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专题16 有机化学基础综合题
1.(2023·全国甲卷)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-COOH
R-COCl
R-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
【分析】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),据此分析解题。
【详解】(1)根据分析,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,故答案为消去反应。
(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
。
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
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。
【详解】(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。
3.(2023·全国乙卷)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
【分析】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。
【详解】(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)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:
。
4.(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_______。
(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
的同分异构体的结构简式为_______。
【答案】(1)3-甲基苯酚(间甲基苯酚)
(2)2
(3) 氨基 羟基
(4)取代反应
(5)
(6)
+H2O
+HCl+N2↑
(7) 9
【分析】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。
【详解】(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(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,故答案为2 种。
(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)有机物I 与水反应生成有机物J,该反应的方程式为
+H2O
+HCl+N2↑。
(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:
、
、
、
、
、
、
、
、
;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
。
5.(2023·浙江卷)某研究小组按下列路线合成胃动力药依托比利。
已知:
请回答:
(1)化合物B 的含氧官能团名称是___________。
(2)下列说法不正确的是___________。
A.化合物A 能与
发生显色反应
B.A→B 的转变也可用
在酸性条件下氧化来实现
C.在B+C→D 的反应中,
作催化剂
D.依托比利可在酸性或碱性条件下发生水解反应
(3)化合物C 的结构简式是___________。
(4)写出E→F 的化学方程式___________。
(5)研究小组在实验室用苯甲醛为原料合成药物
苄基苯甲酰胺(
)。利用以上合成线路中
的相关信息,设计该合成路线___________(用流程图表示,无机试剂任选)
(6)写出同时符合下列条件的化合物D 的同分异构体的结构简式___________。
①分子中含有苯环
②
谱和
谱检测表明:分子中共有4 种不同化学环境的氢原子,有酰胺基(
)。
【答案】(1)羟基、醛基
(2)BC
(3)ClCH2CH2N(CH3)2
(4)
+2H2
+H2O
(5)
(6)
【分析】由有机物的转化关系可知,
发生催化氧化反应生成
,碳酸钾作用下
与
ClCH2CH2N(CH3)2发生取代反应生成
,则C 为ClCH2CH2N(CH3)2;
与NH2OH 反应生成
,则E 为
;催化剂作用下
与
氢气发生还原反应生成
,则F 为
;
与
SOCl2发生取代反应生成
;
与
发生取代
反应生成依托比利。
【详解】(1)由结构简式可知,B 分子的官能团为羟基、醛基;
(2)A.由结构简式可知,A 分子中含有酚羟基,能与氯化铁溶液发生显色反应,使溶液变为紫色,故正
确;
B.酚羟基具有强还原性,由结构简式可知,A 分子中含有酚羟基,则A→B 的转变不能用酸性高锰酸钾溶
液来实现,故错误;
C.由分析可知,B+C→D 的反应为碳酸钾作用下
与ClCH2CH2N(CH3)2发生取代反应生成
,其中碳酸钾的作用是中和反应生成的氯化氢,提高反应物的转化率,故错误;
D.由结构简式可知,依托比利分子中含有酰胺基,可在酸性或碱性条件下发生水解反应,故正确;
故选BC;
(3)由分析可知,C 的结构简式为ClCH2CH2N(CH3)2,故答案为:ClCH2CH2N(CH3)2;
(4)由分析可知,E→F 的反应为催化剂作用下
与氢气发生还原反应生成
,反应的化学方程式为
+2H2
+H2O;
(5)由题给信息可知,用苯甲醛为原料合成药物
苄基苯甲酰胺的合成步骤为
与NH2OH 反应
生成
,催化剂作用下
与氢气发生还原反应生成
;催化剂作用下,
与氧气发生催化氧化反应生成
,
与SOCl2发生取代反应生成
,
与
发生取代反应生成
,合成路线为
;
(6)D 的同分异构体分子中含有苯环,
谱和
谱检测表明分子中共有4 种不同化学环境的氢原子,
有酰胺基说明同分异构体分子含有醚键或酚羟基,结合对称性,同分异构体的结构简式为
。
6.(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
+O2
2
+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。
【详解】(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
+O2
2
+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
、
。
7.(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 ② 2
【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(COCl)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反应生成J(
),J 与D(
)反应生成了氟铃脲(G)。
【详解】(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
,故答
案为:2,6-二氯甲苯;
+2KF
+2KCl;酰胺基;
;
(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,J→G 均为取代反应,J 为
,C 原子的杂化方式有sp2,sp3两种,NO 原子的杂化方式
均为sp3,所以J 中原子的杂化方式有2 种,故答案为:2;②;2。
8.(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_______;
(5)下列物质的酸性由大到小的顺序是_______(写标号):
①
②
③
(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) 碳碳双键 醚键
(4)
(5)②>③>①
(6)4
(7)
【详解】(1)有机物A 与Br2反应生成有机物B,有机物B 与有机物E 发生取代反应生成有机物F,结合
有机物A、F 的结构和有机物B 的分子式可以得到有机物B 的结构式,即
。
(2)有机物F 转化为中间体时消去的是-Br 和
,发生的是消去反应,中间体与呋喃反应生成有
机物G 时,中间体中的碳碳三键发生断裂与呋喃中的两个双键发生加成反应,故答案为消去反应、加成反
应。
(3)根据有机物G 的结构,有机物G 中的官能团为碳碳双键、醚键。
(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,有机物J 的结构为
。
(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,三氟甲基对苯环上电子的吸引力有所降低,
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根中S 对H 的吸引力增强,使H 的电子程度减弱,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、
、
。
(7)甲苯和溴在FeBr3的条件下生成对溴甲苯和邻溴甲苯,因题目中欲合成邻溴甲苯,因此需要对甲基的
对位进行处理,利用题目中流程所示的步骤将甲苯与硫酸反应生成对甲基苯磺酸,再将对甲基苯磺酸与溴
反应生成
,再将
中的磺酸基水解得到目标化合物,具体的合成流程为:
。
9.(2023·北京卷)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:
(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
催化条件下,不能被
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)
(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
键极性增强
(4)ac
(5)
(6)
【分析】A 中含有羧基,结合A 的分子式可知A 为
;A 与乙醇发生酯化反应,B 的结构简式
为
;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
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
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
。
【详解】(1)A→B 的化学方程式为
。答
案为
;
(2)D 的结构简式为
,含有的官能团为醛基。答案为醛基;
(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
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
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
键断裂与苯甲醛的醛基加成得到E,3 号碳原子上的
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.F 的结构简式为
,存在顺反异构体,a 项正确;
b.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.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
作催化剂
条件下,J 不能被
氧化,c 项正确;
故选ac;
(5)由上分析L 为
。答案为
;
(6)由上分析M 为
。答案为
。
1.(2023·河北·模拟预测)有机物J 是一种提高血液中白细胞含量的缓释药的成分,一种合成路线如图所
示。
回答下列问题:
(1)A 的化学名称为___________。A→B 的反应类型为___________。
(2)C 的结构简式为___________。D 中的官能团名称为___________。
(3)写出反应I→J 的化学方程式___________。
(4)Ⅰ的同分异构体有多种,满足下列条件的同分异构体有___________种(不考虑立体异构),其中核磁共振
氢谱有4 组峰的结构简式为___________(任写一种)。
①与I 具有相同的官能团;②苯环上有两个取代基。
(5)参照上述路线,设计以
为原料合成
的路线(其他试剂任选)___________。
【答案】(1)丙烯 取代反应
(2)
羟基
(3)
(4)15
(5)
【分析】根据E 的结构简式、C→D→E 的反应条件、C 的分子式,可知D 为
,C 为
。根据A、B 的分子式,A→B→C 的反应条件,可知A→B 为取代反应,A 为
,B 为
,B→C 为加成反应。根据H、J 的结构简式、H→I→J 的反应条件、
I 的分子式,可知H→I 脱去
,I 为
,I→J 为酯化反应,X 为甲醇。
【解析】(1)A 是
,化学名称为丙烯。A→B 是丙烯分子中甲基上的1 个H 原子被Cl 原子
代替生成
,反应类型为取代反应;
(2)根据E 的结构简式、C→D→E 的反应条件、C 的分子式,可知D 为
、C 为
。D 中的官能团名称为羟基。
(3)根据以上分析,I 为
,
与甲醇发生酯化反应生成J 和
水,反应I→J 的化学方程式为
;
(4)与Ⅰ具有相同的官能团,则保留碳碳双键、羧基、氯原子,苯环上有两个取代基,可以为
和
、
和
、
和
、
和
、
和
,共5 种情况,两个不同取代基在苯环上有邻、间、对3 种位置关系,共有15 种满
足条件的同分异构体。核磁共振氢谱有4 组峰,则有4 种不同化学环境的H 原子,符合条件的同分异构体
为
;
(5)
与氯气发生取代反应生成
,
水解为
,为
保护碳碳双键不被氧化,
在过氧化物作用下与HCl 发生加成反应生成
,
氧化为
,
在氢氧化钠的醇溶液中发生消去反应生成
,合成路线为
。
2.(2023·辽宁阜新·校联考模拟预测)Ⅺ是某药物的中间体,以顺丁烯二酸为原料制备Ⅺ的流程如下:
已知:①Ⅱ和Ⅲ生成Ⅳ的反应中原子利用率为100%。
②图中,
代表甲基,
代表乙基。
请回答下列问题:
(1)Ⅲ的名称是___________,Ⅸ中所含官能团的名称为___________。
(2)Ⅹ→Ⅺ的反应类型是___________。
(3)
Ⅷ在碱作用下生成
Ⅸ和
Ⅻ,则Ⅻ的核磁共振氢谱图中峰的面积之比为___________。
(4)已知
在较高温度或浓度过大时会发生分解甚至爆炸,则Ⅹ→Ⅺ过程中必须采取的反应条件和
操作是___________。
(5)已知Ⅷ→Ⅸ、Ⅸ→Ⅹ、Ⅹ→Ⅺ的产率依次为56%、68%、75%,则Ⅷ→Ⅺ的产率为___________。
(6)在Ⅳ的同分异构体中,同时具备下列条件的结构有___________种。
①遇
溶液发生显色反应;②能发生银镜反应和水解反应。
任选其中一种苯环上含3 个取代基的同分异构体与足量的热烧碱溶液反应的化学方程式为___________。
【答案】(1)1,3-丁二烯 酯基、羰基
(2)氧化反应
(3)3:2:1
(4)用水浴加热的方式控制合适的反应温度,同时在MeCOOOH 中充入适量高纯度的氮气,用于稀释
MeCOOOH
(5)28.56%
(6)13
【分析】根据图示可知,Ⅰ脱去1 分子水生成Ⅱ,Ⅱ与C4H6反应生成Ⅳ,根据Ⅳ的结构简式可知Ⅲ为
CH2=CH-CH=CH2,Ⅳ在LiAlH4、Et2O 条件下反应生成Ⅴ,Ⅴ与红磷、HI 反应生成Ⅵ,Ⅵ被O3、H2O2氧化
生成Ⅶ,Ⅶ与乙醇发生酯化反应生成Ⅷ,Ⅷ在碱作用下生成Ⅸ,Ⅸ反应生成Ⅹ,Ⅹ最后与MeCOOOH 反应
生成XI。
【解析】(1)Ⅱ与C4H6反应生成Ⅳ,根据Ⅳ的结构简式可知Ⅲ为CH2=CH-CH=CH2,名称为1,3-丁二烯。
根据Ⅸ的结构简式可知,其中含有的官能团名称为酯基、羰基。
(2)Ⅹ与过氧乙酸发生反应生成XI,该反应为氧化反应。
(3)1molⅧ在碱作用下发生反应生成1molⅨ和1molXII,根据Ⅷ和Ⅸ的结构简式及参与反应的物质的
量可知XII 的结构简式为CH3CH2OH,CH3CH2OH 的核磁共振氢谱图有三组峰,峰面积为3:2:1。
(4)已知MeCOOOH 在较高温度或浓度过大时会发生分解甚至爆炸,因此在Ⅹ→XI 的过程中需要控制反
应温度和MeCOOOH 的浓度,可采用水浴加热的方式控制合适的反应温度,同时在MeCOOOH 中充入适
量高纯度的氮气,用于稀释MeCOOOH。
(5)已知Ⅷ→Ⅸ、Ⅸ→Ⅹ、Ⅹ→Ⅺ的产率依次为56%、68%、75%,则Ⅷ→Ⅺ的产率为
56%×68%×75%=28.56%。
(6)Ⅳ的同分异构体遇到氯化铁溶液发生显色反应,说明其中含有酚羟基,能发生银镜反应和水解反应,
说明含有醛基和酯基,根据Ⅳ的结构可知,其不饱和度为5,Ⅳ的同分异构体含有苯环,不饱和度为4,则
Ⅳ的同分异构体为甲酸酯,如果苯环上是两个取代基,则取代基为-OH 和
,此时两个
取代基有邻、间、对三种位置结构,若取代基为-OH、-CH3和
,此时若甲基和羟基处于邻位,
剩余一个基团有4 种位置,若甲基和羟基处于间位,剩余一个基团有4 种位置,甲基和羟基处于对位,剩
余一个基团有2 种位置,故一共有3+4+4+2=13 种。
任选一种苯环上有3 个取代基的同分异构体与足量热烧碱溶液反应,化学方程式为
。
3.(2023·吉林白山·统考三模)消炎镇痛药物酮基布洛芬(F)的一种合成路线如图:
已知:①
。
②
(Z、Zˊ 为CN 或COOR)
③RCN
RCH2NH2
回答下列问题:
(1)D 中含氧官能团的名称为_______;E 的结构简式为_______。
(2)C→D 的反应类型为_______;检验B 中含有溴原子的试剂为_______。
(3)写出B→C 的化学方程式:_______。
(4)符合下列条件的A 的同分异构体有_______种。
①含有
结构,且该结构中每个苯环上都还有一个取代基
②能发生银镜反应
写出满足上述条件的A 的同分异构体中核磁共振氢谱有6 组吸收峰的有机物的结构简式:_______。
(5)写出以
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)羰(酮)基、酯基
(2)取代反应 NaOH、HNO3、AgNO3
(3)
(4)9
(5)
【分析】A 与溴单质在光照条件下发生取代反应生成B,B 与NaCN 发生取代反应生成C,C 发生已知①中
的取代反应生成D,结合D 的结构可知C 为:
,B 为
,A 为
;D 发生已知②中反应生成E,E 为
;E 水解得到F
。
【解析】(1)由D 的结构简式可知其含氧官能团为羰基和酯基;由以上分析可知E 为
,故答案为:羰(酮)基、酯基;
;
(2)由以上分析可知C→D 的反应类型取代反应;检验有机物中的溴原子应先加NaOH 使其水解生成
NaBr,再加酸中和过量的NaOH,然后加硝酸银溶液观察是否生成浅黄色沉淀,故答案为:取代反应;
NaOH、HNO3、AgNO3;
(3)B 与NaCN 发生取代反应生成C,反应方程式为:
,故答案为:
;
(4)①含有
结构,且该结构中每个苯环上都还有一个取代基;
②能发生银镜反应说明含有醛基,结合A 的结构可知一个苯环上含甲基,一个苯环上含有醛基,且在苯环
上均有邻间对三种位置,则组合共有9 种,核磁共振氢谱有6 组吸收峰的有机物的结构简式:
,故答案为:9;
;
(5)
与溴单质在光照条件下发生取代反应生成
,
与
NaCN 发生取代反应生成
,
与
在
条件下反
应生成
,
与氢气发生加成反应生成
,由此
可得合成路线:
,故答案为:
。
4.(2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考三模)茚三酮能与任何含α-氨基的物质形成深蓝色或红色物质,可用于
鉴定氨基酸、蛋白质、多肽等,物证技术中常用水合茚三酮显现指纹。其合成路线如下:
回答下列问题:
(1)B→C 的反应类型是___________,H 中所含官能团的名称是___________。
(2)C→D 反应的另一种产物是___________。
(3)E 的核磁共振氢谱吸收峰有___________组。
(4)已知G 的分子式为C9H6O3,G 的结构简式为___________。
(5)M 是D 的同系物,其相对分子质量比D 多14,满足下列条件M 的同分异构体有___________种。
①属于芳香族化合物 ②能与NaHCO3溶液反应产生CO2 ③含有碳碳三键
(6)工业上以甲苯为起始原料制备A(
)的流程如下:
①苯酐与乙醇反应的化学方程式为___________。
②使用5%的碳酸钠溶液进行“洗涤”的目的是___________。
【答案】(1)水解(取代)反应 酮羰基、羟基
(2)CO2
(3)3
(4)
(5)25
(6)
+2C2H5OH
+H2O 除去硫酸、未反应完的有机酸和乙醇
【分析】已知G 的分子式为C9H6O3,由F 转化为G,F 比G 少两个H,且根据H 的结构简式可知,G 转化
为H 时为酸化,H 的分子式为G 的两倍,结合结构简式推知G 为
,根据其他有机物的结
构简式及反应条件进行分析解答;
【解析】(1)根据B 和C 的结构简式可知,B→C 是B 中的酯基水解生成C 和乙醇,反应类型是水解反应
或取代反应;结合H 的结构简式可知其所含官能团为酮羰基、羟基;故答案为:水解(取代)反应;酮羰基、
羟基;
(2)根据C 和D 的结构简式可知,C→D 反应是C 反应生成D 和CO2,故另一种产物是CO2,故答案为:
CO2;
(3)根据结构简式可知,E 中含有三种不同环境的氢原子,核磁共振氢谱吸收峰有3 组;故答案为:3;
(4)根据分析可知,G 的结构简式为
;故答案为:
;
(5)D 为
,M 是D 的同系物,其相对分子质量比D 多14,则可能多一个CH2,满足条件①属
于芳香族化合物;②能与NaHCO3溶液反应产生CO2 ,则含有羧基;③含有碳碳三键,若苯环上只有一个
取代基,则取代基为-CH(COOH)-C≡CH 、-CH2-C≡C-COOH 、-C≡C-CH2-COOH ,则有三种;若苯环上
有两个取代基,则取代基为-COOH 和-CH2C≡CH、-COOH 和-C≡C-CH3、-CH3和-C≡C-COOH、-C≡CH 和-
CH2COOH,每种均有邻、间、对位,故共有4×3=12 种;若苯环上有三个取代基,则有-C≡CH、-COOH
和-CH3,结构有10 种;故总共有同分异构体25 种;故答案为:25;
(6)①苯酐与两分子乙醇反应生成
和水,反应的化学方程式为
+2C2H5OH 浓硫酸
+H2O;
②使用5%的碳酸钠溶液进行“洗涤”的目的是除去硫酸、未反应完的有机酸和乙醇。
故答案为:
+2C2H5OH
+H2O;除去硫酸、未反应完的有机
酸和乙醇;
5.(2023·重庆九龙坡·重庆市育才中学校考三模)用于治疗高血压的药物Q 的合成路线如下。
(1)A 的名称是_______。
(2)B→D 的化学方程式是_______。
(3)E 与
溶液作用显紫色,则E 的结构简式是_______。
(4)G 分子中含两个甲基,且核磁共振氢谱显示只有3 组峰,则G 的结构简式是_______,F→G 的反应类型
是_______。
(5)L 分子中所含的官能团有碳氢键、酰胺基、_______。
有多种同分异构体,
写出符合下列条件的同分异构体的结构简式:_______。
a.属于戊酸酯;含酚羟基;
b.核磁共振氢谱显示三组峰,且峰面积之比为1∶2∶9。
【答案】(1)丙酸
(2)
(3)
(4)
取代反应
(5)醚键、氨基
或
【分析】根据题中药物Q 的合成路线可知,CH3CH2CN 在酸性条件下发生水解反应,即基团-CN 变化为-
COOH,生成A,A 的分子式为C3H6O2,则A 的结构简式为CH3CH2COOH,A 与Cl2在催化剂条件发生反
应生成B,B 与C2H5OH 在浓H2SO4加热条件下发生酯化反应,生成D,D 的分子式为C5H9ClO2,结合后续
产物
结构,可推知B 的结构简式为
,D 的结构简式为
,E 的分子式为C6H6O,E 与FeCl3溶液作用显紫色,与溴水作用产生白色沉淀,E 具有酚
羟基,则E 的结构简式为
,E 与W(C3H6O)在酸性条件下反应生成F,F 与Cl2发生反应生成G,G 的
分子式为C15H12Cl4O2,G 与HCl 在AlCl3条件下发生信息反应的逆反应,生成M,结合后续产物
逆推,则M 的结构简式为
,G 分子中含两个甲基,结合G 的分子式为
C15H12Cl4O2,所以G 的结构简式为
,逆推F 的结构简式为
,逆推W 的结构简式为
,
与
H2NCH2CH2NH2发生取代反应生成L,L 的分子式为C11H14Cl2N2O2,则L 的结构简式为
,L 经过①TiCl4、②HCl、乙醇反应生成药物Q,Q 的结构简式为
。
【解析】(1)A 的结构简式为CH3CH2COOH,因此A 的名称是丙酸,故答案为:丙酸;
(2)
为酯化反应“酸脱氢氧,醇脱氢”,所以
的方程式为:
;故答案为:
;
(3)由上述分析可知,E 的结构简式为
;故答案为:
;
(4)由上述分析可知,G 的结构简式为
; F 的结构简式为
,G 的结构简式为
,则F 与Cl2发生取代反应生成
G;故答案为:
;取代反应;
(5)L 的结构简式为
,该结构中所含的官能团有碳氯键、酰胺基、醚键、
氨基;
有多种同分异构体,其中满足下列条件a.属于戊酸酯;含酚羟基;b.核磁
共振氢谱显示三组峰,且峰面积之比为1:2:9,则含三个等效的甲基(-CH3),则该有机物的结构简式为
或
;故答案为:醚键、氨基;
或
。
6.(2023·北京西城·统考模拟预测)瑞马唑仑是我国自主研发的小分子镇静药物,用于常规胃镜检查,其
合成路线如下(部分试剂和反应条件略去)。
已扣:i.
ii.
(1)A 能使
的
溶液褪色,A 分子含有的官能团是___________。
(2)B 中含有醛基,A→B 的反应类型是___________。
(3)D→E 的化学方程式是___________。
(4)E 的同分异构体中,能发生水解反应的顺式同分㫒构体的结构简式是___________。
(5)F 分子中苯环上有2 种氢原子,生成G 的化学方程式是___________。
(6)J 的结构简式是_______。
(7)从K 到M 的合成路线如下。
R 的结构简式是___________。
【答案】(1)碳碳双键
(2)氧化反应
(3)CH2=CHCOOH+CH3OH
CH2=CHCOOCH3+H2O
(4)
(5)
(6)
(7)
【分析】E 与M 发生加成反应生成瑞马唑仑,结合E 的分子式可知,E 为
,D 与甲
醇发生酯化反应生成E,则D 为CH2=CHCOOH,B 为CH2=CHCHO,A 为CH2=CHCH3,
与
C6H6BrN 发生取代反应得到G,根据K 的结构简式结合F 苯环上有两种氢原子,推断C6H6BrN 的结构简式
为
,G 的结构简式为
,J 与NH3发生信息i 的反应,随后发生信息ii 的反应生成K,J
与NH3反应生成的物质为
,
再发生信息ii 的反应
成环,故J 为
,再反推可得I 为
,K 经过系列反应生成M,根据瑞
马唑仑的结构简式和E 的结构简式,推断M 的结构简式为
,M 与E 加成生成瑞马唑仑。
【解析】(1)A 能使溴的四氯化碳溶液褪色,A 为丙烯,含有的官能团为碳碳双键。
(2)B 为CH2=CHCHO,丙烯被氧化生成CH2=CHCHO,A→B 反应类型为氧化反应。
(3)D 为CH2=CHCOOH,D 与甲醇在浓硫酸加热条件下发生酯化反应生成E,化学方程式为
CH2=CHCOOH+CH3OH
CH2=CHCOOCH3+H2O。
(4)E 的同分异构体能发生水解反应说明存在酯基,同时存在顺反异构,则双键C 原子上不能连接相同的
基团,则其顺式同分异构体的结构简式为
。
(5)F 分子中苯环上有2 种氢原子,F 的结构简式为
,F 与
发生取代反应生成G,化学方程式
为
。
(6)根据分析可知,J 的结构简式为
。
(7)
与
发生信息ii 的反应生成P 为
,P 发生醇的氧
化生成Q 为
,根据M 的结构简式
可知Q 到R 是羰基碳氧键断裂形
成5 元环,R 为
。
7.(2023·安徽蚌埠·统考三模)受体拮抗剂是指能与受体结合,但不具备内在活性的一类物质。 某受体
拮抗剂的中间体G 的合成路线如下:
已知:①
②R-CN
R-COOH
请回答:
(1)化合物C 的分子式是______,其含氧官能团的名称是_____________________。
(2)由A 生成B 的反应类型是_________________。
(3)已知:碳原子上连有4 个不同的原子或基团时,该碳原子称为手性碳。写出化合物G 与足量H2发生加
成反应产物的结构简式,并田*标出其中的手性碳原子_______________。
(4)化合物M 是比B 少一个碳原子的同系物,请写出符合以下四个条件的同分异构体的结构简式
_____________。
①遇FeCl3溶液发生显色反应
②苯环上连有两个取代基
③核磁共振氢谱有5 组吸收峰
④1 mol 物质与足量NaHCO3溶液反应最多产生1 mol CO2
(5)写出E→F 的化学方程式__________________。
(6)以化合物
等为原料,设计合成化合物
的路线(用流程图表示,无
机试剂、有机溶剂任选)___________。
【答案】(1)C11H12O2 羰基、醚键
(2)还原反应
(3)
(4)
(5)
+NaCN
+NaCl
(6)
【分析】根据C 的结构和已知反应①,D 的结构简式为:
,D 与
反应生成E,E 的
结构简式为:
,E 与
发生取代反应生成F,F 的结构简式为:
,
根据已知反应②,F 在
生成产物G:
。
【解析】(1)根据化合物C 的结构简式,分子式为:
,分子中含有的含氧官能团为:羰基、醚
键;
(2)由A 和B 的结构简式分析,A 生成B,脱氧加氢,为还原反应;
(3)化合物G 与氢气发生加成反应,生成
,手性碳原子为:
;
(4)化合物M,比B 少了一个C 原子,①遇FeCl3 溶液发生显色反应,分子中含有酚羟基结构
,
②苯环上连有两个取代基,③核磁共振氢谱有5 组吸收峰,另一个取代基在酚羟基的对位上,④1 mol 物
质与足量
溶液反应最多产生
,分子中含有1 个
,综上所述,符合条件M 的结构
简式为:
;
(5)E 与
发生取代反应生成F,发生反应的化学方程式为:
+NaCN
+NaCl;
(6)根据题目的合成信息,以化合物
等为原料,设计合成化合物
的路线为:
。