可以先用丙烯和溴发生加成反应得到1,2-二溴丙烷,再消去得到
,故合成路线为
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。
考向2 考查有机物官能团的保护
例2(2025·湖南·模拟预测)环己酮可以在Zr 基催化剂作用下转化为环己醇,其可能的反应机理如图所示。
下列说法错误的是
A.该反应的还原剂是
B.反应过程中涉及O-H 键的断裂和形成
C.用同位素标记的
代替
可得到
D.环己酮转化为环己醇的反应为
【答案】C
【详解】A.由反应机理图可知
变为
,发生了还原反应,还原剂为
,正确,A 项不符合题意;
B.由反应机理图可知,反应的总反应为
,可
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知有O-H 键的断裂和形成,正确,B 项不符合题意;
C.用同位素标记的
代替
可得到
,错误,C 项符合题意;
D.环己酮可以在Zr 基催化剂作用下转化为环己醇,反应总方程式为
,正确,D 项不符合题意;
答案选C。
【变式训练1】(2024·湖南湘西·模拟预测)药物结构的修饰有助于新药的开发与利用。青蒿素可以获得双
氢青蒿素,其变化过程示意图如下。下列说法不正确的是
A.若试剂①为NaH,其还原产物为
B.青蒿素中存在过氧键,具有强氧化性
C.该过程若有1mol 青蒿素完全转化,则转移2mol 电子
D.羟基的引入使得双氢青蒿素分子拥有更多修饰与改造的可能
【答案】A
【详解】A.青蒿素反应过程中得氢,发生还原反应,得还原产物为双氢青蒿素,故A 错误;
B.根据青蒿素结构可知,存在过氧键,具有强氧化性,故B 正确;
C.结合反应过程中物质转化可知,若有1mol 青蒿素完全转化,则转移2mol 电子,故C 正确;
D.羟基可发生多种化学反应,使得双氢青蒿素分子拥有更多修饰与改造的可能,故D 正确;
答案选A。
【变式训练2】(2024·湖南长沙·模拟预测)对乙酰氨基酚,俗称扑热息痛(Paracetamol),具有很强的解
热镇痛作用,工业上通过下列方法合成(图中B1和B2、C1和C2分别互为同分异构体,无机产物略去):
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已知:
,请按要求填空:
⑴写出A 分子中官能团名称: ;C1的结构简式为: 。
⑵写出由D 生成扑热息痛的化学方程式: 。
⑶写出反应③和④的反应类型:③ ,④ 。
⑷工业上设计反应①、②、③,而不是只通过反应②得到C1、C2,其目的是: 。
⑸扑热息痛有很多同分异构体,符合下列要求的同分异构体有5 种:(I)是对位二取代苯;(II)苯环上两
个取代基一个含氮不含碳、另一个含碳不含氮;(III)两个氧原子与同一原子相连。其中2 种的结构简式
是
和
,写出另3 种同分异构体的结构简式 、
、 。
【答案】 醚键
取代反应 还
原反应 保护酚羟基不被硝酸氧化
【详解】 根据流程图可知,苯酚和CH3I 发生取代反应生成
,A 为
,A 与硝酸发生硝化反
应生成
或
,B1为
,B1与HI 发生取代反应,则C1为
,C2为
,C1发生还原反应生成D,D 为
。
(1)根据上述分析,A 为
,则A 分子中官能团的名称为醚键;C1的结构简式为
。
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(2)根据上述分析,D 为
,D 能与乙酸反应生成扑热息痛,则由D 生成扑热息痛的化学方程式为
。
(3)根据上述分析,反应③为取代反应,反应④为还原反应。
(4)C1、C2含有酚羟基,易被硝酸氧化,应先生成醚基,为了保护酚羟基不被硝酸氧化,所以工业上设
计反应①、②、③,而不是只通过反应②得到C1、C2。
(5)扑热息痛的同分异构体,(1)是对位二取代苯;(II)苯环上两个取代基一个含氮不含碳、另一个
含碳不含氮;(III)两个氧原子与同一原子相连,含N 基团可为氨基或硝基,当为氨基时,含碳基团可为
羧基或酯基,当为硝基时,对位应为乙基,符合要求的结构简式有
、
、
、
、
。
考向3 考查有机物官能团的引入和转化
例3(2025·湖南·模拟预测)生活因有机而多姿多彩,化合物M 是合成镇静类药物氯硝西泮(N)的关键前体,
制取N 的部分流程如下。
下列说法错误的是
A.从M 到Q 的反应为取代反应
B.P→M 引入硝基时需要“一系列反应Ⅰ”的目的是防止氨基被氧化
C.Q 分子中所有原子可能在同一平面
D.1molN 最多可与3molNaOH 反应
【答案】C
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【详解】A.由图可知,M 到Q 发生的反应为
与
发生取代反应生成
和氯
化氢,故A 正确;
B.P 分子中的氨基具有还原性,与浓硝酸和浓硫酸的混酸发生硝化反应时易被氧化,所以P→M 引入硝基
时需要“一系列反应Ⅰ”防止氨基被氧化,故B 正确;
C.由结构简式可知,Q 分子中氨基氮原子的杂化方式为sp3杂化,—NH2和与该氮直接相连的碳原子的空
间构型为三角锥形,则Q 分子中所有原子不可能在同一平面,故C 错误;
D.由结构简式可知,N 分子中含有的酰胺基和碳氯键能与氢氧化钠溶液反应,其中1mol 碳氯键消耗2mol
氢氧化钠,所以1molN 最多可与3mol 氢氧化钠反应,故D 正确;
故选C。
【变式训练1】(2024·湖南长沙·三模)莫西赛利(化合物J)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。合成J 的一种路线如下:
已知:i.A 遇
溶液显紫色;
ii.
;
iii.
+CH3COCl
+HCl
(1)A 的酸性 (填“强”或“弱”)于苯酚。
(2)B→C 的反应类型为 。
(3)E 中官能团的名称为 。
(4)F→G 的转化过程中,第①步反应的化学方程式为 。
(5)已知胺类和酚类物质均可与卤素原子发生取代反应,则合成路线中设计D→E、F→G 的目的为
。
(6)写出三种不含手性原子的M 的同分异构体的结构简式: 。
(7)已知R—NH2易被氧化。写出以
和氯乙烷为原料合成
的合成路线
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(有机溶剂和无机试剂任选)。
【答案】(1)弱 (2)取代反应 (3)酰胺基、羟基
(4)
(5)保护氨基
(6)H2NCH2CH2CH2CH2Cl 或H2NCH2CCl(CH3)2或
或CH3CH2NClCH2CH3
(7)
【详解】(1)A 为间甲基苯酚,烃基为推电子基团,导致
极性减弱,不易电离出
,所以,A 的
酸性弱于苯酚;
(2)根据分析可知,B 与浓硝酸、浓硫酸混合加热,发生羟基在苯环对位上的硝化反应产生C:
,即发生取代反应;
(3)根据分析可知,E 为
,其官能团为酰胺基和羟基;
(4)F→G 的转化过程中,第①步反应为F 与HCl、H2O 发生反应产生
和
CH3COOH,,化学方程式:
;
(5)已知胺类和酚类物质均可与卤代烃中的卤原子发生取代反应,则根据合成路线的设计及官能团饱和,
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可知:在合成路线中设计D→E、F→G 的目的为保护氨基;
(6)M 分子式是C4H10NCl,其分子中若含有氨基-NH2,碳链结构有C—C—C—C 和
,两
种不同结构。对于C—C—C—C 碳链结构,若-NH2连接在链头上,C—C—C—C—NH2,碳链上有4 种不
同位置的H 原子可以被Cl 取代,产生4 种氯代物;若-NH2连接在中间C 原子上,
,
的碳链上也有4 种不同位置的H 原子可以被Cl 取代,又产生4 种氯代物;对于
碳链结构,
若-NH2连接在甲基上,
的碳链上有3 种不同位置的H 原子可以被Cl 取代,能够产
生3 种氯代物;若-NH2连接在中间的C 原子上
,则碳链上只有1 种位置的H 原子可以被Cl
取代,产生1 种氯代物;其中不含手性碳原子的同分异构体的结构简式可以是H2NCH2CH2CH2CH2Cl 或
H2NCH2CCl(CH3)2 或
;
(7)参考合成路线
,
反应生成
,
与氯乙烷发生取代反应生成
,
被酸性高锰酸钾溶液氧化生成目标产物,具体合成路线如下:
。
【变式训练2】(2024·湖南娄底·调研)氨基酮类化合物在麻醉、镇痛、抗抑郁等方面都有广泛的应用。氨
基酮类化合物I 的合成路线如下:
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已知:①
;
②
回答下列问题:
(1)M 中官能团的名称为 。
(2)B→C 为加成反应,N 的结构简式为 。
(3)判断物质在水中的溶解度:C D(填“>”或“<”)。
(4)设计步骤D→E 和G→H 的目的是 。
(5)E→F 反应的化学方程式为 。
(6)H→I 的反应类型为 。
(7)M 的同分异构体中,能够与
溶液反应生成
,核磁共振氢谱有3 组峰,峰面积之比为4:1:
1 的结构简式为 。
【答案】(1)碳碳双键、酯基 (2)
(3)> (4)保护羰基
(5)
+CH3NH2→
+CH3OH (6)加成反应> (7)
【详解】(1)M 的结构简式为
,其官能团的名称为碳碳双键、酯基;
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(2)B 的结构简式为
、C 的结构简式为
,N 的分子式为C4H6O,对比B、C 的结
构简式,结合N 的分子式且B+N→C 为加成反应,可知N 的结构简式为
;
(3)C 的结构简式为
、D 的结构简式为
,C 分子比D 分子多一个醛基,可增
强其与水之间的氢键,提高其在水中的溶解度,故在水中的溶解度C>D;
(4)D 的结构简式为
、E 的结构简式为
、G 的结构简式为
、
H 的结构简式为
,经过D→E 和G→H,D 的酮羰基先反应后恢复,目的是防止E→F 的过
程中酮羰基与氨基之间发生以及F→G 的过程中酮羰基被还原,即保护了酮羰基;
(5)E 的结构简式为
,结合题中信息①
,E→F 反应的化学方程式为
+CH3NH2→
+CH3OH;
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(6)H 的结构简式为
、I 的结构简式为
,H→I 的反应为H 中氮氢键断裂,
与碳碳双键发生加成反应,即反应类型为加成反应;
(7)M 的结构简式为
、分子式为C4H6O2,能够与
溶液反应生成
的同分异构体
中有羧基,核磁共振氢谱有3 组峰,峰面积之比为4:1:1 的结构简式为
。
考向4 考查有机合成路线的设计
例4(2025·湖南益阳·一模)对羟基苯甲酸乙酯是一类高效广谱防腐剂,用甲苯合成对羟基苯甲酸乙酯的
路线如图:
关于其合成路线说法正确的是
A.步骤①和④的反应类型均为取代反应
B.步骤②的反应条件为NaOH 醇溶液、加热
C.步骤③的作用是保护酚羟基,使其不被氧化
D.步骤⑥的反应产物分子的核磁共振氢谱有4 组峰,且峰面积之比为1 2 2 5
∶∶∶
【答案】C
【详解】A.步骤④中,甲基转化为羧基,是在一定条件下与氧化剂发生反应,反应类型为氧化反应,A
错误;
B.步骤②为氯原子水解为羟基,条件为NaOH 水溶液、加热,B 错误;
C.后续步骤④会发生氧化反应(将甲基氧化为羧基),而酚羟基(直接连苯环)易被氧化。步骤③中酚羟基转
化为醚键,步骤⑤又将醚键转化为酚羟基,所以步骤③的作用是保护酚羟基,防止其在后续氧化反应中被
破坏,C 正确;
D.
的核磁共振氢谱有5 组峰,且峰面积之比为1 2 2 2 3
∶∶∶∶,D 错误;
故选C。
【变式训练1】(2025·湖南长沙·三模)中华裸蒴中含有一种具有杀菌活性的化合物J,其合成路线如图:
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已知:
(1)化合物D 的官能团名称是 。
(2)由A 生成B 的反应类型为 。
(3)由化合物B 生成化合物C 的化学方程式为 。
(4)化合物E 的结构简式为 。
(5)下列说法正确的是_______。
A.化合物J 的分子式为
B.碱性:化合物
C.步骤④中改用稀硫酸,会降低化合物J 的产率
D.步骤⑥中
的作用为催化剂、吸水剂
(6)F 的同分异构体中,含有苯环、
,且能发生银镜反应,核磁共振氢谱峰面积之比为
的
同分异构体的结构简式为 。
(7)以苯甲醇(
)为原料,设计化合物F 的合成路线(用流程图表示;无机试剂任选)
。
【答案】(1)酯基和醚键 (2)取代反应(酯化反应)
(3)
(4)
(5)CD (6)
或
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(7)
【详解】(1)由结构可知,D 中含氧官能团的名称为醚键、酯基;
(2)根据流程可知A 与甲醇在一定条件下发生酯化(取代)反应生成B 和水;
(3)B 与
发生取代反应生成C,反应的化学方程式为
;
(4)根据分析可知,化合物E 的结构简式为
;
(5)A.根据J 的结构简式可知,J 的分子式为
,A 错误;
B .F 为
,比
多了烃基,烃基是推电子基团,故
更易与氢离子结合,碱性更强,B 错误;
C.步骤④是酯基水解,碱性条件消耗羧酸,促进水解,即酯基在碱性条件下的水解比酸性条件下水解程
度更大,若改用稀硫酸,会降低化合物J 的产率,C 正确;
D.步骤⑥中脱去1 分子水,
的作用为催化剂、吸水剂促进反应正向进行,D 正确;
故选CD;
(6)F 的结构简式为
,F 的同分异构体中,含有苯环、
,且能发生银镜反应,
结构中含有醛基,核磁共振氢谱峰面积之比为
的同分异构体的结构简式为:
或
(7)
催化氧化生成醛(
),
与
加成生成
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,经还原生成
,最后催化氧化生成F(
),合
成路线为:
。
【变式训练2】(2025·湖南永州·一模)吡扎地尔是一种降血脂抗血小板聚集药,一种合成路线如图:
请回答下列问题:
(1)吡扎地尔的含氧官能团有 (填名称)。
(2)D→E 的反应类型是 。
(3)吡啶()
分子中氮原子电子云密度越大,碱性越强。下列物质的碱性由强到弱的排序是
(填代号)。
a.
b.
c.
(4)参照上述流程:
。J 的结构简式为 ,吡啶的
作用是 。
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(5)D 含苯环的芳香族同分异构体有 种,其中,在核磁共振氢谱上有4 组峰且峰的面积比为2:
2:2:3 的结构简式为 。
(6)以
和
,设计合成路线 。(其他试剂任选)。
【答案】(1)酯基、醚键 (2)取代反应 (3)a>c>b
(4)
吸收副产物HCl,促进生成产物,提高原料利用
率(或产品产率)
(5) 5
(6)
【详解】(1)由吡扎地尔的结构简式可知,其中含官能团有酯基、醚键。
(2)D→E 甲基中氢原子被氯取代,反应类型是取代反应。
(3)吡啶(
)分子中氮原子电子云密度越大,碱性越强,a.
中甲基是推电子
基团,碱性最强;b.
中
为吸电子基团,碱性最弱,碱性由强到弱的排序为a>c>b。
(4)参照上述流程:
和HCl,发生取代反应,J
为二酯化合物,J 的结构简式为
,吡啶的作
用是吸收副产物HCl,促进生成产物,提高原料利用率(或产品产率)。
(5)若苯环上有2 个取代基,则为甲基、氨基,有邻、间、对3 种结构,若苯环上只有一个取代基,则为
或
,符合条件的D 含苯环的芳香族同分异构体有5 种,其中,在核磁共振氢谱上有4
组峰且峰的面积比为2:2:2:3 的结构简式为
。
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(6)以
为原料合成
,第一步引入氯,第二步水解引入羟基,第三步催化氧
化引入醛基,合成路线:
。
1.(2025·湖南·高考真题)天冬氨酸广泛应用于医药、食品和化工等领域。天冬氨酸的一条合成路线如下:
下列说法正确的是
A.X 的核磁共振氢谱有4 组峰
B.
与
水溶液反应,最多可消耗
C.天冬氨酸是两性化合物,能与酸、碱反应生成盐
D.天冬氨酸通过加聚反应可合成聚天冬氨酸
【答案】C
【详解】A.X 是对称结构,两个亚甲基等效,两个羧基等效,核磁共振氢谱有2 组峰,A 错误;
B.
含有2mol 羧基、1mol 碳溴键,2mol 羧基能消耗2mol
、1mol 碳溴键能消耗1mol
,
1molY 最多可消耗
,B 错误;
C.天冬氨酸含有羧基,能和碱反应生成羧酸盐,含有氨基能和酸反应生成盐,属于两性化合物,C 正确;
D.天冬氨酸含有羧基和氨基,可通过缩聚反应可合成聚天冬氨酸,D 错误;
故选C。
2.(2023·湖南·高考真题)葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂,工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料,在溴化钠
溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙,其阳极区反应过程如下:
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下列说法错误的是
A.溴化钠起催化和导电作用
B.每生成
葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了
电子
C.葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D.葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
【答案】B
【详解】A.由图中信息可知,溴化钠是电解装置中的电解质,其电离产生的离子可以起导电作用,且
在阳极上被氧化为
,然后
与
反应生成
和
,
再和葡萄糖反应生成葡萄糖酸
和
,溴离子在该过程中的质量和性质保持不变,因此,溴化钠在反应中起催化和导电作用,A 说法正
确;
B.由A 中分析可知,2mol
在阳极上失去2mol 电子后生成1mol
,1mol
与
反应生成1mol
,1mol
与1mol 葡萄糖反应生成1mol 葡萄糖酸,1mol 葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5
mol 葡萄糖酸钙,因此,每生成1 mol 葡萄糖酸钙,理论上电路中转移了4 mol 电子,B 说法不正确;
C.葡萄糖酸分子内既有羧基又有羟基,因此,其能通过分子内反应生成含有六元环状结构的酯,C 说法
正确;
D.葡萄糖分子中的1 号C 原子形成了醛基,其余5 个C 原子上均有羟基和H;醛基上既能发生氧化反应
生成羧基,也能在一定的条件下与氢气发生加成反应生成醇,该加成反应也是还原反应;葡萄糖能与酸发
生酯化反应,酯化反应也是取代反应;羟基能与其相连的C 原子的邻位C 上的H(
)发生消去反应;
综上所述,葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应,D 说法正确;
综上所述,本题选B。
3.(2022·湖南·高考真题)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是
A.
B.聚乳酸分子中含有两种官能团
C.
乳酸与足量的
反应生成
D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
【答案】B
【详解】A.根据氧原子数目守恒可得:3n=2n+1+m,则m=n-1,A 正确;
B.聚乳酸分子中含有三种官能团,分别是羟基、羧基、酯基,B 错误;
C.1 个乳酸分子中含有1 个羟基和1 个羧基,则1mol 乳酸和足量的Na 反应生成1mol H2,C 正确;
D.1 个乳酸分子中含有1 个羟基和1 个羧基,则两分子乳酸可以缩合产生含六元环的分子(
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),D 正确;
故选B。
4.(2025·湖南·高考真题)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 。
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(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)
【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);
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(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
。
5.(2024·湖南·高考真题)化合物H 是一种具有生物活性的苯并呋喃衍生物,合成路线如下(部分条件忽
略,溶剂未写出):
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回答下列问题:
(1)化合物A 在核磁共振氢谱上有 组吸收峰;
(2)化合物D 中含氧官能团的名称为 、 ;
(3)反应③和④的顺序不能对换的原因是 ;
(4)在同一条件下,下列化合物水解反应速率由大到小的顺序为 (填标号);
①
②
③
(5)化合物
的合成过程中,经历了取代、加成和消去三步反应,其中加成反应的化学方程式为
;
(6)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 (HCN 等无机试剂任选)。
【答案】(1)6 (2) 醛基 醚键
(3)先进行反应③再进行反应④可以防止酚羟基被氧化
(4)①③② (5)
;
(6)
【详解】(1)由A 的结构可知,A 有6 种等效氢,即核磁共振氢谱上有6 组吸收峰;
(2)由D 的结构可知,化合物D 中含氧官能团的名称为:醛基、醚键;
(3)反应③和④的顺序不能对换,先进行反应③再进行反应④可以防止酚羟基被氧化;
(4)
中F 的电负性很强,-CF3为吸电子基团,使得-OOCH 中C-O 键更易断裂,
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水解反应更易进行,
中-CH3是斥电子基团,使得-OOCH 中C-O 键更难断裂,水
解反应更难进行,因此在同一条件下,化合物水解反应速率由大到小的顺序为:①③②;
(5)化合物G→H 的合成过程中,G 发生取代反应羟基上的H 被-CH2COCH3取代,得到
,
中的醛基被相邻取代基中的-CH2加成得到
,
中的羟基发生消去反应得到
,
其中加成反应的化学方程式为:
;
(6)
和Cl2CHOCH3在TiCl4的作用下发生类似反应⑥的反应得到
,
与HCN 加
成得到
,
酸性水解得到
,
发生缩聚反应得到
,具体合成路线为:
。
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